Sezione di Siena

Siena, Marzo 2004 a cura di: Mauro Alberti - Museo Nazionale dell'Antartide - sez. di Siena con la collaborazione di: Paolo Menicori - Dipartimento di Scienze della Terra, Siena Nadia Rastelli - Museo Nazionale dell'Antartide - sez. di Siena

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RINGRAZIAMENTI

Per la realizzazione di questo GIS è stato determinante l'apporto dei dati elaborati dai Ricercatori che collaborano con il PNRA (Progetto Nazionale di Ricerca in Antartide). Si ringraziano quindi: Carlo Baroni - Dip. di Scienze della Terra, Pisa Emanuele Bozzo - Dip. per lo studio del Territorio e delle sue Risorse, sez. di Geofisica, Genova Fausto Ferraccioli – British Antarctic Survey, UK Massimo Frezzotti - ENEA Casaccia, Roma Barbara Graziosi - Dip. di Scienze della Terra, Siena Piero Pertusati - Dip. di Scienze della Terra, Pisa Chiara Ramorino - ENEA Casaccia, Roma Ignazio Tabacco - Dip. di Scienze della Terra, sez. di Geofisica, Milano

INTRODUZIONE

Il GIS di Mt. Melbourne (Terra Vittoria settentrionale, Antartide) è stato realizzato al Museo Nazionale dell'Antartide - Sezione di Scienze della Terra di Siena negli anni 1999-2000, con minori aggiornamenti negli anni successivi. Il suo scopo è quello di archiviare e documentare il lavoro scientifico svolto nella zona del foglio Mt. Melbourne dai vari Ricercatori del P.N.R.A. operanti in Università e Centri di Ricerca italiani.

Il GIS è composto da una serie di temi dedicati ai seguenti soggetti: biologia, geografia, geologia, geomorfologia, geofisica. La loro base cartografica è costituita da una immagine da satellite della zona di Mt. Melbourne.

Sono stati creati vari progetti ArcView, che si distinguono per il tipo di dati rappresentati in 2 o in 3 dimensioni, o per la presenza di personalizzazioni con funzioni di analisi particolari.

STRUTTURA DEL GIS I dati sono stati forniti dai vari Ricercatori in formato cartaceo o digitale, e sono stati elaborati con Arc/Info e ArcView. Il sistema proiettivo adottato è Lambert conico conforme (secondo i parametri utilizzati in BARONI, 1996: vedi appendice A).

Dai dati forniti sono stati ricavati temi e TIN (Triangulated Irregular Network), che rappresentano in modo geografico tipologie di dato riguardanti uno stesso tipo di dato (p.e. gli elementi geomorfologici periglaciali puntuali). Utilizzando ArcView, più temi riguardanti uno stesso soggetto (p.e. la geomorfologia) sono stati associati in una stessa vista (bidimensionale o tridimensionale).

Gli utenti possono utilizzare il GIS con ArcView. Per facilitare questo compito, l'interfaccia grafica standard del programma è stata modificata, inserendo alcuni strumenti che permettono la visualizzazione di dati relativi allo stato di analisi dei campioni geologici, o di immagini a carattere paesaggistico, biologico, geologico, etc. della zona di Mt. Melbourne. L'utente ha a disposizione una serie di progetti ArcView, che contengono viste e scene 3D relative ai vari soggetti trattati.

DESCRIZIONE DEI TEMI E DEI TIN I temi creati riguardano i seguenti argomenti: geografia, biologia, geomorfologia, geologia e geofisica. La maggioranza dei temi sono vettoriali (poligonali, lineari e puntuali). Oltre a questi sono presenti anche temi di immagini raster georeferenziate: il principale è un fotomosaico di immagini da satellite LANDSAT, creato da M. FREZZOTTI e utilizzato anche come base cartografica nella carta geomorfologica di Mt. Melbourne (BARONI, 1996). Questo fotomosaico rappresenta la base ai vari temi vettoriali, ed è stato utilizzato assieme alla mappa geologica inedita fornita da P. PERTUSATI, come base nella digitalizzazione dei limiti degli affioramenti rocciosi. Geografia I temi principali sono: • toponimi (aggiornati alla versione di agosto 2002 del Composite Gazetteer of Antartica -

Working Group on Geodesy and Geographic Information - SCAR) • aree protette antartiche ("Antarctic Special Protected Areas") (BARONI, 1996) • immagini panoramiche della zona (da immagini disponibili al Museo Antartico) • siti storici, stazioni scientifiche, stazioni meteorologiche, stazioni di misura geodetica

(BARONI, 1996) • curve di livello (Antarctic Digital Database vers. 4.0). • curve di livello, differenziate se misurate su roccia, su ghiaccio o batimetriche (BARONI, 1996) • punti quotati (Antarctic Digital Database vers. 4.0). • percorsi su neve (BARONI, 1996) • linea di costa (disegnata in base all'immagine da satellite)

• immagine da satellite del foglio Mt. Melbourne (M. FREZZOTTI / ENEA-Casaccia) Con i dati delle curve di livello dell'ADD (v. 3.0) è stato creato un TIN della superficie topografica, che serve come base per le visualizzazioni tridimensionali. Biologia Consiste in due temi: nel primo sono trattati i siti di pinguini ("Penguin rookeries"), con dati derivati dal "Antarctic Digital Database" vers. 4.0; nel secondo si trovano i siti attivi e abbandonati di pinguini e procellarie (BARONI, 1996) Geomorfologia Sono presenti gli elementi geomorfologici della carta “Mount Melbourne Quadrangle (Victoria Land)” (BARONI, 1996) alla scala 1:250,000. I temi sono: • elementi del glacialismo attuale e idrografia: lineari (limiti del ghiaccio continentale e della

banchisa costiera, principali linee spartighiaccio, linee di flusso, linee di flusso principali, ogive, foliazioni, rigonfiamenti della superficie glaciale, seracchi, linee di ancoraggio della piattaforma, falesie di ghiaccio, fratture marginali, torrenti epiglaciali, vettori di velocità spostamento del ghiaccio), puntuali (doline in ghiaccio, laghi epiglaciali), poligonali (ghiaccio marino, banchise costiere, icebergs, laghi epiglaciali)

• forme e depositi glaciali : elementi lineari (creste aguzze e limite dell'erosione glaciale, orli di circo, morene, esker), puntuali (horn, erosione areale, sommità arrotondate, rocce montonate, strie glaciali, coni di detrito, erratici), poligonali (speroni troncati, detrito epiglaciale, depositi glaciali)

• forme e depositi periglaciali : elementi lineari (canaloni di valanga), puntuali (coni di valanga, campi di pietre, terrazzette di geliflusso, suoli strutturali, rock glaciers),

• forme e depositi di origine eolica: elementi lineari (principali accumuli di neve ventata, sastrugi, depressioni eoliche), puntuali (pennacchi di neve, ripples in ghiaia), poligonali (polvere eolica sulla banchisa costiera)

• forme e depositi dovuti alla gravità: lineari (scarpate), puntuali (coni e falde di detrito) • forme e depositi di origine marina: lineari (costa rocciosa, falesia, spiaggie attuali e oloceniche

emerse), puntuali (piattaforme di abrasione emersa, faraglioni, forme di origine organica), poligonali (depositi litorali olocenici)

• forme di alterazione superficiale: (tafoni, forme d'alterazione sferoidale, vaschette, solchi pseudocarsici)

• dati strutturali : lineari (scarpate, orli di cratere), poligonali (coni vulcanici e di scorie, colate di lava)

• dati topografici, batimetrici e altre informazioni lineari (isoipse, isobate, percorsi su neve nel Nov. 92), puntuali (siti storici, stazioni scientifiche, stazioni meteorologiche automatiche, punti geodetici), poligonali (depressione sotto il livello del mare, Area Protetta Speciale)

Geologia I temi consistono in immagini georeferenziate di carte geologiche edite ed inedite, e in livelli vettoriali di affioramenti di rocce e di sedimenti glaciali recenti, oltre ai campioni di rocce e alle località di siti faunistici e paleontologici. I campioni di rocce sono stati raccolti durante le spedizioni di ricerca organizzate dal PNRA nell’area in questione. Si tratta di 5650 campioni, conservati nella Petroteca Antartica ed i cui dati descrittivi petrografici sono inseriti nel database GeoData mantenuto presso lo stesso Museo. E' possibile ottenere informazioni sia sulle caratteristiche di campioni selezionati in base alla posizione geografica, sia selezionare i campioni geologici che presentano determinate associazioni di minerali. Nel dettaglio i temi sono: • carta geologica (raster georiferito) del foglio Mt. Melbourne (PERTUSATI, inedita)

• affioramenti geologici (modificata dalla carta geologica inedita del foglio Mt. Melbourne, curata da P. PERTUSATI, e con gli affioramenti adattati al fotomosaico di immagini LANDSAT), con i seguenti complessi: Wilson Metamorphic Complex, Granite Harbour Igneous Complex (suddiviso in Tonaliti, Gabbri, Granodioriti), Beacon Supergroup, Ferrar Volcanic Suite (suddivisa in Ferrar Dolerite e Kirkpatrick Basalt), Melbourne Volcanics, Morene

• faglie (da STORTI et al., 2001 e FERRACCIOLI et al., 2000) • siti di campionamento delle rocce • coni vulcanici e colate di lava (BARONI, 1996) • siti dei campionamento dei fossili (BARONI & OROMBELLI, 1994a, b) • campioni fossili datati con la tecnica del Carbonio 14 (BARONI & OROMBELLI, 1994a, b) Geofisica Sono presenti temi relativi alle anomalie magnetiche misurate a terra e da aereo, alla suscettività magnetica delle rocce campionate, e a misure dello spessore del ghiaccio in corrispondenza del Nansen Ice Sheet e del Priestley Glacier. Per i dati delle anomalie magnetiche, oltre alle mappe originarie, sono stati create mappe delle isoanomale e TIN. I temi sono: • mappe (raster) delle anomalie magnetiche misurate a terra (BOZZO et al., 1992) e delle

anomalie aeromagnetiche (BOZZO et al., 1997) • grid delle anomalie magnetiche misurate a terra (BOZZO et al., 1992) e delle anomalie

aeromagnetiche (BOZZO et al., 1997) • isoanomale del magnetismo da terra e dell'aeromagnetismo, ricavate dai grid al punto

precedente • TIN (Triangulated Irregular Network) delle anomalie magnetiche misurate a terra e delle

anomalie aeromagnetiche), ricavate dalle isoanomale al punto precedente • suscettività magnetica delle rocce (BOZZO et al., 1992) • tracciati radar dello spessore del ghiaccio (Nansen Ice Sheet e Priestley Glacier, FREZZOTTI et

al., 2000) DESCRIZIONE DELLE VISTE E DELLE SCENE 3D I temi sono stati raggruppati fra loro, in base all'argomento di appartenenza, in una serie di viste 2D e scene 3D. Le viste sono cinque: "Geographic Data", "Biological Data", "Geomorphological Data", "Geological Data", Geophysical Data". Con l'estensione 3D Analyst per ArcView gli stessi temi sono visualizzati in cinque scene 3D: "3D Geography", "3D Biology", "3D Geomorphology", "3D Geology", "3D Geophysics". Viste e Scene 3D sono inserite in una serie di progetti ArcView. Nelle interfacce grafiche di ArcView sono stati inseriti degli strumenti addizionali per permettere la visualizzazione di immagini e la produzione di report sullo stato di analisi di campioni geologici selezionati.

Vista "Geographic Data"

Fig. 1: schermata della vista geografica. Oltre alla finestra principale, è presente una finestra secondaria (a destra) contenente un'immagine panoramica di una località del tema "Images" (la base italiana di Baia Terra Nova).

Vista "Biological Data"

Fig. 2: schermata della vista biologica, contenente l'immagine da satellite, la linea di costa, i siti paleoecologici e delle pinguinaie.

Vista "Geomorphologic Data"

Fig. 3: schermata della vista geomorfologica: nella finestra principale sono visualizzati, oltre all'immagine da satellite, i temi del glacialismo attuale e dell'idrografia.

Vista "Geological Data"

Fig. 4: schermata della vista geologica, con visibili la geologia, le faglie ed i campioni geologici, sovrapposti all'immagine da satelllite.

Vista "Geophysical Data"

Fig. 5: nella schermata della vista geofisica sono visibili due dei temi geofisici: la suscettività magnetica delle rocce ("Rock Magnetic Susceptibility") (barre di colore giallo, con altezza proporzionale al valore), e le isolinee del magnetismo misurato dall'aereo ("Aeromagnetic contour lines").

BIBLIOGRAFIA BAS, SCAR & WCMC (1999-2002) - Antarctic Digital Database vers. 3.0 e 4.0. Scientific Committee on Antarctic Research, Cambridge. URL: http://www.nerc-bas.ac.uk/public/magic/add_home.html. BARONI C. & OROMBELLI G. (1994a) - Holocene glacier variations in the Terra Nova Bay area (Victoria Land, Antarctica). Antarctic Science, 6 (4), 497-505. BARONI C. & OROMBELLI G. (1994b) - Abandoned penguin rookeries as Holocene palaeoclimatic indicators in Antarctica. Geology, 22, 23-26. BARONI C. (ed.) (1996) - Mount Melbourne Quadrangle (Victoria Land)- Antarctic Geomorphological and Glaciological 1:250,000 Map Series. Ministero dell'Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica -Italia. Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (P.N.R.A.). BOZZO E., COLLA A. & MELONI A. (1992) - Ground Magnetics in North Victoria Land (East Antarctica). In Yoshida Y., Kaminuma K. & Shiraishi K. (eds.), Recent Progress in Antarctic Earth Science, Terra Scientific Publishing Company, Tokyo, 563-569. BOZZO E., CANEVA G., CHIAPPINI M., COLLA A., DAMASKE D., FERRACCIOLI F., GAMBETTA M., MOELLER D. & MELONI A. (1997) - Total Magnetic Anomaly Map of Victoria Land (Central-Southern Part), Antarctica. In C. A. Ricci (ed.) The Antarctic Region: Geological Evolution and Processes. Terra Antartica Publications. FERRACCIOLI F., ARMADILLO E., BOZZO E. & PRIVITERA E. (2000) – Magnetics and Gravity Image Tectonic Framework of the Mount Melbourne Volcano Area (Antartica). Phys. Chem. Earth (A), 25 (4), 387-393. FREZZOTTI M., TABACCO I. E. & ZIRIZZOTTI A. (2000) - Ice discharge of eastern Dome C drainage area, Antarctica, determined from airborne radar survey and satellite image analysis. J. of Glaciology, 46 (153), 253-264. PERTUSATI P. (ed., in preparazione) - Mount Melbourne Quadrangle (Victoria Land) - Antarctic Geological 1:250,000 Map Series. Ministero dell'Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica -Italia. Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (P.N.R.A.). SCIENTIFIC COMMITTEE ON ANTARCTIC RESEARCH - SCAR (2002) - Composite Gazetteer of Antarctica - Collated by Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (Italy) on behalf of the SCAR Working Group on Geodesy and Geograpfic Information. URL: http://www.pnra.it/SCAR_GAZE. STORTI F., ROSSETTI F., SALVINI F. (2001) - Structural architecture and displacement accomodation mechanisms at the termination of the Priestley Fault, northern Victoria Land, Antarctica. Tectonophysics, 341, 141-161.

APPENDICE A CARATTERISTICHE PROIETTIVE DEL GIS Le caratteristiche proiettive del GIS, espresse secondo la convenzione di Arc/Info, sono: projection lambert spheroid wgs84 units meters parameters -72 40 0.000 /* 1st standard parallel -75 20 0.000 /* 2nd standard parallel 164 15 0.00 /* Central meridian 0 0 0.000 /* Latitude of projection’s origin 150.00000 /* False easting 150.00000 /* False northing