La degradazione

Per degradazione (Weathering) si intende l’insieme di tutti i processi chimico-fisici che causano dei cambiamenti sia mineralogici che la frammentazione delle rocce e dei suoli esposti sulla superficie o a diretto contatto con l’atmosfera, l’idrosfera e, in minor misura, la biosfera.

La differenza sostanziale tra questi processi e quelli di erosione consiste nel fatto che i prodotti della degradazione restano in situ (Regolite) e vanno spesso a combinarsi con materiali organici e a generare dei suoli, la cui composizione dipende in gran parte da quella della roccia madre.

La degradazione produce quindi:
-soluti
-minerali stabili a T/P superficiali
-detrito (regolite)

Si possono distinguere 2 insiemi di processi:
-Degradazione fisica o meccanica
-Degradazione chimica

Degradazione fisica

Rappresenta tutti i processi che causano la frammentazione o disgregazione delle rocce ma senza cambiamenti nella composizione chimica.

Crioclastismo
Avviene quando l’acqua si insinua nelle fratture già aperte o nelle porosità delle rocce e successivamente congela aumentando il suo volume ed andando ad esercitare pressioni spesso superiori alla resistenza alla rottura di molte rocce.
Il risultato è che il congelamento causa la propagazione di nuove fratture, aumentando ulteriormente la suscettibilità al crioclastismo e andando infine a frammentare la roccia. Questo processo può avvenire sia molto lentamente, su scala stagionale, sia giornalmente ed è più rapido laddove l’escursione termica diurna oscilla spesso da sopra a sotto lo zero.

Termoclastismo
Si tratta di un processo comune nelle aree desertiche, dove le rocce espandono il proprio volume durante il giorno a causa del calore mentre durante la notte si ha una contrazione per le basse temperature (l’escursione termica diurna in un deserto può superare anche i 40 °C).
Questi cicli espansione-contrazione finiscono per rompere le rocce, formando distese ciottolose di dimensioni notevoli. Sono noti anche casi di termoclastismo dovuti a incendi di foreste.

Aloclastismo
Simile al crioclastismo, ma la propagazione delle fratture non è dovuta alla solidificazione dell’acqua bensì alla precipitazione dei sali disciolti nei liquidi presenti nelle porosità della roccia, che possono inoltre espandersi ulteriormente per effetto della temperatura.
Talvolta può convivere con processi di degradazione chimica e i sali che crescono nelle fratture derivano direttamente dalla degradazione della roccia stessa. L’aloclastismo avviene tipicamente lungo le coste e in ambienti aridi.

Decompressione
Materiali presenti al di sopra delle rocce possono essere rimossi rapidamente per effetto dell’erosione, di movimenti gravitativi o anche di processi tettonici (esumazione).
Se questi materiali avevano spessori notevoli le rocce sottostanti erano sottoposte a ingenti pressioni e la loro rimozione causa un’espansione verso l’esterno che si traduce nella formazione di Joints e fratture parallelamente alla superficie (Esquamazione sferoidale).
Tipicamente questo processo avviene in rocce massive originatesi in profondità (es: graniti) e successivamente portate in superficie.

Idroclastismo
Alcune rocce con alta capacità igroscopica come le argille tendono ad assorbire umidità dall’ambiente circostante, aumentando il proprio volume. Successivamente, esposte al calore del sole, perdono rapidamente l’acqua assorbita contraendosi e desquamandosi.
Tale esfoliazione inizialmente è superficiale, successivamente interessa livelli via via più profondi, a causa della fatturazione stessa che permette la circolazione di aria e fluidi.

Azione Idraulica
È un agente di degradazione importante nelle scogliere esposte all’azione delle onde. L’acqua può penetrare rapidamente durante l’ondata all’interno delle fratture e spingere l’aria rimasta intrappolate all’interno di esse.
Quando l’acqua si ritrae l’aria viene rilasciata rapidamente indebolendo la roccia e allargando la frattura stessa.

Degradazione Chimica

Serie di processi che, per mezzo di reazioni chimiche, produce cambiamenti nella composizione chimica e mineralogica di una roccia.
La formazione di nuovi minerali è dovuta principalmente al fatto che la maggior parte delle fasi presenti, ad esempio, nelle rocce ignee e metamorfiche sono stabili in determinati intervalli P/T che non corrispondono alle condizioni superficiali. Goldich (1938) propose per esempio una Serie di Stabilità delle principali fasi minerali.

Dissoluzione/Carbonazione
La pioggia e le acque superficiali spesso disciolgono parte della CO2 atmosferica (Carbonazione), formando acido carbonico, con la seguente reazione.

CO₂(g)+ H₂O(l) ↔ H₂CO₃(aq) Anidride Carbonica + Acqua ↔ Acido Carbonico
L’acido Carbonico è un acido debole ma tuttavia può reagire con il carbonato di Calcio portando in soluzione ioni calcio e ioni bicarbonato.

H₂CO₃(aq)+ CaCO₂(s)↔ Ca₂+(aq)+ 2(HCO₃)-(aq) Acido Carbonico + Calcite ↔ Ione Calcio + 2 Ioni Biacarbonato
Questo processo è la principale causa di dissoluzione dei carbonati ed origina tutte le strutture carsiche tipiche di marmi e calcari come i Karren. La reazione può inoltre spostarsi verso sinistra e consentire la precipitazione di Carbonato di Calcio, ad esempio per diminuzione di pressione, ma anche per basso tenore di CO2 libera.

Idratazione e Deidratazione
L’idratazione comporta l’inserimento di H₂0 o di ioni OH^- all’interno della struttura di un minerale. Viceversa si ha una reazione di De-Idratazione. Caso tipico sono il Gesso e l’Anidrite, il primo solfato di Calcio idrato, il secondo anidro.

CaSO₄(s) + 2H₂O (l) ↔ CaSO₄ • 2H₂O (s) Anidride + Acqua ↔ Gesso

Un altro importante esempio è rappresentato dagli ossidi di ferro che possono, assorbendo ossidrili, dare idrossidi di ferro. Nel caso dell’idratazione della wustite, la reazione è accompagnata inoltre da un’ossidazione.

FeO(s) + 2H₂O(l) ↔ FeO(OH)(s) + H₃O+(aq) Wustite + Acqua ↔ Goethite + Ione Idronio

Ossidazione
L’ossigeno libero presente nell’atmosfera può cambiare lo stato di ossidazione di un elemento chimico all’interno di un minerale. Il caso più comune è quello del ferro, il cui stato di ossidazione più diffuso all’interno della Terra è Fe⁺, che tende a ossidarsi in condizioni superficiali a Fe³⁺.

2Fe₃O₄(s)+1/2O₂(g)↔3γFe₂O₃(s) Magnetite + Ossigeno ↔ Maghemite

Idrolisi
Reazioni che portano in soluzione uno o più ioni presenti all’interno di un minerale. In genere vengono separati ioni solubili da una massa solida insolubile (Lisciviazione). Sono reazioni che coinvolgono la maggior parte dei silicati, come ad esempio Olivina, Pirosseni e Feldspati.

2KAlSi₃O₈(s) + 2H₂CO₃(aq) + 9H₂O(l) ↔ Al₂Si₂O₅(OH)₂(s) + 4H₄SiO₄(aq)+ 2K+(aq)+ 2HCO₃-(aq) Ortose + Acido Carbonico + Acqua ↔ Caolinite + Acido silicico + Ioni Potassio + Acido Carbonico

Degradazione Biologica

Si tratta di degradazione dovuta all’attività di organismi viventi come piante, funghi o batteri. Questo insieme riunisce sia processi di degradazione meccanica, come lo sgretolamento delle rocce ad opera delle radici delle piante, sia processi di degradazione chimica.
Esistono infatti dei licheni in grado di dissolvere tramite soluzioni acide le rocce su cui vivono. Inoltre il normale processo di decomposizione degli organismi morti genera acidi deboli in grado di attaccare, ad esempio, i calcari.

Fattori che influenzano la degradazione
La composizione mineralogica è il primo parametro che influenza la suscettibilità alla degradazione di una roccia. Infatti differenti minerali mostrano una resistenza diversa ai processi di degradazione chimica. Un’arenaria ricca in quarzo, una quarz-arenite o addirittura una quarzite, composte in gran parte da un minerale che non si altera (Quarzo) si mostreranno più tenaci di rocce più ricche in Feldspati o addirittura con minerali femici.

Un altro importante parametro da considerare è la presenza di fratture, porosità, piani di stratificazione, che rappresentano tutti discontinuità su cui possono impostarsi processi di degradazione meccanica: una roccia già fratturata tenderà infatti a disgregarsi molto più velocemente di una massiva e coerente.
La presenza o meno di un pendio o di ruscellamenti nell’area in corso di degradazione possono favorire o meno il proseguire della stessa: un pendio dolce o assente potrebbe favorire l’accumulo di suoli o regolati in grado di proteggere la roccia madre, viceversa un pendio ripido potrebbe favorire la rapida rimozione del materiale con conseguente smantellamento della roccia madre.
Infine il clima influenza fortemente le reazioni chimiche, che sono favorite da alte temperature e presenza di acqua e anche molti processi meccanici che, come visto, sono favoriti da rapide escursioni termiche. Nelle fascia equatoriali le frequenti piogge e le alte temperature favoriscono una forte degradazione chimica, che è invece assente nei deserti, dove la degradazione è opera quasi esclusiva del solo termoclastismo.
Nelle montagne temperate le temperature sono insufficienti per permettere reazioni chimiche veloci, ma l’escursione termica fra T superiori e inferiori allo 0 permette il crioclastismo. Ai poli invece i processi di degradazione sono molto limitati: l’acqua è per tutto l’anno allo stato solido, incapace di reagire con le rocce o di scatenare processi meccanici.

Pagina realizzata da Papeschi Samuele