مقایسه داده های سنجنده ASTER و ETM+ در به نقشه در آوردن مناطق دگرسان شده، منطقه چهارگنبد استان کرمان

مقدمه :

تعداد زیادی از کانسارهای مس ایران در کمربند آتشفشانی- رسوبی ایران مرکزی واقع شده اند . این کمربند از پتانسیل زیادی جهت کانسارهای نوع پرفیری و رگه ای  برخوردار است و بخش زیادی از آن تحت اکتشاف تفضیلی قرار نگرفته است. منطقه چهارگنبد در جنوب شرقی این کمربند و در جنوب غربی استان کرمان واقع شده و ناحیه ای به وسعت670 کیلومتر مربع که در محدوده عرض جغرافیایی 29:30 و 29:45 وطول جغرافیایی 56:00 و 56:15 قرار گرفته است. این منطقه دارای آب وهوای خشک و نیمه خشک و پوشش گیاهی و خاک اندکی است، بنابراین استفاده از تصاویر ماهواره ای در این منطقه برای اکتشاف مناطق دگرسان شده- که راهنمای اکتشافی کانسار های پورفیری و رگه ای و بطور کلی دگرسانی های مرتبط با توده های نفوذی می باشد- بسیار مناسب می باشد.

از لحاظ زمین شناسی مناطق اطراف کانسار مس چهارگنبد از کمپلکس آذرآواری ائوسن و دو زون باریک آهکهای الیگوسن- میوسن و کوارتز دیوریت نفوذی می باشند که احتمالاً بعد از میوسن تشکیل شده است.کمپلکس آذر آواری عمدتاً از توفها با منشاً آندزیت، توفیت همراه با سنگ آهک و کنگلومرا و آندزیت تشکیل شده است. کوارتز دیوریت های پرفیری تنها سنگهای نفوذی هستند که در منطقه چهارگنبد رخنمون دارند و توده های عدسی مانند نامنظمی را تشکیل می دهند که در جهت شرقی- غربی کشیده شده اند و احتمال زیاد از لحاظ سن زمین شناسی مربوط به دوران بعد از میوسن می باشد. تنها تأثیر این نفوذی ها بر روی سنگهای مجاور عبارت است از آلتراسیون هیدروترمال که ظاهراً بدون پدیده تماس یا تشکیل هورن فلس می باشد.

با توجه به رشد روز افزون ماهواره های مختلف و گسترش تکنولوژی پردازش تصاویر، استفاده از سنجنده های مختلف در شناسایی کانسارها رشد روز افزونی یافته است. تکنیکهای پردازش تصاویر که در اینجا در مورد دو سنجنده ASTER (9 باند) و ETM+ (6 باند) بکاربرده شده شامل نسبتهای باندی و آنالیز مولفه های اصلی و ساختن ترکیبات کاذب رنگی می باشد که در بارز سازی مناطق دگرسان شده هیدروترمالی - به کمک باند هایی که در محدوده مادون قرمز طول موج کوتاه(SWIR) و باندها مرئی (VNIR) قرار می گیرند- مورد استفاده قرار گرفته است. سنجنده  ASTER با 5 باند در محدوده طول موج SWIR قابلیت های زیادی در به نقشه در آوردن مناطق دگرسان شده در اختیار ما قرار داده است و با توجه به محدوده باندهایی که این دو سنجنده در طول موج های مختلف دارا هستند، با یکدیگر مقایسه شده اند(می تر 1999؛ گوپتا 2003؛ لیلساند و کی فر 2000 ).

بحث :

 با استفاده از همبستگی باندها نسبت به همدیگر و همچنین مطالعه منحنی طیفی کانیهای هیدروکسیل و اکسید آهن نسبتهای مناسب بر روی باندهای هر دو سنجنده اعمال شد و نتایج جالبی بدست آمد. با توجه به جذب امواج الکترومغناطیس کانیهای رسی(کائولینیت، مونتموریلونیت، ایلیت و ...) در محدوده باند 9 سنجنده آستر (سابینز 1997) و همچنین بازتاب در باند 4و7 این سنجنده، از نسبت باندی 9/7 و 9/4 سنجنده ASTER و به همین ترتیب نسبت باندی 7/5 سنجنده ETM+ برای بارز سازی کانیهای رسی مورد استفاده قرار گرفت. بایستی به این نکته توجه داشت که بارز سازی نسبت باندی 9/7 نسبت به 9/4 سنجنده آستر ضعیف تر است ولی بدلیل اینکه نسبت باندی 9/4 پوشش گیاهی را نیز بارز می سازد- درختان در طول موج مربوط به باند 4 سنجنده ASTER دارای بازتاب می باشند- در نواحی خشک بهتر جواب می دهد(همچنین نسبت باندی 7/5 سنجنده ETM+ در اینجا پوشش گیاهی را نیز بارز کرده است)، که در مقایسه تصاویر به دست آمده سنجنده ASTER توانست مناطق دگرسان شده را بهتر بارز کند(شایسته فر و همکاران 2005). همچنین با توجه به مطالعه منحنی طیفی اکسید های آهن، بازتاب اکسیدهای آهن(هماتیت، لیمونیت، گوتیت) در باند 2 سنجنده ASTER و جذب در باند 1 اتفاق می افتد(پراست 2001)، بنابراین از نسبت باندی 1/2 سنجنده ASTER و به همین ترتیب از نسبت باندی 1/3 سنجنده ETM+ برای بارز سازی اکسید های آهن مورد استفاده قرار گرفت که در مقایسه تصاویر بدست آمده از این دو سنجنده، سنجنده ETM+ در به نقشه در آوردن مناطق اکسید آهن قوی تر نشان داد و علت آن تفاوت بیشتر بین جذب و بازتاب در سنجنده ETM+ می باشد. این نکته را نیز می بایستی در نظر گرفت که سنجنده ASTER در باندهای مرئی که اکسید های آهن را بارز می کند دارای قدرت تفکیک زمینی 15 متر می باشد که در مقایسه با سنجنده ETM+ که 30 متر می باشد از کیفیت بهتری برخوردار است. به همین صورت نیز برای بارز سازی پوشش گیاهی در منطقه با توجه به منحنی طیفی گیاهان از نسبت باندی 2/3 سنجنده ASTER و نسبت باندی 3/4  سنجنده ETM+ استفاده می شود.

ضمناً آنالیز مولفه های اصلی نیز روشی توانا در به نقشه در آوردن کانیهای رسی و اکسید آهن می باشد که می تواند با کم کردن اطلاعات، داده های اضافی را حذف کرده و اختلافات را بیشتر کند(رنجبر و همکاران 2003). بدین صورت بارز سازی این کانیها با شدت بیشتری مشخص می شود. جدولهای 1و2 آنالیز مولفه های اصلی بر روی باند های دو سنجنده فوق را نشان می دهد. با مطالعه این جداول می توان به نکته های جالبی در بارز سازی کانیها دست یافت. با توجه به نتایج جدول1 (سنجنده ASTER) در مولفه  اصلی 3 (PC3 ) باند های 3 (مادون قرمز نزدیک که بازتاب بر روی گیاهان را نشان می دهد) و باند2 (محدوده جذب گیاهان) دارای بارگذاری بالا اما با علامتهای مخالف هم می باشد. در تصویر این مولفه پوشش گیاهی بارز شده است. مولفه اصلی 5  (PC 5 ) هاله های دگرسانی و پوشش گیاهی را همراه هم بارز میکند(همانطور که در جدول مشاهده می شود، مولفه اصلی پنجم در باند 4 دارای بار گذاری بیشتری نسبت به باند 7 می باشد و این نشان می دهد که بیشتر بارز سازی کانی های رسی در این مولفه بدلیل بازتاب بالای باند چهارم می باشد)، با توجه به اینکه پوشش گیاهی در منطقه اندک است این مولفه مناطق دگرسان شده را بارز می سازد. مولفه اصلی چهارم (Pc4) نیز تا حدودی مناطق دگرسان شده را نشان می دهد ( باند 4 دارای بارگذاری مثبت و باند 9 دارای بارگذاری منفی می باشد) سایر مولفه ها بارز سازی قابل توجهی را نشان نمی دهند. به همین صورت با توجه به نتایج جدول 2 (سنجنده ETM+)، مولفه اصلی سوم مناطق اکسید آهن را بارز می کند و مولفه اصلی چهارم مناطق  رسی شده را نشان می دهد(به دلیل بالا بودن اختلاف بارگذاری بین باند 5 و 7) و مولفه اصلی پنجم نیز توانسته پوشش گیاهی را بارز کند.

همچنین ترکیبات رنگی مختلفی نیز بر روی باندهای هر دو سنجنده اعمال گردید که تصاویر حاصل از آن در ادامه آمده است. یکی از ترکیبات رنگی مناسب در بارزسازی کانیهای رسی ترکیب 457 (RGB) باند های ASTER و 543 (RGB) باندهای سنجنده ETM+ می باشد که کانیهای رسی با رنگ صورتی بارز شده اند. همچنین ترکیبات رنگی مختلفی از ترکیب مولفه های اصلی می توان تهیه کرد که واحد های مختلف را بتواند از یکدیگر تفکیک کند. در زیر دو ترکیب رنگی از مولفه های اصلی برای هر یک از سنجنده های فوق ساخته شده است. ترکیب رنگی مولفه های اصلی پنجم و چهارم و سوم در رنگهای (قرمز، سبز، آبی) برای سنجنده ETM+ (دگرسانی با رنگ قرمز و پوشش گیاهی با رنگ سبز بارز شده است) و ترکیب رنگی مولفه های اصلی چهارم و پنجم و سوم در رنگهای (قرمز، سبز، آبی) برای سنجنده ASTER (دگرسانی با رنگ قرمز و پوشش گیاهی با رنگ سبز روشن بارز شده) ساخته شده که کانیهای مختلف و پوشش گیاهی منطقه، از یکدیگر تمیز داده شده اند.

برای تایید درستی نتایج پردازش تصاویر در منطقه، مشاهدات صحرایی منطقه از قسمتهای دگرسان شده انجام گرفت و وجود دگرسانی (آرژلیکی و فیلیکی) را تایید کرد و مناطق حاوی اکسید آهن(هماتیت) و پوشش گیاهی در قسمتهای بارز شده  نیز در منطقه تایید شد.

نتیجه گیری :

مقایسه موردی دو سنجنده ASTER و ETM+ در منطقه چهارگنبد استان کرمان نشان داد که هر یک از این سنجنده ها در به نقشه در آوردن مناطق دگرسان شده و مناطق حاوی اکسید های آهن توانایی های منحصر به خود را دارند. در مورد بارز سازی پوشش گیاهی در منطقه هر یک از این دو سنجنده توانایی یکسانی دارند، ولی در بارز سازی مناطق دگرسان شده(مناطق حاوی کانیهای رسی) سنجنده آستر به دلیل داشتن تعداد باند های بیشتر در محدوده طول موج SWIR بهتر می باشد- باند 9 سنجنده ASTER بیشترین جذب کانیهای رسی در طول موجهای الکترومغناطیسی را داراست- و در نهایت سنجنده ETM+ در به نقشه در آوردن اکسید های آهن، نسبت به سنجنده ASTER- که باندی در طول موج آبی ندارد(معادل باند 1 سنجنده ETM+، که جذب اکسید های آهن اتفاق می افتد در سنجنده ASTER وجود ندارد)- مناسب تر است.

منابع

Gupta، R.P.، 2003. Remote Sensing Geology، Second edition، Springer-Verlag، Berline.

Lillesand، T.M. and Keifer، R.W.، 2000. Remote sensing and Image Interpretation، fourth edition، John Wiley & Sons، New York.

Mather، P.M.، 1999. Computer Processing of Remotely-Sensed Images، An Introduction، Second edition، Wiley، Chicester.

Prost، G.L.، 2001. Remote sensing for geologist، A guide to image interpretation، Second edition، Gordon and Breach، Switzerland.

Ranjbar، H.، Honarmand، M.، Moezifar، Z. and Roonwal، G.S.، 2003. Aplication of Crosta technique for porphyry copper alteration mapping، using ETM+ data: A case study of meiduk and Sar Cheshmeh areas، Kerman، Iran، Map India 2003. www. Gisdevelopment.net/application/mineral.

Shaystehfar. M.R، Ranjbar. H and Ahmadi. O. 2005. “Alteration mapping by using ETM+ and ASTER data in Dehaj area، southeast of Iran”. SPIE Conference، Bruges، Belgium.

Sabins، F.F.، 1997. Remote Sensing Principles and interpretation. Third edition، Freeman and company، New york.