Le pianure 1

In geografia , una pianura è un'ampia area di terra con rilievi relativamente bassi. Solitamente viene formata dai depositi alluvionali dei fiumi , nel corso di un lungo periodo di tempo. La pianura può essere più adatta degli altopiani e delle montagne per l' agricoltura .

La pianura è un'estensione di terreno caratterizzata da differenze di livello minime o praticamente nulle. Esistono vari tipi di pianure:

• pianura ondulata : è una pianura che presenta inclinazioni lievi e irregolari.
• pianura alluvionale : è una pianura formata da detriti portati dai fiumi.
• pianura litorale : è una pianura che ha origine vicino al mare. In principio sommersa dalle acque, poi sorta quando queste si ritirarono.
• pianura di sollevamento : una pianura che si è formata grazie al sollevamento dei fondali marini.
• pianura vulcanica : una pianura che si è formata dal deposito della materia eruttata dal vulcano (es. lava indurita nel corso degli anni).

Piana alluvionale in Alaska . Per l'assenza di vegetazione dovuta al clima freddo è perfettamente visibile un ampio campionario degli elementi morfologici e delle strutture sedimentarie tipici di questo ambiente: corsi d'acqua sia intrecciati che a meandri, barre fluviali e barre di meandro.

In sedimentologia , si definisce pianura alluvionale (o piana alluvionale ) un ambiente sedimentario in cui la sedimentazione è controllata dalle correnti fluviali . Le pianure alluvionali si sviluppano in valli e bacini intra- continentali , e sono costituite da sedimenti clastici [1] , ai quali si dà il nome di alluvium (sedimenti alluvionali). Si tratta di aree tra le più popolate ed economicamente rilevanti della Terra , per lo sviluppo che vi assumono l' agricoltura (nelle zone favorevoli dal punto di vista climatico ), e l' industria . Vi si sviluppano anche le maggiori aree a foresta tropicale del mondo (ad esempio i bacini del Rio delle Amazzoni e del Congo ), e le più estese aree a prateria (come ad esempio la prateria nordamericana e le Pampas ), di importanza fondamentale per l'equilibrio ecologico a scala globale, oltre che di grande interesse naturalistico.

Schema generale di una piana alluvionale, con i principali elementi morfologici. Le principali fasce altimetriche sono sottolineate in colori diversi. Con la diminuzione della pendenza dell'alveo e l'aumentare della portata, il tracciato dei canali tende a divenire da dritto a sinuoso, fino a meandriforme. Nei canali del tipo intrecciato, le barre fluviali tendono a migrare nella direzione della corrente, che coincide con la direzione di massima pendenza regionale. Le barre di meandro si sviluppano parallelamente al tracciato del meandro stesso e migrano trasversalmente alla direzione della pendenza regionale. I canali di tipo sinuoso (intermedi tra il tipo intrecciato e il tipo meandriforme, sono caratterizzati da barre fluviali e da incipienti barre di meandro.

Le pianure alluvionali sono aree più o meno estese (con ampiezze che possono andare dalle centinaia di metri alle migliaia di chilometri), pianeggianti, di solito con debole inclinazione verso la costa continentale [2] che tende progressivamente a decrescere nella stessa direzione. Si tratta di prismi sedimentari con forma grossolanamente a conca o a truogolo, in cui la granulometria dei sedimenti decresce da monte verso costa, con il diminuire del gradiente topografico e quindi della velocità delle correnti fluviali. La caratteristica più evidente delle piane alluvionali è la presenza di un reticolo idrografico , scavato nell'alluvium dalle acque superficiali in forme che dipendono principalmente da tre fattori:

• gradiente topografico
• portata dei corsi d'acqua
• granulometria del sedimento trasportato

Una pianura alluvionale è l’espressione geomorfologica di un sistema alluvionale , composto da due tipi di elementi:

• canali: elementi attivi [3] , di origine erosiva , riempiti di sedimenti prevalentemente sabbiosi deposti da correnti fluviali;
• piane di inondazione (o piane inondabili): elementi passivi, formati da depositi prevalentemente fini ( argilloso - siltosi ) di riempimento derivati dalla tracimazione delle acque dai canali.

Le maggiori irregolarità morfologiche in queste aree sono date dai canali stessi (depressioni), dai loro argini naturali e dalle barre formate dai depositi da corrente (rilievi). Gli argini naturali sono accumuli di sedimento formati dalla tracimazione delle acque in regime di piena, mentre le barre sono accumuli di sedimento determinati dall’azione delle correnti [4]

Una pianura alluvionale è costituita solitamente da due zone concentriche di forma ellittica , il cui asse maggiore è il fiume che la origina.

La zona più esterna è detta "pianura alta", in cui tendono a prevalere i processi erosivi e nella quale possono essere presenti affioramenti di rocce lapidee alterate e/o fessurate o terrazzi di sedimento consolidato e cementato, attraverso le quali l'acqua piovana viene filtrata, raccogliendosi in falde freatiche .

Tipica laminazione incrociata (composta da serie di lamine da corrente che si tagliano lungo superfici inclinate), di barra fluviale. Triassico dei monti Carpazi .

La superficie in questa zona è quindi prevalentemente secca, con idrografia caratterizzata da pochi corsi d'acqua ad andamento rettilineo per i gradienti topografici più elevati, con depositi prevalentemente grossolani ( ghiaioso - sabbiosi ). I corsi d'acqua in questo settore della pianura tendono ad assumere un tracciato diritto o debolmente ondulato, e la configurazione più tipica è quella di canale intrecciato ( braided ), contraddistinto dalla presenza di barre fluviali: cumuli di ghiaia o sabbia di forma grossolanamente romboidale che tendono a migrare nel verso della corrente per il progressivo trasporto del materiale clastico nelle fasi di piena. Queste barre sono caratterizzate internamente da laminazioni oblique incrociate , di origine trattiva, inclinate nella direzione della corrente, con tipica forma a "festoni". Le rapide variazioni nella direzione della corrente e la turbolenza locale del flusso determinano superfici erosive concave (a truogolo), rapidamente riempite di nuovo sedimento laminato, che danno il tipico aspetto incrociato di queste strutture. I corsi d'acqua intrecciati sono caratterizzati da elevata instabilità e da frequenti diversioni per rottura degli argini naturali durante le piene. Spesso questi fenomeni danno origine a depositi grossolani a forma di lingua o di ventaglio ( ventagli di rotta o crevasse splays ), ricchi di frammenti d'argilla (clasti pelitici di materiale più fine strappato agli argini).

Tipico aspetto di un corso d'acqua intrecciato ( braided ). Waimakariri River ( Nuova Zelanda ). Sono ben visibili le barre, entro l'alveo, e gli argini naturali, sui lati. Nella piana d'inondazione sono visibili le tracce di paleo-alvei abbandonati (ad esempio, sulla destra dell'immagine.

Se la piana alluvionale confina con una catena montuosa, la sua parte alta è caratterizzata dalla presenza di conoidi di deiezione allo sbocco delle valli , depositi di sedimenti grossolani a forma di ventaglio che si originano per il rallentamento della corrente di fiumi e torrenti montani allo sbocco delle valli, causato dalla brusca diminuzione di pendenza.

Il materiale più fine, quindi più leggero, come sabbie fini e argille, viene trasportato più a lungo dal fiume, e deposto nella zona detta "pianura bassa", avente una pendenza mediamente inferiore rispetto alla pianura alta. Qui il suolo è prevalentemente argilloso-siltoso, quindi tendenzialmente impermeabile, ed è facile la formazione di marcite , paludi e acquitrini . Il terreno risulta essere più fertile e facilmente coltivabile. Quando le acque sotterranee di falda incontrano i sedimenti a bassa permeabilità della pianura bassa, sovente risalgono in superficie formando risorgive , fenomeno tipico ad esempio della pianura padano - veneta . I canali, a causa del bassissimo gradiente topografico, tendono a divagare assumendo un andamento a meandri . La formazione dei meandri avviene per deposizione di materiale sabbioso sul lato convesso della sinuosità di un corso d'acqua.

In questo settore del canale, la velocità della corrente è minore a causa della forza centrifuga (che tende a spostare la massa d'acqua verso il lato concavo), favorendo così la sedimentazione .

Evoluzione di un meandro fluviale: l'accentuazione progressiva della curvatura, prodotta dalla migrazione delle barre di meandro, porta al fenomeno noto come taglio del meandro e all'abbandono del vecchio alveo, che diviene una lanca .

La velocità dell'acqua è invece maggiore in prossimità del lato concavo del meandro, dove prevale l' erosione .

Esempio reale di corso d'acqua meandriforme (Powder River, Montana , USA ), in una fografia aerea. È indicato il verso di accrescimento delle point bar. In alto a destra è visibile un meandro tagliato. Sono distinguibili anche vari tracciati (semicircolari) di meandri fossili nella piana di inondazione.

Quindi, mentre sul lato convesso si ha progressivo accrezionamento di materiale, sul lato opposto il canale si espande altrettanto gradualmente, accentuando sempre più la curvatura a "laccio" del meandro stesso. Questo processo prosegue fino a quando il "collo" del meandro (figura a fianco) diviene tanto sottile da cedere ad una piena, determinando il taglio del meandro stesso e la formazione di un nuovo alveo. L'alveo corrispondente al meandro abbandonato rimane come lanca stagnante e viene gradualmente colmato di sedimento fine ( tappo di argilla o clay plug ). Il materiale sabbioso-siltoso che si accreziona sul lato convesso costituisce un corpo di barra ( barra di meandro o point bar ), caratterizzato da una stratificazione inclinata nella direzione di accrescimento del meandro.

Il materiale fine portato in carico dalla corrente durante le piene, quando le acque tendono a tracimare dall'alveo, tende a depositarsi ai lati dell'alveo stesso e a formare depositi a forma di cuneo, gli argini naturali ( natural levees ), composti da alternanze di sottili strati sabbiosi e siltoso-argillosi, che si assottigliano gradualmente verso l'esterno fino a confondersi con la piana d'inondazione. Il fenomeno, nei canali sinuosi e meandriformi, è più accentuato sul lato concavo delle sinuosità, dove la forza centrifuga tende a spostare la direttrice di maggiore velocità della corrente. La rottura di questi argini, determinata talora dalle piene, dà luogo a depositi più grossolani a forma di ventaglio o conoide (i ventagli di rotta o crevasse splays ).

La pianura bassa a ridosso della costa e presso le foci dei fiumi che la costruiscono, può passare gradualmente ad una piana deltizia .

Sezione ideale di una barra di meandro ( point bar ), parallela alla direzione di migrazione della barra (che avviene verso l'asse del canale). Si nota la stratificazione inclinata ( clinostratificazione ) dei corpi sedimentari sabbiosi. La laminazione interna di questi corpi è del tipo cross bedding , comune nei depositi fluviali (le lamine sono perpendicolari alla sezione, come la direzione della corrente che le ha deposte, e si distinguono come superfici concave, a truogolo). La scala verticale è esagerata rispetto a quella orizzontale (circa 2:1) per per mostrare i meglio i dettagli.

Le pianure alluvionali possono sviluppare una grande varietà di ecosistemi , a seconda della fascia climatica e del regime delle precipitazioni. In estrema sintesi, si possono ricordare le seguenti categorie, localizzabili nelle zone morfologiche tipiche di questo ambiente:

• Canali fluviali e immediate adiacenze
  • Ambiente fluviale: alghe e piante superiori continentali di ambiente umido; notevole sviluppo delle faune ittiche ; faune ad anfibi , rettili e mammiferi di ambiente acquatico. Nel caso di canali intrecciati, le barre più stabili (emerse anche nei periodi di piena) possono essere in parte colonizzate dalla vegetazione continentale (prevalentemente arbustiva o erbacea), mentre entro l'alveo di piena si può sviluppare solo vegetazione palustre e algale . Nei canali di tipo meandriforme, le barre hanno spesso carattere di maggiore stabilità e possono formare vere e proprie isole fluviali, con sviluppo di vegetazione ad alto fusto. Isole possono essere formate anche dai meandri tagliati, nel breve periodo di stabilizzazione del nuovo alveo (in cui quello vecchio è ancora attivo).
  • Ambiente palustre : rappresentato dalle lanche corrispondenti agli alvei abbandonati; questi specchi di acqua stagnante sono destinati a rapido interramento, e inoltre sono soggetti spesso a episodi di anossia : in queste condizioni l' ittiofauna può essere poco sviluppata oppure oligotipica [5] . L' avifauna può essere ben rappresentata per le condizioni protette di questi microambienti e per la folta vegetazione nei climi umidi, con sviluppo sia di alghe che di piante superiori. Spesso inoltre tra le successive barre di meandro si hanno rughe concentriche ( scroll bar ) intervallate da depressioni che possono essere sede di acquitrini: per la loro instabilità, dovuta alla rapida migrazione delle barre, questi microambienti sono popolati prevalentemente da anfibi e dai loro predatori, e da pesci rimasti intrappolati nei periodi di piena, oltre che da alghe e vegetazione palustre.
• Piane di inondazione
  • Ambiente palustre (rappresentato da acquitrini e torbiere): sviluppo sia di alghe che di piante superiori. Ricche faune ittiche, anfibi e rettili; notevole anche lo sviluppo dell' avifauna e dei mammiferi di ambiente acquatico.
• Aree di intercanale
  • Ambienti di prateria , savana , steppa , tundra : ambienti caratterizzati complessivamente da vegetazione bassa, erbacea e arbustiva, con pochi alberi d'alto fusto. Vi prosperano mammiferi erbivori , talora di grande mole, spesso gregari, e i loro predatori ; le specie variano a seconda della fascia climatica ( subartica , temperata, tropicale). Nei climi temperato-caldi si ha una certa abbondanza di rettili terricoli (in particolare serpenti ).
  • Ambiente di foresta temperata : foreste di latifoglie , caratterizzate da un ricco sottobosco, che si sviluppano nella fascia temperata. Mammiferi erbivori e carnivori , anfibi e rettili. Notevole ricchezza di uccelli.
  • Ambiente di foresta alluvionale : foreste che sviluppano in piane alluvionali, stagionalmente allagate. Si trovano solitamente nella fascia tropicale, caratterizzata da stagioni di alta piovosità o monsoni. La fauna vede una notevole presenza di anfibi e un basso numero di mammiferi terrestri (solitamente in grado di nuotare, o prevalentemente arboricoli).
  • Ambiente di foresta pluviale tropicale : tipica della fascia equatoriale , in aree con elevate precipitazioni stagionali. Si tratta delle aree con più elevata varietà e ricchezza di vita animale e vegetale del pianeta. Le foreste pluviali più estese si sviluppano in grandi bacini alluvionali, come quelli del Rio delle Amazzoni e del Congo .

Questo ambiente sedimentario è presente da quando sulla superficie terrestre vi è stata acqua libera allo stato liquido su aree continentali stabili. Queste condizioni sono comparse e si sono gradualmente stabilizzate nel corso dell’ Archeano , da 3700 a 2700 milioni di anni fa. Rocce sedimentarie di questa età sono state studiate in America settentrionale ( Canada e Stati Uniti ), Africa del sud ( Sud Africa e Zimbabwe , India meridionale e Australia occidentale. I primi veri depositi di piana alluvionale, caratterizzati da canali fluviali di tipo intrecciato, sono stati studiati in India [6] nella regione del Dharwar, datano a 3200-3000 milioni di anni fa, e presentano caratteri sedimentologici assimilabili a quelli attuali.

Le pianure alluvionali sono state a lungo prive di forme vita documentate, almeno fino alle prime forme di vita vegetale continentale ( Siluriano ). È però con il Paleozoico Superiore che le aree continentali sono invase dalla vegetazione e da forme di vita animali. In particolare, con il Carbonifero le pianure alluvionali costiere sono sede di foreste con clima umido e di ricche faune ad artropodi ( insetti e aracnidi ) e anfibi . Nel Permiano i rettili fanno la loro comparsa nelle pianura continentali, dapprima con forme primitive, poi con i Terapsidi : forme evolute ben differenziate tra erbivori e carnivori. Nel Mesozoico questo ambiente è invaso progressivamente dagli Arcosauri , i cui rappresentanti più evoluti sono noti come Dinosauri , che evolvono ecosistemi con relazioni trofiche complesse. Con l’evento di estinzione tardo- cretacico questi sono rimpiazzati dai mammiferi, con forme prevalentemente di foresta nel Paleogene , mentre dal Miocene , con l’aumento della temperatura e l’impostazione di condizioni relativamente più aride, si diffondono le praterie e si evolvono gli ungulati di tipo moderno.

Marte , Maja Vallis. Pattern di drenaggio di tipo intrecciato, che potrebbe essere stato originato da inondazioni catastrofiche.

Marte , Parana Valles, regione del Margaritifer Sinus. È chiaramente visibile un pattern di drenaggio di tipo fluviale, con andamento sinuoso.

Sedimenti assimilabili a depositi alluvionali sono probabilmente presenti anche sul pianeta Marte , verosimilmente sviluppatisi in condizioni simili a quelle della Terra primitiva. Sono stati rilevati per mezzo delle sonde spaziali (tramite soprattutto il telerilevamento fotografico) canali sia di tipo intrecciato che a meandri situati entro solchi vallivi (un esempio molto citato è la Ma'adim Vallis ), e formazioni geologiche simili ad apparati deltizi [7] . Si ritiene che queste formazioni si siano originate nella parte finale del Noachiano, era geologica di Marte la cui datazione è stimata da 3800 a 3500 milioni di anni fa (corrispondente quindi alla parte più antica dell' Archeano terrestre).

Ma'adim Vallis su Marte

La distribuzione e la configurazione di queste strutture sono in accordo con una rete di drenaggio naturale e presentano indubbie analogie con le morfologie associate sulla Terra ad acque correnti in aree continentali. Ciò supporterebbe l'ipotesi che nel passato geologico di Marte vi fosse acqua allo stato liquido. Attualmente, le condizioni di pressione atmosferica e temperatura della superficie marziana non consentono la presenza di acqua libera se non nelle regioni più basse, che si trovano al di sopra del punto triplo dell'acqua [8] . Secondo ipotesi alternative, le formazioni geologiche indicate potrebbero essere state originate anche da anidride carbonica [9] allo stato liquido (attualmente presente in quantità considerevoli come ghiaccio nelle calotte polari di Marte) o da metano [10] liquido.

Idrocarburi allo stato liquido sono presenti sulla superficie di altri corpi celesti; l'esempio meglio conosciuto (grazie alla recente missione spaziale Cassini-Huygens è il satellite maggiore di Saturno , Titano , dotato di un' atmosfera molto più densa di quella di Marte e con una pressione atmosferica all'incirca doppia di quella terrestre.

Titano (astronomia) , regione polare settentrionale. Reticolo di drenaggio di tipo fluviale. Presumibilmente questi canali drenano miscele di idrocarburi allo stato liquido

Il satellite è ricoperto in gran parte da mari e laghi di idrocarburi allo stato liquido (metano ed etano soprattutto); è stato anche rilevato un vero e proprio reticolo idrografico. Apparentemente, su questo corpo celeste è presente un ciclo idrologico (con precipitazioni atmosferiche, drenaggio superficiale e bacini di raccolta) fondato non sull'acqua ma sugli idrocarburi. È del tutto verosimile che depositi di tipo alluvionale si possano essere formati anche in questo contesto.

Anche su Venere è stata riscontrata la presenza di canali con pattern sia intrecciati che meandriformi e formazioni interpretabili come barre di meandro ed edifici deltizi, con caratteri morfologici del tutto simili agli analoghi terrestri e sviluppo talora pari a centinaia e migliaia di chilometri. Considerate le condizioni estreme di pressione e temperatura alla superficie venusiana , è generalmente accettato che né l'acqua né alcun altro dei liquidi sopra citati possano essere all'origine di queste strutture. Nemmeno l' acido solforico originato dalle nubi atmosferiche può averle determinate, poiché l'elevata temperatura negli strati bassi dell'atmosfera (437-467 °C) ne induce la vaporizzazione.

Schema restitutivo di un'area canalizzata sulla superficie di Venere (lat. 33.5°S, long. 158.5°; Est a destra della mappa). Si tratta di canali meandriformi (linee spesse) con probabili barre e bypass di meandro (linee sottili). Fonte: Magellan SAR mosaic F-MIDRP. 35 S 157;l. La mappa è larga 289 km. Da Kargel (1994), modificato

È ugualmente poco probabile che si tratti di strutture createsi nel remoto passato del pianeta, in condizioni ipoteticamente meno estreme di quelle attuali, a causa dell'elevata dinamicità della crosta venusiana [11] (diversamente da quella di Marte). Recentemente [12] , è stata avanzata l'ipotesi che i canali e le strutture relazionate siano state create dallo scorrimento di lave non- silicatiche (a composizione carbonatica ), la cui viscosità a temperature come quelle della superficie di Venere è compatibile con queste morfologie e con i tempi necessari allo scavo dei canali stessi (mentre lave silicatiche a composizione basaltica , le meno viscose conosciute, solidificherebbero comunque troppo in fretta e darebbero origine a strutture molto diverse). Le uniche eruzioni carbonatitiche osservate sulla terra (vulcano Ol Doinyo Lengai , Tanzania ), hanno dato origine a lave a bassa temperatura (500-600 °C) e bassissima viscosità, di aspetto e consistenza simili a quelle del fango . Si tratterebbe quindi di magmi con caratteristiche reologiche abbastanza prossime a quelle dell'acqua e in grado di dare origine a strutture sedimentarie confrontabili. In questo caso, l'equivalente dei sedimenti alluvionali terrestri sarebbero frazioni cristallizzate del magma e frammenti di roccia erosi e presi in carico dallo stesso.

Queste aree sono di primaria importanza per l’ economia umana, poiché contengono le maggiori concentrazioni di popolazione e le maggiori risorse agricole e industriali (per dare alcuni esempi, le valli del Fiume Giallo , del Gange , dell’ Indo , del Nilo , del Tigri e dell’ Eufrate , del Volga , del Po ).

Questa preminenza ha origini storiche, dal momento che le culture urbane si sono sviluppate a partire dal Neolitico preferenzialmente in questo contesto ambientale. Per citare le più conosciute: la cultura sumera e quella egiziana , sviluppatesi nella cosiddetta mezzaluna fertile , regione definita dalle pianure alluvionali del Nilo, del Giordano e del Tigri-Eufrate, ma anche ad esempio le culture della valle dell'Indo e quelle delle pianure della Cina . L'ambiente di piana alluvionale infatti offriva da un lato un'ampia disponibilità di risorse agricole il cui surplus potesse essere investito nelle comunità urbane, dall'altro una maggiore facilità di comunicazione che favorisse il trasporto e lo scambio delle merci e quindi il sorgere di un commercio organizzato. Per queste ragioni, il controllo di queste aree è stato fondamentale per lo sviluppo delle compagini statali e ne ha spesso determinato la politica di espansione [13] .

Questa situazione ha accompagnato e sicuramente condizionato tutta la storia umana, fino alla Rivoluzione industriale europea avvenuta nella seconda metà del diciottesimo secolo . Da questo evento in poi, le aree di pianura alluvionale (dapprima in Europa, poi in tutto il mondo) hanno subito spesso uno sviluppo urbano e industriale sempre maggiore, che talora, almeno nei paesi più sviluppati, ne ha messo in ombra l'originaria vocazione agricola. Parallelamente a questo tipo di sviluppo, sono anche sorti diffusi problemi di ordine ambientale , come l' inquinamento e il dissesto idrogeologico , ad opera sia delle concentrazioni urbane e industriali, sia dell'agricoltura sempre più tecnologica .