Alla scoperta del mondo sotterraneo
Come nasce un sistema carsico

 

Nei laghi della grotta Donini.
© Foto di Marco Chiariotti

La pioggia martella le grandi masse di rocce carbonatiche, si infila nelle fessure, scivola nelle diaclasi e nelle faglie: tutto il reticolo di fratture diventa come una spugna piena d'acqua. Piove ancora, altra acqua continua ad arrivare e da qualche parte deve pur uscire. Ecco che nei punti più bassi, dove il reticolo affiora all'esterno, compaiono delle sorgenti: quasi sempre l'acqua torna alla luce là dove una barriera di rocce impermeabili ne ha fermato la discesa. Si viene così a formare un circuito, un sistema. L'acqua continua a filtrare, a scorrere molto lentamente in pressione mangiando la roccia grazie ai fenomeni di erosione meccanica e dissoluzione; via via si formano condotti più larghi, che diventano strade preferenziali per lo scorrimento: il fittissimo dedalo delle fratture drenanti si semplifica in un reticolo freatico di gallerie sotto pressione. Lo scavo sott'acqua, dove l'effetto della gravità è più debole di quello della pressione, avviene in tutte le direzioni e fa assumere alle gallerie una caratteristica sezione circolare. Il reticolo si diffonde liberamente nella montagna, anche salendo e scendendo più volte: si formano labirinti con contropendenze, rami che si intrecciano e si chiudono ad anello.  

L'evoluzione di una grotta  

Nella prima fase i vuoti sono impercorribili: o perché sommersi o, il più delle volte, perché le fratture sono troppo piccole. L'evoluzione geologica, sollevando le montagne, può fare in modo che il reticolo trovi nuove possibilità di sbocco al di sotto delle vecchie sorgenti (che divengono così risorgenze fossili); oppure può inghiottire i corsi d'acqua e dare vita a valli chiuse, valli fluviali sbarrate da un rilievo di rocce carsificabili. Accade così che il fiume, invece di continuare a scavare la sua valle, sparisca dentro la roccia. Ma torniamo al sistema ipogeo. Passa altro tempo e l'acqua ingrandisce i condotti e le uscite fino a quando le sorgenti non riescono a smaltirne più di quella che viene drenata. Le montagne continuano a sollevarsi, cala il livello dell'acqua nel reticolo e le gallerie sommerse si riempiono d'aria. Siamo in piena fase "giovanile". L'acqua continua a percorrere vie sotterranee ma questa volta con ruscelli, torrenti e fiumi che - entrando da grandi inghiottitoi - seguono le linee di massima pendenza. Lo scavo che prima, sotto pressione, era esteso in ogni direzione ora diventa verticale: sullo scheletro del reticolo freatico nascono canyon, meandri, gallerie sinuose, alte forre e pozzi. In questa fase chi scava i maggiori volumi di roccia non è la dissoluzione chimica ma l'azione meccanica.


Precipitando nelle fratture l'acqua acquista una grande energia cinetica che, accoppiata alla presenza di detriti solidi, è in grado di scavare la roccia con molta efficacia. Nelle grotte si può così osservare che le grandi sale sotterranee sono spesso situate in corrispondenza di una cascata che - erodendo l'orlo e facendolo arretrare - ha scavato un salone il cui sviluppo verticale è simile all'altezza del salto verticale della cascata originaria. Come nelle forre esterne, poi, i condotti si vanno ampliando per il progressivo approfondimento del fondo della galleria. La struttura interna del monte ora ospita un sistema nato per effetto della gravità e detto vadoso. La sezione delle gallerie vadose è tendenzialmente rettangolare e verticale, con larghezze solitamente più ridotte rispetto alle gallerie freatiche, ma con altezze anche di diverse decine di metri. Sul fondo dei meandri a forra si trovano ghiaie e ciottoli che, spostati con moto circolare dall'acqua, scavano marmitte tondeggianti (quelle profonde e con pareti lisce vengono dette anche "bicchieri"). Il percorso dell'acqua dentro la montagna si è così trasformato: entra da un inghiottitoio, cade lungo pozzi e strette gallerie unendosi ad altri ruscellamenti e ingrossandosi sino ad arrivare a una quota appena superiore a quella delle risorgenze - il livello di base - dove il flusso ridiventa placido e scorre in ampie gallerie sub-orizzontali. A quel punto la gran parte della caduta attraverso la montagna è finita, l'acqua diventa lenta, poco propensa a erodere e ristagna in vasti bacini.  

Le esplorazioni in genere si arrestano proprio davanti a un lago con sifone (che magari proveranno a passare gli speleosubacquei). Se l'uomo si ferma (sono rari i casi di "trafori idrogeologici" percorribili per intero), l'acqua prosegue per gallerie sommerse sino alle risorgenze, che possono essere anche intermittenti, cioé con intervalli più o meno ciclici di secca e di piena. Una particolare risorgenza è quella Valchiusana - che deve il suo nome alla sorgente di Vaucluse in Francia - da cui le acque fuoriescono in pressione, risalendo grandi dislivelli in contropendenza.


Le forme delle grotte  

Sono assai variegate le forme che possono assumere le gallerie e che troviamo mischiate in un sistema ipogeo. Le principali sono: le forme vadose, originate dallo scorrimento di ruscelli per gravità: piccoli canyon chiusi in alto o gallerie larghe più o meno quanto i corsi d'acqua che le hanno formate (da pochi centimetri a diversi metri) e alte da pochi decimetri a centinaia di metri, a seconda dell'altezza delle fratture lungo le quali ha avuto inizio il viaggio dell'acqua. I pozzi sono quasi sempre generati da una cascata che si infila nella fessura, la allarga e poi - comportandosi come le cascate esterne - regredisce per l'erosione del bordo superiore. Vi sono però anche pozzi formati per nebulizzazione, dove l'acqua ha dissolto la roccia chimicamente attraverso migliaia di goccioline (ad esempio sbucando da una galleria sotto pressione in un ambiente più largo). Di genere assai diverso sono infine i pozzi a fusoide, originati per il fenomeno dell'erosione inversa cioé dal basso verso l'alto: ciò avviene quando l'acqua non riesce più ad erodere una frattura in pressione e, scorrendo in veli sulle pareti, fa cadere pezzi e detriti che vanno a riempire il fondo; di conseguenza l'ambiente cresce più in altezza che in larghezza e nasce un fuso. Due fusi adiacenti, nati su fratture parallele, possono diventare comunicanti per la rottura del diaframma che li divideva e cosė via con un effetto a catena che di crollo in crollo fa risalire i vuoti verso la superficie. Vi sono poi le forme freatiche che hanno origine quando le gallerie sono allagate e sotto pressione. Una condizione che si verifica in due momenti diversi dell'evoluzione di una grotta: nella fase di formazione iniziale, quando quasi l'intera montagna è come una spugna intrisa d'acqua; in una fase più matura, quando l'acqua si accumula nei bacini di base della falda e migra con saliscendi verso le risorgenze, scavando tutto intorno e dando vita a condotti che presentano una sezione perfettamente rotonda.  

Vi sono infine le forme di crollo che hanno origine dal franare delle volte e delle pareti di gallerie che sono andate allargandosi nel corso dei millenni sino a superare il limite di tenuta strutturale. Sono gallerie e saloni di grandi dimensioni, con il pavimento ingombro di blocchi di frana; mentre sulle pareti e sui soffitti si possono distinguere le zone di distacco dei massi, nette e non lavorate dall'acqua. Nei saloni di crollo la volta tende ad assumere una forma ad arco, la più congeniale per sostenere il peso della montagna che continua a gravare sulla cavità. Vi sono intere cavità che si originano per distacco di blocchi lungo fratture o faglie: sono dette cavità tettoniche, si aprono in qualsiasi tipo di roccia ma hanno di norma uno sviluppo modesto. Le doline di crollo (o "voragini") sono invece originate dal franamento del diaframma di roccia che divideva una dolina esterna dalla cavità sottostante. Meritano un cenno le scallops e i canali di volta. Le scallops sono delle conchette asimmetriche di forma ellittica - simili a grandi cucchiaiate - che vengono scavate sulle pareti di roccia da flussi d'acqua turbolenta: sono concave nel verso della corrente e si trovano soprattutto nelle curve dei condotti, dove la forte pressione ha dato vita a moti vorticosi. I canali di volta invece - ma questa è solo una delle diverse ipotesi avanzate per spiegare il fenomeno - si formano quando l'acqua scorre sull'interstrato tra roccia carsificabile e sedimento: si crea prima un solco superiore (erosione antigravitativa) dove l'acqua scorre a pressione in una specie di tubo, poi l'argilla viene asportata e l'acqua lentamente abbandona il canale di volta che resta inciso sul soffitto.


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