Telerilevamento di rocce granitoidi in ambiente desertico (Anti - Atlante Orientale - Marocco) ed alpino (Himalaya - Nepal Occidentale): elaborazione immagini ASTER e spettroscopia

La presente ricerca ha lo scopo di sperimentare tecniche di telerilevamento multispettrale atte alla discriminazione e mappatura di plutoni granitici e caratterizzare la risposta spettrale di rocce granitoidi nelle lunghezze d'onda del visibile, vicino e medio infrarosso e infrarosso termico. Nonostante il telerilevamento satellitare sia stato ampiamente applicato alla geologia, le potenzialità del sensore ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflectance Radiometer) non sono state mai applicate alla cartografia di corpi granitici. In questo lavoro si sono così presi in considerazione numerosi plutoni in due diversi contesti geologici ed ambientali: i) plutoni di età  Ediacariana e Cryogeniana presenti nell'Anti-Atlas Orientale (Sagrho orientale - Marocco) e ii) plutoni Terziari dell'Himalaya meridionale (Dolpo - Nepal occidentale). Nelle analisi delle immagini ASTER si è prestata una particolare attenzione alle fasi di pre-processing, dove si sono applicate le calibrazioni e correzioni radiometriche e geometriche necessarie ad ottenere un dato valido, sia dal punto di vista spettrale che spaziale.. I dati di ASTER di livello 1a, attraverso la calibrazione radiometrica, sono stati così trasformati da DN (Digital Number) in radianza al sensore (W/m2/sr/μm), ottenendo un dato di livello 1b. Questo è quindi stato corrette per l'effetto di crosstalk, ricampionato alla stessa risoluzione spaziale (15m/pixel), georeferenziato e ortoretificato. Infine, attraverso l'applicazione della correzione atmosferica, i valori di radianza al sensore sono stati convertiti in valori di riflettanza al suolo. Nell'immagine dell'area Himalayana, caratterizzata da un'alta energia di rilievo, si è inoltre applicata la correzione topografica. Le firme spettrali ricavate dall'immagine satellitare sono state confrontate con quelle ad alta risoluzione di minerali, misurate in laboratorio e presenti nella libreria spettrale ASTER Spectral Library v.2.0 (Baldridge et al., 2009). A queste firme si sono aggiunte quelle di minerali e rocce di oltre 45 campioni di granitoidi raccolti nelle aree di studio ed analizzati con lo spettrofotometro VARIAN-CARY5000R nell'intervallo di lunghezze d'onda tra 0.35µm e 2.5µm (visibile -medio infrarosso) con una risoluzione di 1nm. Le firme spettrali ad alta risoluzione (circa 2150 bande) sono state così ricampionate secondo la risoluzione delle 9 bande ASTER. Le analisi di telerilevamento dell'area marocchina hanno consentito la distinzione di quattro plutoni calc-alcalini di età  Ediacariana, caratterizzati da una composizione molto simile e da una diffusa copertura di vernice del deserto sulla superficie degli affioramenti. La discriminazione di queste rocce granitoidi è stata effettuata grazie allo studio delle immagini in scala di grigi e combinazioni RGB a falsi colori di bande ASTER, rapporti tra bande ASTER e classificazioni di tipo supervised, quali maximum-likelihood (MLL) e spectral angle mapper (SAM). I dati dei sistemi ASTER VNIR/SWIR (Visible Near Infra Red Region, Short Wave Infrared Region) si sono comunque mostrati più efficaci di quelli del sistema TIR (Thermal Infrared Region), nella discriminazione delle rocce considerate. Questo è principalmente dovuto alla presenza di alterazioni idrotermali e superficiali, caratterizzate da assorbimenti diagnostici nella regione VNIR-SWIR, che di fatto dipendono dall'evoluzione magmatica, dalla tessitura e dalla composizione del litotipo indagato. Le analisi di telerilevamento dell'area Himalayana, caratterizzata dalla presenza di vegetazione, nuvole, neve e ghiaccio ha richiesto l'utilizzo di tecniche più complesse di quelle utilizzate nell'area Marocchina, caratterizzata da una buona esposizione degli affioramenti. Il mascheramento dei pixel non rocciosi si è così mostrato un buon approccio in aree con clima alpino. Le firme spettrali da satellite degli affioramenti leucogranitici analizzati, si mostrano influenzate dalla presenza di un'associazione di roccia e licheni. Poichè le rocce granitiche sviluppano substrati acidi, la presenza di specie licheniche acidofiliche è diagnostica della composizione della roccia sottostante. La presenza congiunta di assorbimenti caratteristici dei licheni acidofilici e della muscovite negli spettri da satellite possono quindi essere interpretati come proxy della presenza di rocce leucogranitiche. Si sono quindi analizzate le immagini in scala di grigi e composizioni a fasi colori di rapporti tra bande, assorbimenti relativi di banda e componenti principali, mirate ad enfatizzare gli assorbimenti di licheni e muscovite. In questo modo, le elaborazioni di telerilevamento, unite alle analisi spettrali hanno portato alla scoperta di un corpo granitico di 110 km2 (Buraburi Granite-BG) nella regione del Dolpo (Nepal occidentale). I risultati portano a concludere che le fasi di pre-processing e processing mirate alle applicazioni geologiche del telerilevamento, devono essere scelte e pesate in base agli specifici contesti ambientali e stagionali. Infine si è dimostrata l'importanza dei proxies quali licheni acidofilici e vernice del deserto, nel riconoscimento indiretto, da satellite, di rocce granitiche.