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DATABASE NAZIONALE SINKHOLE

LA CLASSIFICAZIONE DEI FENOMENI DI SPROFONDAMENTO IN BASE ALLA CASISTICA ITALIANA

La difficoltà di realizzare una classificazione soddisfacente dei fenomeni di sprofondamento, da un punto di vista genetico-evolutivo, risiede nel fatto che lo sviluppo di tali fenomeni è spesso legato alla coesistenza di più variabili, la cui trattazione non risulta sempre di facile analisi. Molteplici sono infatti i fattori che partecipano alla evoluzione di uno sprofondamento catastrofico, soprattutto se si tiene presente che le aree italiane in cui si verificano i fenomeni, sebbene geologicamente diverse, presentano un fattore unificante rappresentato dall’essere sempre aree di pianura e di risorgenza delle acque sotterranee che circolano in circuiti profondi all’interno del bedrock.

La più recente e completa classificazione proposta in ambito internazionale è quella di WALTHAM et al. (2005) che a sua volta deriva da lavori precedenti degli stessi autori (in particolare, da WALTHAM & FOOKES, 2003).Essa suddivide i fenomeni di sinkholes in sei tipologie: sinkhole da dissoluzione, sinkhole da crollo, sinkhole della copertura, sinkhole per caduta a goccia, sinkhole da suffosione, sinkhole sepolti.

Una prima classificazione generale delle varie tipologie di sprofondamenti vede la suddivisione in alcune grandi classi di fenomeni in relazione ai processi genetici che li hanno originati, e cioè l’attività umana, le acque di infiltrazione, o i fluidi di risalita:

  • i)sprofondamenti antropici (coincidenti con il termine di anthropogenic sinkhole),
  • ii)fenomeni carsici;
  • iii)fenomeni di evorsione o suffosione superficiale
  • iv)fenomeni di piping profondo.
Si definisce in generale per sprofondamento una cavità di forma varia, anche se generalmente sub-circolare, formatasi rapidamente, tipica di zone carsiche, di aree di pianura, di aree urbane, di aree il cui sottosuolo presenti altre cavità anche di origine antropica. In base ai meccanismi genetici:

Sprofondamento di origine antropica -anthropogenic sinkhole: semplice collasso di volte originate dall’attività umana (cave, miniere, catacombe, scavi di varia origine etc.), con formazione di cavità con morfologia varia, non necessariamente sub-circolare. Per quanto riguarda i fenomeni carsici sembra utile riportare la suddivisione genetica delle doline; la classificazione di questi fenomeni è stata realizzata in base al meccanismo che provoca la cavità in superficie. I meccanismi a cui sono riconducibili i fenomeni sono i seguenti:

  1. la sola dissoluzione o solution
  2. la lenta subsidenza o subsidence
  3. il crollo o collapse

Dolina di soluzione normale- solution sinkhole: conca chiusa (dallo slavo dol che significa valle) originata per dissoluzione della roccia da parte dell’acqua di ruscellamento superficiale ( Cramer, 1941; Castiglioni, 1986).Questa tipologia carsica si verifica nei casi in cui il substrato carbonatico è affiorante o sub-affiorante, tipica nelle aree di altopiano o dorsale carbonatica. E’ possibile che sia presente un esiguo spessore del materiale di copertura o terre rosse che comunque consente l’attacco diretto da parte dell’acqua di ruscellamento. Quando il fenomeno risulta accelerato e concentrato si parli di accererated solution doline (Sauro, 2003).

Dolina alluvionale-subsidence sinkhole-cover subsidence sinkhole: conca chiusa che si forma su materiali di copertura in genere, e/o alluvionali, in seguito all’originarsi, in rocce solubili sottostanti, di cavità carsiche per dissoluzione sub-superficiale o di crollo (Castiglioni, 1986). Tale tipologia è caratteristica delle aree dove al di sopra di un bedrock carbonatico carsificato, sono presenti spessori di materiale non coesivo come ad esempio sabbie sciolte e ghiaie. I meccanismi di innesco di questo tipo di morfologia sono dovuti a processi di natura gravitativa e di filtrazione (raveling) che subiscono i terreni sciolti nelle cavità carsiche del bedrock. I materiali incoerenti infatti, posti al di sopra delle cavità del substrato vengono drenati nelle cavità sottostanti mediante meccanismi di raveling (Tihansky, 1999). L’attivazione del fenomeno avviene in relazione alle caratteristiche fisico-meccaniche del materiale di copertura, nonché nello spessore dello stesso (Newton, 1984, 1987). Il propagarsi del fenomeno agli strati superficiali della copertura determina il formarsi di un avvallamento della topografia. Il continuo progredire dei processi di dissoluzione del bedrock e di filtrazione nella copertura fanno sì che la cavità si approfondisca fino al cessare del fluire del materiale nella cavità carsica. L’evoluzione di questa tipologia avviene in maniera piuttosto graduale, anche se le dimensioni e le profondità possono arrivare ad alcune decine di metri.

Dolina di subsidenza in roccia-rock subsidence sinkhole: cavità formatesi su rocce coerenti e permeabili ma non solubili, poggiate su rocce solubili per crollo di volta (CASTIGLIONI, 1986). La formazione della cavità avviene per movimenti successivi e assestamenti graduali dei litotipi con comportamento rigido, con formazione di un reticolo di fratture.

Dolina di crollo-cave collapse sinkhole: cavità con forma a pozzo nei calcari e in rocce solubili formatesi per il crollo del soffitto di grotte (CRAMER, 1941; CASTIGLIONI, 1986 FORD 1989). Al tetto della cavità carsica è necessario che vi sia materiale litoide (tufi, calcari, travertini etc.). La cavità viene generata dal progressivo assottigliamento del materiale costituente la volta. L’attivarsi della dolina di crollo può generare spesso sia per le dimensioni sia per la repentinità dei fenomeni conseguenze catastrofiche. La forma della cavità originatasi secondo questo processo tende ad allargarsi verso il basso con pareti che non sono perfettamente verticali ma secondo un profilo tronco-conico.

Dolina per crollo di copertura- cover collapse sinkhole: cavità con forma cilindrica o troncoconica sviluppata su coperture terrigene poste al di sopra di bedrock carbonatico formatesi per il crollo della volta (CRAMER, 1941; CASTIGLIONI, 1986 FORD 1989). Al tetto della cavità carsica è necessario che vi sia materiale terrigeno permeabile o semipermeabile di spessore modesto. La cavità viene generata dal progressivo assottigliamento del materiale costituente la volta. I meccanismi che producono il crollo sono prevalentemente controllati dall’infiltrazione dall’alto /raveling) e da collassi che procedono dal basso verso l’alto (THARP, 1999 cum biblio). L’attivarsi della dolina di crollo può generare spesso sia per le dimensioni sia per la repentinità dei fenomeni conseguenze catastrofiche. Tale tipologia di sinkhole appare molto simile al sinkhole per piping profondo le sole caratteristiche distintive sono lo spessore della copertura, che in questo caso è più esiguo (<30 m), mancanza di processi di liquefazione e mancanza di fluidi aggressivi in pressione.

Cavità di evorsione: sono relative a processi erosivi provocati da turbolenze ad asse verticale che si verificano generalmente in grandi piane alluvionali (Pianura Padana) in seguito a rotte arginali, o in ambienti lagunari e deltizi in relazione ad ingressioni marine. Le forme risultanti (omologhe ai sinkhole ponds.) da tali processi sono laghetti sub-circolari in aree di pianura (gorghi o laghetti di rotta), con diametri variabili da 100 a 30 m e profondità fino a un massimo di 13-15 m. Tali laghetti risultano collocati ove si può ritenere che si sia prodotta la confluenza di notevoli quantità d’acqua; risultano ubicati ai piedi di un argine fluviale in corrispondenza di una rotta, o in un territorio depresso nel luogo di convogliamento di acque tracimate, oppure in punti in cui queste hanno dovuto attraversare strutture lineare come argini, dossi, cordoni litoranei. Queste cavità si formano su terreni in cui è presente una grande percentuale di sabbia. In tali condizioni possono giocare ruolo determinante processi di suffosione superficiale e il sifonamento; infatti in condizioni di elevata pressione idrostatica , in tali ambienti, è frequente la formazione di “fontanazzi”, che non vanno confusi con i gorghi, ma possono costituirne il punto di innesco (BONDESAN, 1995). Per tali motivi i gorghi presentano analogie con i sinkhole pounds, ma il processo genetico notevolmente differnte procede nel caso dell’evorsione dall’alto anche se aiutato da processi erosivi superficiali dal basso.

Cavità di suffosione: Si tratta di cavità di forma circolare che si realizzano in terreni sciolti (generalmente in coperture eluviali e colluviali) per fenomeni di erosione dal basso con formazione di condotti verticali e sub-orizzontali che interessano soltanto i primi metri della copertura (CASTIGLIONI 1986).

Sinkhole per piping profondo- Deep Piping Sinkhole: caratteristica distintiva è un meccanismo profondo di erosione dal basso che investe spessori notevoli di copertura. Questa classe. è rappresentata da cavità colmate d’acqua, attraverso il processo di annegamento, che si aprono su coperture a granulometrie variabili ma prevalentemente fini (argille siltose o limi con spessori superiori ai cento metri) impermeabili o semipermeabili, in cui è improbabile una filtrazione verso il basso (NISIO, 2003; TUCCIMEI & SALVATI, 2003; NISIO & SALVATI, 2004). Ciò che distingue questi sinkhole, è il fatto che l’acqua di riempimento, mineralizzata e con risalita di gas, presenta una prevalenza tale da renderla a volte artesiana al piano campagna o al di sopra di esso generando quindi delle sorgenti (da cui il nome anche di spring sinkhole usato da alcuni Autori ; TUCCIMEI & SALVATI, 2003).
La coesistenza di acque mineralizzate e di emissioni gassose, sostanzialmente riconducibili a CO2, H2S, assente o limitata in tutti gli altri fenomeni censiti nelle diverse aree, induce ad invocare un modello genetico ed evolutivo che si discosta da quelli comunemente accettati. Si può ipotizzare un ruolo attivo e di primo piano svolto dal “fattore A/G” (Artesianismo/Gas), sia nella genesi che nello sviluppo di questo tipo di fenomeni. In particolare si pensa che, al momento della formazione di questi fenomeni, la risalita di acque miscelate a gas di origine profonda possa aver meccanicamente contribuito in maniera determinante all’attivazione degli sprofondamenti (NISIO & SALVATI, 2004).
In altre parole, a differenza degli altri tipi di fenomeno, l’acqua presente all’interno di questi sinkhole sarebbe idraulicamente connessa alla circolazione idrica sotterranea attiva nel basamento carbonatico (TUCCIMEI et al., 2002; NISIO, 2003; TUCCIMEI & SALVATI, 2003; NISIO & SALVATI, 2004; TUCCIMEI et al., In printing); ovvero in questo tipo di sinkhole la quota di imposta della deformazione sarebbe proprio quella del tetto del bedrock carbonatico, indipendetemente dalla profondità a cui esso è posto. La falda in pressione, indotta dal differenziale idraulico rispetto alle zone di alimentazione poste nei massicci limitrofi, risalirebbe lungo discontinuità tettoniche (FACCENNA et al., 1993), agevolata anche dalla presenza di convogli gassosi in risalita dal profondo.
L’azione combinata di aggressione chimica, legata alla rinnovata aggressività delle acque conferitagli dal mixing con i fluidi gassosi acidi, e di aggressione meccanica, indotta dal moto turbolento che si innescherebbe nelle fratture in allargamento, nonché dal rimescolamento provocato dal materiale che progressivamente vi precipita, porterebbe ad una accelerazione dei fenomeni di propagazione della deformazione all’interno della copertura, rendendo così possibile il verificarsi di questi fenomeni anche laddove questa raggiunge spessori dell’ordine del centinaio di metri.

Fig. 1 Classificazione dei fenomeni di sprofondamento
Classification of sinkhole phenomena.