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• sculture alveolari

La ricerca si propone di contribuire a una maggiore comprensione dei fattori che influenzano lo sviluppo e la distribuzione delle sculture alveolari (honeycombs), forme di erosione caratteristiche delle coste rocciose, focalizzandosi in particolare sul ruolo esercitato dalle proprietà meccaniche della roccia e sulla loro possibile relazione con la geometria degli alveoli. Sono state indagate le proprietà meccaniche delle sculture alveolari nella zona costiera di Calafuria (Livorno), dove tali forme caratterizzano il substrato di arenaria (Macigno).
Le indagini si sono articolate in più fasi. La metodologia ha previsto l’uso combinato di strumenti di misura con diversa profondità di indagine: il durometro Equotip per la durezza pellicolare e il Martello di Schmidt per la durezza sub-superficiale. Le misurazioni sono state condotte in tre fasce altimetriche lungo la falesia (alta, intermedia, bassa) sia all’interno degli alveoli che su roccia non alveolata (siti di controllo). Per ciascun alveolo è stato inoltre calcolato un indice morfometrico (lunghezza/larghezza) per valutare la forma e l’orientamento delle cavità.
I risultati delle misurazioni pellicolari con Equotip hanno mostrato, all’interno degli alveoli, un chiaro trend di durezza crescente con l’altezza della falesia (A > I > B), evidenziando come gli strati pellicolari più in alto siano più resistenti, probabilmente a causa della minore esposizione a spray marino, umidità e sali. Nei controlli, l’andamento non è risultato analogo (I > B > A), suggerendo l’influenza dominante di microvariabili locali in assenza di alveoli. L’analisi statistica (t-test) ha confermato la significatività delle differenze tra la durezza in fasce altimetriche diverse, con effetti moderati ma rilevanti dei gradienti altitudinali.
Le misurazioni sub-superficiali con il Martello di Schmidt hanno evidenziato invece un andamento della durezza con la quota opposto al precedente (A < I < B) sia negli alveoli che nei controlli, con valori massimi nei settori bassi della falesia. Questo risultato riflette la resilienza della porzione più interna della roccia, meno influenzata dai processi superficiali di alterazione. In particolare, nella fascia altimetrica più prossima al mare, nonostante la forte erosione pellicolare, nello strato sub-superficiale la presenza di roccia ancora fresca restituisce valori di durezza maggiori, mentre in alto la microfessurazione e le sollecitazioni termiche riducono la resistenza sub-superficiale.
L’indice morfometrico ha evidenziato alveoli più allungati e orientati lungo la linea di immersione nei siti alto e intermedio, mentre nel sito basso prevalgono forme più regolari e circolari, coerenti con il ruolo dominante dei cicli di imbibizione ed evaporazione salina.
Nel complesso, i dati raccolti indicano nella fascia altimetrica in prossimità del mare un disaccoppiamento tra durezza pellicolare e sub-superficiale degli alveoli, all’interno dei quali la roccia in superficie è fortemente degradata, mentre più all’interno resta relativamente resistente; nelle fasce altimetriche più elevate, invece, la superficie appare comparativamente più integra, mentre l’interno è più degradato rispetto alla fascia esposta all’azione diretta del mare. L’evoluzione degli alveoli risulta governata dall’interazione tra processi superficiali (cicli di imbibizione/evaporazione/cristallizzazione salina), caratteristiche tessiturali e microstrutturali della e gradiente altitudinale lungo la falesia.
Questo approccio integrato consente di comprendere come la distribuzione verticale della durezza e la morfologia degli alveoli siano il risultato di un complesso equilibrio tra fattori ambientali, strutturali e geomeccanici, fornendo un quadro interpretativo coerente dell’alterazione delle superfici arenacee costiere.

The present research aims to contribute to a deeper understanding of the factors influencing the development and distribution of alveolar weathering forms (honeycombs), characteristic erosion features of rocky coasts, with a specific focus on the role of rock mechanical properties and their possible relationship with alveoli geometry. The mechanical properties of alveolar structures were investigated along the coastal area of Calafuria (Livorno), where such forms characterize the sandstone bedrock (Macigno Formation).
The study was carried out through several phases. The methodology involved the combined use of instruments with different depths of investigation: the Equotip durometer, used to measure surface (pellicular) hardness, and the Schmidt hammer, used to assess sub-surface hardness. Measurements were conducted at three altitudinal levels along the cliff (upper, intermediate, and lower), both inside alveoli and on non-alveolated rock surfaces (control sites). For each alveolus, a morphometric index (length/width ratio) was also calculated to evaluate cavity shape and orientation.
The surface hardness measurements obtained with the Equotip showed, within the alveoli, a clear increasing trend with height along the cliff (H > I > L), indicating that the upper pellicular layers are more resistant, likely due to reduced exposure to marine spray, humidity, and salts. In the control sites, the pattern differed (I > L > H), suggesting the dominant influence of local microenvironmental variables in the absence of alveoli. Statistical analysis (t-test) confirmed the significance of hardness differences among the altitudinal levels, revealing moderate but relevant effects of the elevation gradient.
The sub-surface hardness measurements obtained with the Schmidt hammer revealed an opposite trend (H < I < L) both within alveoli and in the control areas, with the highest values recorded in the lower sectors of the cliff. This result reflects the resilience of the internal rock portions, less affected by surface weathering processes. In particular, in the areas closest to the sea, despite the strong pellicular erosion, the presence of relatively unweathered rock at shallow depth produces higher hardness values, whereas at higher elevations, microfracturing and thermal stress reduce sub-surface resistance.
The morphometric index revealed more elongated alveoli, aligned with the dip direction, at the upper and intermediate sites, while more regular and circular shapes prevail at the lower site, consistent with the dominant role of salt weathering cycles (wetting, evaporation, and crystallization).
Overall, the data indicate a vertical decoupling between surface and sub-surface hardness near sea level, where the outer layer of the rock is highly degraded while the underlying material remains relatively resistant. In contrast, at higher elevations, the surface appears more compact while the sub-surface layer is comparatively more weathered. The evolution of alveoli thus appears to be governed by the interaction between surface processes (wetting–evaporation–salt crystallization cycles), textural and microstructural features of the rock, and the altitudinal gradient along the cliff.
This integrated approach allows for a better understanding of how the vertical distribution of hardness and alveoli morphology results from a complex balance between environmental, structural, and geomechanical factors, providing a coherent interpretative framework for the alteration mechanisms of coastal sandstone surfaces.