7.C Sedimenti e depositi

Y.Quinif, " Sedimenti e Spelogenesi", Speleologia 13 (1985) p. 36-42

7.C.1 Erosione e deposito

I depositi sotterranei sono vari per caratteristiche (detritici, depositi chimici, biologici), meccanismo di deposizione e origine (alloctona, autoctona). Essi formano un importante elemento per la comprensione della speleogenesi della cavita`. Si distinguono in

• depositi chimici. Soprattutto carbonato di calcio (calcite e aragonite), ma anche solfato di calcio (gesso), solfato di magnesio e ossidi di ferro. Di questi solamente il primo e` veramente abbondante, costituendo le concrezioni. Le stalattiti hanno scarso ruolo per l'analisi speleogenetica. Stalagmiti, crostoni e colate sono invece importanti per le sequenze sedimentarie sotterranee.
• depositi detritici. Sono caratterizzati da caratteristiche meccaniche (massi di crollo, ciotoli, ghiaie, sabbie, silt, argille) le quali dipendono dal meccanismo di deposizione e dall'origine. La dimensione degli elementi del deposito e` correlabile alla velocita` ed alle modalita` di trasporto (v. diagramma di Hjulstrom in Figura). I depositi alloctoni sono costituiti da elementi non calcarei derivati dall'erosione superficiale di rocce e trasportati nelle cavita` prevalentemente dall'acqua. I depositi autoctoni comprendono le sabbie dolomitiche (da dolomie), le argille (da calcari marnosi), e, in parte minore, i residui della decalcificazione. Anche i massi di crollo e i blocchi sono depositi detritici, testimonianza di fattori strutturali e meccanici. I blocchi vengono poi rimodellati dall'acqua di scorrimento, e presentano scallops e arrotondamento piu` o meno accentuato.

Lo schema di deposizione dipende dalla tipologia del sistema carsico. Sistemi ad elevata pendenza hanno depositi grossolani. Sistemi di plateau hanno depositi fini. La suddivisione non e` cosi` netta tuttavia. Nelle gallerie orizzontali della zona di percolazione si possono trovare sabbie grossolane (dovute a glaciazioni).

I massi di crollo sono tipici delle grandi sale, ma si trovano pure nelle gallerie. Questi sono associabili ad una rapida distensione meccanica.

La sovrapposizione dei depositi in serie verticali e` indicativa dei differenti successivi periodi di attivita` ed e` fondamentale per lo studio della evoluzione della grotta.

La differenza fra la velocita` dell'acqua sufficiente per erosione di un deposito e quella massimna per cui si ha deposizione ha importanti conseguenze sulla morfogenesi delle cavita`:

• Se la velocita` e` tale da impedire il depositarsi delle particelle trasportate la erosione si esercite su tutto il perimetro della condotta. Questa evolve quindi secondo fattori litologici (tipologia di roccia) e strutturali (stratificazioni, fratture). Si ha una condotta forzata.
• Se le particelle fini (argille) possono depositarsi, esse formano uno strato che inibisce la corrosione sul fondo. Inoltre diminuisce la sezione libera della condotta e aumenta conseguentemente la velocita` dell'acqua. La corrosione agisce sulla volta e la condotta cresce verso l'alto (galleria paragenetica).

7.C.2 Forme e Microforme dei depositi

Molteplici sono le forme associate alla deposizione e corrosione. Una stessa microforma puo` essere il risultato di piu` processi. Le gallerie paragenetiche presentano sulle volte forme dovute all'azione corrosiva del lento scorrimento dell'acqua:

• cupole semisferiche od ellissoidali;
• reticoli di canalicoli di dimensioni centimetriche o decimetriche;
• canali di volta

Se il riempimento e` formato da ciotoli, si instaurano facilmente turbolenze nel flusso dell'acqua che generano scallops, forme incavate a cucchiaio. La dimensione degli scallops e` correlata alla velocita` del flusso (legge di Curl). Si puo` usare questa relazione per stimare la portata del corso d'acqua che ha modellato il condotto.

Nicchie di meandro si formano intaccate dall'acqua che scorre sopra un riempimento.

Marmitte si formano scavate dall'acqua sul fondo di gallerie.

7.C.3 Studio dei depositi

Lo studio dei depositi avviene attraverso

• la litostratigrafia: descrizione degli strati e della loro disposizione (colore, tessitura, caratteristiche);
• granulometria: dimensione dei grani. Si fa passare il deposito in vagli di dimensioni sempre piu` piccole e si misurano le percentuali che restano in ciascun valio. Da queste si ottiene la curva di frequenze cumulate. I principali indicatori sono la madia (misura dei granuli corrispondende a 50%) e l'indice di classificazione (radice quadrata del raporto fra le misure a 75% e 25%). Anche la forma della curva della frequenza cumulata e` utile per evidenziare caratteristiche del deposito (per esempio una distribuzione bimodale indica una mescolanza di due sedimenti).
• morfologia: forma dei granuli ed aspetto superficiale;
• petrografia: composizione dei grani;
• mineralogia: distribuzione dei minerali costituenti.

7.C.4 Depositi di neve e ghiaccio

La neve e l'acqua che congela possono generare depositi in diverse forme:

• accumuli di neve occupano in genere gli ingressi dei pozzi in alta montagne (pozzi a neve), a volte penetrando per svariate decine di metri.
• ghiaccio compatto. L'acqua di scioglimento che filtra nella grotta puo` solificare formando depositi di ghiaccio sul fondo di pozzi e gallerie. Possono arrivare allo spessore di parecchi metri.
• accumuli di ghiaccio si trovano anche nelle sacche fredde (figura). Si accrescono in inverno quando si apre la circolazione e penetra aria fredda dall'esterno, e permangono durante l'estate quando la circolazione dell'aria della cavita` e' chiusa.
• le concrezioni di ghiaccio sono simili alle concrezioni di calcite, e presentano forme analoghe: cortine, stalagmiti e stalattiti (anche col canalicolo interno).
• il ghiaccio traslucido (o ghiaccio trasparente) consiste in enormi depositi di ghiaccio monocristallini e quindi molto compatti ed estremamente trasparenti.
• i cristalli di ghiaccio hanno forma esagonale, alcuni centimetri di lato, e si accrescono per deposizione di particelle di vapore che solidificano.