بارزسازی زونهای دگرسانی با استفاده از نقشه برداری زاویه طیفی و عدم اختلاط طیفی خطی ورقه ۱۰۰۰۰۰ :۱ ساردوئیه، جنوب استان کرمان
| دسته | دورسنجی و GIS |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین |
| تاريخ برگزاری | ۱۴ اسفند ۱۳۸۶ |
چکیده:
با توجه به اینکه بیشتر ذخایر مس پورفیری همراه با هاله های دگرسانی می باشند، شناخت این مناطق می تواند جهت عملیات اکتشافی در مقیاس ناحیه ای بسیار مفید باشد. رده بندی تصویر یکی از کاربردی ترین روشها در استخراج اطلاعات از داده های سنجش از دور می باشد. در این تحقیق با به کار گیری روش های رده بندی نقشه برداری زاویه طیفی و عدم اختلاط طیفی خطی برروی دسته داده L۱B سنجنده استر مناطق دگرسانی موجود در برگه ۱:۱۰۰۰۰۰ ساردوئیه،جنوب استان کرمان، مورد بررسی قرار گرفت.
ابتدا داده های L۱B سنجنده استر توسط کالیبراسیون میانگین بازتاب داخلی (IARR) کالیبره شدند و سپس بر روی این داده ها با استفاده از طیف تصویر و طیف سازمان زمین شناسی آمریکا (USGS) پردازشهای پیشرفته SAM و LSU انجام گرفت. نتایج حاصل از پردازش نشان داد که استفاده از طیف تصویر نتایج واقعی تری را نسبت به طیف سازمان زمین شناسی آمریکا بدست می دهد. استفاده از روش LSU علاوه بر بارزسازی مناطق دگرسانی فراوانی نسبی مواد را نیز تعیین می نماید.
مجید هاشمی تنگستانی (استادیار بخش علوم زمین دانشگاه شیراز )
مهدیه حسینجانی زاده (دانشجوی کارشناسی ارشد بخش علوم زمین دانشگاه شیراز )
مقدمه :
سنجش از دور علم کسب اطلاعات، پردازش و تفسیر تصاویر و داده های به دست آمده از فضاپیماها و ماهواره ها است که بر هم کنش بین ماده و انرژی الکترومغناطیس را ثبت می کنند .(Sabins1999)
یکی از مهمترین هدفهای سنجش از دور زمین شناختی، توسعه روشهایی برای نقشه برداری کانیها و تشخیص انواع سنگها است. زونهای دگرسانی به دلیل همراه بودن با ذخایر فلزی و از سوی دیگر به دلیل خصوصیات مناسب برای انجام تحقیقات سنجش از دور مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. (تنگستانی و مظهری 1383، تنگستانی و سروی 1385)
(Abram et al. 1977, Rown et al. 2003, 2006, Galvao et al. 2001, Tangestani et al. 2001, 2002, 2003, 2005, Ranjbar et al. 2004)
سنجنده استر محصول مشترک آمریکا و ژاپن است که بر روی ماهواره ترا قرار دارد و در سال 1999 به فضا پرتاب شد. این ماهواره دارای ارتفاع نسبی 705 کیلومتر و مدار گردش 2/98 درجه نسبت به استوا و دوره گردش 16 روزه می باشد. این سنجنده نسبت به سنجنده های چند طیفی قدیمی تر از توان تفکیک طیفی بالاتری برخوردار بوده و دارای توانایی بهتری برای تشخیص و شناسایی دگرسانی های گرمابی و تمایز واحدهای سنگ شناختی می باشد.
سنجنده استر اطلاعات منابع زمینی را در 14 باند مجزا تهیه می کند. از این 14 باند، سه باند در محدوده مرئی و فروسرخ نزدیک ((VNIR (µm 86/.-52/.) با تفکیک مکانی 15 متر و قایلیت دید سه بعدی که توسط دو مولفه NADIR و BACKWARD فراهم می شود، قرار گرفته است. در محدوده فروسرخ موج کوتاه (SWIR) (µm 43/2-6/1 ) این سنجنده دارای شش باند با تفکیک مکانی 30 متر است. این باندها دارای بیشترین پتانسیل برای بررسی ترکیب مواد زمینی بوده و طیف جذبی کانیهای هیدروکسیلی، سولفاتی و کربناتی در این محدوده قرار می گیرد. محدوده فروسرخ گرمایی TIR)) (µm 65/11-125/8 ) دارای پنج باند با تفکیک مکانی 90 متر می باشد guide 2001).(ASTER User
در این تحقیق سعی شده است با استفاده از روش های پردازش طیفی SAM و LSU مناطق دگرسانی موجود در منطقه بارزسازی شوند. به دلیل اینکه کانیهای کائولینیت ،مونتموریلونیت و موسکویت در باند 6 استر µm) 2050/2) جذب نشان می دهند این سنجنده توانایی تفکیک انها را از هم ندارد و در نتیجه در یک گروه بررسی می شوند. کانیهای آلونیت و پیروفیلیت نیز در باند 5 استر( µm 165/2) و کانیهای کربناته و کلریتی در باند 8 استر µm (330/2) جذب نشان می دهند و نمی توانند از هم تفکیک شوند.
بحث :
زمین شناسی منطقه مورد مطالعه :
ورقه 1:100000 ساردوئیه در جنوب استان کرمان و در بین طولهای جغرافیایی ' 00°57 و'30 °57 شرقی و عرضهای جغرافیایی'00 ° 29و '30° 29 شمالی قرار گرفته است. این ناحیه از نظر تقسیمات ساختاری ایران در کمربند آتشفشانی رسوبی ایران مرکزی و در زون ارومیه –دختر قرار گرفته و بر اساس تقسیمات ناحیه کرمان بخشی از کمربند دهج -سادوئیه محسوب می شود. کمربند دهج- ساردوئیه با طول 450 کیلومتر و عرض 90 کیلومتر از شمال غرب و غرب استان کرمان، مناطق انار و دهج، شروع شده و تا جنوب شرق این استان (جبال بارز جیرفت) امتداد یافته است. ذخایر عمده مس ناحیه کرمان مانندسرچشمه و میدوک در این کمربند قرار گرفته اند (Dimitrijevic 1973).
مجموعه آمیزه رنگین قدیمی ترین رخنمونهای منطقه بوده که تنها در گوشه جنوب شرقی آن برونزد دارد. این مجموعه از دیاباز، چرت، سرپانتین، توف و قطعات آهکی تشکیل شده است و سن آن کرتاسه بالایی می باشد.
بخشهای وسیعی از این ورقه توسط کمپلکس آتشفشانی رسوبی ائوسن شامل سنگهای آندزیتی، آندزیت-بازالتی، بازالتی، تراکیتی، ریولیتی، تراکی آندزیتی، تراکی بازالتی به همراه پیروکلاست های وابسته پوشیده شده است.
این مجموعه آتشفشانی رسوبی توسط توده های نفوذی گرانیتی و گرانودیوریتی مورد نفوذ قرار گرفته و محلولهای گرمابی باعث بوجودآمدن دگرسانی وسیع و کانه زایی مس در منطقه شده اند.
ازجمله محدوده های دگرسانی می توان درآلو، سوراخ مار 1و2، نمش، بندر هنزا، هنزا، گدار سیاه، گورو، سین آباد، سرمشک، جنگا، رودسیبا، هنزاکوه، دولت آباد، جوزو، زمین حسین را نام برد .(Geological Survey of Iran 1972)
این منطقه در یک نا حیه کوهستانی و در ارتفاعات 1600 تا 4170 متر ی قرار گرفته و با توجه به ضعیف بودن پوشش گیاهی آن و قرار گرفتن در منطقه نیمه خشک برای مطالعات سنجش از دور مناسب می باشد
کالیبراسیون داده ها:
به دلیل تاثیر ذرات موجود در جو زمین ممکن است نوری که به سنجنده می رسد کمتر یا بیشتر از حدی باشد که از زمین تابیده شده است. با استفاده از تصحیحات جوی می توان این تاثیرات را در طیف تصویر کم یا تعدیل کرد. بنابر این قبل از شروع پردازش داده ها لازم است که بر روی آنها تصحیح جوی صورت گیرد. کالیبراسیون میانگین بازتاب داخلی (IARR) برای نرمال کردن تصاویر به کمک یک طیف میانگین صحنه می تواند برای این کار مورد استفاده قرار گیرد. این روش بویژه برای تعدیل داده های طیفی به بازتاب نسبی در منطقه ای که هیچ گونه اندازه گیری خاص زمینی وجود ندارد و اطلاعات کمی از منطقه موجود می باشد موثر است. این کالیبراسیون بوسیله محاسبه یک طیف میانگین برای صحنه ورودی و به کار گرفتن این طیف به عنوان طیف مرجع انجام می شود. بازتاب ظاهری برای هر پیکسل تصویر بوسیله تقسیم طیف مرجع به طیف هر پیکسل به دست می آید.
پردازش داده ها :
در ابتدا باندهای SWIR داده های L1B سنجنده استر، بر اساس باند های VNIR بازنویسی شدند.
سپس پنجره ای با ابعاد 3388 × 3183 پیکسل از این داده ها که منطقه مورد مطالعه را در برمی گرفت انتخاب شد. بر روی این داده ها کالیبراسیون میانگین بازتاب داخلی IARR))صورت گرفته وبا استفاده از طیف آزمایشگاه USGS و طیف تصویر، پردازش های نقشه برداری زاویه طیفی (Spectral Angle Mapping) و عدم اختلاط طیفی خطی (Linear Spectral Unmixing) برای بارزسازی مناطق دگرسانی انجام شد. برای این منظور طیف کانی های آلونیت (آرژلیک پیشرفته )، کائولینیت (آرژلیک)، کلریت (پروپیلیتیک) انتخاب شدند. طیف تصویر با استفاده از فرایند شاخص خلوص پیکسل (Pixel Purity Index) استخراج شد. طیف USGS نیز پس از بازنویسی به 9 باند استر مورد استفاده قرار گرفت.
نقشه برداری زاویه طیفی :
SAMیک روش رده بندی طیفی می باشد که در طی آن شباهت بین طیف مرجع با طیف پیکسل بوسیله محاسبه زاویه بین طیف ها تعیین می شود. این طیف ها به عنوان بردارهایی در فضایی برابر با تعداد باند ها در نظر گرفته می شوند (Kruse 1993).
خروجی این محاسبات یک تصویر رده بندی شده، و تصاویر Ruleبه تعدادعضوهای انتهایی می باشد. پیکسل هایی که زاویه طیفی کوچکتری دارند در تصاویر Ruleتیره تر دیده شده و بیشترین جورشدگی را با طیف مرجع نشان می دهند.
پس از انجام پردازش SAM بر روی داده ها آستانه برش چگالی (Density Slice)
انجام گرفت تا مناطقی که بیشترین انطباق با طیف مرجع را دارند، مشخص شوند. پردازشSAM بر روی داده ها با استفاده از طیف تصویر زوایای کمتری را نشان می دهد و سازگاری بیشتری با مناطق دگرسانی دارد. مناطق دگرسانی درآلو، سوراخ مار، دامنه، سین آباد، جوزو، گدارسیاه، دولت آباد، سه راهی،سراب و سرمشک در تصاویر خروجی به خوبی مشخص و تفکیک شدند. مناطق آلونیتی در مرکز قرار گرفته و در اطراف آنها مناطق آرژلیک و پروپیلیتیک دیده می شوند.
انجام گرفت تا مناطقی که بیشترین انطباق با طیف مرجع را دارند، مشخص شوند. پردازشSAM بر روی داده ها با استفاده از طیف تصویر زوایای کمتری را نشان می دهد و سازگاری بیشتری با مناطق دگرسانی دارد. مناطق دگرسانی درآلو، سوراخ مار، دامنه، سین آباد، جوزو، گدارسیاه، دولت آباد، سه راهی،سراب و سرمشک در تصاویر خروجی به خوبی مشخص و تفکیک شدند. مناطق آلونیتی در مرکز قرار گرفته و در اطراف آنها مناطق آرژلیک و پروپیلیتیک دیده می شوند.
عدم اختلاط طیفی خطی:
LSU یک روش پردازش Sub-Pixel می باشد که برای تعیین نسبت مواد تشکیل دهنده در یک پیکسل بر اساس مشخصات طیفی مواد بکار می رود. در محیطهای زمین شناسی بیشتر پیکسل های یک تصویر خالص نیستند و ارزش هر پیکسل اغلب مخلوطی از انرژیهای بازتابی یا گسیل شده از مواد مختلف در میدان دید لحظه ای (IFOV) است. مدلهای اختلاط طیفی سعی در پیدا کردن فراوانی نسبی یا مطلق تعدادی از ترکیبات طیفی یا عضوهای انتهایی که در ترکیب مشاهده می شود دارد، بنابراین خروجی این پردازش یک مجموعه از تصاویر است که برای هرعضو انتهایی انتخابی فراوانی آن رده را در پیکسل به تصویر می کشد .(Van Deer Meer 1995,1996, 1999, 2001)
نتایج خالص طیفی یک سری تصاویر خاکستری برای هر عضو انتهایی و تصویر خطای جذر میانگین مربعات RMS Error)) است. در تصاویر خاکستری فراوانی های بالاتر و در تصویر RMS خطای بالاتر با پیکسلهای روشن نشان داده می شوند (.(ENVI 4.0 User guide
فراوانی عضو انتهایی خروجی های عدم اختلاط بین 0و1 می باشد باوجود این فراوانی های منفی و بزرگتر از یک نیز وجود دارند، که این فراوانی ها نتایج اشتباهی را نشان می دهند. نتایج خالص طیفی به مقدار زیادی به طیف عضو انتهایی بستگی داشته و تغییر در عضو انتهایی نتایج را تغییر می دهد. مشاهده تصاویر RMS به تعیین عضو انتهایی اشتباه و گمشده کمک می کند (.(ENVI 4.0 Tutorial
پردازشLSU بر روی تصاویر IARR با استفاده از طیف تصویر و طیف USGS صورت گرفت و به دلیل وجود مقادیر بزرگتر از یک در تصویر مجدداً تکرار شده این کار با بررسی تصاویر RMS و تصاویر خاکستری و مشخص کردن مناطقی که خطای بالا داشته انجام شد. پردازش LSU 4بار بر روی داده های استر تکرار شد تا نتایج کمتر از یک حاصل شود.
مناطق بارزسازی شده مانند مناطق بارزسازی شده توسط فرایند نقشه برداری زاویه طیفی می باشند و با مناطق دگرسانی موجود در منطقه سازگاری دارند. علاوه بر این مناطق، در واحد افیولیتی، جنوب غرب ورقه نیز دگرسانی آرژلیک بارزسازی شده است. با این روش می توان فراوانی هر کدام از مواد را در پیکسل ها تعیین نمود. در این روش تعداد پیکسلهایی که آلونیت را بارزسازی کرده اند کمتر بوده و فراوانی آنها%50 -29 می باشد.
نتیجه گیری :
با توجه به پردازش های انجام شده می توان نتیجه گرفت که استفاده از طیف تصویر نتایج واقع بینانه تری را نسبت به طیف آزمایشگاه USGS بدست می دهد. فرایند شاخص خلوص پیکسل روش مناسبی برای استخراج طیف تصویر می باشد و با اجرای فرایندهای پیشرفته نقشه برداری زاویه طیفی و عدم اختلاط طیفی خطی بر روی داده های استر می توان مناطق دگرسانی آرژلیک ،آرژلیک پیشرفته و پروپیلیتیک را به خوبی از هم تفکیک نمود. با روش عدم اختلاط طیفی خطی علاوه بر بارزسازی مناطق دگرسانی می توان فراوانی نسبی مواد را در پیکسل تعیین نمود و احتمال دارد که بتوان بر اساس مقدار فراوانی های این عناصر مناطق دگرسانی دیگر را نیز بارزسازی نمود.
با توجه به مناطق بارزسازی شده مناطق درآلو و دولت آباد برای پی جوئیهای بعدی و انجام فعالیت های اکتشافی از اهمیت بیشتری بر خوردار می باشند.
منابع فارسی :
1- هاشمی تنگستانی، مجید. مظهری، نازی. "با رزسازی و تفکیک زونهای دگرسانی مس پرفیری با استفاده از باندهای فروسرخ موج کوتاه (SWIR) سنجنده آستر، مطالعه موردی منطقه میدوک، شمال شهر بابک، کرمان"هشتمین همایش انجمن زمین شناسی ایران1383
2- هاشمی تنگستانی، مجید. سروی، فرناز "مقایسه طیف سنجی داده های نرمال شده L1B و AST_07 سنجنده استر؛ منطقه آزمایشی نواحی سرچشمه و میدوک، جنوب شرق ایران" بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین اسفند 1385.