Cenni sulla chimica del carsismo
L’acqua è in grado di sciogliere direttamente solo una scarsissima quantità di carbonato di calcio (composizione chimica delle rocce calcaree), pochi milligrammi per litro; la solubilità cresce col diminuire della temperatura, perciò la sua azione diretta sui calcari ha scarsissima efficacia. Tuttavia, la presenza di anidride carbonica, CO2 (un gas), sciolta nell’acqua, ha l’effetto di spostare alcuni equilibri chimici: una parte del carbonato di calcio viene trasformata in bicarbonato Ca(HCO3)2, che è molte volte più solubile e può facilmente essere asportato (corrosione indiretta del carbonato di calcio).
Le reazione chimica complessiva risulta:
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
Carbonato di calcio + Acqua + Anidride carbonica = Bicarbonato di calcio.
Perciò, quanto l’acqua è più ricca di anidride carbonica, tanto più è adatta a scavare i calcari. In particolare, riescono a svolgere una forte azione solvente le acque piovane e di condensazione (rugiade), che traggono CO2 dall’atmosfera, ed ancor più quelle provenienti dallo scioglimento delle nevi. Il tenore di anidride carbonica dell’acqua aumenta ancora se essa filtra attraverso un suolo ricco di detriti vegetali (humus), che sono in grado di cedere questo gas in notevole quantità.
Un ulteriore processo che agevola la formazione di cavità sotterranee nei calcari è la corrosione per miscela d’acque. Questo fenomeno si verifica all’incontro di due diverse vene d’acqua ipogee, ciascuna delle quali trasporta già la massima quantità di carbonato di calcio disciolto cioè sature.
Se la roccia non è costituita da carbonato di calcio puro, la corrosione chimica, pur sempre possibile, lascia un residuo solido, detto di decalcificazione, costituito dalle impurezze che le acque non sempre riescono ad asportare, e che quindi può ostacolare lo sviluppo del carsismo. Si parla così ad esempio di calcari marnosi, in cui le impurità sono costituite per lo più da argille; di calcari selciosi o selciferi, dove le impurità è la selce; di calcari dolomitici e dolomia, dove al carbonato di calcio si associa il carbonato doppio di calcio e magnesio, la cui solubilità diminuisce all’aumentare del CaMg(CO3)2 (Carbonato doppio di Ca e Mg).