استفاده از داده های رقومی ماهواره ای در شناسایی ساختارهای شکننده و تحلیل ساختاری منطقه داوران – شمال شرق رفسنجان

دسته لرزه زمین ساخت
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده علی سیستانی پور
تاريخ برگزاری ۰۹ اسفند ۱۳۸۴

چکیده :

یکى از مزیت هاى سنجش از دور در مطالعات زمین شناسى پوشش وسیع ناحیه مورد مطالعه است که اطلاعات بسیار سودمندى از الگوهاى ساختارى را ارائه مى دهد. گسل ها وشکستگیها ، ساختارهایى هستند که به خوبى بر روى تصاویر ماهواره اى شناسایى مى شوند . به منظور شناسایى ساختارهاى شکننده و تحلیل ساختارى منطقه داوران در شمال شرق رفسنجان ، داده هاى رقومى سنجنده TM مورد استفاده قرار گرفته است. با تعیین فاکتور شاخص بهینه (OIF) بهترین ترکیبهاى سه باندى جهت ایجاد تصاویر کاذب رنگى تعیین گردید. سپس با اجراى فیلترهاى مکانى گذر بالا ، تاثیر زاویه تابش خورشید و ایجاد کشیدگى یا انتقال در هیستوگرام داده ها ، گسل هاى منطقه شناسایى ودرادامه ارتباط و مکانیسم گسلها بررسى شد.  گسل اصلى منطقه گسل داوران است که داراى مکانیسم راستا لغز راستگرد با مولفه فشارشى مى باشد  به نظر مى رسد این گسل مهمترین عامل ایجاد دگر شکلى در منطقه است.  گسلهاى محل مورد مطالعه با شکستگیهاى مورد انتظار در یک زون برشى مطابقت مى کند. با توجه به وضعیت و پراکندگى گسلها ، منطقه تحت تاثیر نیروى برشى راستگرد قرار گرفته است.

 

Using digital data of satellite to recognize the brittle structures and analyzing structure in Davaran area- north east Rafsanjan

Ali Sistani Pour

 

Abstract

One of preferences of remote sensing in geology is wide cover of study area that gives useful information of structural pattern. Faults and fractures are structures that were recognized by satellite images. For recognizing the brittle structures and analyzing structure of Davaran area in the north east of Rafsanjan use the digital data of TM sensor. By using Optimum Index Factor (OIF) the most suitable false color combination was obtained. After that the spatial hipass filters and the effect of sun radiation angle and transportation in the data histogram were used. In the next stage the study area faults, mechanism and relation of them were recognized. The main fault of the region is Davaran fault which holds right lateral strike slip with pressure factor. This fault seems to be the most important factor of deformation in this region. The faults which are studied the area conform to the expected fractures in the shear zone. With regard to the direction and mechanism of region faults the area is affected by right lateral shear force

مقدمه :

دو روش  برای استخراج اطلاعات از تصویرهای ماهواره ای وجود دارد ،‌استخراج طرحهای هندسی با استفاده از الگوهای ژئومورفولوژیکی و استخراج الگوهای تابشسنجی به کمک مشخصه های منحصر به فرد جذب طیفی متناظر با نوع سنگ. معمولاً برای استخراج اطلاعات زمین شناسی در تصویرهای ماهواره ای از روش تعبیر بصری تصویرها استفاده می شود . در این رابطه به کمک اطلاعات ژئومورفولوژیکی نظیر شکل و شیب زمین ، شبکه آبراهه ها و چگونگی تراکم آنها و پوشش زمین می توان تجزیه و تحلیل جامعی انجام داد . خطواره ها نشان دهنده ساختارهای زمین شناسی مانند گسل ها یا شکستگیها هستند که بوسیله پردازش داده های رقومی ماهواره ای شناسایی می شوند و باید با خطواره های مصنوعی تمیز داده شوند . آشکارسازی خطواره ها برای بررسیهای زمین شناسی در زمینه شناخت گسل ها و حریم آنها برای ساخت سازه ها ونیز در اکتشاف نفت بسیار سودمند هستند ، از اطلاعات مربوط به خطواره ها می توان حتی به تجزیه و تحلیل ساختارهای زمین شناسی و همچنین تاریخ زمین پرداخت در این مقاله اطلاعات TM
 ماهواره ای
Landsat در پهنه 39-160 ، مورد پردازش قرار گرفت که شامل عملیات های بهگزینی ترکیب باندها و بارزسازی تصویر است. طی آن چندین گسل برای اولین بار شناسایی شدند. و تحلیل ساختاری منطقه صورت پذیرفت.

 

بحث :

- موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه مورد مطالعه :

منطقه مورد مطالعه قسمتی از ارتفاعات شمال شرق رفسنجان است و حد فاصل طول جغرافیایی ´15و ْ56  تا َ30و ْ56 و عرض جغرافیایی َ30و ْ30تا َ39و ْ30  قرار دارد ، این منطقه در حاشیه جنوبی ایران مرکزی واقع شده است(شکل 1). گسل فعال داوران از منطقه عبور کرده که علت اصلی دگر شکلی در منطقه است. ولی این گسل لرزه خیز نیست و به موازات گسل لرزه خیز کوهبنان در شمال شرق و گسل لرزه خیز رفسنجان در جنوب غرب قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه عمدتاً از سنگهای رسوبی تشکیل شده است و اندکی از سنگهای آذرین بیرونی اسیدی تا بازی به سن پر کامبرین است . بدون در نظر گرفتن رسوبات کواترنر و عهد حاضر بیشترین گسترش متعلق به سازندهای پالئوزوئیک و کرتاسه است.

 

- پردازش داده های رقومی :

A - بهگزینی ترکیب باندها:

در این پژوهش سعی شده تا با ترکیب مناسب باندهای سنجنده TM ، بهترین ترکیب سه باندی برگزیده شود ، برای این منظور از فاکتور شاخص بهینه (Index Factor Optimum) استفاده گردید و مناسبترین ترکیبهای رنگی کاذب (FCC) بدست آمده است.آمار کلی داده های خام استخراج شده برای هر دسته از
داده ها شامل حداقل و  حداکثر سطوح ارزشهای خاکستری و همچنین انحراف معیار و نیز ماتریس همبستگی بین باندها توسط نرم افزارمحاسبه شد.

برای انتخاب بهترین امکان ترکیب سه باندی ، فاکتور شاخص بهینه (OIF) برای شش باند از داده های سنجنده TM (به جزء باند 6) با استفاده از الگوریتم زیر محاسبه شده است :

مجموع انحراف معیارسه باندانتخابی است و مجموع قدر مطلق ضریب همبستگی بین هر دو باند از ترکیب سه باندی است.

پس از انجام محاسبات ترکیب 751 دارای بیشترین فاکتور شاخص بهینه است(جدول 1).

ترکیب های دیگری هم وجود دارد که دارای فاکتور شاخص بهینه بالایی هستند و در آنها بیشترین اطلاعات و کمترین مقدار مضاعف وجود دارد. در اینجا ما به علت اینکه ترکیب سه باندی تشکیل شده طبیعی تر و در آن گیاهان به رنگ سبز دیده شوند از ترکیب 741 استفاده کردیم.

B

- بارز سازی تصویر:

در اینجا هدف ما شناسایی خطواره ها است که جزء الگوهای هندسی است ، بدین جهت داده های رقومی سنجنده TM ماهواره لندست که شامل هفت باند عددی می باشند در نرم افزار
ER-Mapper
بارگذاری و سپس یک فایل اطلاعاتی از ترکیب هفت باند تهیه شد. با توجه به اینکه امکان پردازش اطلاعات با سه رنگ قرمز، سبز و آبی می باشد. فایل تهیه شده به پردازنده این قابلیت را می دهد که از مجموع هفت باند سه باند را  برای ترکیب سه رنگ و تهیه تصویر اولیه انتخاب نماید. همانطور که قبلاً گفته شد در اینجا ترکیب RGB=741 تهیه شد. با انجام عملیات زمین مرجع چرخش تصویر و ایجاد حالت طبیعی محدوده نسبت به جهات جغرافیایی انجام شد. در مرحله بعد از فیلترهای مختلف بارز کننده لبه ، گذر بالا (High pass) استفاده شد که طی آن لبه ها و خطواره ها به صورت برجسته نمود کردند و از فیلتر زاویه خورشید (Sun angle) استفاده شد ، تشخیص اشکال سطحی به مقدار زیادی به میزان اختلاف انعکاس نور خورشید بستگی دارد ، انعکاس نور خورشید نیز با تغییر دو عامل زاویه و جهت تابش خورشید تغییر می یابد  هر اندازه که زاویه تابش خورشید کمتر باشد به مقدار بیشتری اختلاف انعکاس و به عبارتی سایه ایجاد
می گردد و روی آن سطوح شکستگی یا لایه بندی نمایان تر می گردند.

ایجاد کشیدگی یا انتقال (transform) در هیستوگرام داده ها باعث استفاده از تمام محدوده ارزش عددی
داده ها (
Digital number) می گردد.

تصاویری که دارای مؤلفه فرکانس بالایی هستند در تصاویر رقومی بر جزئیات فضایی تاکید می کنند ، به این معنی که این تصاویر کنتراست موضعی را به صورت اغراق آمیز نشان می دهند و بر تصاویر اصلی بارز نشده برای نمایش پدیده های خطی یا لبه ها در داده های تصویر ارجحیت دارند ، به هر صورت تصاویر دارای مولفه فرکانس بالا، اطلاعات روشنایی فرکانس پایین فرا گرفته در تصاویر اصلی را حفظ نمی کنند.  تصاویری که مورد پردازش بارزسازی لبه قرار گرفته اند ، سعی بر حفظ کنتراست موضعی و هم اطلاعات روشنایی مربوط به فرکانس پایین را دارند.

 

- شناسایی گسل ها و تحلیل آنها :

با پردازش تصویر ماهواره ای و استفاده از فیلترهای مکانی خطواره ها خصوصاً گسل ها به صورت واضح مشخص می شوند(شکل 2) حتی گسل هایی که فعال هستند را می توان بوسیله پرتگاهها و بریدگی هائی که در رسوبات ایجاد می کنند شناسایی کرد و میزان جابجایی افقی گسل را بررسی یا حتی تعیین کرد و همچنین با جابجایی هایی که در سنگها ایجاد می کند میتوان به مکانیسم راستگرد و چپگرد بودن گسل ها هم پی برد. گسل اصلی منطقه گسل امتداد لغز داوران است که یکی از گسلهای ایران مرکزی است و دارای مکانیسم راستگرد است. گسلهای دیگر منطقه تقریباً در پنج روند عمده گسترش دارند(شکل 3).

 گروه اول گسلها به موازات گسل اصلی منطقه هستند و همان مکانیسم راستالغز راستگرد را دارند مهمترین گسل این گروه گسل داوران است که در جبهه شمال شرق ارتفاعات رفسنجان واقع شده است(شکلA,B4). این گسل دارای راستای 140ْ وشیب 80ْ به سمت جنوب غرب می باشد. گسلهای گروه دوم با زاویه  ( : زاویه اصطکاک داخلی سنگها که به طور عمده 30ْ در نظر گرفته می شود) نسبت به گسل اصلی قرار گرفته اند و مکانیسم راستالغز راستگرد دارند گسل دره در(شکل C4 ) وگسلهای شرق روستای گریسکوه که در این راستا جهت گیری کرده اند از مهمترین گسلهای این گروهند. گسلهای گروه سوم با زاویه   نسبت به گسل اصلی قرار گرفته اند و مکانیسمی راستالغز چپگرد دارند. از مهمترین گسلهای این گروه گسل شرق گریسکوه(شکلD4) وگسلهای جنوب سرتخت، غرب سبلوئیه را می توان نام برد.  گسلهای گروه چهارم زاویه  با گسل اصلی می سازند و دارای مکانیسم راستالغز راستگرد هستند مهمترین گسل این گروه گسل علی آباد است که از مرکز ارتفاعات عبور کرده(شکلE4) ودارای راستای 130ْ وشیب 80ْ به سمت شمال شرق است.از دیگر گسلهای این گروه گسل حاجی آباد است(شکلF4). گسلهای گروه پنجم دارای راستای تقریباً شمالی – جنوبی هستند و در اثر نیروهای کششی بوجود آمده اند این گسلها ماهیت نرمال داشته و امتداد اکثر آبراهه های اصلی و چشمه های منطقه از راستای این گسلها تبعیت می کنند. این گسلها شیبی بین 70ْ-60ْ به سمت شمال غرب دارند.

 

نتیجه گیری :

علم سنجش از دور برای شناسایی گسل و شکستگی های سطحی زمین بسیار سودمند است و با داشتن داده های رقومی ماهواره ای یک منطقه با پردازش این داده ها و فیلترگذاری میتوانیم خطواره ها ، خصوصاً گسل ها را شناسایی کنیم و چون در اینجا دید وسیعی از منطقه داریم می توانیم ارتباط بین گسل ها و همچنین مکانیسم برخی گسل ها را مشخص کنیم . در این مقاله گسلهای منطقه شناسایی شدند. گسل اصلی منطقه گسل داوران است و بقیه گسلها در پنج روند عمده گسترش داشتند که  شامل گسلهای موازی با گسل اصلی (Y) ، گسل های مزدوج ریدل و آنتی ریدل (´R, R)، گسلهای تقریباً موازی با گسل اصلی((P و گسلهای نرمال (T) می باشند. با توجه به مکانیسم و ارتباط بین گسلها، منطقه تحت تاثیر نیروی برشی راستگرد است و در اثر نیروی فشاری حاکم بر منطقه که دارای جهت شمال شرق است بوجود آمده است . این نیرو مسبب فعالیت و لرزه خیزی اکثر گسل های ایران مرکزی است.

 

 

منابع :

1-                 شهریاری- س و صفائی- ه .تهیه نقشه زمین شناسی بخشی از البرز مرکزی با استفاده از پردازش اطلاعات رقو می ماهواره ای. دانشگاه شهید بهشتی.1377 .

2-                  Chatterjee, R. S., Roy, J. and Bhattacharya, A. K., 1996. Mapping geological features of the Jharia colfield from Landsat - 5 TM data, Int. J. Remote Sensing, vol. 17, No. 16, P. 3257-3270.

3-                  Nash, C.R. 1992 : Factors affecting the acquisition of structural data from remotely-sensed images of eastern Australia, In Basement Tectonics 9, Rickared M.J., et al. (eds) p. 109-121 , Kluwer Academic publishers, London.

4-                  Sheffield, C., 1985, Selecting band combinations from multispectral data, Photogrametric Engineering and Remote Sensing, Vol. 51, No.6.

کلید واژه ها: کرمان