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Scienze della terra

Geologia Ambientale

25,00 €

Autori
Pipkin - Trent - Hazlett
  • Data Pubblicazione maggio 2007
  • ISBN 978-88-299-1866-9
  • Codice Piccin 1607250
  • Numero pagine 504

Presentazione dell’edizione italiana

La Geologia Ambientale è una scienza multidisciplinare che si occupa di tutti gli aspetti dell’interazione tra l’Uomo, gli ecosistemi e la Terra. Essa è uno dei campi delle scienze applicate più strettamente correlati alla Geologia Applicata s.l. e, in qualche modo, anche alla Geografia Ambientale: ambedue le discipline, infatti, coinvolgono lo studio delle relazioni tra processi geologici e l’ambiente superficiale o prossimo alla superficie. In pratica, la Geologia Ambientale comprende tre grandi settori di applicazione: i) la gestione delle risorse geologiche ed idrogeologiche; ii) la valutazione del grado di esposizione ai rischi naturali e la loro mitigazione; iii) la gestione dei rifiuti urbani ed industriali per minimizzare gli effetti dell’inquinamento. La sua importanza deriva principalmente dalla considerazione che, da un lato, le risorse non possono essere considerate infinite e, dall’altro, che l’incremento della popolazione e della domanda di beni comporta: – una forte degradazione dell’ambiente naturale che fornisce le risorse rinnovabili (cibo, legno, acqua, etc.); – un rapido esaurimento delle risorse non rinnovabili; – uno sviluppo della competizione tra l’Uomo e le altre specie per l’utilizzazione di risorse basilari; – una spinta dell’umanità ad occupare aree con rischi naturali sempre maggiori.

In effetti, al crescere della popolazione, ed al contemporaneo crescere della richiesta di cibo, acqua e risorse, lo spazio richiesto ed i rifiuti prodotti riducono le terre agricole, spingono le specie verso l’estinzione, impoveriscono l’eredità biologica planetaria ed inquinano l’ambiente. Non è certamente retrivo sottolineare che la perdita di biodiversità attualmente prevista (estinzione del 25% delle specie nei prossimi decenni) è stata raggiunta una sola volta in più di 4 miliardi di anni e che, secondo alcuni scienziati, l’Uomo, soprattutto attraverso l’inquinamento, l’urbanizzazione e la deforestazione, ha già distrutto il 12% del potenziale annuo di produzione di materia biologica (circa 150 miliardi di tonnellate) ed utilizza direttamente più del 25% del restante per la produzione di cibo e di altri materiali: in definitiva, l’umanità già ora consuma per uso personale oltre il 40% della produzione biologica planetaria.

Dovrebbe essere, quindi, ben chiaro a tutti il concetto di “capacità di sostentamento”, corrispondente al numero di persone di una certa area che può essere mantenuto dal suo stesso ambiente con un certo tenore di vita: se si dovesse pensare ad un tenore paragonabile a quello occidentale, le risorse della Terra sarebbero appena sufficienti per la sola metà dell’attuale popolazione. Di fronte a queste allarmanti previsioni è importante che vi sia una migliore comprensione dei processi geologici più importanti, del loro impatto sull’umanità e del modo in cui possono essere mitigati i pericoli naturali, sollecitando, oltre alla conoscenza, la discussione sul mantenimento delle risorse e sulla mitigazione dei rischi.

La Geologia Ambientale va concepita, quindi, come l’applicazione delle informazioni geologiche alla conoscenza ed alla soluzione dei problemi ambientali, derivati dall’influenza sia dell’uomo sull’ambiente (come inquinamento e dissesti idrogeologici) che dell’ambiente sull’uomo (come terremoti e eruzioni vulcaniche). L’esperto in tale campo si deve occupare di vari aspetti dell’ambiente che ci circonda, utilizzando un ampio ventaglio di tecniche, che vanno da quelle più tradizionali di monitoraggio ed analisi del sito indagato, a quelle più moderne, che implicano l’utilizzo dei sistemi informatici.

La diffusione della conoscenza sulle tecniche, sui metodi, sugli approcci e le esperienze in questi settori ha così per scopo fondamentale il miglioramento e la protezione dell’ambiente inteso come habitat della vita sulla Terra. Le discipline geologiche sono, quindi, tutte interessate a partecipare alla soluzione dei problemi e, tra queste, principalmente: l’Idrogeologia, la Geochimica, la Geofisica, la Geologia Applicata e la Pedologia.

Il volume di Pipkin, Trent e Hazlett ha la qualità di unire al basilare rigore scientifico della trattazione teorica la capacità di affrontare in modo pratico le molteplici problematiche attraverso numerosi casi di studio reali. Dopo alcuni capitoli di richiamo ai principali processi geologici, endogeni ed esogeni, la trattazione viene affrontata in capitoli per consentire un’analisi equilibrata delle singole problematiche: 1. I movimenti di massa e la subsidenza, naturali ed antropici.

2. Le risorse idriche superficiali e profonde, energetiche e minerarie.

3. La pericolosità geologica.

4. I cambiamenti climatici e la desertificazione.

5. La gestione dei rifiuti.

Il testo è particolarmente utile e risponde alla necessità della presenza di un introduttivo testo di livello universitario cui far riferimento per affrontare con chiarezza e rigore i molteplici e complessi problemi posti dalle inter-relazioni tra sviluppo dell’umanità e salvaguardia dell’ambiente e questo a maggior ragione nell’attuale panorama scientifico che spesso assimila la Geologia Ambientale a quella Applicata: separando le due materie, esso si propone come testo completo per lo studio della Geologia nei suoi legami con le problematiche ambientali. Si tratta di un volume esauriente e chiaro, utile a studenti universitari dei corsi di laurea di primo livello, ma anche a studenti delle Lauree Magistrali oltre che a professionisti del settore e ad amministratori, cioè a tecnici che devono sempre più frequentemente fare scelte di gestione del territorio consapevoli e rispettose dell’ambiente. Il testo è strutturato in modo sostanzialmente nuovo rispetto alla consuetudine della produzione italiana. La presenza di numerosi Casi di Studio introduce il lettore all’esame di effettivi casi reali sottolineando eventi o aspetti specifici direttamente correlati all’argomento trattato nel capitolo. Le domande, poste nel riquadro “Riflessioni”, incoraggiano il lettore ad affinare il proprio spirito critico, rendendolo così maggiormente consapevole. Le numerose fotografie presenti alla fine di ogni capitolo rafforzano i concetti esposti. La struttura dei capitoli e la forma dell’esposizione rendono il testo accattivante e di facile lettura, mentre la presenza di sommari alla fine di ogni capitolo costituisce un importante stimolo alla memorizzazione ed alla comprensione.

Si ringraziano, infine, i traduttori dei singoli capitoli che hanno messo a disposizione della collettività le loro capacità e la loro disponibilità, oltre che il loro entusiasmo, per rendere disponibile in ambito italiano un volume che tratta una materia di interesse e di rilevanza via via sempre maggiori.

Rinaldo Genevois

Prefazione

Il pianeta che cambia La geologia ambientale è lo studio delle relazioni tra gli umani e il loro ambiente geologico: un’assunzione basilare è che questa relazione sia interattiva. Infatti, non solo il naturale verificarsi di fenomeni geologici influenza la vita quotidiana delle persone, ma le stesse attività umane influenzano i processi geologici, talvolta con conseguenze tragiche. Il noto storico Will Durant notò che il nostro ambiente fisico “esiste per consenzo geologico, soggetto a cambiamenti senza avviso.” Si può considerare tutto ciò come la certezza storica che, durante la nostra vita, saremo molto probabilmente oggetto di un terremoto, di una piena, di una frana, di un’eruzione vulcanica o di qualche altro significativo rischio geologico. Nessuno è del tutto pronto sino a quando non venga a conoscenza del nostro ambiente geologico e dei relativi pericoli.

Questo libro non tratta della geologia di un tempo, ma di quella del giorno d’oggi. Il lettore troverà che il capitolo relativo alle attività sismiche tratta di terremoti recenti sino al 2003 e sottolinea che i terremoti non uccidono le persone; il crollo delle strutture realizzate dall’uomo è il vero pericolo che le attività sismiche rappresentano per la nostra esistenza. Il disastroso terremoto di magnitudo 7.7 presso Gujarat, India, che nel 2001 uccise circa 20.000 persone è l’esempio del pericolo che strutture non correttamente costruite rappresentano per li uomini. Un terremoto del 2003 nel centro degli Stati Uniti ci ricorda anche che il terremoto più avvertito e, forse, il più forte nella storia degli USA aveva l’epicentro vicino a New Madrid, Missouri, che ha un assetto geologico simile a quello di Gujarat, India. Per questo motivo Gujarat è degno di studi approfonditi ed il Servizio Geologico degli USA crede che il terremoto di Gujarat sia un evento importante per aumentare le nostre conoscenze sulla sismicità continentale. La miseria umana e l’impatto economico dei disastri naturali è tuttora difficile da valutare, ma il libro sottolinea come praticamente nessuna zona sia libera da pericoli geologici.

L’acqua dolce è ora vista come il fattore che limita l’esistenza dell’uomo sulla terra: questo aspetto ed i pericoli idrogeologici ad essa collegati sono presentati nel libro. Nel tardo 2003 un gruppo di giovani era in campeggio alla base delle montagne nel sud della California, dove mesi prima era scoppiato nella foresta un grande incendio: una frana li sorprese uccidendone molti. Gli autori sperano che gli studenti che seguono il corso e leggono questo libro siano più consapevoli dei pericoli che presentano nella stagione piovosa pendii nudi. Lo stesso si può dire delle correnti di riva (erroneamente chiamate maree) nella zona di frangenti di cui si parla nel capitolo relativo all’ambiente costiero. L’essere consapevoli della geologia circostante porterà ad un’esistenza più sicura in un mondo complesso e pericoloso, oltre ad aggiungersi al piacere della cultura personale.

In una società nella quale scienze e tecnologia sono intrecciate all’economia ed alla politica, la comprensione delle scienze è sempre più importante. Il National Science Foundation, il National Center for Earth Science Education ed altre numerose e prestigiose organizzazioni di Scienze della Terra stanno promuovendo negli Stati Uniti la loro conoscenza presso studenti dalle elementari all’università. Si spera che attraverso questo tipo di educazione gli studenti d’oggi diventino amministratori migliori del nostro pianeta rispetto ai loro predecessori. Per quanto ancora la civiltà può sostenersi se si continua a consumare le risorse naturali della terra ad una velocità quale quella di oggi? Quanta responsabilità come individui dovremo prenderci per mantenere la terra che condividiamo e quanto possiamo fare come individui? La cultura delle Scienze della Terra apre la mente a questo tipo di domande e ci permette di rispondere in modo più adeguato. Ci aiuta ad apprezzare la bellezza della terra, ma anche a riconoscerne i limiti.

Una cosa è certa: la terra può sostenere solo una certa quantità di vita ed ora sta raggiungendo i suoi limiti. La fragilità della terra è stata descritta molto eloquentemente da Edgar Mitchell, astronauta dell’Apollo 14: “È così incredibilmente impressionante quando dallo spazio guardi indietro alla terra ed inevitabilmente ti rendi conto che è un sistema chiuso – cioè che non abbiamo risorse infinite e che vi è solo una ben definita quantità di aria e di acqua. Una volta fuori nello spazio puoi dire a te stesso: “Quella è la nostra casa. È l’unica casa che abbiamo e l’unica che avremo per un lungo periodo si tempo.” È meglio prendersene cura. Non avremo una seconda possibilità”.

Alcune considerazioni su questo libro In questa nuova edizione, siamo lieti di accogliere nella squadra degli autori il nostro vecchio amico e collega, Rick Hszlett,. Nello scrivere questo testo tutti noi abbiamo ricavato informazioni dai nostri campi di studio. Uno di noi (Pipkin) è specializzato nello studio della pericolosità geologica e della loro mitigazione - più specificamente nella scelta sicura di aree da utilizzare per lavori di ingegneria che vanno dalle dighe e gallerie alle singole case uni-familiari. Dee Trent si è concentrato sui rilievi geologici di campagna, sull’esplorazione per risorse naturali sugli e studi dei ghiacciai. Rick Hazlett, precedentemente ranger all’Hawaii Volcanoes National Park, ha mantenuto il suo interesse e le sue ricerche sui vulcani ed è particolarmente attivo negli studi ambientali. Come colleghi ed insegnanti, ci è sembrato ovvio riunire in un libro di testo le nostre precedenti esperienze ed i nostri comuni interessi nell’insegnamento e nella protezione ambientale.

La Geologia e L’Ambiente, Quarta Edizione, ha lo scopo di sopperire ai bisogni di un corso semestrale per studenti con poca o nessuna conoscenza specifica. Esamina i principi geologici, i processi ed i fenomeni in relazione all’attività umana. Quello che si impara in questo corso sarà utile nella vostra vita. Vi servirà per sviluppare opinioni su questioni ambientali, per scegliere un sito idoneo alla realizzazione di un edificio o per valutare gli aspetti rilevanti in un’impresa rischiosa. Al minimo, quando capirete come “funziona” la terra, saranno diminuite le paure riguardo a cose quali i terremoti, i cicloni e le eruzioni vulcaniche.

Questo libro presenta i concetti della geologia che possono essere applicati per migliorare l’attività umana. Il primo capitolo presenta un quadro generale delle cause che sono alla base dei problemi ambientali d’oggigiorno. Lo stress causato dalla sovrappopolazione sull’ambiente è risultato nell’inquinamento dell’acqua e dell’aria, nel degrado della terra, nell’occupazione di territori soggetti a pericoli geologici e nell’estrazione incontrollata dielle risorse. L’impatto della sovrappopolazione e la consapevolezza, relativamente nuova, dell’ambiente sono le ragioni principali per cui le università stanno aggiungendo ai loro curricula corsi “ambientali”, come appunto la geologia dell’ambiente.

Dato che questo libro è inteso per studenti che non sono (ancora!) esperti geologi, i capitoli 2 e 3 offrono le informazioni fondamentali utili per “cavarsela con la geologia”. Il secondo capitolo contiene le informazioni necessarie alle analisi, successivamente contenute nel libro, sulla pericolosità e sui processi geologici, sulle risorse minerali e così via. Esso specifica che la terra è un “sistema” interattivo. Gli studenti noteranno che esistono stretti legami fra i processi atmosferici ed oceanici e quelli che avvengono sulla terraferma, ma anche tra il movimento delle placche tettoniche e l’attività sismica e vulcanica.

Dopo questi capitoli di base, l’attenzione si sposta sui vari tipi di processi e sulla pericolosità geologica. Terremoti e vulcani sono due delle più spettacolari espressioni dell’energia contenuta all’interno della terra ed i Capitoli 4 e 5 esaminano come questa energia si trasferisca alla superficie terrestre - dove abitiamo – e come possiamo imparare sia a riconoscere i segnali che qualcosa sta per succedere, sia a lavorare per minimizzare i danni quando accade l’inevitabile. I due capitoli che seguono si concentrano sui processi geologici che occorrono presso o sulla superficie terrestre. Gran parte del terreno sul quale oggi costruiamo le nostre case e sul quale cresce il nostro cibo è il substrato roccioso di un passato lontano che è stato chimicamente e fisicamente alterato attraverso i processi di alterazione e d’erosione (Capitolo 6). Le rocce d’oggi continuano a subire questi processi, talvolta incrementati dalle attività umane come l’edificazione, l’industria mineraria e l’estrazione d’acqua dalla terra. I risultati – frane, subsidenza del terreno e collassi – causano morti e milioni di dollari di danni ogni anno. I problemi di rottura del terreno sono esaminati in dettaglio nel Capitolo 7. La terra è a volte descritta come il pianeta dell’acqua e la presenza o l’assenza dell’acqua è essenziale per definire gli ambienti geologici e biologici nei quali viviamo. Il Capitolo 8 tratta delle risorse di acqua dolce, in particolare delle falde, e di come possiamo proteggere e conservare questa risorsa essenziale. Anche i ruscelli, i fiumi ed i laghi sono risorse d’acqua e di estetica vitali: consentono la vita lungo le loro rive ed alcuni di essi sono importanti mezzi di trasporto. Tuttavia, essi hanno per gli abitanti di quelle zone anche una certa pericolosità, principalmente per le piene che possono subire. Di questo argomento si tratta nel Capitolo 9. Nel Capitolo 10 si studiano gli effetti sulla vita dei più grandi corpi d’acqua, gli oceani. Vengono esaminati i processi geologici costieri, le spiagge ed i cicloni - tra tutti il pericolo che minaccia più vite . Dato che gli oceani giocano una parte importante nel clima globale, si tratta anche del fenomeno conosciuto come El Niño. I ghiacciai e le glaciazioni sono il soggetto del Capitolo 11. Ovviamente questo capitolo include una discussione sui cambiamenti climatici a lungo termine, il che conduce naturalmente a considerare il potenziale di riscaldamento globale di cui oggi si parla molto. Il tema dei climi estremi continua nel Capitolo 12, che tratta in particolare degli ambienti aridi e delle conseguenze dell’attività umana sulla desertificazione. La Geologia e L’Ambiente, Quarta Edizione, si conclude con uno sguardo alle risorse minerali - la loro origine, i loro limiti, estrazione e processi industriali – e la potenziale di pericolosità per gli umani che deriva da attività minerarie e di raffinazione. Tutte le risorse d’energia che possono essere utilizzate dagli umani, la loro geologia ed i loro limiti, sono considerati nel Capitolo 14. La geologia applicata allo stoccaggio dei rifiuti, generati dalle società ricche e ricche d’energia, è discusso nel capitolo finale.

Caratteristiche particolari del Libro Nella maggior parte delle scuole, il corso per il quale è utilizzato questo libro è un componente del curriculum di educazione generale. Un’educazione generale espande ed arricchisce le vite e le menti degli studenti al di là della specializzazione che più interessa. Alla fine di ogni capitolo Gallerie fotografiche illustrano molte meraviglie e stranezze geologiche. Per esempio, alla fine del Capitolo 5 (Vulcani), vi sono fotografie di paesaggi noti e caratteristiche vulcaniche con spiegazioni di come si sono formate. Inoltre, sono mostrate anche immagini scioccanti che sottolineano l’impatto, spesso catastrofico, degli umani con l’ambiente vulcanico. Le Gallerie sono intese al fine di stimolare la curiosità degli studenti e l’apprezzamento per le meraviglie geologiche. Casi di Studio in ogni capitolo evidenziano l’importanza delle discussioni del testo. Essi coprono un ampio spettro di argomenti e di aree geografiche, ma molti si concentrano sulle cause e gli effetti di progettazioni ambientali e geologiche errate. Inoltre in ogni capitolo sono presenti alcune provocanti Riflessioni. Esse richiedono che gli studenti si applichino alle informazioni appena presentate nel testo e che, in questo modo, rinforzino l’apprendimento. Le domande inoltre potranno incoraggiare le discussioni in classe. Alla fine di ogni capitolo vi è una lista di Termini Chiave introdotti nel capitolo, un Sommario del capitolo stesso in forma schematica, Domande poste per la comprensione degli argomenti principali del capitolo ed una lista dei libri e degli articoli relativi (Per Ulteriori Informazioni).

La Quarta Edizione • In questa Quarta Edizione di “Geologia ed Ambiente”, si è tentato di incorporare il maggior numero possibile delle proposte dei recensori. Per esempio, i Casi di Studio sono stati spostati alla fine di ogni capitolo, così che gli studenti potessero seguire più facilmente il testo. Le figure sono state poste più vicino alle discussioni nel testo e, generalmente, il testo è stato reso più semplice da usare. • La nuova edizione è stata significativamene migliorata con l’introduzione di un nuovo potente programma interattivo chiamato “Geologia Ambientale Oggi”, che è stato integrato nel testo migliorando la comprensione degli studenti riguardo ad importanti processi geologici. Esso dà vita alla geologia attraverso figure animate, basate direttamente su quelle del testo (Figure Attive), attività migliorate tramite mezzi moderni, corsi e piani di studio personalizzati. E, come altre caratteristiche della nuova edizione, incoraggia gli studenti ad essere curiosi, a pensare alla geologia in modo nuovo ed a collegare alle loro stesse vite le conoscenze del mondo che li circonda. • Il Capitolo 4 (Terremoti ed Attività Umane) ora comprende un confronto tra quattro terremoti estremamente forti (Gujarat, India, 2001; Alaska,2002; Colima, Messico, 2003; e Northridge, California, 1994) e i diversi impatti che essi hanno avuto sugli abitanti delle aree circostanti a causa della densità della popolazione. Una discussione sulle onde generate da impulsi (tsunami) è ora presente nel Capitolo 10 (Ambiente Costiero e Umani) ed è stata estesa fino a comprendere il pericolo, per tutti gli abitanti della costa, di tsunami generati da frane sottomarine. • Il Capitolo 11 (Glaciazione e Cambiamenti Climatici a Lungo Termine) contiene significative revisioni delle discussioni sui cambiamenti climatici e delle prove del riscaldamento globale, oltre a materiale completamente nuovo sul ritiro dei ghiacci artici. Il Capitolo 12 (Terre Aride e Desertificazione) contiene nuove sezioni sulle regioni aride, sul vento, sullasalute umana, ed un aggiornamento sulla siccità nel Sahel, in Africa. • I capitoli che trattano dell’acqua sono ora presentati come Risorse di Acqua Dolce (Capitolo 8) con l’aggiunta dei laghi. Le alluvioni dovute sia ai fiumi sia ai cicloni, intese come rischi presenti sulla superficie terrestre, si trovano nel Capitolo 9 (Pericoli Idrogeologici sulla Superficie Terrestre). • Il testo continua a sottolineare i rimedi e la prevenzione, una conseguenza delle esperienze geologiche professionali dell’autore. Tutti i capitoli sulla pericolosità geologica hanno sezioni dedicate alle opzioni di mitigazione e conclusioni sulle risorse e sull’inquinamento sono considerate in termini sia di problemi cui facciamo fronte sia di modi potenziali per aiutare a prevenire o diminuire gli impatti di questi problemi. • Anche in questa edizione si continua ad utilizzare un approccio ai sistemi - l’idea, cioè, che tutti gli ambienti (l’atmosfera, l’idrosfera, la terra solida, la biosfera, e quello extraterrestre) ed i processi che agiscono all’interno di essi siano interconnessi. • Aspetti ambientali legali sono discussi nel testo dove risultino necessari, invece di essere riassunti in un capitolo separato alla fine del testo. • Tutti i capitoli sono stati aggiornati in termini di dati (dove disponibili), disegni e fotografie. Nuovi Case di Studio sono stati inclusi e quelli già presenti sono stati revisionati.

Supplementi

“Geologia Ambientale Oggi” Come prima accennato, si ha a disposizione ora un nuovo potente programma interattivo chiamato “Geologia Ambientale Oggi”, che è stato integrato nel testo, accrescendo la comprensione di importanti processi geologici. Esso dà vita alla geologia attraverso figure animate, basate direttamente su quelle del testo (Figure Attive), attività migliorate tramite mezzi moderni, corsi e piani di studio personalizzati.. Questo corso di studio per studenti è disponibile attraverso il sito ufficiale del libro ed è gratuito per gli studenti con ogni acquisto di un nuovo libro di testo. Oltre a “Geologia Ambientale Oggi”, gli studenti che usano il sito web del libro avranno accesso a collegamenti Web, ad esercizi su Internet, a sistemi di apprendimento e ad altro materiale.

Thomson Brooks/Cole Earth Science Resource Center Questo sito web offre una serie di risorse per insegnare ed apprendere. Contiene verifiche online, corsi di studio, forum di discussione, mappe e molto altro per rendere il corso un’esperienza interattiva.

InfoTrac® Edizione per Università Gratuita con ogni copia del testo, InfoTrac è una libreria online che offre il testo completo di articoli da centinaia di pubblicazioni scolastiche e non. È aggiornato quotidianamente; coloro che lo adottano ed i loro studenti hanno un accesso illimitato per un quadrimestre (quattro mesi).

Guida Studio La guida per lo studio è programmata per aiutare gli studenti ad approfondire il corso, con concetti chiave, termini e domande di ripasso.

Riconoscimenti Si ringraziano gentilmente le seguenti persone per le loro revisioni attente ed utili, alcune delle quali hanno revisionato anche le edizioni precedenti:

Richard M.Allen, University of Wisconsin-Madison Elizabeth Catlos, Oklahoma State University Kevin Cornwell, California State University-Sacramento James Cotter, University of Minnesota, Morris Larry Fegel, Grand Valley State University George H.Myer, temple University Jennifer Shosa, Colby College Edward Shuster, Rensselaer Polytechnical Institute Neptune Srimal, Florida International University Peter J.Thompson, University of New Hampshire

Ringraziamo anche i contributi di altri recensori e coloro che hanno contribuito con materiale pubblicato e non pubblicato e con fotografie permettendo così la Quarta Edizione di questo libro. Queste persone ci hanno veramente aiutato a costruire questo libro. La lista è lunga ed i nostri ringraziamenti sono soprattutto a:

Lloyd Olson, Earl Francio, Peter Kresan e Kevin Lamb che hanno fornito gran parte delle numerose fotografie che arrichiscono questo testo.

[…………….] Un grazie speciale a Helen Walden che ha supervisionato la produzione di questa edizione ed a Carol Benedict che ha tenuto testa a tre autori non sempre sincronizzati. Infine si ringrazia Keith Dodson, Science Editor alla Brooks/Cole, per aver incoraggiato Richard Hazlett a diventare uno dei nostri autori e per la sua guida durante la preparazione del testo.

BERNARD W.PIPKIN D.D.TRENT RICHARD HAZLETT

Capitolo 1
Uomo, geologia
e ambiente
1
Cos’è la Geologia Ambientale?
2
Il Geologo Ambientale
3
Strumenti di settore
4
Sistema d’Informazione Geografica (GIS)
4
Eventi Storici
4
Una popolazione eccessiva
6
La crescita esponenziale e l’esplosione demografica
6
La crescita della popolazione degli USA
e l’immigrazione
7
La crescita della popolazione mondiale, le risorse e l’ambiente
8
Verso una società sostenibile
8
Troppe persone:
segnali di una terra stressata
9
Riscaldamento del pianeta ed energia
9
L’innalzamento del livello del mare
10
La terra
10
L’acqua – una risorsa limitata
11
Le foreste
11
Altre risorse
11
Caso di Studio 1.1 verso i sette miliardi di persone
12
Caso di Studio 1.2 rio + 10
13
Caso di Studio 1.3 venticinque anni di “pensare in verde”
13
Galleria I problemi della sovrappopolazione
14
Sommario
15
Parole chiave
15
Domande
16
Per ulteriori approfondimenti
16
Capitolo 2
Introduzione
alla geologia
17
Il sistema terrestre
18
Materiali terrestri
21
Elementi, atomi e struttura atomica
21
Minerali
22
I Silicati che formano le rocce
24
Identificazione dei minerali
24
Rocce
25
I “difetti” delle rocce
32
Il tempo in geologia
32
L’età della Terra
35
Caso di Studio 2.1 Minerali, cancro e osha: realtà e invenzione
39
Caso di Studio 2.2 il migliore amico di una donna e altre gemme
40
Caso di Studio 2.3 Minerali, gatti e lettiere
42
Galleria Collezione di rocce
43
Sommario
45
Parole chiave
46
Domande
46
Per ulteriori approfondimenti
46
Capitolo 3
La Tettonica delle Placche
47
La deriva dei continenti
49
La resurrezione di Wegener
50
La tettonica delle placche
53
A che velocità si muovono le placche?
56
Cosa causa questo continuo movimento?
56
La danza dei continenti
59
La tettonica delle placche e il ciclo delle rocce
63
I punti caldi
64
La tettonica delle placche e l’ambiente
64
La tettonica delle placche e l’ambiente umano
65
Caso di Studio 3.1 i terrane esotici, un mosaico continentale
66
Galleria Come la terra lavora
68
Sommario
70
Parole chiave
70
Domande
71
Per ulteriori approfondimenti
71
Capitolo 4
Terremoti e attività antropiche
72
La natura dei terremoti
73
Localizzazione dell’epicentro
76
Misura di un terremoto
76
La faglia da creep, il “non-terremoto”
79
Utilizzo legale delle registrazioni sismiche
80
Considerazioni sulla progettazione antisismica
81
Il movimento del suolo
81
Frane
82
Cedimenti del terreno o delle fondazioni
82
La rottura del terreno ed i suoi cambiamenti di livello
84
Incendi
85
Tsunami
85
Cinque terremoti notevoli
85
Gujarat, India, 2001
88
Alaska, 2002
88
Colima, Mexico, 2003
89
Northridge, California, 1994
89
Che cosa possiamo imparare
91
La zona sismica include l’Idaho, il Missouri e New York?
92
Il nord est Pacifico
95
Previsione
96
La prevenzione
97
L’approccio statistico probabilistico
97
Metodi geologici
99
Prevenzione e mitigazione
99
Consigli per la sopravvivenza
101
Caso di Studio 4.1 terremoti, frane e malattie
103
Caso di Studio 4.2 “scosse future” prevedibili
103
Caso di Studio 4.3 le autostrade crollate
104
Caso di Studio 4.4 tigri depresse, tartarughe agitate e terremoti!
106
Galleria I terremoti sono pesanti per le macchine
107
Sommario
109
Parole chiave
109
Domande
110
Per ulteriori approfondimenti
110
Capitolo 5
Vulcani
111
Chi dovrebbe preoccuparsi
113
La Natura del Problema
115
Tipi di eruzioni ed edifici vulcanici
117
Eruzioni effusive
117
Eruzioni esplosive
120
Benefici derivanti dall’attività vulcanica
124
Energia geotermica
124
Pericolosità vulcanica
125
Colate di lava
125
Caduta di ceneri
126
Colate piroclastiche
127
Lahar (colate di fango)
128
Tsunami (Maremoti)
128
Tempo e clima
130
Gas
131
Mitigazione e previsione
131
Deviazione
131
Zone di pericolosità e rischio vulcanico
133
Previsione delle eruzioni
134
Cosa fare in caso di eruzione
136
Caso di Studio 5.1 un’esplosione nel passato in nuova zelanda, una stazione sciistica e la fluidizzazione
137
Caso di Studio 5.2 Montserrat, un paradiso perduto
140
Caso di Studio 5.3 anidride carbonica, terremoti ed approvviGionamento d’acqua di los angeles
141
Caso di Studio 5.4 CO2 vulcanica e laghi zampillanti
143
Galleria Meraviglie dei vulcani
144
Sommario
146
Parole chiave
147
Domande
147
Per ulteriori approfondimenti
147
Capitolo 6
Suoli, Alterazione ed Erosione
148
Alterazione
149
Alterazione fisica
150
Alterazione chimica
150
Velocità di alterazione
151
Aspetti geologici dell’alterazione
153
Suoli
153
Profilo del suolo 153
Colore e tessitura del suolo 155
Classificazione del suolo 157
Problemi dei suoli
159
Erosione del suolo 159
L’impatto della perdita di suolo agrario
sull’Uomo 160
Suoli rigonfiabili 162
Permafrost 164
Cedimenti 165
Altri problemi dei suoli 167
Caso di Studio 6.1 salinizzazione e impaludamento
168
Caso di Studio 6.2 suoli, salute ed astragali
168
Caso di Studio 6.3 recupero di suoli contaminati
170
Galleria Pochi centimetri tra l’Umanità e la fame
172
Sommario
173
Parole chiave
174
Domande
174
Per ulteriori approfondimenti
174
Capitolo 7
Movimenti di massa
e subsidenza
175
Colate
177
Tipi di colate 177
Cause di debris flow e delle valanghe di detriti 178
Frane che si muovono in blocco
180
Tipi 180
Crolli 183
La meccanica degli scivolamenti 183
Espandimenti laterali 185
Fattori di innesco delle frane
185
Mitigazione delle perdite conseguenti a fenomeni franosi
187
Zonazione della pericolosità da frana 187
Regolamenti edilizi e normative 187
Controlli e stabilizzazione
188
Controllo e drenaggio delle acque 188
Scavi e risagomatura 188
Strutture di contenimento 188
Tecniche di diversione 189
Valanghe
189
Subsidenza
192
Subsidenza indotta dall’uomo 193
Subsidenza naturale 193
Una classificazione della subsidenza
193
Subsidenza profonda 193
Subsidenza superficiale 195
Metodi di mitigazione
196
beni immobili dinamici nello stato
dell’oregon 197
Caso di Studio 7.2 la frana “slumgulllion” del colorado - una commovente storia antica 300 anni
198
Caso di Studio 7.3 un piano di soccorso per i negozianti di venezia
200
Galleria Scivola, scorre e cade
201
Sommario
202
Parole chiave
203
Domande
203
Per ulteriori approfondimenti
204
Capitolo 8
Risorse d’acqua
dolce
205
L’acqua come risorsa
206
L’acqua dolce sulla superficie terrestre
207
I fiumi
207
I laghi
209
L’acqua dolce nel sottosuolo
210
L’utilizzazione dell’acqua sotterranea
211
Distribuzione delle acque nel sottosuolo
211
Falde freatiche
212
Acque sotterranee in pressione
214
Immagazzinamento dell’acqua sotterranea ed utilizzo
215
Sovrasfruttamento dell’acqua sotterranea
216
Interazione acque sotterranee/acque marine
217
Interazione tra acque sotterranee e superficiali e tendenze di utilizzo
218
L’azione chimica dell’acqua sotterranea
219
Qualità delle acque
221
Sostanze disciolte
221
Inquinanti nelle acque sotterranee
222
Salvaguardia delle risorse idriche e fonti alternative
224
chi ha prosciugato il “mare” aral? 226
processi di filtrazione in rocce
porose 228
LEGISLAZIONE RELATIVA ALLE ACQUE
SOTTERRANEE 229
L’acquifero edwards, un caso
texano 230
Long Island, New York––acqua dolce o acqua salata per il futuro? 231
Galleria Le meraviglie dell’acqua del sottosuolo
233
Sommario
234
Parole chiave
235
Domande
235
Per ulteriori approfondimenti
236
Capitolo 9
Rischio idrologico sulla superficie
terrestre
237
I sistemi fluviali
238
Forme fluviali
239
Dove c’è troppa acqua
242
Misure di una piena
244
Frequenza delle alluvioni
244
L’alluvione del 1993
248
Interventi di mitigazione
248
Opzioni
248
Quando c’è troppo poca acqua
252
Dati sulle alluvioni e proposte d’intervento
252
sicurezza e DISASTRO 253
acqua, acqua, ovunque 254
dighe - non più di moda? 255
fiumi, gole e parchi nazionali 256
Galleria Uno ... due ... aggiudicato!
258
Sommario
259
Parole chiave
260
Domande
260
Per ulteriori approfondimenti
260
Capitolo 10
Gli ambienti costieri e l’uomo
261
Le onde
262
Onde in acque profonde ed in prossimità della costa
262
Onde di rifrazione
264
Onde impulsive
265
Tsunami
265
Le coste
270
Le spiagge
270
Falesie marine
274
Mitigazione dell’erosione delle spiagge
275
Estuari
277
Uragani ed inondazioni costiere
278
El Niño e la zona costiera
279
Fattori che preannunciano gli uragani
282
tsunami distanti - la minaccia
silenziosa 283
un’esperienza commovente 284
Galleria Memoria della forza della natura
285
Sommario
286
Parole chiave
287
Domande
287
Per ulteriori approfondimenti
287
Capitolo 11
Glaciazione e
cambiamento climatico
di lungo termine
289
La glaciazione
290
Origine e distribuzione dei ghiacciai
291
Il bilancio glaciale
291
Le forme glaciali
292
Gli effetti della glaciazione
292
La distribuzione dei suoli
292
Le risorse idriche sotterranee
293
Variazioni del livello marino
293
Il rebound isostatico
294
Le vie di comunicazione
296
I laghi pleistocenici
297
Glaciazione e cambiamento climatico
298
Il clima
299
I fattori del clima
299
Le cause del cambiamento climatico
303
Le variazioni dell’orbita terrestre
303
Evidenze di cambiamento climatico fornite dai ghiacciai
308
Il riscaldamento climatico attuale
309
Le evidenze del riscaldamento globale
309
Le cause dell’odierno riscaldamento globale
311
Vivere nell’incertezza
312
Implicazioni per il futuro
313
Cosa si può fare a livello individuale
315
Cosa possono fare le industrie e i governi
315
Caso di Studio 11.1 il surge glaciale, un’esperienza emozionante
317
Caso di Studio 11.2 il ciclo del carbonio
318
Caso di Studio 11.3 vi è una nuova battuta nel ritmo
delle glaciazioni? 320
Caso di Studio 11.4 primi effetti del riscaldamento
globale sulle piante e sugli
animali 321
Galleria Meraviglie della glaciazione
323
Sommario
324
Parole chiave
325
Domande
325
Per ulteriori approfondimenti
325
Capitolo 12
Terre aride e
desertificazione
327
Deserti
328
Tipi di deserti
328
Desertificazione
329
Il vento come agente geologico nei deserti
332
Regioni aride, venti e salute umana
332
Caso di Studio 12.1 diciassette anni di siccità del sahel: evidenze di cambiamenti climatici, abuso del territorio o inquinamento occidentale?
335
Caso di Studio 12.2 la desertificazione divora la cina?
338
Galleria Aspetti singolari del deserto
340
Sommario
341
Parole chiave
341
Domande
341
Per ulteriori approfondimenti
341
Capitolo 13
Risorse minerarie e società
343
Abbondanza e distribuzione dei minerali
345
Concentrazione di minerali economicamente utili
345
Fattori che modificano le riserve
346
Distribuzione delle risorse minerarie
347
Origine dei giacimenti minerari
348
Processi ignei
349
Processi sedimentari
350
Processi di alterazione
352
Processi metamorfici
352
Riserve minerarie
353
Riserve minerarie metalliche
353
Riserve minerarie non metalliche
354
Risorse minerarie per il futuro
356
L’attività estrattiva e i suoi impatti ambientali
358
Impatti dell’estrazione del carbone
360
Impatti dell’attività estrattiva sotterranea
362
Impatti dell’attività estrattiva in superficie
362
Impatti del trattamento di minerali
364
Bonifica dei siti minerari
368
Protezione delle acque superficiali e sotterranee
368
Contaminazione con residui di frantoi e di fonderie
369
Rimboschimento e ripristino della fauna selvatica
370
Il futuro dell’attività mineraria
371
La legislazione mineraria negli Stati Uniti
371
Caso di Studio 13.1 l’attività mineraria del distretto di mother lode - california
373
Caso di Studio 13.2 deflusso acido di miniera ed ecosistemi
375
Caso di Studio 13.3 ripristino dei siti minerari storici nel colorado
375
Caso di Studio 13.4 la miniera di mike horse: risanamento o dilemma?
377
Caso di Studio 13.5 la parola di una compagnia è valida quanto il suo impegno finanziario?
380
Galleria L’eredità delle miniere e dell’attività
mineraria
381
Sommario
383
Parole chiave
384
Domande
384
Per ulteriori approfondimenti
385
Capitolo 14
L’energia e l’ambiente
386
Petrolio
388
Origine ed accumulo di depositi di idrocarburi
389
Trappole geologiche - Il petrolio ed il gas si fermano qui
390
Produzione petrolifera
391
Qualità e prezzo
393
Il futuro del petrolio
393
Il petrolio in Alaska
394
I gas ed il futuro
395
Carbone
395
Il processo di carbonizzazione
395
Le riserve e la produzione
396
I carburanti fossili non convenzionali
397
Le sabbie bituminose
397
Gli scisti petroliferi
398
Problemi della combustione di carburanti fossili
398
Inquinamento dell’aria
398
Crolli di miniere
401
Energia per il futuro
401
Energia solare diretta
401
Energia solare indiretta
402
Energia geotermica
404
Energia nucleare
405
Considerazioni geologiche
406
Eliminazione delle scorie nucleari
406
Energia dal mare
406
Conversione dell’energia termica oceanica
406
Energia da onde marine
407
Correnti di marea
407
Caso di Studio 14.1 il petrolio grezzo e il colonnello
409
Caso di Studio 14.2 tragedia nel sound
410
Caso di Studio 14.3 bicarbonato di sodio, aceto e
pioggia acida
411
Galleria L’energia è dove la trovi
412
Sommario
414
Parole chiave
415
Domande
415
Per ulteriori approfondimenti
415
Capitolo 15
Gestione dei rifiuti e geologia
417
Smaltimento dei rifiuti urbani
419
Metodi di smaltimento dei rifiuti urbani
419
Problemi di isolamento dei rifiuti urbani
423
La discarica completata
424
Riciclaggio
425
Strategie di utilizzo multiplo del territorio
427
Lo smaltimento dei rifiuti pericolosi
428
Metodi di smaltimento dei rifiuti pericolosi
428
Superfund
429
Lo smaltimento delle scorie nucleari
430
Tipi di scorie nucleari
430
Isolamento delle scorie nucleari
432
Standard di salute e sicurezza per i rifiuti nucleari
433
C’è un futuro per l’energia nucleare?
433
Lo smaltimento delle acque fognarie domestiche
434
Caso di Studio 15.1 la sociologia dello smaltimento dei rifiuti
436
Caso di Studio 15.2 il punto più alto tra il maine e la florida
436
Caso di Studio 15.3 l’iniezione in pozzi profondi ed i terremoti causati dell’uomo
437
Caso di Studio 15.4 love canal - un precedente nella contaminazione ambientale causata dall’uomo
438
il radon e l’inquinamento negli
interni
Galleria Lo smaltimento dei rifiuti nella storia e oggi
441
Sommario
442
Parole chiave
442
Domande
443
Per ulteriori approfondimenti
443
Appendice al capitolo 15 La situazione italiana della produzione e smaltimento dei rifiuti
444
Il sistema di classificazione dei rifiuti
445
La classificazione nelle discariche
446
Discariche di rifiuti inerti
446
Discariche di rifiuti non pericolosi e pericolosi
447
Deposito sotterraneo di rifiuti
450
Il problema dello smaltimento dei rifiuti radioattivi in Italia
451
Appendice 1 Tavola periodica degli elementi
452
Appendice 2 Alcuni minerali importanti
453
Appendice 3 Piani nello spazio: pendenza e direzione
455
Appendice 4 Scala Mercalli modificata
456
Appendice 5 Il maremoto del 26.12.2004
457
Glossario 463
Crediti
473
Indice analitico
477

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