Un torrente è un corpo di acqua superficiale che scorre di qualsiasi dimensione, da un piccolo rivolo a un fiume possente. L’area da cui l’acqua scorre per formare un torrente è conosciuta come il suo bacino di drenaggio. Tutte le precipitazioni (pioggia o neve) che cadono all’interno di un bacino di drenaggio alla fine confluiscono nel suo corso d’acqua, a meno che parte di quell’acqua non sia in grado di attraversare un bacino di drenaggio adiacente attraverso il flusso delle acque sotterranee. Un esempio di bacino di drenaggio è mostrato nella Figura 13.4.
Cawston Creek è un tipico piccolo bacino di drenaggio (circa 25 km2) all’interno di una valle glaciale molto ripida. Come mostrato nella Figura 13.5, le parti superiore e media del torrente hanno pendenze ripide (in media circa 200 m/km ma che vanno da 100 a 350 m/km), e la parte inferiore, all’interno della valle del fiume Similkameen, è relativamente piatta (<5 m/km). La forma della valle è stata controllata prima dal sollevamento tettonico (legato alla convergenza delle placche), poi dall’erosione pre-glaciale del torrente e dallo spreco di massa, poi da diversi episodi di erosione glaciale, e infine dall’erosione post-glaciale del torrente. La quota più bassa del Cawston Creek (275 m al fiume Similkameen) è il suo livello di base. Cawston Creek non può erodere al di sotto di questo livello a meno che il fiume Similkameen eroda più in profondità nella sua pianura alluvionale (l’area che viene inondata durante una piena).
L’approvvigionamento idrico di Metro Vancouver proviene da tre grandi bacini di drenaggio sulla riva nord di Burrard Inlet, come mostrato nella Figura 13.6. Questa mappa illustra il concetto di divisione di un bacino di drenaggio. Il confine tra due bacini di drenaggio è l’altezza della terra che li separa. Una goccia d’acqua che cade sul confine tra i bacini di drenaggio di Capilano e Seymour (cioè gli spartiacque), per esempio, potrebbe fluire in uno dei due.
Il modello degli affluenti all’interno di un bacino di drenaggio dipende in gran parte dal tipo di roccia sottostante e dalle strutture all’interno di tale roccia (pieghe, fratture, faglie, ecc.). I tre principali tipi di modelli di drenaggio sono illustrati nella figura 13.7. I modelli dendritici, che sono di gran lunga i più comuni, si sviluppano in aree dove la roccia (o il materiale non consolidato) sotto il torrente non ha un tessuto o una struttura particolare e può essere eroso altrettanto facilmente in tutte le direzioni. Esempi potrebbero essere granito, gneiss, roccia vulcanica e roccia sedimentaria che non è stata piegata. La maggior parte delle aree della Columbia Britannica hanno modelli dendritici, come la maggior parte delle aree delle praterie e dello scudo canadese. I modelli di drenaggio a traliccio si sviluppano tipicamente dove le rocce sedimentarie sono state piegate o inclinate e poi erose a vari gradi a seconda della loro forza. Le Montagne Rocciose di B.C. e Alberta sono un buon esempio di questo, e molti dei sistemi di drenaggio all’interno delle Montagne Rocciose hanno modelli a traliccio. I modelli rettangolari si sviluppano in aree che hanno pochissima topografia e un sistema di piani di allettamento, fratture o faglie che formano una rete rettangolare. I modelli di drenaggio rettangolari sono rari in Canada.
In molte parti del Canada, specialmente nelle aree relativamente piatte con sedimenti glaciali spessi, e in gran parte del Canadian Shield nel Canada orientale e centrale, i modelli di drenaggio sono caotici, o ciò che è noto come squilibrato (Figura 13.8, a sinistra). I laghi e le zone umide sono comuni in questo tipo di ambiente.
Un quarto tipo di modello di drenaggio, che non è specifico di un bacino di drenaggio, è noto come radiale (Figura 13.8, a destra). I modelli radiali si formano intorno a montagne isolate (come i vulcani) o colline, e i singoli torrenti hanno tipicamente modelli di drenaggio dendritici.
Nel corso del tempo geologico, un torrente erode il suo bacino di drenaggio in un profilo liscio simile a quello mostrato nella Figura 13.9. Se lo confrontiamo con un torrente non graduato come Cawston Creek (Figura 13.5), possiamo vedere che i torrenti graduati sono più ripidi nelle loro sorgenti e la loro pendenza diminuisce gradualmente verso le loro foci. I torrenti non classificati hanno sezioni ripide in vari punti, e tipicamente hanno rapide e cascate in numerosi punti della loro lunghezza.
Un torrente graduato può diventare non graduato se c’è un nuovo sollevamento tettonico, o se c’è un cambiamento nel livello di base, sia a causa del sollevamento tettonico che per qualche altra ragione. Come detto prima, il livello di base del Cawston Creek è definito dal livello del fiume Similkameen, ma questo può cambiare, e lo ha fatto in passato. La figura 13.10 mostra la valle del fiume Similkameen nella zona di Keremeos. Il canale del fiume è appena oltre la fila di alberi. Il campo verde in lontananza è sotto il materiale eroso dalle colline dietro e depositato da un piccolo torrente (non Cawston Creek) adiacente al fiume Similkameen quando il suo livello era più alto di adesso. In qualche momento negli ultimi secoli, il fiume Similkameen erose giù attraverso questi depositi (formando la ripida riva dall’altra parte del fiume), e il livello di base del piccolo torrente fu abbassato di circa 10 m. Nel corso dei prossimi secoli, questo torrente cercherà di diventare di nuovo graduato erodendo attraverso il suo stesso ventaglio alluvionale.
Un altro esempio di cambiamento del livello di base può essere visto lungo il Juan de Fuca Trail nel sud-ovest dell’isola di Vancouver. Come mostrato nella Figura 13.11, molti dei piccoli corsi d’acqua lungo questa parte della costa sfociano nell’oceano come cascate. È evidente che la terra in questa zona si è alzata di circa 5 m negli ultimi mille anni, probabilmente in risposta alla deglaciazione. I torrenti che una volta sfociavano direttamente nell’oceano ora hanno un sacco di down-cutting da fare per essere riqualificati.
L’oceano è il livello di base definitivo, ma i laghi e altri fiumi fungono da livello di base per molti corsi d’acqua più piccoli. Possiamo creare un livello di base artificiale su un corso d’acqua costruendo una diga.
Esercizio 13.2 L’effetto di una diga sul livello di base
Quando una diga viene costruita su un torrente, si forma un bacino (lago artificiale) dietro la diga, e questo crea temporaneamente (per molti decenni almeno) un nuovo livello di base per la parte del torrente sopra il bacino. Come influisce la formazione di un bacino idrico sul torrente che entra nel bacino, e cosa succede ai sedimenti che trasportava? L’acqua che lascia la diga non ha sedimenti. Come influisce questo sul torrente sotto la diga?
I sedimenti si accumulano nella pianura alluvionale di un torrente, e poi, se il livello di base cambia, o se ci sono meno sedimenti da depositare, il torrente può tagliare attraverso quei sedimenti esistenti per formare terrazze. Una terrazza sul fiume Similkameen è mostrata nella figura 13.10 e alcune sul fiume Fraser sono mostrate nella figura 13.12. La foto del fiume Fraser mostra almeno due livelli di terrazze.
Nel tardo XIX secolo, il geologo americano William Davis propose che i corsi d’acqua e il terreno circostante si sviluppano in un ciclo di erosione (Figura 13.13). In seguito al sollevamento tettonico, i torrenti erodono rapidamente, sviluppando profonde valli a forma di V che tendono a seguire percorsi relativamente rettilinei. Le pendenze sono alte e i profili non sono graduati. Rapide e cascate sono comuni. Durante la fase matura, i torrenti erodono valli più ampie e iniziano a depositare spessi strati di sedimenti. Le pendenze si riducono lentamente e i profili aumentano. Nella fase matura, i torrenti sono circondati da colline e occupano ampie valli piene di sedimenti.
Il lavoro di Davis fu fatto molto prima dell’idea della tettonica a placche, e non aveva familiarità con gli impatti dell’erosione glaciale sui torrenti e i loro ambienti. Mentre alcune parti della sua teoria sono superate, è ancora un modo utile per capire i corsi d’acqua e la loro evoluzione.
