Piping sinkholes. Il processo genetico

Il modello geologico concettuale affinché si verifichi un sinkhole di questo tipo prevede la presenza al di sopra del bedrock carbonatico carsificato di un potente pacco di depositi di copertura. Le dimensioni granulometriche degli elementi della copertura possono essere variabili ma generalmente si tratta di argille-sabbiose, limi, sabbie con intercalazioni di ghiaie.
Associazioni sedimentarie di questo tipo determinano nell’intero pacco un certo grado di coesione e una portanza naturale.
Appare molto improbabile un risentimento in superficie, per il consistente spessore dei materiali di copertura in molti dei casi verificatisi in Italia (fino a 200 m), di un fenomeno di crollo a partire da una cavità profonda, mediante processi di raveling (scorrimento di materiale verso il basso), soprattutto per la presenza di orizzonti argillosi impermeabili. Inoltre, nei casi di sinkholes di questo tipo studiati in Italia, si osserva l’assenza di movimenti di infiltrazione verso il basso delle acque di circolazione idrica sotterranea in grado di drenare il materiale di copertura.
Il fenomeno è poi facilitato se all’interno del pacco di sedimenti sono presenti lenti di terreni carsificabili (quali travertini, o ghiaie di natura prevalentemente carbonatica). Mentre non risultano tuttora casi di piping sinkhole formatisi su argille dotate di elevata coesione (ad esempio argille azzurre, marine particolarmente coesive, di età pliocenica).
I modelli concettuali esistenti per spiegare tali tipi di cavità si adattano poco alla complessità della situazione geologico-strutturale ed idrogeologica delle condizioni al contorno.
La spiegazione che sembra più plausibile per questi fenomeni è riconducibile a processi di piping. Questi avvengono solitamente in materiali che presentano una classe granulometrica corrispondente alle sabbie, mentre le argille coesive in genere non possono essere soggette a piping. Tuttavia studi recenti ammettono che in presenza di una coltre, costituita da alternanze di terreni a differente granulometria, non si può escludere che il fenomeno avvenga in alcuni intervalli del pacco alluvionale.
Per effetto del piping si ha la propagazione di una cavità, all’interno del materiale di copertura, a partire dal tetto del bedrock verso l’alto, il fenomeno procede verso l’alto fino a quando il terreno di copertura, non sopportando più gli sforzi di taglio, collassa dando luogo ad una voragine che si forma nell’arco di 6-24 ore. La profondità a cui solitamente può avvenire il collasso finale è pari a una trentina di metri, la cavità perciò risale verso l’alto fino a 30 m dal p.c. dopo di che si ha il crollo.
Il meccanismo di formazione  sarebbe dunque legato anche all’azione erosiva delle acque, ricche di gas, in pressione e in risalita. La risalita di acque profonde tramite processi di upwelling risulta poi essere controllata da discontinuità presenti nel bedrock, che vanno a rappresentare delle vere e proprie vie di fuga, oltre che per i gas, per le acque in pressione dell’acquifero profondo.

Un possibile innesco dei fenomeni di piping è rappresentato da eventi sismici che determinano la rottura di un equilibrio metastabile. Infatti, il passaggio di onde sismiche provoca, unitamente al cambiamento dell’assetto dei granuli, un incremento della pressione di poro che, se raggiunge i valori della pressione litostatica determinata dal carico dei materiali soprastanti, porta alla liquefazione dei terreni.
La caratteristica morfologica che contraddistingue i piping sinkhole è data dalle pareti delle cavità che risultano perfettamente verticali, il diametro e le profondità raggiungono le decine di metri.