Carsismo, cos’è e come riesce a formare grotte, doline, stalattiti e stalagmiti

Grotte, doline, stalattiti e stalagmiti sono solo alcuni degli esempi del fenomeno carsico. Questo termine si riferisce a un processo geologico causato dalla lunga esposizione di rocce, tendenzialmente a composizione calcarea, alla dissoluzione chimica provocata dall’interazione con le acque meteoriche. Questo processo è in grado di modellare la superficie terrestre e in Italia è particolarmente evidente nel Carso, in Friuli-Venezia Giulia, nonostante sia visibile comunque in diverse aree del Paese.

In cosa consiste il fenomeno geologico del carsismo

Originariamente, il termine “carsismo” venne coniato per descrivere i prodotti della dissoluzione di rocce carbonatiche della regione del Carso, al confine tra il Friuli-Venezia Giulia e la Slovenia. L’altopiano del Carso è infatti noto per la ricchezza di forme superficiali e sotterrane, come doline e grotte naturali, che si sono formate nella roccia calcarea a causa della degradazione chimica (o weathering chimico).

Oggi, il termine carsismo è universalmente utilizzato per indicare tutti quei fenomeni di modellamento superficiale e sotterraneo di rocce solubili causati dalla loro interazione con le acque di ruscellamento superficiale e le acque d’infiltrazione. Non si tratta necessariamente di rocce calcaree, sebbene queste siano le più comuni. Le forme carsiche possono essere riconosciute anche nelle dolomie e talvolta nelle rocce evaporitiche, come il gesso e la salgemma, considerate tra le più solubili sul pianeta.

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Il processo di dissoluzione chimica

Il processo di degradazione chimica è principalmente attribuito all’azione delle acque meteoriche. Queste, oltre a trasportare piccole concentrazioni di CO₂ sottratta all’atmosfera durante la formazione delle gocce di pioggia, si acidificano ulteriormente durante lo scorrimento sul terreno e sui suoli, formando una soluzione di acido carbonico debole (H₂CO₃).

A contatto con la roccia calcarea, la soluzione acida reagisce con il carbonato di calcio (CaCO₃) producendo un composto altamente solubile, ossia il bicarbonato acido di calcio (Ca(HCO₃)₂), il quale si dissocia in ioni Ca²⁺ e HCO₃^– all’interno delle acque. Questa interazione gradualmente dissolve la roccia carbonatica, producendo le strutture geomorfologiche caratteristiche degli ambienti carsici.

Come molti processi geologici, il carsismo è un fenomeno che si sviluppa su lunghi periodi di tempo, da centinaia a migliaia di anni. La velocità dei processi di dissoluzione non dipende solo dal pH delle acque e dalla composizione mineralogica della roccia interessata. Molti altri fattori contribuiscono all’efficacia del carsismo, tra cui lo spessore della roccia, la sua geometria e stratificazione, la sua permeabilità, la presenza di fratture o faglie, la profondità a cui si trova, lo spessore del suolo sovrastante, il gradiente topografico, la temperatura e il clima in generale.

Forme superficiali del carsismo

Un paesaggio carsico superficiale è letteralmente scolpito dall’acqua e presenta una topografia piuttosto irregolare. Tra le morfologie più comuni vi sono i campi solcati, o carreggiati (karren). Si tratta di scanalature parallele, inclinate e con andamento rettilineo che si formano sulla superficie della roccia dove scorrono i rivoli di acqua. I solchi sono larghi e profondi fino a qualche decina di centimetri, sono separati da creste acuminate e possono raggiungere lunghezze metriche.

Le doline carsiche, comunemente note come sinkhole, sono probabilmente le morfologie carsiche più note. Si tratta di depressioni sub-circolari con diverse profondità e forme, come ad esempio a imbuto, a pozzo o a ciotola. La loro genesi è attribuita alla graduale dissoluzione della roccia a partire dalla sua superficie esterna o al crollo del soffitto di cavità carsiche nel sottosuolo, le cosiddette doline da collasso.

Le dimensioni delle doline possono variare da pochi metri fino a qualche chilometro. Con il progredire dei fenomeni carsici, le doline possono ingrandirsi fino a formare dei bacini con versanti ripidi e fondo pianeggiante, noti come polje, o possono unirsi tra di loro formando delle vere e proprie vallate, chiamate uvàla.

Negli ambienti carsici più antichi, sul fondo delle doline può essere presente un inghiottitoio che, similmente al collo di un imbuto, permette il passaggio delle acque verso le cavità sotterranee. Infatti, i paesaggi carsici più evoluti solitamente non presentano un chiaro reticolo idrografico, poiché nel tempo le acque in superficie tendono ad infiltrarsi e scomparire nel sottosuolo attraverso punti di assorbimento, proprio come gli inghiottitoi.

Il carsismo nel sottosuolo

Uno degli aspetti più affascinanti del carsismo è rappresentato dalle forme di modellamento sotterraneo. L’acqua, infiltrandosi nel sottosuolo, dissolve la roccia e genera condotti che ne permettono il deflusso in profondità. Attraverso l'azione chimica, ma anche meccanica, la soluzione acquosa amplia progressivamente le fratture nella roccia e i piani di stratificazione, creando vere e proprie cavità. Con il passare del tempo e il progredire dei processi di infiltrazione e dissoluzione, queste cavità si ingrandiscono e possono talvolta unirsi tra di loro, formando grotte e gallerie con andamento sub-orizzontale, così come pozzi o abissi, ovvero tunnel con un andamento prevalentemente verticale. Queste strutture possono estendersi per diverse centinaia di metri e possono ospitare fiumi e laghi sotterranei.

I processi carsici includono anche una fase costruttiva, esemplificata dalle stalattiti e stalagmiti. Si tratta di concrezioni verticali che si protendono dalle volte di una cavità sotterranea (stalattiti) o si elevano dai pavimenti (stalagmiti) e sono il risultato della precipitazione del carbonato di calcio contenuto nelle soluzioni acquose che circolano nel sottosuolo. In altre parole, il calcare, dopo essere stato rimosso dalla roccia dai processi di dissoluzione, si deposita nuovamente sotto forma di cristalli.

Il processo di formazione di stalattiti e stalagmiti è molto lungo. Si stima infatti che occorrano oltre mille anni affinché, goccia dopo goccia, la concrezione raggiunga una lunghezza di circa 10 centimetri. Tuttavia, la velocità di crescita dipende da molti fattori, tra cui il grado di saturazione delle acque.