Agenti atmosferici meccanici attraverso processi fisici

L’erosione meccanica è l’insieme dei processi di alterazione atmosferica che rompono le rocce in particelle (sedimenti) attraverso processi fisici.

La forma più comune di invecchiamento meccanico è il ciclo di gelo-disgelo. L’acqua penetra nei buchi e nelle fessure delle rocce. L’acqua si congela e si espande, allargando i buchi. Quindi entra più acqua e si congela. Alla fine, il ciclo di congelamento-disgelo può causare la divisione delle rocce.  

L’abrasione è un’altra forma di alterazione meccanica; è il processo di particelle di sedimenti che si sfregano l’una contro l’altra. Ciò si verifica principalmente nei fiumi e in spiaggia. 

Alluvium

Ron Schott di Flickr sotto licenza Creative Commons

L’alluvione è un sedimento trasportato e depositato dall’acqua corrente. Come questo esempio del Kansas, l’alluvione tende ad essere pulito e ordinato. 

L’alluvione è un sedimento giovane: particelle di roccia appena erose che si sono staccate dal fianco della collina e sono state trasportate dai torrenti. L’alluvione viene pestato e macinato in grani sempre più fini (per abrasione) ogni volta che si sposta a valle.

Il processo può richiedere migliaia di anni. I minerali di feldspato e quarzo nell’alluvione si trasformano lentamente in minerali di superficie: argille e silice disciolta. La maggior parte di quel materiale alla fine (tra un milione di anni circa) finisce in mare, per essere lentamente seppellito e trasformato in nuova roccia.

Blocca gli agenti atmosferici

Andrew Alden

I blocchi sono massi formati attraverso il processo di alterazione meccanica. La roccia solida, come questo affioramento granitico sul Monte San Jacinto nel sud della California, si frattura in blocchi da forze di agenti atmosferici meccanici. Ogni giorno l’acqua penetra nelle fessure del granito.

Ogni notte le crepe si espandono mentre l’acqua gela. Quindi, il giorno successivo, l’acqua gocciola ulteriormente nella fessura espansa. Il ciclo giornaliero della temperatura influisce anche sui diversi minerali nella roccia, che si espandono e si contraggono a velocità diverse e provocano l’allentamento dei grani. Tra queste forze, il lavoro delle radici degli alberi e dei terremoti, le montagne vengono costantemente smantellate in blocchi che cadono lungo i pendii.

Quando i blocchi si allentano e formano ripidi depositi dell’astragalo, i loro bordi iniziano a consumarsi e diventano ufficialmente massi. Quando l’erosione li logora con un diametro inferiore a 256 millimetri, vengono classificati come ciottoli.

Agenti atmosferici cavernosi

Martin Wintsch / Flickr CC

Roccia Dell’Orso, “Bear Rock”, è un grande affioramento sulla Sardegna con profondi tafoni, o grandi cavità di agenti atmosferici, che lo scolpiscono. 

I tafoni sono pozzi in gran parte arrotondati che si formano attraverso un processo fisico chiamato alterazione cavernosa, che inizia quando l’acqua porta i minerali disciolti sulla superficie della roccia. Quando l’acqua si asciuga, i minerali formano cristalli che costringono piccole particelle a sfaldarsi dalla roccia.

I tafoni sono più comuni lungo la costa, dove l’acqua di mare porta il sale sulla superficie della roccia. La parola viene dalla Sicilia, dove si formano spettacolari strutture a nido d’ape nei graniti costieri. Gli agenti atmosferici a nido d’ape sono un nome per gli agenti atmosferici cavernosi che producono pozzi piccoli e ravvicinati chiamati alveoli.

Si noti che lo strato superficiale della roccia è più duro dell’interno. Questa crosta indurita è essenziale per fare i tafoni; altrimenti, l’intera superficie della roccia si eroderebbe più o meno uniformemente.

colluvium

Andrew Alden

Il colluvio è un sedimento che si è spostato in discesa verso il fondo del pendio a causa dello scorrimento del suolo e della pioggia. Queste forze, causate dalla gravità, producono sedimenti indifferenziati di tutte le dimensioni delle particelle, dai massi all’argilla. C’è relativamente poca abrasione per arrotondare le particelle.

Esfoliazione

Josh Hill 

A volte le rocce resistono staccandosi in fogli piuttosto che erodendo grano dopo grano. Questo processo è chiamato esfoliazione.

L’esfoliazione può avvenire in strati sottili su singoli massi, oppure può avvenire in lastre spesse come avviene qui, a Enchanted Rock in Texas.

Le grandi cupole di granito bianco e le scogliere dell’Alta Sierra, come l’Half Dome, devono il loro aspetto all’esfoliazione. Queste rocce sono state collocate come corpi fusi, o plutoni, in profondità nel sottosuolo, sollevando la catena della Sierra Nevada.

La spiegazione usuale è che l’erosione ha poi scoperto i plutoni e portato via la pressione della roccia sovrastante. Di conseguenza, la roccia solida ha acquisito sottili crepe attraverso la giunzione di rilascio della pressione.

Gli agenti atmosferici meccanici hanno aperto ulteriormente i giunti e allentato queste lastre. Sono state suggerite nuove teorie su questo processo, ma non sono ancora ampiamente accettate.

Frost Heave

Steve Alden

L’azione meccanica del gelo, derivante dall’espansione dell’acqua durante il congelamento, ha sollevato i ciottoli dal suolo qui. Il sollevamento del gelo è un problema comune per le strade: l’acqua riempie le crepe nell’asfalto e solleva sezioni del manto stradale durante l’inverno. Questo porta spesso alla creazione di buche.

grus

Andrew Alden

Il grus è un residuo formato dall’erosione delle rocce granitiche. I grani minerali vengono delicatamente separati da processi fisici per formare ghiaia pulita. 

Il grus (“groos”) è granito sbriciolato che si forma per effetto degli agenti atmosferici fisici. È causato dal ciclo caldo e freddo delle temperature giornaliere, ripetuto migliaia di volte, soprattutto su una roccia che è già indebolita dagli agenti atmosferici chimici dalle acque sotterranee.

Il quarzo e il feldspato che compongono questo granito bianco si separano in grani singoli puliti, senza argilla o sedimenti fini. Ha la stessa composizione e consistenza del granito finemente frantumato che spargeresti su un sentiero.

Il granito non è sempre sicuro per l’arrampicata su roccia perché un sottile strato di grus può renderlo scivoloso. Questo mucchio di grus si è accumulato lungo un taglio stradale vicino a King City, in California, dove il granito seminterrato del blocco saliniano è esposto a giornate estive calde e secche e notti fresche e secche.

A nido d’ape agli agenti atmosferici

Galleria di agenti atmosferici meccanici o fisici Dalla fermata 32 del Transetto di subduzione della California.

Andrew Alden

L’arenaria a Baker Beach di San Francisco ha molti piccoli alveoli ravvicinati (pozzi cavernosi) dovuti all’azione della cristallizzazione del sale.

Farina di roccia

US Geological Survey foto di Bruce Molnia

La farina di roccia o farina glaciale è una roccia grezza macinata dai ghiacciai fino alle dimensioni più piccole possibili. I ghiacciai sono enormi lastre di ghiaccio che si muovono molto lentamente sulla terra, trasportando massi e altri residui rocciosi.

I ghiacciai macinano i loro letti rocciosi in misura eccessiva e le particelle più piccole sono la consistenza della farina. La farina di roccia viene rapidamente modificata per diventare argilla. Qui due torrenti nel Parco Nazionale di Denali si fondono, uno pieno di farina di roccia glaciale e l’altro incontaminato.

Il rapido deterioramento della farina di roccia, insieme all’intensità dell’erosione glaciale, è un effetto geochimico significativo della glaciazione diffusa. A lungo termine, nel corso del tempo geologico, il calcio aggiunto dalle rocce continentali erose aiuta a estrarre l’anidride carbonica dall’aria e rafforza il raffreddamento globale.

Salt Spray

Andrew Alden

L’acqua salata, spruzzata nell’aria dalle onde che si infrangono, provoca diffusi agenti atmosferici a nido d’ape e altri effetti erosivi vicino alle coste del mondo.

Talus o Scree

Niklas Sjöblom / Flickr CC

L’astragalo, o ghiaione, è la roccia sciolta creata dagli agenti atmosferici fisici. Di solito si trova su un ripido fianco di una montagna o alla base di una scogliera. Questo esempio è vicino a Höfn, in Islanda.

Gli agenti atmosferici meccanici scompongono il substrato roccioso esposto in pile ripide e pendii astragali come questo prima che i minerali nella roccia possano trasformarsi in minerali argillosi. Questa trasformazione avviene dopo che l’astragalo è stato lavato e fatto rotolare in discesa, trasformandosi in alluvione e infine nel terreno.

I pendii dell’astragalo sono un terreno pericoloso. Un piccolo disturbo, come un passo falso, può innescare una frana che può ferirti o addirittura ucciderti mentre scendi con esso. Inoltre, non ci sono informazioni geologiche da ottenere camminando sul ghiaione.

Abrasione da vento

Andrew Alden

Il vento può portare via le rocce in un processo come la sabbiatura dove le condizioni sono giuste. I risultati sono chiamati ventifatti.

Solo i luoghi molto ventosi e sabbiosi soddisfano le condizioni necessarie per l’abrasione del vento. Esempi di tali luoghi sono luoghi glaciali e periglaciali come l’Antartide e deserti sabbiosi come il Sahara.

I venti forti possono sollevare particelle di sabbia grandi quanto un millimetro o giù di lì, facendole rimbalzare lungo il terreno in un processo chiamato salatura. Alcune migliaia di granuli potrebbero colpire ciottoli come questi nel corso di un’unica tempesta di sabbia. I segni di abrasione dovuta al vento includono una lucidatura fine, scanalature (scanalature e striature) e facce appiattite che possono intersecarsi in bordi affilati ma non frastagliati.

Laddove i venti provengono con insistenza da due direzioni diverse, l’abrasione del vento può scolpire diverse facce nelle pietre. L’abrasione del vento può scolpire rocce più morbide in rocce hoodoo e, su scala più ampia, morfologie chiamate yardang.