L’erosione delle rocce si sviluppa attraverso i processi di degradazione, i quali possono essere di tipo fisico o fisico-chimico (disgregazione) o di tipo chimico (alterazione). Disgregazione e alterazione avvengono contemporaneamente anzi si tratta di un’azione combinata.

Processi erosivi di tipo fisico o fisico-chimico (disgregazione)

Possiamo distinguere i processi erosivi di tipo fisico e fisico-chimico nella maniera seguente:

Processi erosivi di tipo fisico per azione della gravità (disgregazione meccanica) (FG)

Fratturazione indotta dalla gravità (IFG)

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Movimenti di massa gravitativi. (IFGM)

Per la sola azione della gravità possiamo avere volumi di roccia, detrito o terreno che sottoposti a movimenti differenziali vengono separati in elementi di volumi sempre più piccoli in seguito a crolli, ribaltamenti, scivolamenti rotazionali o traslativi, espansioni laterali, colamenti o in seguito ad un’associazione di diversi meccanismi come i precedenti.

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Fratturazione indotta dalla compressione (IFGC)

Si ha quando un volume di roccia di grandi dimensioni rimane, a causa dell’erosione,  poggiata sopra un altro volume di roccia più piccolo, che per sforzo compressivo quindi può rompersi per sbriciolamento.

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Fratturazione indotta da decompressione (IFGD)

I processi erosivi rimuovendo i volumi di roccia che si trovano al di sopra rispetto a quelli che si trovano al di sotto, causano l’espansione dei volumi sottostanti con conseguente formazione di joints e fratture parallelamente alla superficie (esquamazione sferoidale).

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Rilascio tensionale (IFGTR)
E’ dovuto a fratture preesistenti della roccia che si romperà secondo la gravità.

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Reptazione (Soil creep) (CREEP)
La reptazione o soil creep riguarda il suolo e la porzione alterata del substrato. Si tratta di un movimento lentissimo (da qualche mm ad alcuni cm/a), che decresce in maniera esponenziale con la profondità (Z) ed è costituito da un insieme di piccoli movimenti parziali delle singole particelle, che avviene lungo un pendio (con inclinazione di 5° minimo) che determina una lenta deformazione di roccia e suolo.

Cause diverse si sommano all’azione della gravità e determinano lo spostamento delle particelle attraverso cicliche microespansioni e microcontrazioni  del suolo:

  • circolazione di acqua nel terreno
  • dilatazioni e contrazioni termiche
  • umidificazione ed essiccazione
  • gelo e disgelo
  • bioturbazione
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Dilavamento (DIL)

Le acque piovane, ma anche la grandine o la neve, per la loro forza di caduta producono importanti effetti di modellamento sia attraverso l’azione diretta all’impatto, sia attraverso lo scorrimento dell’acqua in superficie causato dalla pendenza naturale. Si possono distinguere vari tipi di processi di dilavamento:

  • Splash erosion. E’ l’azione meccanica delle gocce d’acqua, dei chicchi di grandine o della neve direttamente sul terreno.
  • Sheet erosion o dilavamento diffuso. La maggior parte dell’acqua defluisce e non viene assorbita dal suolo che risulta coperto da una lama d’acqua con conseguente erosione areale accentuata.
  • Rill e gully erosion: l’acqua tende a incanalarsi e si passa da un velo continuo ad una situazione in cui questa forma filetti con maggiore energia di trasporto (rill erosion); infine questi filetti tendono a confluire dando luogo ad un ruscellamento concentrato lungo incisioni caratterizzate da maggiori velocità dell’acqua e portata (gully erosion).
  • Piping: E ‘ lo scorrimento subsuperficiale dell’acqua nel terreno

Processi erosivi di tipo dinamico per azione della pressione di acqua, ghiaccio, vento (DYN-ER)

Questo tipo di processi sono determinati dallo sforzo di taglio esercitato dall’acqua, dal ghiaccio o dal vento che provoca la rimozione di particelle.

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Erosione fluviale (HYRER)

Erosione fluviale di fondo (HYRER-B)

E’ causata dalla corrente fluviale che esercita una pressione tale da provocare la rimozione delle particelle, vincendo la resistenza del materiale posto sul fondo dell’alveo.

Erosione fluviale di sponda  (HYRER – RS)

Questo processo di erosione è sempre determinato dalla pressione della corrente fluviale che rimuove le particelle che si depositano lungo le sponde dell’alveo a causa di movimenti gravitativi di massa. L’azione combinata di questi due processi erosivi provoca l’arretramento della sponda.

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Erosione lacustre (HYLER)

In ambiente lacustre l’erosione di fondo e di sponda è dovuta, non solo alle correnti determinate da differenze di temperatura o derivanti dalla presenza di immissari ed emissari oppure alla presenza di un fondale molto irregolare con restringimenti e dislivelli che può dare origine gorghi, ma anche ad altri movimenti dovuti all’azione del vento sulla superficie (onde lacustri), all’attrazione lunisolare (maree, onde di marea lacustri) oppure a cambiamenti periodici repentini e zonati della pressione atmosferica (sesse lacustri) che causano innalzamenti di livello dell’acqua con spostamenti laterali, spesso osservabili come veri e propri dislivelli tra una parte e l’altra della costa, e formazione di onde (onde di sessa lacustre).

Erosione marina (HYMER) 

Come in ambiente lacustre anche in ambiente marino si ha erosione di fondo e di sponda dovuta alla corrente marina, all’azione del vento sulla superficie marina (onde marine), ed alle onde di marea.

Erosione glaciale (HYGER) 
In ambiente glaciale l’erosione è determinata sia dalla spinta di un ghiacciaio (qui ci riferiamo in modo particolari ai ghiacciai montani) sui suoi margini laterali oppure frontalmente, sia dalla pressione che viene esercitata dal ghiaccio sul fondo. Questo provoca non solo la frantumazione ma anche rimozione di tutto il materiale che si viene a trovare lateralmente, frontalmente e sul fondo di un ghiacciaio.
Erosione eolica (deflazione) (W-ER)

Anche la spinta del vento, per quanto limitata contribuisce all’erosione di tipo dinamico, aiutando a rimuovere del tutto le particelle anche parzialmente separate.

Processi erosivi di tipo fisico – Azione meccanica di particelle trasportate da agenti atmosferici (acqua, ghiaccio, vento) – Abrasione (ABR-ER)

Si tratta di processi erosivi determinati dall’azione meccanica abrasiva di particelle trasportate da agenti atmosferici (acqua, ghiaccio o vento) sulle rocce, sui terreni o sui suoli. Questo tipo di azione viene chiamata in generale abrasione.

Tipi di abrasione 

Corrasione marina o fluviale 
E’ causata dalle particelle trasportate dall’acqua (onde del mare, correnti marine o fluviali, ecc.).

Corrasione eolica
E’ causata dalle particelle trasportate dal vento.

Esarazione
E’ causata dall’azione abrasiva del ghiaccio sulle rocce sottostanti e dalla spinta del ghiaccio sulle particelle poste a contatto con la sua superficie.

Processi erosivi di tipo fisico, azione meccanica e dinamica di organismi viventi (BIOCL-ER)

Bioclastismo (BIOCL)

E’ un processo erosivo prodotto dagli esseri viventi (es. radici delle piante, animali scavatori, ecc) che contribuisce alla disgregazione meccanica delle rocce. Gli esseri viventi esercitano infatti azioni di tipo meccanico e dinamico (es. compressivo, abrasivo) sulle rocce.

Processi erosivi di tipo chimico-fisico (disgregazione)

Sono processi erosivi legati al cambiamento di stato dell’acqua o alla cristallizzazione di alcuni sali.

  • Crioclastismo. E’ dovuto alla pressione (P) esercitata dall’acqua in congelamento sulle superfici di discontinuità di una roccia
  • Termoclastismo: E’ dovuto alle ΔT, prodotte dall’insolazione, che producono dilatazioni e contrazioni delle rocce tali da portare, se di entità e durata rilevante alla frantumazione delle rocce.
  • Idroclastismo: E’ dovuto a cicli di umidificazione ed essiccamento dovute all’assorbimento di acqua da parte delle rocce che portano inevitabilmente alla loro disgregazione
  • Aloclastismo: E’ un fenomeno causato dall’azione meccanica di sali cristallizzati entro le superfici di discontinuità delle rocce con modalità simili al crioclastismo.
  • Bioturbazione: Comprende sia processi fisici e fisico-chimici che contribuiscono all’alterazione, alla deformazione ed alla distruzione di strutture inorganiche dei sedimenti da parte di organismi viventi.

Processi erosivi di tipo chimico (alterazione)

Per alterazione si intendono quei processi di tipo chimico che portano alla formazione di nuovi minerali. Questi processi avvengono soltanto in certe condizioni e/o anche in presenza di organismi viventi:

  • chimico
    • ossidazione (OXI)
    • corrosione (COR)
    • dissoluzione (DIS)
    • idrolisi (IDL)
  • alterazione biotica
    • alterazione lichenica
    • chelazione

Degradazione Chimica (Alterazione)

Per degradazione chimica si intendono una serie di processi che, per mezzo di reazioni chimiche, producono cambiamenti nella composizione chimica e mineralogica di una roccia con formazione di nuovi minerali.

Ossidazione/Riduzione (OXI)

L’ossigeno (O2) libero presente in atmosfera può cambiare lo stato di ossidazione di un elemento chimico all’interno di un minerale. 

4FeSiO3 + O2 ⇔ 2Fe2O3 + 4SiO2  (pirosseno —> ematite + silice disciolta) 

2Fe3O4 +1/2O2 ⇔ 3Fe2O3 (magnetite —> Ematite)

MnO2 + O2  ⇔ MnO4

Corrosione

E’ un fenomeno di natura elettrochimica che determina una interazione chimico-fisica del materiale metallico con l’ambiente che lo circonda.

Dissoluzione/Carbonazione

La pioggia e le acque superficiali spesso disciolgono parte dell’anidride carbonica (CO2) atmosferica (Carbonazione), formando acido carbonico (H2CO3):

CO2 + H2O ⇔ H2CO3(aq) 

L’acido carbonico H2CO3 può poi reagire con il CaCO3 (carbonato di calcio) portando in soluzione ioni calcio e ioni bicarbonato.

H2CO3 + CaCO3  ⇔ Ca2+ + 2(HCO3)2-

La reazione può inoltre spostarsi verso sinistra e consentire la precipitazione di carbonato di calcio, ad esempio per diminuzione di pressione o per basso contenuto di CO2 libera.

Anche la silice può essere trasformata per dissoluzione in acido ortosilicico:

SiO2 + H2O ⇔ H4SiO4

Idratazione e Deidratazione

L’idratazione comporta l’inserimento di molecole di H2O o di ioni OH– all’interno della struttura cristallina di un minerale. Se avviene il contrario invece si ha una reazione di deidratazione. Un esempio è la reazione gesso (CaSO4 • 2H2O) /anidride (CaSO4)

CaSO4 + 2H2O ⇔ CaSO4 • 2H2O

Altro importante esempio è rappresentato dagli ossidi di ferro che possono, assorbendo ossidrili (OH–) , dare idrossidi di ferro. Un esempio di questa reazione è rappresentato dalla wustite (FeO)/goethite FeO(OH) :

FeO + 2H2O ⇔ FeO(OH)+ H3O+

Idrolisi

Sono reazioni che portano in soluzione uno o più ioni presenti all’interno di un minerale e che coinvolgono la maggior parte dei silicati, come ad esempio Olivina, Pirosseni e Feldspati.

2KAlSi3O8 (Feldspato) + 2H2CO3 + 9H2O ⇔ Al2Si2O5(OH)2 (Caolinite) + 4H4SiO4 + 2K++ 2HCO3–

Alterazione biotica

Le rocce sono alterate anche dall’attività di organismi animali o vegetali, capaci di adattarsi, dal punto di vista trofico, direttamente al substrato geologico. Tale alterazione può essere attiva, quando è connessa direttamente alla loro vita biologica, oppure di tipo passivo se è invece connessa alla loro decomposizione.

I primi organismi non microscopici che si insediano sulla crosta inalterata sono i licheni crostosi endolitici (es. Verrucaria hiacens) penetrando la massa litoide roccia con ife e gonidi fino a portare il tallo anche oltre 1 cm di profondità. Le ife medullari emettono CO2 e particolari sostanze dette sostanze licheniche (es. acido lecanorico) che permettono l’attacco chimico del substrato.

I licheni quindi oltre a frantumare la roccia con azione chimica e fisica, assorbono da questa nutrienti. 

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