Carsismo

MORFOGENESI ED IDROLOGIA DELL’EPICARSO

Si rende necessaria una breve descrizione dei modelli evolutivi e idrodinamici elaborati sul carsismo, al fine di comprendere il comportamento idrologico dell' acquifero carsico investigato.
Gli argomenti di seguito considerati riguardano: lo sviluppo morfogenetico del carsismo, la dinamica di flusso e l'idrochimica dell'epicarso.

LO SVILUPPO MORFOGENICO
Fattori primari dello sviluppo carsico

La permeabilità originaria delle rocce carbonatiche è trascurabile nella quasi totalità dei casi, la struttura carsica di tali rocce rappresenta in effetti un'acquisizione secondaria collegata a varie fasi evolutive sequenziali ed in parte concomitanti.

a) sviluppo iniziale di sistemi di fratturazioni e cavità, conseguenti a sollecitazioni tettoniche;
b) sviluppo morfologico e sviluppo del sistema idraulico;
c) prolungata azione di aggressione chimica e biochimica delle acque circolanti.

Il meccanismo della carsificazione può essere rappresentato secondo uno schema:
Fessure create da sollecitazioni tettoniche, sono sufficienti a predisporre la roccia alla circolazione idrica. Tale circolazione deriva dal costituirsi di un gradiente idraulico applicato, cioè alla differenza di carico tra la quota dell'infiltrazione e quella degli esutori a valle. L'acqua che satura il sistema iniziale di fessure, nel caso sia provvista di un potenziale bio-chimico sufficiente, amplia le vie di circolazione attraverso meccanismi di dissoluzione (carsificazione). Il complesso dei fattori meccanici e chimici sopra indicati concorre alla degradazione del mezzo, il massiccio roccioso. L'assenza di uno di tali fattori blocca qualsiasi possibilità di sviluppo del serbatoio carsico. Il massiccio roccioso mantiene in tal caso la compattezza originaria ed il carsismo può svilupparsi solo in corrispondenza dei settori di campionamento esposti all'azione degli atmosferili. Ogni percolazione profonda delle acque viene, in tal modo, inibita dall'assenza di fratturazione. In assenza di percolazione, l'unica permeabilità sussistente è legata alla sola apertura delle fenditure in seguito a stress tettonico. La stessa cosa si verifica nel caso della percolazione di acque non aggressive, in entrambi i casi il serbatoio non può assumere il carattere carsico. L'indebolimento e, più ancora, l'annullamento dei potenziali idraulici e biochimici possono determinare l'insorgenza di una evoluzione regressiva che tende ad obliterare in parte o totalmente le strutture beanti del serbatoio.

Evoluzione del processo carsico.

La connotazione maggiore dell'ambiente epicarsico consiste nel contrasto di intensità di fratturazione tra i livelli rocciosi superficiali e quelli più compatti posti a maggiore profondità . Le fasi evolutive dello sviluppo morfologico dell'epicarso vengono esaminate in maniera estesa e complessiva in un lavoro di Klimchouk (1995). I punti significativi di tale studio vengono di seguito riportati per il valore idrologico che assumono. La formazione delle doline rappresenta uno degli aspetti morfogenetici più importanti nello sviluppo superficiale dell'epicarso. Il flusso, inizialmente diffuso nell'epicarso, tende a concentrarsi preferenzialmente lungo giunti e faglie di dimensioni maggiori in continuità idraulica con la zona vadosa. La soglia di percolazione alla base dell'epicarso determina una concentrazione di flusso nel passaggio dalla zona epicarsica alla sottostante "zona a blocchi" . Tale concentrazione di flusso nell'epicarso costituisce il meccanismo determinante nello sviluppo delle doline, rispetto ad ogni influenza esercitata da altre modalità di flusso idrico dell'ambiente esogeno. La fase iniziale del processo di formazione delle doline è attivata a partire dalla intensa corrosione diffusa che si genera all'interno del cono di depressione segnato dalla superficie della falda epicarsica. L'asse del cono di depressione coincide con la maggiore discontinuità e frattura verso cui converge il flusso idrico. Con l'abbassamento della superficie, le aree assumono i caratteri di doline di dissoluzione il cui sviluppo è connesso al ruolo di "fuoco" centripeto esercitato dalla dolina nei riguardi del flusso idrico.

In sintesi il ciclo carsico si realizza in tre fasi:

- fase giovanile, nella quale si verifica il dominio delle forme di erosione;
- fase matura, che vede l'abbandono delle cavità superiori e l'inizio dei processi di crollo;
- fase senile, nella quale i processi clastici hanno fine e prendono piede il concrezionamento e la fossilizzazione delle cavità superiori (carsismo fossile).

Funzionamento idrologico dell'epicarso.
Schemi strutturali e funzionali.

Una rappresentazione schematica dell'idrologia degli acquiferi carbonatici considera i due estremi:

1) flusso diffuso lungo giunti, fratture, piani di stratificazione ed altre piccole aperture interconnesse centimetriche o millimetriche;

2) flusso, spesso turbolento, attraverso sistemi integrati di condotti, con dimensioni dei vuoti superiori al centimetro o al metro.

Meccanismi di concentrazione.

Il ruolo svolto dalle depressioni nella idrologia carsica è analogo a quello sviluppato dalle valli nelle forme fluviali superficiali. Nel caso delle forme carsiche possono essere riconosciuti tre meccanismi di concentrazione;

1) overlaridflow, (ruscellamento), definito come flusso sulla superficie del suolo;
2) throughflow, definito come flusso laterale all'interno del suolo;
3) subcutaneousflow, definito come flusso laterale nell'epicarso ("bedrock").

Meccanismi di alimentazione.

I meccanismi di trasferimento dell'acqua di infiltrazione nella zona arcata dell'acquifero hanno ricevuto particolare attenzione da parte degli studiosi del carsismo in particolare viene citato il criterio della dimensione fisica dei vuoti, per l'identificazione di tre differenti meccanismi di alimentazione:

1) shaftflow, definito come flusso di acque meteoriche in forma pellicolare sulle pareti verticali di pozzi;
2) vadose flow, definito come scorrimento essenzialmente verticale di acque meteoriche in fessure e fratture allargate;
3) vadose seepage, definito come percolazione di acqua attraverso piccole fessure, o come flusso intergranulare.