Introduzione alla formazione e distribuzione delle caverne

Le grotte sono vuoti sotterranei naturali abbastanza grandi per l'ingresso umano, formando attraverso una varietà di processi geologici nel corso di scavi che vanno da migliaia a milioni di anni. Si verificano in ogni continente e anche sotto gli oceani, rappresentando alcuni dei paesaggi più nascosti ma scientificamente preziosi. Capire come le grotte formano e dove vengono distribuite globalmente fornisce informazioni sui sistemi di acque sotterranee, la storia del clima, la biodiversità e le regioni di preistoria umana.

Processi primari della formazione delle caverne

Le grotte si formano attraverso diversi processi geologici distinti, il più comune è la dissoluzione (o la soluzione) di rocce solubili, ma vulcaniche, glaciali e tettoniche producono anche sistemi di grotte significativi.

Grotte di dissoluzione (Cerche di ruggine)

Le grotte di dissoluzione sono il tipo di caverna più diffuso e esteso. Si sviluppano in rocce solubili come calcare, dolomite, gesso e sale. Il processo inizia quando l'acqua meteorica (rainwater) assorbe l'anidride carbonica dall'atmosfera e dal suolo, formando acido carbonico debole.

Le grotte di Gypsum possono formarsi ancora più rapidamente delle grotte calcaree perché il gesso è altamente solubile. Le grotte di sale sono ancora più solubili ma sono rare a causa della bassa resistenza al sale all’erosione. Lo sviluppo delle grotte dissoluzione è fortemente legato al topografia di karst[], un paesaggio caratterizzato da buche di lavandino, flussi discompaiono di drenaggio sotterraneo.

In regioni tropicali umide, la dissoluzione procede più velocemente a causa di temperature più elevate e di abbondanti precipitazioni, producendo sistemi di grotte grandi e complessi. Nelle regioni aride la formazione delle grotte è più lenta ma può ancora verificarsi dove l'acqua si concentra lungo le fratture.

Grotte vulcaniche (Lava Tubes)

Come la lava scorre, la superficie esterna si raffredda e si solidifica mentre l'interno rimane fuso e continua a muoversi. Quando l'eruzione cessa, gli interni fusi si svuotano, lasciando un tubo cavo. Questi sono chiamati tubi di lava. I tubi di lava possono essere passaggi singoli o complessi, reti di ramificazione. Sono più comuni nei vulcani di scudo, come quelli in Hawaii e Islanda.

Altre grotte vulcaniche includono grotte di fessura, formate dal raffreddamento e dalla contrazione della lava che creano crepe aperte, e grotte di talo formate da pali di boulder su pendii vulcanici. Le grotte vulcaniche sono tipicamente più semplici in morfologia che in grotte dissoluzione ma possono ospitare ecosistemi microbici unici.

Grotte glaciali e ghiacciate

Le grotte glaciali si formano all’interno di corpi ghiacciati, come ghiacciai e ghiacciai, principalmente attraverso lo scioglimento del ghiaccio attraverso il flusso d’acqua. I flussi meltalici erosigono gallerie e camere alla base o all’interno del ghiacciaio. Queste grotte sono spesso effimeri, cambiando ogni anno con il bilancio di massa del ghiacciaio.

Grotte tettoniche e fratture

Le grotte tettoniche si formano dove la roccia è staccata da forze estensive, creando fratture o fessure aperte. Queste sono particolarmente comuni in roccia massiccia e fragile come granito o basalto. Le grotte tettoniche più famose si trovano nelle Table Mountain] regione del Sud Africa, dove profonde, strette fessure si aprono in grandi camere.

Grotte Erosional (Cerche di Sea, Grotte Eolie e Grotte del fiume)

Le grotte erosionali sono scolpite da azione meccanica di acqua, vento o ghiaccio. Le grotte marine si formano lungo le coste dove l'azione d'onda erode strati rocciosi più deboli, creando cavità alla base delle scogliere. Le più grandi grotte marine, come il Cave di Ko Phi Phi]] in Thailandia, possono estendersi in profondità nelle grotte fluviali.

Distribuzione globale delle grotte

Le grotte non sono distribuite uniformemente; sono concentrate in regioni dove esistono le condizioni geologiche e climatiche appropriate. Il fattore principale è la presenza di roccia solubile, in particolare rocce carbonate (limestone e dolomite) che soffrescano circa il 15% della superficie terrestre. Tuttavia, le regioni vulcaniche e glaciali ospitano anche importanti province di caverna.

Regioni della Grotta del Carso

Le principali regioni carsiche del mondo includono:

  • Sudest Asia – Vietnam, Thailandia, Laos, Malesia e Indonesia contengono alcuni dei più grandi e spettacolari paesaggi carsici. Il Phong Nha-Ke Bang National Park[] in Vietnam ospita Son Doong Cave, il più grande passaggio delle grotte conosciuto al mondo.
  • Bacino mediterraneo[[[ – Grecia, Turchia, Italia, Slovenia, Croazia e Spagna hanno un vasto carsismo. La regione del carsismo di Dinarico che si estende dalla Slovenia all'Albania è un'area classica per la scienza delle grotte.
  • America del Nord[] – Gli Stati Uniti ospita molte aree caverne principali, tra cui la regione della Grotta Mammoth nel Kentucky, la zona di Carlsbad Caverns nel Nuovo Messico (nota per le sue grandi camere e speleothem decorativi), e le vaste grotte calcaree della Florida e del Tennessee.
  • Sud America[] – Brasile, Cile e Argentina hanno un karst significativo, in particolare la regione Chapada Diamantina del Brasile, sede di profonde grotte quarzite. Le Ande contengono grotte ad alta quota formate da rapido sollevamento e dissoluzione.
  • Europa[] – Oltre al Mediterraneo, le isole britanniche (soprattutto Irlanda e lo Yorkshire Dales), la Francia (la regione di Ardèche), e la Germania hanno importanti aree carsiche. Il sistema di grotte francese di Saint-Marcel d’Ardèche è notevole per il suo fiume sotterraneo.
  • Africa – Madagascar, Sudafrica, Namibia e Marocco ospitano grotte carsiche. Le Cango Caves[ in Sudafrica sono rinomate per le loro formazioni di pietra a goccia.
  • Australia – La Pianura del Nullarbor dell’Australia Occidentale contiene vaste grotte di gesso e calcare, tra cui la più lunga grotta crollata del mondo (Crotta del sobborgo). Le Grotte di Jenolan nel Nuovo Galles del Sud sono tra i più antichi sistemi di grotte aperte.
  • Asia – La Cina ha vaste regioni carsiche nelle province di Guangxi, Yunnan e Guizhou, con enormi grotte come la stanza di Miao nel sistema delle grotte del fiume Getu.

Regioni della Grotta Volcanica

Le grotte vulcaniche (lava tube) sono più abbondanti in regioni con il recente volcanesimo basaltico.

  • Hawaii (USA)[] – La Big Island ha la più grande concentrazione di tubi lavici del mondo, con oltre 150 grotte mappate. Kilauea e Mauna Loa producono nuovi tubi durante le eruzioni.
  • Iceland[] – I flussi di lava basaltici dell'Islanda, in particolare nelle aree Eldgjá e Hallmundarhraun, contengono numerosi tubi di lava, alcuni formati sotto il ghiaccio, creando grotte vulcaniche subglaciali uniche.
  • Isole Canarie (Spagna)[[] – Lanzarote e La Palma dispongono di tubi lavici come la Cueva de los Verdes, che corre 6 km.
  • Pacific Northwest (USA)[] – Il Columbia River Basalt Group in Oregon e Washington ospita molti tubi di lava, tra cui la famosa Ape Cave sul Monte St. Helens.
  • Galápagos Islands (Ecuador) – I giovani flussi basaltici contengono sistemi di tubi lavici significativi.
  • Giappone[] – Il Monte Fuji e altri vulcani hanno tubi di lava.

Regioni della Grotta del Ghiaccio

Le grotte di ghiaccio si trovano in tutte le principali regioni glaciate:

  • Alps (Europa)[ – La Grotta del Ghiaccio di Dachstein in Austria e la grotta di ghiaccio di Eisriesenwelt sono famosi per le loro dimensioni e l'accesso pubblico.
  • Iceland[ – I ghiacciai di Vatnajökull e Mýrdalsjökull hanno spettacolari grotte di ghiaccio, popolari per la fotografia.
  • Himalayas[] – Le grotte di ghiaccio si verificano in ghiacciai come il Khumbu.
  • Alaska (USA)[] – Il ghiacciaio di Mendenhall ha una famosa grotta di ghiaccio.
  • Antarctica[] – Le grotte subglaciali sono state scoperte sotto il foglio di ghiaccio, alcuni contenenti ecosistemi unici.

Regioni caverne tettoniche e fratture

Le grotte tettoniche sono meno comuni ma notevoli in:

  • Sud Africa[] – Le montagne di Cederberg e la zona di Table Mountain hanno profonde grotte di fessura.
  • California (USA)[ – Il Parco Nazionale della Sierra Nevada e Yosemite hanno grotte tettoniche in granito.
  • Scandinavia[[ – La Norvegia e la Svezia hanno molte crepe e grotte di fessure nelle rocce di scudo vecchie.

Regioni della Grotta Erosional

Le grotte marine sono onnipresenti lungo le coste rocciose in tutto il mondo, con notevoli concentrazioni in:

  • Thailand[] – La costa carsica calcarea della baia di Phang Nga ha enormi grotte marine.
  • Regno Unito[[] – Le isole di Skye e Staffa hanno ben note grotte marine, tra cui la Grotta di Fingal.
  • Nuova Zelanda[] – La costa di Abel Tasman presenta grotte marine in marmo.
  • Chile[] – I fiordi patagoniani contengono profonde grotte marine scolpite da onde e azione glaciale.

Speleothems: Le decorazioni interne delle grotte

Le caratteristiche più suggestive delle grotte dissoluzione sono la presenza di speleotemi, depositi minerali secondari che si formano dopo la creazione della grotta. Le temperature speleote sono principalmente composte da carbonato di calcio (spesso come precipitato o aragonite).

Ecosistemi cavernicoli e biodiversità

Le grotte ospitano ecosistemi unici, in particolare le parti profonde al di là delle zone crepuscolari e scure. L'assenza di luce non significa fotosintesi, quindi la base del web alimentare è spesso chemossintesi o materia organica lavata dalla superficie (allochthonous input).

Significato archeologico e paleontologico

Le grotte sono tra i più importanti siti per l'archeologia e la paleontologia. Le condizioni stabili all'interno delle grotte conservano resti organici, tra cui ossa umane e animali, carbone, polline e manufatti.

Minacce alle Grotte e Conservazione

Le grotte sono soggette a numerose minacce da parte delle attività umane. L'urbanizzazione altera l'idrologia delle superfici, riducendo l'acqua che normalmente si ricaricano i sistemi delle grotte. Il turismo delle caverne, mentre il benefico per l'istruzione e il finanziamento, può introdurre l'inquinamento della luce, il vandalismo e la disgregazione delle temperature dei microclimi.

Lo studio scientifico delle grotte: Speleologia

La speleologia è lo studio interdisciplinare delle grotte, che combina geologia, idrologia, biologia, archeologia e chimica. La ricerca speleologica moderna utilizza tecniche come la mappatura delle grotte (sorvegliamento), radar di pendio di terra, e analisi isotopi stabile.

Conclusioni

Le grotte sono caratteristiche naturali notevoli, formate da dissoluzione, volcanismo, glaciazione e erosione. La loro distribuzione globale è concentrata in paesaggi carsici di rocce carbonate ed evaporite, regioni vulcaniche e aree glaciate. Questi paesaggi sotterranei conservano ecosistemi unici, record climatici preziosi e prove della preistoria umana.