Cosa sono le grotte?
Sono vasti reticoli di cavita' naturali che esistono all'interno di
certe montagne; a volte esse arrivano sino alla superficie esterna
formando tenebrosi ingressi dai quali possiamo entrare a visitare
o ad esplorare questi mondi bui percorsi solo da aria ed acqua. Ma
attenzione: la grotta e' nell'interno del monte e in genere per evolversi
non ha affatto bisogno di ingressi percorribili. E' per questo che
pensiamo che buona parte delle grotte che esistono in realta' non
siano accessibili: all'esterno arrivano indizi che ci permettono
di capire che la montagna e' piena di gallerie, ma entrarci e' spesso
estremamente difficile. La massima parte delle grotte che conosciamo e'
scavata in rocce carbonatiche (calcari e dolomie) che sono costituite
essenzialmente da miscele di due sali lentamente solubili in acqua:
carbonato di calcio e carbonato di magnesio.
Cosa sono le rocce carbonatiche?
Si tratta di grandi masse di carbonato di calcio e magnesio depositate
sul fondo di antichi mari. I piccoli organismi che compivano il loro
ciclo vitale in prossimita' della superficie del mare vi cadevano
poi al fondo quando morivano, formando depositi di ogni sorta di
residui organici (soprattutto gusci e scheletri) spesso cementati
dalla deposizione diretta dei carbonati se l'acqua finiva per risultarne
sovrassatura. Le vicissitudini geologiche delle decine di milioni
di anni successivi hanno poi trasformato questi depositi in rocce
e li hanno fatti emergere all'aria. La variabilita' delle condizioni di
deposizione, dei tipi di organismi e dei successivi eventi geologici
capaci di indurne radicali trasformazioni fa si' che le rocce carbonatiche
abbiano caratteristiche molto diverse dall'una all'altra.
Per quale motivo si
formano le grotte?
Il motivo fondamentale e' che la roccia in cui sono scavate non e'
adatta a resistere ai milioni di anni di piogge che subisce perche'
e' piuttosto tenera, erodibile, e soprattutto e' solubile nell'acqua.
I ruscelli, all'esterno, incidono la montagna con pareti, forre,
canaloni; all'interno, quando invece riescono a penetrare attraverso
sistemi di fratture, formano le grotte.
In dettaglio pero' il processo di scioglimento della roccia in acqua
e' molto complesso: dipende principalmente dalla temperatura (cioe'
dal clima, attuale e passato), dalla quantita' di anidride carbonica
disciolta in acqua, e dalla portata dell'acqua che penetra nel sottosuolo.
L'importanza dell'anidriche carbonica e' fondamentale perche' essa
acidifica l'acqua rendendola piu' aggressiva: le acque piu' ricche
di questo gas disciolto sono quelle che hanno attraversato forti
coperture vegetali e le acque piu' fredde, perche' la sua solubilita'
decresce al salire della temperatura.
Grosso modo si puo' dire che si tratta di una lotta fra le condizioni
che provocano lo scavo delle grotte (acque non sature di sali, e
percio' aggressive) e quelle che causano il loro riempimento (acque
sovrassature di sali disciolti e che percio' tendono a depositarne
una parte).
Queste ultime provocano percio' la formazione di concrezioni che
possono finire per riempire interamente la cavita'. In questi casi
quel che resta di una grotta viene frammentato in tronconi isolati
l'uno dall'altro, perfettamente inaccessibili: nei monti in cui troviamo
una grotta concrezionata ce ne sono sicuramente molte altre, isolate
dall'esterno, bolle d'aria chiuse nella roccia da fantastiche cristallizzazioni.
E' per questa loro tendenza a divenire inaccessibili che le grotte
molto adorne di concrezioni (o, all'interno di una stessa grotta,
le gallerie fortemente concrezionate) sono rare: il loro sviluppo
e' un fenomeno che finisce per isolare completamente la cavita' per
poi riempirla completamente.
Dove va a finire l'acqua delle grotte?
Verso le sorgenti, a valle. Il percorso di un ruscello all'interno di
una montagna e' all'incirca questo: cade lungo pozzi e ripide e strette
gallerie unendosi ad altri ruscellamenti ed ingrossandosi sino ad
arrivare ad una quota poco maggiore di quella delle risorgenze, quella
che gli speleologi chiamano livello di base, dove spesso ormai il
flusso d'acqua si e' trasformato in un torrente che scorre in ampie
gallerie.
A quel punto la gran parte della caduta attraverso la montagna e'
finita. Li' l'acqua diventa lenta, poco propensa a erodere, e forma
laghi e laghetti. Le nostre esplorazioni in genere si arrestano quando
arriviamo dinanzi ad un lago il cui emissario e' subacqueo, cioe'
un lago nel cui letto vi sono gallerie sommerse nelle quali l'acqua
avanza verso le risorgenze. (noi chiamiamo sifoni queste gallerie
sommerse).
Sapere cosa c'e' al di la' di questi limiti e' difficile, ma possibile.
Uno e' ricorrere alla speleologia subacquea: andarci, insomma, immergendosi
in acqua e nuotando nelle gallerie sommerse per guardare come sono
fatte e dove vanno. E' una disciplina effettivamente piuttosto pericolosa,
ma che in questi anni sta conoscendo un grande sviluppo grazie anche
all'evoluzione delle tecniche di immersione.
Un altro sistema, molto piu' comodo, per sapere come sono fatte
quelle zone sommerse e' studiare in altre grotte i tratti di gallerie
che erano sommerse in un lontano passato ma che ora sono fossili
e piene d'aria.
Ecco le gallerie sommerse alle radici del monte: sono ampie,
piene d'acqua lenta, di forma diversa da quelle nelle quali l'acqua
precipita: quelle lassu' sembravano forre, alte e strette, sempre in
discesa, mentre queste sono abbastanza tondeggianti e vanno su e
giu' (in genere dolcemente), modellate a salite e discese che si
alternano in un modo apparentemente insensato, dimentico della gravita'.
Sono quelle che noi chiamiamo gallerie freatiche, cioe' che si sono
formate sott'acqua.
Insomma: l'acqua entra e cade lungo forre interne sino alla base
del monte, modellato come una spugna in un intrico di gallerie invase
dall'acqua. In un qualche punto all'esterno questo gran bacino d'acqua
tocca la superficie della montagna e di li' trabocca: e' la risorgenza,
finalmente.
I luoghi dove l'acqua torna a giorno, dopo chissa' quali percorsi
nell'oscurita', sono sempre molto belli: una delle sorgenti piu'
famose e' quella di Valchiusa (vicino Avignone) cantata dal
Petrarca, dalla quale sgorga l'acqua assorbita nelle grotte di un
altopiano di oltre mille chilometri quadrati. E' un piccolo, profondissimo
lago al piede di una parete rocciosa dal quale trabocca incessantemente
un bel fiume che, in piena, arriva ad una portata di 150 metri cubi
d'acqua al secondo.
Oltre che molto belli sono luoghi molto utili, dato che la loro
acqua in genere viene captata ed immessa negli acquedotti.
Che forme hanno le gallerie delle grotte?
Ci sono tre forme di base che riflettono tre diverse origini: forme
vadose, freatiche e di crollo.
Le forme vadose sono originate dallo scorrimento di ruscelli: si
tratta in sostanza di piccoli canyon chiusi in alto. Sono gallerie
larghe quanto i ruscelli che le hanno formate (da pochi centimetri
a qualche metro) e alte da pochi decimetri a centinaia di metri, a
seconda anche dell'altezza delle fratture lungo le quali ha avuto
inizio il trasporto dell'acqua. E' un tipo di gallerie che si incontra
di frequente nelle parti piu' alte delle montagne, dove l'acqua appena
entrata scava con energia.
Le forme freatiche hanno invece origine da scavi subacquei, nella
falda acquifera. La' sotto l'acqua non cade ma migra su e giu' verso
le risorgenze, scavando tutt'attorno a se'. Ecco allora che le gallerie
freatiche che si formano sono tondeggianti, in genere allungate lungo
l'asse della frattura che, in origine, aveva iniziato il trasporto
dell'acqua. I diametri tipici di esse vanno da pochi decimetri a
qualche metro. La superficie delle pareti, nell'insieme lavorata
a tutto tondo, in dettaglio appare scavata come da grosse sgorbie,
a cucchiaiate (scallop).
Le forme di crollo hanno origine invece dal pluri-millenario
franare di volte e pareti di gallerie che sono andate allargandosi
sino a che non hanno superato il limite meccanico che poteva essere
retto da quella roccia in quelle condizioni di fratturazione.
Si tratta in genere di gallerie (e soprattutto di sale, piu' soggette
a crolli) molto ampie, di norma ingombre di frana: in realta' la
galleria (o, piu' spesso, le gallerie), che hanno iniziato il processo
sono ora sepolte fra i massi del pavimento, mentre noi percorriamo
lo spazio lasciato libero dai crolli. Su pareti e soffitti si possono
distinguere le nicchie di distacco dei massi, nette e non lavorate
dall'acqua. Nelle sale piu' vaste la volta viene spesso ad assumere
una forma ad arco: cio' e' dovuto al fatto che sulla cavita' continua
ad insistere il peso della montagna. Cio' che la regge e' la roccia
attorno ad essa e quindi avviene che nel 'semicerchio' che contiene
il salone la roccia e' compressa e difficile a franare; quella che
invece si viene a trovare all'interno di esso e' in distensione,
appesa passivamente in attesa di cadere.
Man mano la sala si amplia per il crollo delle parti piu' instabili
e, alla lunga, il soffitto finisce per coincidere con l'arco che
sostiene il monte sovrastante.
Le tre descritte sono le forme di base: nella realta' quello che si
incontra sottoterra e' un miscuglio di esse, mascherato spesso da
concrezioni e altri riempimenti. Questo intrico e' un libro nel quale
sta scritta tutta la storia della grotta, ma si tratta di un libro
che, spesso, e' molto difficile da interpretare.
Le grotte si formano solo nelle rocce calcaree?
No, si formano in tutte le rocce solubili in acqua, percio' soprattutto
nel sale, nel gesso e anche in una "roccia" molto particolare: il
ghiaccio.
Si tratta in tutti e tre i casi di "rocce" estremamente solubili ma,
in tempi geologici, anche plastiche, capaci cioe' di deformarsi senza
rompersi se sottoposte a sforzi tettonici. Questo fa si' che le fratture
siano piuttosto rare e che quindi l'acqua abbia molta difficolta'
ad iniziare a penetrare nel sottosuolo, ma nei punti in cui riesce
l'evoluzione della grotta che essa viene a formare diventa molto
rapida ed imponente. Le grotte nel sale sono molto rare anche perche' la
sua solubilita' e' cosi' alta che gli affioramenti di questa roccia
tendono a sparire in tempi molto brevi: se ne trovano percio' solo
in zone dove la piovosita' e' praticamente assente, come nel Vicino
e Medio Oriente.
La solubilita' del gesso e' intermedia fra quella della roccia
calcarea e quella del sale e da' origine ad imponenti fenomeni carsici:
una delle grotte piu' lunghe del mondo, la Optimisticeskaja, in Ucraina
(157 km di sviluppo), e' appunto scavata nel gesso. In Italia, nella
zona dell'Emilia-Romagna, vi sono alcune delle piu' importanti (e
le piu' profonde) cavita' mondiali in questa roccia. Nei gessi bolognesi
la grotta della Spipola, con oltre 10 km di sviluppo, e' la grotta
in gesso piu' famosa del nostro paese, mentre il sistema carsico
del Rio Basino, con circa 250 m di dislivello, risulta essere attualmente
il piu' profondo del mondo.
La terza roccia carsificabile, il ghiaccio, e' molto curiosa. In
realta' delle tre e' la piu' solubile e percio' quella che tende piu'
rapidamente ad essere asportata, ma se ne ricrea continuamente sicche'
si possono formare grandi strutture carsiche, stabili, all'interno
della massa dei principali ghiacciai. Perche' questo accada occorre
che la superficie glaciale non presenti crepacci, che quando ci sono
causano un assorbimento diffuso, e che sia abbastanza pianeggiante.
I grossi torrenti che si formano sulla superficie scavano pozzi nei
punti di maggior debolezza della massa glaciale e le imponenti cascate
che finiscono per precipitarvisi dentro li tengono aperti e scavano
sino a profondita' di cento-centocinquanta metri sotto il ghiaccio.
Piu' in giu' la pressione e' tale che il ghiaccio scorre lentamente
e riempie eventuali cavita' e questo obbliga l'acqua a procedere
per vie quasi orizzontali.
Si tratta del fenomeno carsico meno noto dei tre; gli studi su di
esso sono iniziati da pochi anni (soprattutto ad opera di ricercatori
italiani), e sembra destinato a rivestire un ruolo importante nella
glaciologia.
Chiudiamo notando pero' che quasi tutte le rocce sono, almeno
un pochino, solubili. E' per questo che si possono formare grotte
anche in montagne costituite di rocce che ne sono normalmente prive:
questo capita in regioni dove la estrema stabilita' geologica di
vaste zone le espone da miliardi di anni all'azione delle piogge,
come avviene, ad esempio, nelle quarziti del Sud America o nei graniti
dell'entroterra somalo.
Ci sono grotte non originate dall'acqua?
Si', sulle pendici dei vulcani. Lo scorrimento delle lave forma delle
grotte di un tipo particolare, Êa tuboË: l'esterno del
flusso di lava che corre verso valle si raffredda e cessa di scorrere,
venendo a formare un tunnel al cui interno continua a scorrere la
roccia fusa (incavernamento della lava). A fine eruzione viene lasciato
un tubo di roccia che, una volta raffreddatosi, potra' divenire percorribile.
Le piu' grandi grotte a "tubo di lava" si trovano nelle Haway e raggiungono
sviluppi di oltre 10 km; in Europa ve ne sono di famose alle Azzorre.
In Italia, sulle pendici dell'Etna se ne aprono diverse centinaia,
alcune delle quali superano abbondantemente il chilometro di sviluppo.
Che età
hanno le grotte e le rocce che le contengono?
Le risposte sono diverse per le une e le altre. L'eta' delle rocce
non e' difficile da determinare; possiamo dire che la gran parte
delle grotte note e' scavata in rocce che hanno avuto origine soprattutto
nel Mesozoico (fra 65 e 230 milioni di anni fa) o, piu' raramente,
nel Paleozoico sino al Devoniano (da 230 a 400 milioni di anni fa).
Per la verita' ci sono rocce carsificabili ancora piu' antiche. Abbiamo
infatti visto prima che le montagne calcaree e dolomitiche hanno
un'origine biologica: la vita sulla Terra e' diventata capace di
costruire imponenti deposizioni di rocce carbonatiche gia' da 6-700
milioni di anni. Ma di esse e' rimasto ben poco e solo in zone particolari.
Alla domanda "qual'e' l'eta' di una grotta", invece, e' molto piu'
difficile rispondere, soprattutto perche' una grotta e' qualcosa che
non c'e'. Si possono pero' datare due cose, legate ad essa: i depositi
e le condizioni di formazione. In un caso, cioe', misuriamo l'eta'
dei depositi chimici interni tipici di un ambiente di grotta, ad
esempio quella delle concrezioni; nell'altro determiniamo da quanto
tempo la montagna si trova in una situazione analoga a quella attuale,
in maniera da capire quand'e' che l'acqua ha potuto iniziare a scavarla
all'interno. Dalle misure risulta che, in genere, le grotte conosciute
sono strutture vecchie di pochi milioni di anni e percio' molto piu'
recenti delle rocce che le contengono. Questo, naturalmente, e' vero
soprattutto per le grotte dell'Europa dato che essa e' un territorio
geologicamente molto "attivo"; in zone dove i movimenti della crosta
terrestre sono minori possiamo trovare grotte estremamente piu' antiche.
Che condizioni
ambientali vi sono in grotta?
Sono, in genere ambienti poco ospitali per l'uomo. La regola generale
e' che l'aria delle grotte e' satura di umidita' e con una temperatura
praticamente costante: vediamo queste due caratteristiche.
L'umidita'. Acqua ed aria in un qualsiasi ambiente chiuso vanno
in equilibrio fra loro quando l'aria diviene satura di vapor d'acqua.
In grotta, in genere, ci sono entrambi i fluidi, in ambiente chiusi
o semi-chiusi: l'acqua ha cosi' tempo di evaporare e saturare di
umidita' le masse d'aria che fluiscono nella montagna (il fatto che
all'esterno, invece, l'aria sia spesso 'secca' e' causato dell'azione
del sole e delle precipitazioni).
Vediamo la temperatura. Le grotte sono quasi sempre attraversate
da grandi flussi d'acqua: grosso modo la loro temperatura e' quella
media delle acque che entrano sottoterra, e dunque, all'incirca,
quella media delle precipitazioni (pioggia o neve) in quella particolare
localita'. Normalmente, percio', le variazioni di temperatura da
una grotta all'altra sono piuttosto grandi, legate al clima della
regione e alla quota.
Un po' di esempi? Le splendide grotte di Sardegna, che si sviluppano
prevalentemente al livello del mare, sono intorno ai 20 C, le grotte
alpine e nord-appenniniche a mille metri di quota hanno temperature
intorno ai 6-8 C, mentre quelle che si aprono intorno ai duemila
metri di quota sulle Alpi scendono fino a 1- 3 C. In genere, insomma, in
grotta fa piuttosto freddo. Questa e' la regola, ma ci sono numerose eccezioni
legate a situazioni particolari: grotte che si aprono in zone termali
possono essere cosi' calde da impedire o rendere estremamente difficile
l'esplorazione (le grotte di Sciacca, in Sicilia, arrivano ad oltre
80 C). E' invece molto raro incontrare grotte la cui temperatura
sia sotto lo zero, anche solo di poco.
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