UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE Sede Amministrativa del Dottorato di Ricerca

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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE Sede Amministrativa del Dottorato di Ricerca XXI CICLO DEL DOTTORATO DI RICERCA IN GEOMATICA E SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI STUDI PER LA MESSA A PUNTO DI UN SIT GEOLOGICO

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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE Sede Amministrativa del Dottorato di Ricerca XXI CICLO DEL DOTTORATO DI RICERCA IN GEOMATICA E SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI STUDI PER LA MESSA A PUNTO DI UN SIT GEOLOGICO STRATIGRAFICO E GEOLOGICO APPLICATO IL SIT DELLE AREE CARSICHE (Settore scientifico-disciplinare: GEO/04 Geografia fisica e geomorfologia) DOTTORANDO WALTER BOSCHIN COORDINATORE DEL COLLEGIO DOCENTI CHIAR.MO PROF. FRANCO CUCCHI UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE RELATORE DOTT. LUCA ZINI UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE CORRELATORE CHIAR.MO PROF. FRANCO CUCCHI UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE ANNO ACCADEMICO 2008/2009 1 INTRODUZIONE Il dottorato è stato svolto presso il Gruppo di Geomorfologia, Geologia Applicata e Cartografia Informatica (GGACI) del dipartimento di Scienze Geologiche, Ambientali e Marine che da anni si occupa di problematiche correlate ai fenomeni carsici dato anche l ambito territoriale (la Regione Friuli Venezia Giulia) entro il quale esso principalmente opera. Questo territorio è infatti ricco di fenomeni carsici data la notevole estensione delle aree dove affiorano rocce carsificabili. Tali zone ricoprono notevole importanza sia da un punto di vista paesaggistico, date le peculiari caratteristiche geomorfologiche che si riflettono su tutti gli aspetti naturalistici in genere, ma anche dal punto di vista delle risorse idriche perché, per le loro caratteristiche intrinseche sono in grado di immagazzinare e restituire notevoli volumi d acqua. Per questi motivi la loro salvaguardia è una questione che coinvolge gli interessi di tutta la comunità e non solo di studiosi e appassionati. La gestione del territorio nell ottica della salvaguardia non può prescindere da un adeguata conoscenza dello stesso che necessariamente si fonda su approfonditi studi di settore. Per quanto riguarda l ambito geologico in senso lato attualmente sono disponibili dei potenti software in grado di gestire tutti i dati spaziali afferenti al territorio considerando sia la parte geometrica che quella alfanumerica ad essa associata. Dati questi presupposti l obiettivo principale del lavoro è stato la creazione di un Geodatabase per raccogliere ed elaborare dati relativi agli aspetti geologici, geomorfologici ed idrogeologici delle aree carsiche che ricadono nel territorio della Regione Friuli Venezia Giulia. Lo scopo è quindi stato quello di creare una base dati che raccogliesse ed omogeneizzasse tali informazioni in un ottica di tipo interdisciplinare creando un valido punto di partenza per diverse applicazioni che spaziano dall ambito puramente scientifico a quello di gestione e salvaguardia di queste peculiari zone. Per facilitare la consultazione del Sistema Informativo Geografico creato sono stati gettati i presupposti per la creazione di un Catasto Aree Carsiche rappresentato da schede catastali afferenti ad ognuna delle aree carsiche individuate. Si tratta di un valido strumento per riassumere le caratteristiche peculiari di ogni singola area carsica. 1 Per la realizzazione di questo progetto è stato necessario un primo lavoro di raccolta dati facendo riferimento sia a banche dati esistenti, sia effettuando talvolta rilevamenti mirati sul territorio, alla quale è seguita una fase di elaborazione e standardizzazione. Solo dopo aver strutturato il Sistema Informativo Geografico, è stato possibile ricercare un metodo di classificazione e suddivisione delle aree carsiche presenti. Tutto il lavoro è stato eseguito utilizzando i software: Auto CAD Map 2005, Arc View 9.1, MS Access e MS Excel. In particolare il software AutoCAD MAP 2005 è ideato proprio per gestire dati spaziali georiferiti tra i quali carte topografiche in formato vettoriale ed anche raster (applicativo Raster Design); è stato utilizzato nell ambito di questo lavoro sia per la grande versatilità nell ambito della digitalizzazione sia perché il GGACI si serve di questo software nell ambito di numerosi progetti di studio. I file di AutoCAD utilizzati o creati sono stati comunque strutturati in maniera tale da facilitarne la successiva importazione nel geodatabase. Per la creazione del geodatabase è stato invece utilizzato il software ArcGIS 9.1, strumento potentissimo per l archivio, l analisi e l elaborazione di dati spaziali. I GIS sono tra gli strumenti più utilizzati per la gestione e la tutela del territorio in quanto sono in grado di gestire dati georiferiti legandoli attraverso mutue relazioni spaziali attribuendo ai singoli dati inseriti elementi descrittivi di varia natura. Sulla base delle caratteristiche spaziali degli elementi che li compongono e delle loro proprietà alfanumeriche (attributi) un GIS consente poi di effettuare analisi ed elaborazioni dei dati ricavando ulteriori dati che consentono di descrivere con ancora maggiore accuratezza l oggetto stesso del GIS. Riassumendo brevemente il lavoro di tesi, esso, a parte l iniziale ricerca bibliografica è consistito nel reperimento dei dati geologici che successivamente dopo le opportune correzioni sono stati importati in ambiente GIS. Grazie alla cartografia così ottenuta è stata possibile una prima sommaria individuazione degli areali carsificabili sulla base delle caratteristiche litologiche dei terreni affioranti. Al fine di caratterizzare il più possibile le aree e di consentire un migliore riconoscimento delle stesse, sono state individuate e georeferenziate le principali forme carsiche presenti (doline, grotte, e forme carsiche minori) le caratteristiche delle quali sono state estrapolate in parte da archivi informatici in parte mediante rilevamenti mirati sul campo. 2 Una volta ottenuto il quadro generale riguardante l esatta distribuzione degli areali carsici sul territorio della regione Friuli Venezia Giulia, questi ultimi sono stati suddivisi in Aree che possedessero caratteristiche il più omogenee possibili. Per ogni Area sono stati individuati diversi livelli tematici all interno del GIS tra i quali la geologia del territorio, le principali forme carsiche presenti, le caratteristiche topografiche del territorio desunte mediante la creazione di appositi DEM ecc. Le diverse Aree così individuate sono state catalogate tramite delle schede appositamente create e strutturate. I risultati finali ottenuti sono stati essenzialmente due: la creazione di un catasto delle aree carsiche del Friuli Venezia Giulia. la creazione di un Sistema Informativo Geografico a carattere geologico che per sua natura si presta ad essere interdisciplinare. 3 2 CARATTERISTICHE GEOLOGICHE E GEOMORFOLOGICHE DEL FRIULI VENEZIA GIULIA Il territorio montano e collinare del Friuli Venezia Giulia è suddivisibile in unità orografiche che hanno, in concordanza con le caratteristiche geologiche, una loro individualità geografica. Si riconosce a settentrione la Catena Carnica, estesa in senso Est - Ovest e sviluppata dalla Linea della Gail in Austria all allineamento quasi rettilineo delle valli Pesarina, Calda, Pontaiba, Pontebbana, alto Fella. Queste valli, impostate su linee tettoniche, sono un espressione morfologica che collega il Tarvisiano con il Cadore e sono costituite quasi esclusivamente da rocce di età paleozoica. Più a Sud si hanno le Alpi Tolmezzine (anche Alpi Carniche Meridionali) con i rilievi costituiti da rocce prevalentemente mesozoiche e con i fondovalle in cui affiorano i sottostanti termini paleozoici, e le Alpi Giulie, con i rilievi dominati dalle rocce triassiche. Le Prealpi Carniche sono sviluppate a Sud del percorso montano del Tagliamento fino ai rilievi affacciati sulla Pianura Friulana occidentale. Sono qui dominanti le rocce mesozoiche e cenozoiche, con un assetto strutturale che forma un arco concavo verso la pianura. Verso Est, ad arco verso la Pianura Friulana orientale, si trovano le Prealpi Giulie, prosecuzione delle Prealpi Carniche in cui sono particolarmente sviluppate le successioni in facies di Flysch e di molassa di età mesozoica. Parte a sé fa il Carso, costituito quasi esclusivamente da calcari cretacici e paleocenici. Dal punto di vista strutturale, va tenuto presente che nella nostra Regione si saldano tre catene geologiche: la Catena Paleocarnica, la Catena Subalpina, la Catena delle Dinaridi che sono costituite da una successione litostratigrafica potente complessivamente quasi metri e rappresentativa di 450 milioni di anni di storia geologica. 2.1 La sequenza stratigrafica La sequenza permocarbonifera I termini della Catena Carnica affiorano nella zona più settentrionale della Regione lungo una fascia di larghezza variabile da 10 a 20 km, delimitata verso Nord dal confine 4 italo-austriaco e sepolta verso Sud sotto una pila di accavallamenti formati dalle successioni mesozoiche. Lo schema stratigrafico consta di due sequenze fondamentali, quella ercinica e quella permo-carbonifera. Nella sequenza ercinica, sulle siltiti e sulle marne della Formazione della Val Visdende e della Formazione dell Uqua, giacciono i Figura 2.1: Carta geologica semplificata, tratta dalla Carta geologica del Friuli Venezia Giulia alla scala 1: , elaborata da G.B. Carulli nel 2006 per conto del Servizio Geologico della Regione Friuli Venezia Giulia calcari stratificati ad Orthoceras della Formazione di Monte Lodin (Siluriano) e i calcari massivi di scogliera a coralli, stromatopore e climenie del Devoniano. I calcari, potenti da 200 a 300 metri, sono spesso intensamente carsificati. Nella sequenza permo-carbonifera, denominata anche Permocarbonifero Pontebbano o Supergruppo di Pontebba, si 5 riconoscono numerose formazioni (Formazione di Hochwipfel, Formazione di Dimon, Gruppo dell Auernig, Gruppo di Rattendorf, Formazione del Trogkofel, Arenarie di Val Gardena, Formazione a Bellerophon) che consistono essenzialmente in alternanze di depositi continentali e deltizie di mare poco profondo in facies terrigene o carbonatiche complessivamente potenti fino a 3000 metri, nelle quali il carsismo praticamente non si è sviluppato. Ad essere precisi, tuttavia, nei gessi saccaroidi del Bellerophon possono svilupparsi fenomeni di paracarsismo con formazione di doline e di cavità La sequenza triassica inferiore e media I termini che costituiscono la sequenza tipica delle Alpi Carniche sono pertinenti non solo a quest area, ma anche a quella delle Alpi Giulie Settentrionali. Le formazioni appartengono al Triassico ed in particolare si riconosce una successione di calcari, dolomie, siltiti, arenarie, nelle quali fenomeni importanti di carsismo non sono noti. Ricordiamo la Formazione di Werfen (con le sue subunità: Orizzonte di Tesero, Membro di Mazzin, Orizzonte di Andraz, Membro di Siusi, Oolite a Gasteropodi, Membro di Campil, Membro di Cencenighe), la Formazione di Lusnizza, la Dolomia del Serla inferiore e superiore, le Formazioni del Monte Dont e del Monte Bivera, la Formazione dell Ambata, laformazione del Monte Tiarfin, la Formazione di Buchenstein, gli Strati di Wengen, la Dolomia Cassiana o Formazione dello Schlern, il Gruppo di Raibl Le sequenze triassico terziarie Le sequenze delle Prealpi Carniche e delle Prealpi Giulie interessano la fascia di territorio compresa tra il corso dell Alto Tagliamento, la Val Resia e la pianura. Possono essere distinte due successioni rappresentative, una di sedimentazione bacinale e l altra di piattaforma e peri-piattaforma. Dal Triassico superiore, infatti, anche l area attualmente occupata dalla nostra Regione risente dell apertura del Mare della Tetide e della conseguente strutturazione di ambienti marini diversi. Sarà solo nell Eocene che i prodotti di smantellamento della catena alpina in via di sollevamento creeranno depositi, di tipo torbiditico, che uniformano la sedimentazione regionale. La sequenza di piattaforma prevede una successione in cui numerosi sono gli intervalli calcarei, anche potenti, oggi intensamente carsificati. Ricordiamo al proposito che sulla Formazione del Monticello 6 (calcari scuri marnosi e selciferi) giace la Dolomia Principale del Norico, data da dolomie massicce e calcari dolomitici stratificati con potenza massima di 2000 metri e media di Figura Schema dei rapporti stratigrafici, modificato dalla Carta Geologica del Friuli Venezia Giulia (G.B. Carulli 2006) circa 500 metri, che occasionalmente ospita cavità. Ma è nei calcari grigi a Megalodon, ben stratificati con spessore anche di 800metri della formazione del Calcare del Dachstein (Retico) e nei sovrastanti calcari grigi ben stratificati, talvolta oolitici, con potenza di circa 200 metri della formazione dei Calcari grigi del Friuli (Lias) che si sviluppa un intenso e diffuso carsismo, presente anche nei calcari selciferi ad ooliti e crinoidi (Calcaredel Vajont 7 e Calcare del Cellina), e nei calcari fittamente stratificati con potenza di circa 360 metri della Formazione del Calcare di Soccher (Dogger-Malm). E sono infine del Cretacico le formazioni più carsificabili e carsificate della Regione, con un carsismo diffuso ed intenso. Ne sono espressione il Calcare di Aurisina, il Calcare a rudiste, calcari biocostruiti a Rudiste, massicci, tipico deposito di scogliera la cui potenza nel settore del Carso raggiunge il migliaio di metri. Intensamente carsificati sono anche i calcari di età cenozoica: i calcari del Gruppo Liburnico, i Calcari a Nummuliti ed Alveoline nei quali sul Carso si aprono interessantissime cavità. Così come con un carsismo altrettanto interessante si presentano le intercalazioni calcaree, arenacee e conglomeratiche, che si trovano nelle complesse successioni prevalentemente silicoclastiche dei vari Flysch paleocenici ed eocenici. Questi, in specie i Flysch di Grivò, di Uccea, di Clodig, contengono livelli calcarei in cui il carsismo ha creato numerose cavità. 2.2 Cenni generali di carsismo nella regione Su Km 2 competenti l intero territorio della regione Friuli Venezia Giulia circa Km 2 sono costituiti da affioramenti di rocce carbonatiche. Queste interessano i Km 2 di aree montuose e collinari e si può quindi in prima battuta affermare che quasi il 40 % dei rilievi della Regione sono potenzialmente carsificabili ed in vario modo carsificati. In tutto il territorio regionale sono infatti presenti diverse facies calcaree che consentono molteplici manifestazioni del fenomeno carsico che raggiunge spesso forme eclatanti anche grazie all elevatissima piovosità tipica soprattutto delle aree prealpine. Lo sviluppo del fenomeno carsico è indicato anche dalle oltre 7000 cavità finora scoperte ed esplorate e dalla diffusione delle forme carsiche epigee, quali doline, campi solcati, grize, che spesso raggiungono dimensioni e tipologia veramente notevoli. I territori carsici presenti manifestano inoltre anche caratteristiche molto diverse l uno dall altro derivanti da differenti condizioni di esposizione, diversa storia evolutiva e dalla presenza di litologie con differenti caratteristiche di carsificabilità. 8 3 REPERIMENTO E MODIFICA DEI DATI UTILIZZATI L individuazione delle aree carsiche della regione Friuli Venezia Giulia è passata attraverso la raccolta e l analisi integrata e interdisciplinare di numerose informazioni. Per poter procedere alla creazione di un archivio delle aree carsiche sottoforma di schede è stato necessario un lungo lavoro di acquisizione dei dati e strutturazione degli archivi al fine di standardizzare ed utilizzare le informazioni raccolte. Successivamente per migliorarne l usufruibilità sono state inserite all interno di un geodatabase sviluppato in ArcGIS poi utilizzato appunto per la definizione degli areali carsificati della Regione Friuli Venezia Giulia. 3.1 Omogeneizzazione dei dati geologici Sono state innanzitutto reperite le informazioni geologiche. A questo scopo si è fatto uso della carta geologica elaborata da G.B. Carulli nel 2007 per conto del Servizio Geologico della Regione Friuli Venezia Giulia. I contenuti della carta, inizialmente disponibile in formato CAD, sono rappresentati da polilinee chiuse e tratteggi che identificano gli areali di affioramento delle diverse unità cronostratigrafiche, da polilinee che rappresentano le principali lineazioni tettoniche, da blocchi che identificano la giacitura dei piani di strato e da altri blocchi che rappresentano alcuni punti notevoli. Per le finalità del progetto si è resa necessaria l importazione in ArcGIS della suddetta carta, fondamentale per l individuazione degli areali carsici. Per raggiungere tale finalità ci si è però dovuti confrontare con problematiche derivanti principalmente da errori di digitalizzazione. La creazione del modello in CAD non era infatti avvenuta tenendo conto delle linee guida da rispettare al fine di una successiva e corretta importazione in ambiente GIS. Per questo motivo si sono rese necessarie un insieme di operazioni che hanno richiesto diverso tempo per preparare il supporto informatico sviluppato in ambiente CAD all esportazione in ambiente GIS. Il principale problema constatato era causato da difetti nella digitalizzazione delle polilinee che contornano i poligoni rappresentanti le diverse unità affioranti. I contorni di poligoni contigui infatti spesso non risultavano combacianti dando origine a spazi vuoti o 9 sovrapposizioni. In altri casi ancora i retini in CAD, rappresentanti l estensione delle diverse litologie non erano contornati da polilinee chiuse ma spezzate, e talvolta non esattamente combacianti con i contorni del retino. Ciò rappresentava un serio problema perché l importazione in GIS di elementi così definiti può comportare diverse problematiche quando il supporto viene poi utilizzato per esempio per eseguire interrogazioni spaziali sulla base di regole topologiche. Figura 3.1: La cartografia geologica utilizzata in formato dwg Il lungo lavoro di correzione è avvenuto utilizzando inizialmente gli strumenti disponibili in AutoCAD e successivamente quelli propri di ArcGIS. La correzione degli errori di digitalizzazione è inizialmente avvenuta in ambiente CAD. Il primo passo è stato infatti quello di ricreare, a partire dai tratteggi in CAD, il contorno dei tratteggi stessi, in maniera tale che ogni tratteggio, rappresentante l area di affioramento di una particolare litologia, sia perfettamente contornato da un poligono chiuso. A questo scopo è stato utilizzato il comando genera contorno a partire da retino 10 creando così un poligono AEC successivamente trasformato in una polilinea chiusa. A questo punto tutte le polilinee chiuse che rappresentano il contorno dei retini sono state esportate tramite gli strumenti di AutoCAD map in file shape (figura 3.2). Gli attributi di esportazione sono stati un codice ID identificativo del layer, e l area della superficie Figura 3.2: interfaccia in AutoCAD Map per l esportazione di uno shapefile coperta. Una volta completata l esportazione si è passati alla correzione degli errori rimasti mediante un analisi spaziale tramite regole topologiche effettuata in ArcMAP. In particolare le regole topologiche utilizzate nella correzione della posizione reciproca dei poligoni sono state due: Must not have gaps Must not overlap Entrambe le regole topologiche sono state utilizzate al fine di assicurare che vi sia una perfetta coincidenza tra i bordi di poligoni contigui. 11 La seconda regola topologica è stata inoltra impiegata anche per ovviare al problema delle cosiddette isole che si crea dopo l importazione in ArcMAP qualora un poligono presenta all interno del suo contorno un ulteriore poligono. Osservando la figura 3.4 si può notare che la litologia rappresentata dal colore uniforme giallo, rappresentante la litologia A, si estende su tutto l areale, e ricopre anche la superficie posta dentro l area Figura 3.3: le due regole topologiche utilizzate più piccola, (individuata dal tratteggio) che rappresenta la litologia B detta anche ISOLA. L informazione che ricaviamo da questo disegno è che nell area più piccola coesistono entrambe le litologie A e B. Non essendo questo ciò che si voleva comunicare, bisogna apportare delle modifiche. Infatti volendo comunicare che la litologia B è presente in un are
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