RENDICONTI Sodd4 1to/lanCl tU JfintrCllogla e
Pefrolovla. :J'1 (Il. 1911: pp. 111-171
LUIGI DELL'ANNA·. VINCENZO RIZZO ••, ANTONIO SIMONE •••
COMPOSIZIONE MINERALOGICA E GRANULOMETRICA
E ALCUNE CARAITERISTICHE GEOTECNICHE DELLE ARGILLE
INFRAPLIOCENICHE DELLA MEDIA VALLE DEL F. CRATI.
CARAITERI DISTINTIVI DELLE ARGILLE IN FRANA ....
RIASSUNTO. In relazione ai contribUii che la mineralogia può fornire alla risoluzione
di problemi riguardanti i fenomeni franosi, sono stali esaminati 67 campioni di argilla del
Pliocene inferiore prelevati da affioramenti, interessati e non da fenomeni franosi, delIa mcdia
valle dci F. Crati (Calabria). Si trlUa di argille sillOsc con S9 % di clay « 4 1Ufl) e
)6 % di silt (4-6l 1UIl), mineralogicamcme COsliNite da minerali argillosi (i = 64 %) e da
2l %), assodati a modeste quantitil di quarto e feldspt:ti li l } %) e I
carbonati (i
tracce di midx: (musoovite, biotite e pt:ragonitel, granati pira1spitici, ossidi e idross.icli di
ferro (magnetite, ematite, ilrnenite e gocthite), pirite, gesso e sillimanite. I minenli argillosi
sono rappresenuti da IDOI'ItmOri11onite (i = 26 %), illite (i = 21 %), clorite (i = Il "),
caolinite li = 6 %) e da tracce di 51rati misti irrqolari illitc-5tnCCtite, smcctite<lorite e
venniculite-smcctite; i carbonati da prevalente calcite li = 19 %) e da subordinata dolomite
(i = 4 "I. In genere le argille: interessate da frane sono, rispello alle a1uc, granulometriamente più fini (fm.
2 110m: i = SI": % contro 42,8 %; dlY: i = 62,4" contro S4,7 %;
Md: i = 2,,: lUIl conuo l,7 110m) e mincralogicamc:nte più ricche di minerali ugillo5.i
(i = 68 % conuo 61 ';1» e, fn essi, di montmOrillonite (i = J2 % contro 21 "l. Dal punto
di vista guneenico appancngono Illa famiglia delle Irgille inorganiche a medio-aIu plasticitil
e con Ittivitil colloidale medio-bassa. l parametri geotecnici cletetminati risultano amdati
lineannen.te e positivamente con i contenuti di OlOntmorillonite, di minenli argillosi e di
fruiooe propriamente argillosa. Essi sono anche coa=ti con le differenze oomposizionali
riscontnte fn le argille in p3StO e le Irgille in frana.
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AB5TUCT. - 67 samples of Infnpliocene ... Argille grigio.azzurre _ from outcrops of
the River Cnlti Vallcy (Calabria l, have betn examine<! Erom tbc: minenlogica1 100 grain·size
points of view. Moreovet, tbc: main geclIechnica1 charaeteristics of tbc: samples have becn
determined. !be samples are silty clay with S9 % of clay and J6 % of silt. Mincra10gically
thcy conlain clay minerals (i;; 64 %) and carbonates (i "" 2l %) with scara: amOllOts
of quartz and fcldspars (i = n %) and with tra!:es of muscovite, biotite, pirite, gypsum
and sillimanite. !be day minerals are montmorillonite (i = 26 '}'o), iUite (i;; 21 %), chiarite
(i = Il '}'o), kaolinite (i = 6 %) and irregular mixcd Iayen of iIlitc-smectite, smcctitc-chlorite
and vermiculite-smectite; the carbonltcs are. calcite (i = 19 %1, dolomite (i = 4 %) and
aragonite (traccs). Compared with the othe", the claYI from aretl with landdide phcnomenl
• htilUto di Mineralogia e Pelfogrll6.a, Università di Bari. .. IstiNto Rkerche per la
Protezione Idrogeologica, Cosenza. U . Dipartimento dd1e Scienze della Terra, Univenitil
ddla Calabria. .,.u l.a1l'Oro eseguito con il contributo liraruiario del C.N.R.: ProgettO
finalizzato ... Consetvaziooe del Suolo _ • Sonoprogetto ... Fenomeni FfIllO$i _ e fondi dell'istiNtO
Ricerche Protezione IdrogeoJogil::a di Co5crwI. Pubblicuione n. 160.
162
L.
DELL'ANNA,
V.
RIZZO,
A.
SIMONI':
are: linee in gfain-sizc oomposition « 2 IJ.m: x=: 51.5 % instead of 42,8 %; day: x = 62,4 r~
irum:ad of 54,7 %; Md: i = 2,5 !J;m instead of 3,7 J.lm) and contain larger 8.l1lQunts of day
minerals (i = 68 % instead of 61 %) md monlmorillonitc (i = J2 % instead 21 %).
From a geoteçhnical poim of view, the samples examined are inorganic clay!
with medium.high degfl~e of plasticity and medium·low colloidal activity. The geolechnical
parametcrs turn QUI lO be lineady and positive1y corrdated with thc 8.IDounts of monlmorillonite,
day minerais and day proper. They are also consistent with thc compositional differeoces
observed between the days from arellS with landslide fenomena lInd thc others.
Premessa
In un lavoro precedente (DF.u.'ANNA e RIZZO, 1979) è stato affrontato, presso
l'Istituto per la Protezione Idrogeologica (IRPI) di Cosenza e l'Istituto di Mineralogia di Bari, lo studio di alcuni campioni di argille grigio-azzurre infraplioceniche della media valle del F. Crati, nell'ambito di ricerche relative alla tematica c: Influenza della mineralogia e geochimica sul comportamento geotecnico
delle masse in frana:. del Progetto finalizzato c: Conservazione del Suolo Sottoprogetto Fenomeni Franosi :.. In detto lavoro sono stati evidenziati interessanti
dati composizionali e significative relazioni fra composizione mineralogica e
comportamento geotttnico delle. masse argillose considerate; è stato notato, tra
l'altro, che i campioni esaminati sono relativamente ricchi di montmorillonite
i cui contenuti risultano positivamente correlati con i valori dei limiti di Atterberg.
Tuttavia, data la vastità delle argille considerate, lo studio, inteso come primo
approccio alla tematica di cui sopra, è stato rivolto ad un limitato numero di
campioni provenienti da un'area piuttosto ristretta, e relativamente poco dissestata
della media valle del F. Crati, con lo svantaggio pertanto di non poter disporre
di alcuna informazione sui caratteri di persistenza della composizione mineralogica evidenziata, sulle relazioni riscontrate e sulle possibili differenze composizionali e geotecniche fra campioni di affioramenti a diversa frequenza di dissesto.
Allo scopo di ottenere anche informazioni di questo tipo lo studio è stato
ripreso nel presente lavoro che prende in esame un numero piuttosto consistente
di campioni provenienti da un'area relativamente estesa della media valle del
F. Crati e che comprende sia depositi di argille grigio-3zzurre fortemente dissestati e sia depositi in cui la frequenza del dissesto è da ritenersi piuttosto bassa.
Per i caratteri geomorfologici delle argille grigio-azzurre affioranti nell'area
considerata si rimanda al già citato lavoro di DELL'ANNA e RIZZO (1979) e alla
bibliografia in esso riportata.
Campionamento e metodi di 8tudio
Per i fini che il lavoro si propone il campionamento è stato eseguito in
maniera da poter disporre di due gruppi di campioni, uno rappresentativo di
argille fortemente dissestate (fig. 1) e l'altro invece di argille che, almeno morfo-logicamente, sembrano mediamente poco interessate da fenomeni di dissesto.
COMPOSIZIONE MINERALOCICA E GRANULOMETRICA ETC.
163
I campiOni (37) del primo gruppo sono stati prelevati direttamente da corpi
di frana mentre quelli (32) del secondo verosimilmente da argille in posto.
Per i necessari confronti la campionatura è stata guidata anche in maniera che
i due gruppi di campioni, rappresentativi dei due .suddetti tipi di argilla, fossero
omogenei oltre che per età anche per i caratteri morfometrici ed agrari (in senso
lato) dei pendii di campionamento.
Per quanto riguarda l'età, ciascun campione prelevato è stato scelto solo
dopo essere stato sottoposto ad analisi micropaleomologica. A tale proposito si fa
rilevare che tutti i campioni scehi sono risultati costituiti da Foraminiferi
planctonici e bentonici, con i primi molto più rappresentati dei secondi. Fra i
planctonici le forme più rappresentative e più abbondanti 'sono quelle appartenenti alla famiglia delle GLOBICEAINlDAE: Orbulina universa d'ORBIGNY, Orbulina suturaJù BRONNIMAN, Globigerina bulloides d'ORBICNV, Globigerina falconensù
BLOW, Globigen'na calida praecalida BLOW, Globigerinoides obliquus extremus
BOlli e BERMUDEZ, Globigerinoides quadrilobatus quadnJobatus (d'ÙRBIGNY),
Globigerinoides obliquus obliquus BOLLI, Globorotalia acostaensis Bww, Globoroealia satula (BRAfW), Globorotalia punetilata (DESHAYEs), Globorotalia margantae
BOLLI e BE.Rj,fUDEZ. Fra i bentonici le forme più rappresentative sono quelle appartenenti alla famiglia delle NODOSARIDAE: !Agena semistrata· (WILLlAMSON), Lentieulina peregrina (ScHWAGER), Lentieulina orbicularis (d'ORBIGNY); delle BULlMINIDAE.: Bulimina cosrata (d'ORBIGNv), Bulimina exilis (BRADV), Uvigerina pygmaea
d'ORBIGNY. Uvigerina rutila CUSHMAN e Tonn; e delle TEXTUl.ARlDAE: Textulan'a
soldanii FORNASINI, Bigenerina nodosaria d'ORBICNY. La presenza di Globorotalia
margaritae e di Globorotalia punetilata indica un'età Pliocene inferiore non
strettamente basale (CATI et al., 1968; CITA, 1975).
Per quanto riguarda i caratteri morfometrici e agrari di cui sopra, la confrontahilità fra i due gruppi di campioni, in frana e non in frana (ovvero in posto)
nel senso altrove specificato, risulta dai diagrammi di figg. 2 e 3 che visualizzano
la distribuzione dei campioni in relazione alla acclività dei pendii, naturalmente
prima dei fenomeni di franamento ncl caso degli affioramenti in frana, e al loro
tipo di terreno agrario.
Sui 67 campioni prelevati, per ciascuno dei quali nella tab. 1 sono riportati
i dati topografici e i caratteri geomorfologici e agrari del pendio di campionamento, sono state eseguite l'analisi g~anulometrica e quella mineralogica ~sono
stati determinati i limiti di Atterberg.
L'analisi granulometrica è stata eseguita per sedimentazione frazionata in
becker delle frazioni inferiori a 32 p,m e per setacciatura in umido delle frazioni
superiori alla suddetta dimensione (DELL'ANNA, 1969; BALENZANO et al., 1977).
L'analisi mineralogica è stata eseguita mediante diFfrattometria X su 'polveri,
utilizzando un diFfrauometro Philips con radiazione CuKex. filtrata su Ni, integrata, nel caso delle frazioni granulometriche più grosse, da osservazioni al
binoculare e al microscopio da mineralogia. La determinazione quantitativa delle
specie min~ralogiche più rappresentate è stata ottenuta, sempre per diffratto-
164
DELL'ANNA,
L.
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v.
aiZZO, A.
ARGILLE IN FRANA
ARGILLE IN POSTO
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Fig. 2. - Dinribu>:ionc dei campioni secondo la accliviù
(espressa in gradi) dci pendii da cui sono staI; prelevati.
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Disuibu;t;onc dei campioni s«ondo ; caralteri agrari dci pendii
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rnetria X, utilizzando i metodi di ScHULTZ (1964) e di SHAW et al. (1971), modificati da DE1.L'ANNA e DI PIERll.O (1977). I contt:nuti dt:i carbonati sono stati
dd.t:rminati iooltrt: pt:r via chimica mediantt: titolaziont: con EDTA; i valori
ottt:nuti sono S(:fYiti ancht: pt:r yt:rilicart: l'affidabilità dd metodi X adoperati.
I limiti di Attt:ri>t:rg iofint: sono stati dd.t:rminati s«ondo la metodologia indicata
daUt: nor~ ASTM D 423-66 t: D 424-59 (65).
COMPOSIZIONE
MINI!RALOGICA
•
CUNULOMETRICA
165
ETC.
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Indicazioni topograficht: dd campioni uaminati
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vegetazionali degli affioramenti campionati
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Analisi granulometrica
Quest'analisi ha evidenziato che i campioni fanno pane di un sedimento
abbastanza fine la cui frazione propriamente argillosa « 4 IJ.m) si aggira mediamente intorno a 59 % del tmale mentre quella sabbiosa (> 63 IJ.m) in ogni
caso rappr~nta pochi percento del campione complessivo (ub. 2). Ne consegue
che tessituralmente sono classificabili (fig. 4) come argille siltose, raramente passanti a silt argillosi e ancor più raramente a sih argilloso-sabbiosi.
166
L. DELL'''NN.... V. IIIZZ0, A.
SIMONE
l dati rdativi alle singole frazioni granulometriche e ai contenuti di day,
silt e sand dell'insieme dei campioni esaminati (tab. 2), indicano una famiglia
:ugil1osa granulornetricameme piuttosto omogenea tanto che le differenze che
in tal senso possono esistere passando da un campione all'altro, e spec:ialmente
ARGILLA
ARGILLA
SABBIA
SILT
Fig. 1. - Classificazione dei campioni rsaminati !«Godo lo tebma3 di
SKEP..... (I9H). - A :: argilk iD posto; B = argiUe in frall,l.
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ARGILLE IN POSTO
ARGILLE IN FRANA
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appanencnu. In I...[[cggio le CUrVe cumulalivc medie.
nel contenuti di frazione inferiore a 2 ~m e di frazione superiore a 32 IJ,.m, sono
meno sensibili di quelle che era l«ilo attendersi da una popolazione costituita
da 67 campioni a comportamento granulometrico simile. Ciò si evina: anche
dal ristretto campo (fig. 5) entro cui sono comprese le curve cumulative dei
COMPOSIZIONE
MINERALOGICA
E
GRANULOMETRICA
167
ETC.
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diversi campioni analizzati le quali mostrano, altresì, identiche caratteristiche
sedimentologiche. Esse infatti per il tipo di andamento parabolico (confrontare
curve medie di fig. 5), con una leggerissima concavità verso l'alto nella parte
centrale, sono generalmente riferibili a sedimenti mediamente evoluti T depositati
dopo una prolungata sospensione in acque, probabilmente caratterizzate da una
,elativamente forte energia.
Però le differenze di cui SOpra SI esaltano se si tengono separati campioni
168
L.
DELL'''NN'',
V.
\lIZZO, /L.
SIMONE
di argille In posto, cioè qudli che si riferiscono ad argille prelevate da affioramenti mediamente poco dissestati, da quelli di argille in frana, provenienti
inv«e da affioTamenti rdativamenle molto franosi. Infatti i primi ([ab. 2) risultano rispetto ai secondi significativamente più poveri di frazione in{('riore a
2 lJ,m (i = 42,H % contro 51,5~) e più ricchi invw:: di quella superiore a
32 IJ.m (i = 10,7 % contro 7,6%).
differenu dei valori medi appaiono rappresentate da un L.d.P. pari a l ~r e a 5 %, risp=uivamente, per cause puramente
accidentali. Queste differenze trovano ovvio riscontro nei valori dc:! day (i = 54,7 %
contro 62,4 %) e del sih (i = 39,7 % contro 33,3 %) per i quali il calcolo statistico (t di Studem) ha indicato in am~due i casi L.d.P. pari a l~,. Anche i valori
di Md (Q SO) dei due gruppi di campioni sono significativamente differenti;
il valore medio delle argille in posto risulta significativamente più grande di quello
delle argille in frana (x = 3,7 lJ.m e 2,5 lJ.m rispettivamente; l di Student = 2,5148;
L.d.P. = l 1,,). Le differenze teSlè discusse si evidenziano visivamente nei diagrammi
triangolari di fig. 4 dove i due gruppi di campioni sono tenuti fra loro separati;
si nota infatti che mentre i campioni in frana sono tutti contenuti nel campo delle
argille sillose e in genere assai prossimi al lato argilla-silt del triangolo, gli
altri invece sono più dispersi nella stessa area tanto che non pochi di essi si
trovano ai limiti o addirittura al di fuori della medesima.
In conclusione, sebbene le argille esaminate costituiscano una famiglia sedimemologicameme (in senso lato) omogenea, pur tuttavia, nel loro ambito, quelle
che morfologicamente sono interessate da intensi fenomeni di dissesto presentano
rispetto alle altre una granulometria significativamente più fine.
u
Analiai mineralogica
a) Qualitaliva
L'analisi mineralogica delle frazioni più grosse (> 63 lJ.m), eseguita al binoculare e al microscopio da mineralogia, ha evidenziato, in tutti i campioni esaminati,
la presenza dei seguenti minerali. Quarzo in granuli informi, limpidi e trasparenti, a spigoli subarrotondati, SIXSSO cataclasati. MtlSCOvù~ in frammenti di lamine,
trasparenti e opachi, che al microscopio mostrano in ogni caso angolo degli assi
ottici relativamente piccolo (2 V. == 30"); uno slXnro di polvere eseguito su un
concentrato di frammenti opachi ha anche evidenziato la presenza di paragonit~.
Biotit~ in frammenti di lamine, a contorno pseudoesagonale, di colore bruno.
C/on't~ in lamine o in pacchetti di lamine pseudoesagonali di colore verde.
Calcite in frammenti di resti fossili e in granuletti di calcare e di calcareniti;
nei resti fos.s.ili talvolta è magnesifera e tal'altra si accompagna ad aragonite, nei
granuleui invece è spesso associata a quantità molto limitat~ di dolomi~. OrtDC/an·o.
e Microdino in frammenti, subarrotondati e appiattiti, di colore bianco opaco per
la presenza di patine argillose di alterazione; il microdino è riconoscibile al
microscopio per la sua caratteristica geminazione a grata. P/agioclasi and~n'u-o/igo­
cianci in granuletti subarrotondati bianco-Iattiginosi. anch'essi con alterazione argil.
COMPOSIZJO~E
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169
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tosa. Granati piralspùici in granuli rotondeggianti incolori o leggermente rosati.
Ossidi e idrossidi di faro in granuli rotondeggianti neri iridescenti (magnellu.
ematite, i/menite) o in frammenti terrosi marrone e rossicci (goethùe). Pirite in
granuli rotondeggianti di colore giallo-oro con iridescenza rossastra. Gesso in frammenti appiattiti limpidi e trasparenti, a lucentezza sericea. SiUimanite in granuli
170
L. DELL'ANNA,
v. RIZZO, A. SIMONI!
prismatici fibrosi di colore: verde molto pallido. In molti campioni inoltre è
stata notata anche la presenza di spicale silic~, amorfe ai raggi X.
L'analisi mint:ralogica delle frazioni più fini « 63 I-lm), eseguita ai raggi X,
oltre: a confermare calàu, dolomite, quarzo e feldspati (portUsici e plagioclasi acidI),
ha accenato anche la costante: presenza di minerali argillosi, rappresentati da
smectite. illite. clorite, caolinite c strati misti. La sm«tiu è dioltaedrica allumini·
fera, calcio-magnesifera e sodico-pot:assica, e quindi molto assimilabile a mammari!·
loniu; in ogni caso è lx:n cristallizzata. La ilIite, politipo 2M, è anch'essa, diouaedrica
alluminifera però, a differenza della montmorillonite, è in ~nerc ..bbastanza mal
cristallizzata e specialmente nelle frazioni molto fini. La doriu è triottaedrica
fortemente ferrifera e. come: la caolinite, con un basso grado di cristallinità. Gli
strati misti sono rappresentati da termini disordinati j//iu·/muliu con percentuali
molto variabili, anche nell'ambito dello stesso campione, di strati espandibili
(30-50 %); l'analisi dei diffrattogrammi non esclude, in molti dei campioni esami·
nati, la presenza di altri strati misti di tipo /m~clù~-clorju e tJ"miculil~-/m~clik
sulla cui cristallochimica poco si può dire per i riAessi mal definiti che essi presentano.
Gli altri minerali, osservati al microscopio, risultano assenti ai raggi X,
verosimilmente per la loro scarsa abbondanza; qualche accenno si nota solo per
la paragonite.
h) QuanrilaritJQ
Circa i rapponi di abbondar-za dei minerali individuati nelle frazioni gros~,
si può affermare che, almeno da come risulta dall'analisi al binocolare e al microscopio, carbonati, miche, quarzo e feldspati prevalgono nettamente su granati,
minerali di ferro, gesso e sillimanite. Tra i più rappresentati, poi, i carbonati, con
calcite prevalente su dolomite e con aragonite allo stato di tracce, sono più
abbondanli delle miche che, a loro volta, superano, sebbene di poco, le quantità
di quarzo e di feldspati. Nell'ambito delle miche, biotite e muscovite sono rappre~ntate dalle medesime quantità mentre, tra i feldspati, l'ortoelasio prevale di poco
sui plagioclasi ed il microclino è molto subordinato.
Nelle frazioni fini invece i minerali argillosi prevalgono nettamente sui carbonati
e su quarzo + feldspati. Tra i minerali argillosi, montmorillonite e iIlite superano
di molto clorite, caolinite e strati misti, quest'ultimi pre~nti solo allo stato di
tracce; mommorillonite e caolinite però si trovano solo nelle frazioni fino a 4 (.1m,
mentre iIlite e clorite anche in quelle superiori e fino a 32 lJ.m quando cristallochimicamente si confondono con muscovite e con clorite detritica rispettivamente.
I carbonati, con calcite prevalente su dolomite, superano quarzo e feldspati che,
come nelle frazioni grosse, sono rappresemati grosso modo dalle medesime quantità.
La composizione mineralogica complessiva di ciascuno dei campioni esaminati,
riferita ovviamente ai componenti più rappresentati, è riportata in tab. 3. Come era
da attendersi dalle informazioni prima acquisite i minerali argillosi (i = 64 %)
prevalgono nettamente su carbonati (i
23%) e su quarzo + feldspati (i
13%).
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COMPOSIZIONE
MINUALOGICA
E
GRANULOMETlIICA
ETC.
171
Tra i minerali argillosi, montmorillonite (x = 26 %) prevale su illite (x = 21 ro)
che, a sua volta, è più abbondante di dorite (x = 11 ro) mentre caolinite è rappre·
sentata quasi sempre da scarse quantità (x = 6 %).
Anche mineralogicamente i campioni esaminati si possono considerare omogenei;
essi infatti sono costituiti dagli stessi minerali con cristallochimica simile e da
abbondanze relative che, se pur variabili, mantengono inalterati alcuni rapporti
quantitativi caratteristici del sedimento cui appartengono. Così i minerali argillosi
prevalgono su tutti gli altri; fra gli argillosi montmorillonite e illite prevalgono
in ogni caso su dorite e caolinite; e infine, per fare riferimento solo ai minerali
più rappresentati, fra i carbonati calcite predomina su dolomite.
Naturalmente, in conseguenza delle variazioni di granulometria, in altra sede
evidenziate, e della diversa distribuzione granulometrica dei principali minerali,
prima discussa, si possono verificare sensibili differenze mineralogiche quantitative
passando da un campione all'altro. Quelle statisticamente più significative si regi·
strano però, come era da attendersi, fra i due gruppi di campioni, in posto ed in
frana rispettivamente nel senso altrove specificato. Così i campioni in frana sono,
rispetto agli altri, più ricchi di minerali argillosi (x = 68 % contro 61 ro; l di
Student = 3,5821; L.d.P. pari a 1 roti che la differenza dei valori medi sia dovuta
a cause accidentali) e di montmorillonite (x = 32 ro contro 21 %; l di Student =
5,3803; L.dP. = < 1 %~). L'arricchimento di montmorillonite che determina quello
dell'insieme dei minerali argillosi avviene a scapito di iIIite, di dorite e, soprat·
tutto, a scapito di quarzo + feldspati perchè le quantità di caolinite (x = 6 ro)
e di carbonati (x = 23 %) risultano uguali nei due gruppi di campioni. Nel caso
di quarzo + feldspati il t di Student calcolato per i due gruppi di campioni è
risultato uguale a 5,9366 e quindi ha indicato una probabilità « l roti che la differenza dei valori medi (x = 16 ro per i campioni in posto e 8 % per quelli in
frana) sia dovuta a cause accidentali.
,
Quindi i campioni in frana ad una granulometria più fine associano una
maggiore quantità di minerali argillosi determinata da un arricchimento di
montmorillonite.
c) Carbonati
Abbiamo visto che nelle frazioni grosse i carlxmati sono rappresentati da
resti fossili e da dasti di calcari e di calcareniti, i primi costituiti da calcite talvolta
accompagnata da tracce di aragonite ed i secondi invece da calcite associata a rara
dolomite. Riprese diffrattometriche eseguite sulle singole frazioni granulometriche
di ciascuno dei campioni esaminati hanno evidenziato la costante presenza di
carbonati e fra essi di calcite; la dolomite invece è praticamente assente nel day
« 4 IJ,m) mentre l'aragonite è solo presente nel sand (> 63 IJ,m). Ciò fa sospettare
che i frammenti organogeni siano assenti nelle frazioni fini e che i carbonati
presenti nel day, per assenza di dolomite e per costituzione granulometrica, siano
essenzialmente rappresentati da calcite di ricristallizzazione. I risultati esposti e
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172
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'" MgCOa (x=270) e naturalmente calcite (x = 19 %) supera di molto dolomite (x=4%). Inoltre il rapporto
f.. i due carbonati appare variabile da campIone a campione (da 1,8 a 23,6) ed
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173
ETC.
indipendente dalla granulomctria, sicuramente a causa della presenza, quantitativamente casuale, di calcite di ricristallizzazione. I carbonati, infine, sono così
casualmente variabili nella loro quantità totale e in quella dei singoli componenti,
calcite e dolomite rispettivamente, che, contrariamente a quanto si manifesta
per la granulometria c per la composizione mineralogica complessiva, non mostrano significative differenze di contenuto passando dal gruppo di campioni
in posto a quello dei campiOni in frana. Infatti i contenuti dei carbonati totali,
della calcite e de.lla dolomite risultano praticamente identici nei due gruppi
di campioni.
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fig. 6. - Cam di pla~ticit2. Nell'arca A sono
dislribuil; i campioni in f1'I>S10, nella B quelli
in frana.
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Fig. 7. - Carla di all;viI2.. A
B = argille in frana.
=
argille in poslO;
Determinazione di alcune p"uprielà geotecniche
I valori dei limiti liquido e plastico (LL e LP rispettivamente), ottenuti dalla
media aritmetica di cinque prove eseguite sullo stesso campione, e quelli dell'indice
plastico (lP), calcolati dalla relazione IP == LL-LP, sono riportati nella tab. S.
Essi rientrano nella normalità, sono in perfetto accordo con quelli di analoghe
argille della letteratura e sono coerenti con i caratteri composizionali di ciascuno
dei campioni esaminati. Infatti i suddetti valori si incontrano in molte argille
174
L. DELL'ANNA, V. RIZZO,
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0,5179&.50.2801
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di mint:rali argillosi. A talt: proposito l'daooraziont: statistica dt:i dati ha indicato
COMPOSIZIOJ><E MINEIlALOGICA E CRANULOMETRICA ETC.
175
che LL, e naturalmente LP e IP, sono corr"e1ati linearmente e positivamente con
i contenuti di montmorillonite, di minerali argillosi e di frazione propriamente
argillosa « 2 J.1.m secondo i Ceotecnici e < 4 I-l-m secondo i Sedimentologi).
Le suddette correlazioni (tab. 6) risultano in ogni caso altamente significative e
con livelli di probabilità quasi tutti intorno a 1 %0 per l'ipotesi nulla; però i coefficienti di correlazione e di regressione indicano che, se si assumono come variabili
indipendenti i parametri mineralogici e quelli granulometrici, i limiti di Atterberg
risultano, come era da attendersi, mediamente più inAuenzati dalla composizione
mineralogica che da quella granulometrica.
I caratteri geotecnici, in senso lato, dei campioni esaminati si evidenziano
anche dai diagrammi di CASAGRANDE e di SKE.\IPTON; nel primo (fig. 6) i campioni
si distribuiscono parallelamente alla retta IP = 0,73 (LL ~20) nel campo delle
argille a medio-alta plasticità mentre nel secondo (fig. 7) occupano una zona relativamente dispersa dei campi relativi alle argille normali e inattive.
Se si fa, infine, riferimento ai due gruppi in cui sono state suddivise le
argille considerate, si nota che i campioni in frana si distinguono da quelli in
pmto per i valori significativamente più alti di LL (x = 59,6 % contro 50,2'10;
t di Student = 4,4970; L.dP. = 1 %~) c di IP (x = 32,0% contro 24,1 '10; t di
Student = 5,7824; L.d.P. > 17</); ciò si evince anche dal diagramma di U.SAGRANDE
di fig. 6 che indica una plasticità decisamente più alta per i campioni in frana. Valori
leg,germente più alti, per quest'ultimi, si verificano anche nei confronti di LP e
dell'attività (intesa come rapporto fra IP e frazione < 2 I-l-m) ma i dati sono cosl
dispersi che le differenze dei valori medi fra i due gruppi di campioni si trovano
molto al di sotto del limite di significatività statistica.
Considerazioni condUl~ive
Cachiamo adesso di tracciare un qU:ldro complessivo delle caratteristiche composizionali e geotecniche delle argille grigio-azzurre infraplioceniche della media
valle del F. Crati' qui esaminate, di confrontarlo con quello emerso dal già citato
precedente lavoro e di tr:lrre infine le conclusioni in relazione ai fini che la presente
ncerca SI propone.
Le argille grigio-azzurre della media valle del F. Crati, esaminate nel presente
lavoro, hanno una composizione granulometrica che. accanto ad una abbondante
(x = 59 % del totale) frazione propriamente argillosa, mostra una non trascurabile
quantità (x = 36 re) di sill; la frazione sabbiosa invece è costantemente presente
allo stato di tracce (x = 5 %). Tessituralmente pertanto esse sono classificabili
come argille siltose, talvolta passanti anche a silt argillosi.
In conseguenza della finezza granulometrica le argille in questione presentano
una prevedibile abbondanza (x = 64 %) di minerali argillosi che appaiono costituiti
da montmorillonite (x = 26 %) calcio-magnesifera e sodio-potassica, illite (x =
·21 '10) mal cristallizzata, diottaedrica alluminifera e politipo 2M. clorite (x = 11 %)
ferrifera anch'essa scarsamente cristallina, caolinite (x=6%) disordinata ed infine da
176
L.
DELL'ANNA, V.
RIZZO,
/l..
SIMONE
tracce di strati misti illite-smeetite, smectitc-dorite e vermiculite-smectite. I minerali
argillosi si accompagnano a mediamente ben rappresentati carbonati (x = 23 %) e
quarzo + feldspati (x = l3 ro) e a tracce di miche (muscovite, biotite e paragonite),
granati piralspitiei, ossidi e idrossidi di ferro (magnetite, ematite, ilmenite, goethite),
pirite, gesso e sillimanite. l carbonati sono rappresentati da calcite prevalente
(x = 19 %), da dolomite subordinata (x = 4 '70) e da tracce di aragonite, quest'ultima presente solo in qualche resto fossile; i feldspati infine da ortoclasio, microdino e da plagioclasi acidi.
Le argille esaminate presemano inoltre, dal punto di vista geotecnica, un
comportamento, almeno nei confronti dei parametri determinati, normale e coerente
con la composizione granulometrica e mineralogica. Esse infatti, in base ai valori
dei limiti di Atterberg ottenuti (LL: x = S5 %; LP: x = 2770; IP: x = 28 %)
sono da consiçlerarsi, come era da altendersi, argille inorganiche mediamente inattive e a plasticità medio-alta.
Il quadro complessivo delle caratteristiche composizionali e geotecniche delle
argille qui esaminate ben si armonizza con quello di analoghe argille, emerso
nel già citato lavoro di DE.I.L'ANN" e RIZZO (1979). A parte alcune comprensibili
variazioni nella granulometria e, naturalmente, nei rapporti di abbondanza dei
minerali individuati e nel loro comportamento geotecnico, in conseguenza di lievi
differenze di età e di posizione stratigrafica in quanto le argille precedentemellle
studiate sono state prelevate immediatamente al di sotto delle sabbie quaternarie,
le une. e le altre. costituiscono una famiglia composizionalmente c geotecnica mente
abbastanza omogenea. Le argille grigio-azzurre infraplioceniche della media valle
del F. Crati infatti sono costituite costantemente, eccetto che per qualche componente secQ,ndario, da tutti i minerali precedentemente elencati che si presentano
sempre con la stessa cristallochimica c con la costanza di alcuni loro fondamentali
rapporti di abbondanza. Così i minerali argillosi costituiscono la parte mineralogicamente più abbondante di queste argille c, fra essi, montmorillonite e illite prevalgono in ogni caso su clorite e caolinite; fra i carbonati calcite predomina su
dolomite; fra i minerali secondari infine le miche sono le più abbondanti e, tra
esse, muscovite e biotite sono sempre rappresentate dalle medesime quantità.
In esse inoltre persistono alcuni caratteri mineralogici e granulometrici intrinsecamente interessanti ed alcune correlazioni, fra i principali caratteri composi zionali e i parametri geotecnici determinati, assai importanti per i contributi che
possono fornire alla risoluzione di problemi riguardanti i fenomeni franosi. Cosl
in queste argille, come abbi;llll(\ precedentemente visto, la montmorillonite è
abbondante e si concentra nelle r;'.lzioni molto fini; la illite e la clorite, anch'esse
in quantità non trascurabili, risultano invece ben rappresentate anche nelle frazioni
grosse nelle quali mostrano però i caratteri delle muscoviti e delle cloriti detritiche
rispettivamente; nelle frazioni fini è sempre presente una componente calcitica
di precipitazione chimica che per la sua accidentalità contribuisce in qualche
misura alla forte variabilità dei carbonati; i limiti di Atterberg appaiono infine
correlati linearmente e positivamente con i contenuti di mommorillonite, di mi-
COMPOSIZIONE
MINERALOGICA
li
CRANULOMETRICA
177
ETC.
nerali argillosi e di frazioni propriamente argillosa. Le correlazioni trovate costituiscono forti indizi a favore della dipendenza del comportamento geotecnica
delle masse argillose dalla loro costituzione mineralogica e granulometrica. Una
conferma incontrovertibile a questo riguardo deriva, ne! presente lavoro, dal
confronto dei caratteri composizionali e geotecniei dei due gruppi di campioni in
cui sono stati suddivisi i materiali prelevati, uno rappresentativo di argille fortemente dissestate e l'altro invece di argille poco interessate da fenomeni di dissesto,
e dalle differenze che in tal senso essi hanno mostrato. Infatti nell'ambito delle
argille del Pliocene inferiore della media valle del F. Crati, le argille in frana
mostrano, nei confronti di quelle non in frana, quantità maggiori di frazione
inferiore a 2 (J.m, di frazione propriamente argillosa « 4 (J.m), di minerali argillosi
e di montmorillonite e, contemporaneamente, valori più e1eY:lti dei limiti di
Atterberg. Le :lrgille fortemente dissestate, perciò, ad una granulometria decisamente
fine e ad una composizione più ricca di minerali argillosi e, fra essi, di montmorilIonite, . associano caratteri di attività e di plastictà, nel senso geotecnico, fortemente accentuati.
L'omogeneità composizionale e geotecnica trova infine riscontro nell'uniformità dei caratteri sedimentologici. Le argille in questione sono, infatti, tutte riferibili ad un sedimento essenzialmente clastico, mediamente evoluto, depositatosi
dopo una prolungata sospensione in un mare caratterizzato da una relativamente
forte energia delle proprie acque. La preSenz.1 di granati piralspitiei, paragonite
e sillimanite fa supporre inoltre che alla loro formazione abbiano pure partecipato, direttamente o indirettamente, le rocce cristalline della Sila e della catena
costiera tirrenica, nella maggior parte delle quali, come è noto, non sono infrequenti i suddetti minerali. La preSenz.1 di strati misti, infine, induce a ritenere
che, dopo sedimcntazione, le argille si siano trovate in zona di diagenesi relativamente precoce, nella quale si sono potute formare montmorillonite da illite,
attraverso strati misti illite.smectite, e montmorillonite e clorite da biotite, attraverso strati misti vermiculite.smectite e smectire-dorite. Probabilmente in tale zona
può essersi completata la formazione di illite d:l muscovite, attraverso idromica,
iniziata sicuramente, per frammentazione ed alterazione. già in fase di trasporto
e di sedimem:lzione.
Ringraziamenti. Gli autori ringraziano l'operatore
contributo dato aU'eseruzione delle prove geote<:niche.
lemico S.
FRUSTACI
per il
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