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Il rinvenimento all'interno delle rocce della Majella di fossili ha permesso di ricostruire le origini di questo massiccio. La caratteristica più evidente di tutte le rocce che costituiscono la Majella è la stratificazione. Questa rappresenta il prodotto della complessa interazione tra diversi processi che si susseguono negli ambienti sedimentari. I processi, i fattori e quindi i tipi di ambienti che si vennero a creare al momento della deposizione degli starti rocciosi della Majella sono molto simili a quelli attualmente presenti nei mari tropicali delle Bahamas o del Mara Rosso. Durante la parte superiore dell'Era mesozoica (Cretàcico superiore 100>65 milioni di anni fa) tutta questa area era ricoperta da un mare con ambienti di bacino profondo, di margine e di piattaforma. I livelli dei piani marini di sedimentazione variavano da 0 metri (condizioni di emersione) a diverse centinaia di metri di profondità (condizioni pelagiche) e la transizione tra questi diversi piani avveniva attraverso pendii più o meno ripidi. Nella area Nord della attuale Majella erano diffusi ambienti marini di acqua bassa a circolazione ristretta, caratterizzati da spiagge calcaree ed estese lagune; in questi ambienti i depositi prevalenti erano costituiti da microscopiche particelle di carbonato di calcio. Il persistere delle condizioni che favorivano la deposizione di tali particelle ha prodotto masse rocciose estese per chilometri e spesse diverse centinaia di metri chiamate Piattaforme carbonatiche . Nelle aree di transizione tra il mare basso a circolazione ristretta ed un mare poco più profondo ma a circolazione più aperta erano presenti forti correnti marine che portavano grandi quantità di risorse nutritive (organismi microscopici) verso la piattaforma carbonatica favorendo in questo modo lo sviluppo di organismi costruttori (Coralli, Rudiste, Echinodermi, Briozoi ed altri). La concentrazione di questi organismi marini in estesissime colonie ha permesso la formazione di scogliere ( barriere organogene ). Queste barriere, estese per diversi km di lunghezza, erano il limite esterno degli ambienti di mare basso e marcavano l'inizio degli ambienti di mare profondo. Gli ambienti di mare profondo erano costituiti da enormi scarpate più o meno acclivi ricoperte di detriti, costituiti in gran parte da materiale di disfacimento dei depositi degli ambienti più interni ( barriera organogena e piattaforma carbonatica ). Man mano che ci si allontanava dalla piattaforma i detriti erano sempre più sottili ed erano costituiti in gran parte da pulviscolo di microrganismi (foraminiferi planctonici) che vivevano in ambiente di mare aperto. Queste condizioni perdurarono nell'area della attuale Majella per tutto il Cretàcico (130>65 milioni di anni fa) e fino all'inizio del Paleocène (65>53 milioni di anni fa). Le diverse condizioni deposizionali che avevano caratterizzato i diversi ambienti di piattaforma carbonatica e di barriera organogena gradualmente si uniformarono ed alla fine del Cretàcico e per quasi tutto il Paleocène, l'intera area venne ricoperta da una estesa coltre sabbiosa. Alla fine del Paleocène (53 milioni di anni fa) le aree precedentemente interessate dalla sedimentazione furono interessate da una brusca ed estesa emersione (a questa epoca caratterizzata dalla mancata sedimentazione corrispondono nelle rocce della Majella delle lacune stratigrafiche). A partire dall'Oligocène (34>23 milioni di anni fa) l'area della Majella è nuovamente interessata dalla sedimentazione marina che durante il Miocène (23>7 milioni di anni fa) si estende a tutte le aree precedentemente emerse. Alla fine del Miocène (10>7 milioni di anni fa) tutto l'Appennino subisce profonde modificazioni: lo sradicamento ed il sollevamento delle piattaforme carbonatiche dei massicci interni laziali ed abruzzesi, che cominciano a spostarsi vero Oriente, provoca profonde modificazioni in tutta la zona. Durante il Pliocène (7>1,8 milioni di anni fa) si assiste ad un sollevamento ed alla conseguente emersione dell'area che gradualmente conferisce alla montagna la caratteristica struttura cupoliforme attuale. Le frequenti scosse telluriche e gli agenti atmosferici, soprattutto le successive ondate glaciali, hanno modellato la Majella e i sottogruppi vicini conferendo a questi monti la forma che oggi è possibile vedere.
La Majella propriamente detta, vista dall'alto si presenta come un enorme "scudo" calcareo lungo oltre 30 km e largo, nel settore centrale, circa 15 km. L'asse maggiore segue la direttrice N- S. Il perimetro dell'intero massiccio della Majella è di quasi 100 km. La Majella è caratterizzata dalla eccezionale vastità di territori posti oltre i 2000 mlm : più di 30 cime superano i 2.000 metri ed il Monte Amaro con i suoi 2.793 metri è la seconda vetta della catena appenninica dopo il Gran Sasso . L'aspetto del massiccio varia notevolmente nei due versanti occidentale ed orientale. Guardando la Majella dalla valle Peligna essa appare come una possente muraglia compatta che si innalza per oltre 1000 metri dagli altipiani circostanti, priva com'è di incisioni profonde e ricoperta da una fascia di boschi che ne ricoprono la base. Guardando la Majella dalla valle del fiume Pescara o dalla valle del fiume Aventino essa appare come una enorme gobba brulla, che sale da una base di colline argillose ed è solcata da una serie di profondi valloni che rendono l'insieme molto articolato. Tutto il massiccio presenta evidenti tracce dell'azione modellante del ghiaccio. "Lingue glaciali" generate da un enorme ghiacciaio di calotta che ricopriva l'intera parte sommitale scendevano lungo le pendici della Majella modellando il fondo e i fianchi dei diversi valloni. Queste profonde "incisioni" differiscono notevolmente l'una dall'altra per lunghezza, profondità e peculiarità ambientali. Il più lungo vallone percorribile è quello di Fara S. Martino (14 km) ugualmente spettacolari sono i valloni di Palombaro e Pennapiedimonte e la Valle del fiume Orfento. Il Massiccio della Majella è circondato da altri sottogruppi montuosi disposti quasi tutti in senso latitudinale: il Morrone, il Pizzalto, il Rotella, il Porrara, il Monti Pizzi. Tutte queste catene limitrofe sono collegate alla Majella vera e propria da valichi montani (Passo S. Leonardo, Guado di Coccia) o da altipiani, più o meno vasti, detti Altipiani maggiori d'Abruzzo (le Piane, Pian Cerreto, Quarti di Pescocostanzo).
In passato dalle lingue di ghiaccio dovevano sgorgare impetuosi torrenti che hanno vistosamente inciso le porzioni più basse dei diversi valloni. Attualmente tuttavia la Majella appare come una montagna nel complesso arida. A parte delle modeste polle di acqua, le principali sorgenti si trovano tutte ai margini del massiccio vero e proprio, e sempre a quote piuttosto basse. Ciò è dovuto alla natura carsica della Majella ed alla conseguente generale permeabilità del terreno. Neppure le copiose e regolari nevicate sono sufficienti a bagnare le pendici di questa montagna ed i profondi valloni che la solcano: l'acqua scorre sottoterra per poi affiorare limpida ed abbondante molto più in basso. Emblematico è il caso della lunga ed arida valle di Fara S. Martino allo sbocco della quale, a meno di 400 mlm, sgorga impetuoso il fiume Verde. Anche l'Aventino, che sorge a 850 mlm dalle pendici del M. Porrara, riceve un notevole apporto di acqua nei pressi di Tarànta Peligna, proprio sotto l'omonimo arido vallone. Le valli del versante nord-orientale e settentrionale sono più umide e diverse sorgenti danno origine a corsi d'acqua che però spesso non riescono a raggiungere valle a causa di captazioni (Valle di Selvaromana, Valle delle Tre Grotte, Valle di Guardiagrele, valle dell'Alènto). L'unica valle percorsa interamente da un fiume è la valle dell'Orfento. Questo fiume nasce nel cuore del massiccio ai piedi del M. Focalone e del M. Rotondo e scorre lungo tutta la valle stretto tra pareti di roccia verticali. Poco a valle dell'abitato di Caramanico il fiume Orfento confluisce nel fiume Orta, altro importante corso d'acqua tributario del fiume Pescara, che nasce ai piedi del M. Amaro e scorre verso valle attraverso gole rocciose spettacolari.
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