Il Carso è costituito da rocce carbonatiche (carbonato di calcio) in altissime percentuali; nella Cava Romana di Aurisima si estraggono blocchi di pietra puri al 98%, privi di sostanze intrusive. A volte è anche presente la celebre dolomia (carbonato di magnesio).
Questo incredibile altopiano ha origine nel Cretaceo (120 milioni di anni fa), sotto un mare caldo e poco profondo chiamato Tetide che ricopriva quasi interamente l'odierna Europa.
Nella Tetide la vita animale e vegetale ebbe un fiorente sviluppo per trasparenza e temperatura delle sue acque. I resti del plancton (formati da carbonato di calcio, magnesio e silicio) andavano a depositarsi sul fondo marino formando una fanghiglia bianca che, sotto la pressione dell'acqua, andava compattandosi e trasfomandosi in roccia. La sedimentazione marina avveniva a cicli alterni; a seconda delle condizioni ambientali esistenti in quei periodi, si originavano strati di consistenza e spessore diversi. I fossili-guida intrappolati nel "sandwich" stratigrafico sono utili per determinare in quali condizioni sia avvenuta la sedimentazione.
Nel corso delle ere geologiche successive, questo fondo marino, a causa di imponenti movimenti orogenetici dovuti alla collisione delle zolle continentali africana e baltica, in certi tratti veniva piegato e sospinto verso l'alto, sino ad emergere in superficie con un susseguirsi di pieghe che superavano anche i 4.000 meri di altezza. Questa emersione si concluse nell'Eocene (50 milioni di anni fa) quando si formarono le principali catene montuose europee e, come estrema propaggine delle Alpi Dinariche, emerse dalle acque il Carso.
La dorsale dell'altopiano, già prima di emergere, era orientata su un asse che da sud-ovest portava verso nord-est. L'emersione non avvenne, però, secondo un piano orizzontale ma inclinato, per cui mentre a Basovizza si ha una quota di 400 mt. s.l.m., a Duino gli stessi strati spariscono sotto i terreni alluvionali al livello del mare.
In alcuni punti della sua superficie esterna della dorsale, gli strati si sono rizzati addirittura in verticale originando la falesia carsica che possiamo ammirare lungo il sentiero Rilke.
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