Introduzione alla geomorfologia
Geomorfologia: (dal greco γη, (pron. ghe), it. “Terra”, e μορφή, (pron. morfé), “forma” e λογος, logos it. studio) “Disciplina che studia la «Forma della terra”
La geomorfologia è la disciplina delle Scienze della Terra che studia le forme del rilievo terrestre, la loro origine, la loro evoluzione e i processi che ne determinano il modellamento nel tempo. In forma sintetica studia origine ed evoluzione della morfologia del rilievo terrestre.
La geomorfologia rappresenta un settore fondamentale della geografia fisica e della geologia, poiché analizza l’interazione tra struttura geologica, processi climatici e dinamica superficiale del pianeta. Appartiene al contesto disciplinare della Geografia Fisica.
L’oggetto di studio della geomorfologia è costituito dalle forme della superficie terrestre, dette morfologie o geoforme, e dai processi geomorfici che le generano. Tali forme comprendono montagne, colline, pianure, valli, coste, dune, ghiacciai, vulcani e fondali oceanici. La geomorfologia cerca di comprendere non soltanto come queste forme si presentano attualmente e con quale combinazione spaziale, ma anche attraverso quali meccanismi si siano sviluppate nel corso della storia geologica, nonché gli agenti del modellamento e i processi morfogenetici che le hanno generate e che le possono modificare nel tempo. Comunemente essa fa riferimento allo studio dell’ aspetto della superficie delle terre emerse, ma può anche essere applicata allo studio dei fondali marini e di altri pianeti.
La Geomorfologia, dal momento che ha come campo di indagine le forme che compongono la superficie terrestre, studia l’interfaccia tra:
litosfera – idrosfera – atmosfera
In questo contesto viene considerata anche la Biosfera, in quanto gli esseri viventi sono anche importanti agenti geomorfologici. Tuttavia, non bisogna dimenticare che gli esseri viventi, seppur distribuiti ovunque, si ritrovano per la maggior parte in una sottile fascia tra circa ‐100 m e + 2000 m s.l.m.
La superficie terrestre costituisce un sistema dinamico nel quale agiscono contemporaneamente:
- forze interne (endogene) – che tendono a costruire e deformare il rilievo attraverso processi tettonici e vulcaniche
- forze esterne (esogene) che tendono a demolirlo il rilievo mediante erosione, trasporto e sedimentazione.
Il paesaggio osservabile in un dato momento rappresenta il risultato dell’equilibrio dinamico tra queste due categorie di processi.
In conclusione possiamo dire che, per comprendere ciò che è successo nel passato (cronologia), ma anche prevedere i cambiamenti futuri (dinamico), attraverso la combinazione di osservazioni, esperimenti fisici e modelli matematici, la Geomorfologia effettua un’analisi morfo-evolutiva che comprende lo studio di:
FORME: Entità spaziali individuabili in base al loro aspetto fisico con un certo grado di omogeneità rispetto alle proprietà che le caratterizzano (viene utilizzato un approccio descrittivo).
PROCESSI: Fenomeni, collegati a specifici agenti morfogenetici, che sono in grado di dare origine alle forme del rilievo terrestre o modificarne l’aspetto (viene utilizzato un approccio morfovolutivo).
Approccio descrittivo
Studia l’aspetto e la distribuzione delle forme di erosione e di accumulo (compresi i depositi associati) del rilievo terrestre nello spazio.
Approccio morfoevolutivo
Ricostruisce l’evoluzione nel tempo delle forme prendendone in considerazione l’origine (morfogenesi) e lo stato di attività (morfodinamica) oltre che stabilirne l’età (morfocronologia)
Approccio quantitativo
Esprime le caratteristiche del rilievo mediante una serie di parametri morfometrici che esprimono in termini numerici i principali aspetti geometrici associati alle forme permettendo la quantificazione della distribuzione e dell’evoluzione di esse.
Obbiettivi dei vari approcci
Dal momento che l’uomo vive sulla superficie terrestre, quindi sulle forme del rilievo: la sua vita e le sue attività sono influenzate (talvolta in modo catastrofico) dai processi morfogenetici in atto oltre che da quelli del passato. Fra l’altro l’attività umana trasforma il rilievo e condiziona i processi morfogenetici
In sintesi, l’oggetto di studio della geomorfologia comprende aspetti:
- morfologici forme del rilievo (approccio descrittivo)
- morfometrici – misura delle forme (approccio quantitativo)
- morfogenetici – origine del rilievo (approccio morfoevolutivo)
- morfodinamici – processi attuali (approccio morfoevolutivo)
- morfocronologici – datazione (approccio morfoevolutivo)
La geomorfologia nel suo aspetto applicativo indaga ad una scala spazio‐temporale confrontabile con quella delle attività e delle vicende umane per raggiungere una comprensione della natura del paesaggio sufficiente per:
a) portare a termine lavori di tipo ingegneristico in modo sicuro, prevedibile ed economico
b) per ridurre i rischi legati ad eventi geomorfologici particolarmente violenti
c) per proteggere e salvaguardare il paesaggio stesso
Evoluzione storica della geomorfologia
La geomorfologia moderna si sviluppò tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo. Il principale fondatore della disciplina è considerato il geografo statunitense William Morris Davis, il quale elaborò la teoria del ciclo geografico o ciclo dell’erosione. Secondo questo modello il paesaggio evolve attraverso tre stadi fondamentali:
- Giovinezza;
- Maturità;
- Vecchiaia.
Nella fase giovanile prevale l’incisione fluviale e il rilievo appare accidentato; nella maturità si sviluppano versanti più regolari; nella vecchiaia il paesaggio tende ad appiattirsi fino a formare una superficie quasi pianeggiante chiamata peneplano. Sebbene oggi tale teoria sia considerata eccessivamente schematica, essa ha avuto un’importanza fondamentale nello sviluppo del pensiero geomorfologico.
Successivamente Walther Penck introdusse una visione più dinamica, sottolineando l’importanza dei movimenti tettonici continui e della loro interazione con l’erosione.
Nel secondo dopoguerra si affermò la geomorfologia quantitativa, basata sull’applicazione di metodi matematici e statistici allo studio delle forme del rilievo. Questa impostazione è stata ulteriormente potenziata dall’uso di tecnologie moderne quali:
- Telerilevamento satellitare;
- Sistemi Informativi Geografici (GIS);
- Fotogrammetria digitale;
- Laser scanner e LiDAR;
- Modelli digitali del terreno (DEM).
Principi fondamentali della geomorfologia
La geomorfologia moderna si basa su alcuni principi fondamentali.
Attualismo
Il principio dell’attualismo, formulato da James Hutton e sviluppato da Charles Lyell, afferma che i processi che osserviamo oggi sono gli stessi che hanno operato nel passato.
In altre parole:
Il presente è la chiave del passato
Lo studio dei processi geomorfici attuali consente quindi di interpretare le forme antiche conservate nel paesaggio.
Uniformitarismo
L’uniformitarismo sostiene che le leggi fisiche e chimiche sono rimaste sostanzialmente costanti durante la storia della Terra.
Equilibrio dinamico
Secondo il concetto di equilibrio dinamico, i sistemi geomorfici tendono a mantenere una configurazione stabile nonostante continui cambiamenti interni ed esterni.
Ad esempio un fiume modifica continuamente il proprio alveo mantenendo tuttavia caratteristiche medie relativamente costanti nel lungo periodo.
Fattori che controllano l’evoluzione del rilievo
L’evoluzione delle forme terrestri dipende dall’interazione di diversi fattori.
Litologia
La litologia riguarda la natura delle rocce.
Le rocce differiscono per:
- composizione mineralogica;
- durezza;
- permeabilità;
- grado di fratturazione.
Le rocce calcaree, ad esempio, sono facilmente soggette a dissoluzione chimica, mentre le rocce granitiche resistono maggiormente all’alterazione.
Struttura geologica
La disposizione delle rocce influenza profondamente il paesaggio.
Elementi strutturali importanti sono:
- stratificazione;
- pieghe;
- faglie;
- giunti e fratture.
Le catene montuose spesso seguono le principali linee strutturali generate dalla tettonica.
Clima
Il clima controlla intensità e tipologia dei processi geomorfici.
Nei climi tropicali prevalgono:
- alterazione chimica;
- processi fluviali intensi.
Nei climi aridi prevalgono:
- erosione eolica;
- processi gravitativi.
Nei climi freddi dominano:
- processi glaciali;
- crioclastismo.
Tempo
Le forme geomorfologiche sono il risultato dell’azione dei processi nel tempo geologico.
Alcuni fenomeni avvengono rapidamente (frane, eruzioni), mentre altri richiedono milioni di anni (formazione di montagne e pianure).
Attività antropica
L’uomo è oggi uno dei principali agenti geomorfologici.
Attraverso:
- urbanizzazione;
- costruzione di dighe;
- escavazioni;
- agricoltura intensiva;
modifica profondamente i processi naturali e l’evoluzione del paesaggio.
Processi geomorfici
I processi geomorfici possono essere distinti in:
Processi endogeni (approfondimento)
Originano dall’energia interna della Terra e comprendono:
- tettonica;
- vulcanismo;
- sismicità.
Essi sono responsabili della costruzione del rilievo terrestre.
Processi esogeni (approfondimenti)
Sono alimentati principalmente dall’energia solare e dalla gravità.
Comprendono:
- alterazione;
- erosione;
- trasporto;
- sedimentazione.
Essi tendono a demolire e rimodellare le strutture create dai processi endogeni.
Alterazione delle rocce
L’alterazione rappresenta il primo stadio del modellamento geomorfologico.
Può essere:
Alterazione fisica
Produce la frammentazione meccanica delle rocce senza modificarne la composizione chimica.
Principali processi:
Termoclastismo
Dovuto alle variazioni di temperatura.
Crioclastismo
Provocato dall’espansione dell’acqua durante il congelamento.
Aloclastismo
Determinato dalla crescita di cristalli salini.
Alterazione chimica
Modifica la composizione mineralogica delle rocce.
Processi principali:
- idrolisi
- ossidazione
- idratazione
- carbonatazione
- dissoluzione.
La dissoluzione del carbonato di calcio rappresenta il processo fondamentale dei paesaggi carsici.
Alterazione biologica
È causata dall’azione degli organismi viventi.
Le radici delle piante, i licheni e i microrganismi contribuiscono alla disgregazione e trasformazione delle rocce.
Geomorfologia strutturale
La geomorfologia strutturale studia l’influenza delle strutture geologiche sulle forme del rilievo.
Le principali morfostrutture comprendono:
Catene montuose
Derivano dalla convergenza delle placche tettoniche.
Esempi:
- Alpi
- Himalaya
Horst e graben
Prodotti da faglie dirette.
Cueste
Rilievi asimmetrici sviluppati su strati inclinati.
Tavolati strutturali
Superfici elevate poco deformate.
Tettonica e geomorfologia
La teoria della tettonica delle placche costituisce il quadro interpretativo fondamentale della geomorfologia moderna.
La litosfera è suddivisa in placche che si muovono sopra l’astenosfera.
I principali margini sono:
Divergenti
Generano dorsali oceaniche.
Convergenti
Producono:
- orogenesi;
- fosse oceaniche;
- archi vulcanici.
Trasformi
Associati a faglie trascorrenti.
Le deformazioni crostali determinano il sollevamento dei rilievi e influenzano direttamente l’evoluzione geomorfologica.
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