بارزسازی واحدهای سنگ شناختی گنبدهای نمکی با استفاده از تحلیل

چکیده :
 
توان تفکیک طیفی بالای سنجنده استر امکانات ارزشمندی را در مطالعات سنگ شناختی و ژئوشیمایی به وجود آورده است.  ویژگیهای سنگ شناختی گنبدهای نمکی کنار سیاه و جهانی در جنوب شهر فیروز آباد، استان فارس، با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی داده هایVNIR-SWIR سنجنده استر در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج این پردازشها نشان داد که بهترین بارزشدگیهای سنگ شناختی گنبدهای نمکی در محدوده VNIR-SWIR مربوط به مولفه های ۹ باندی است، اگر چه محدوده SWIR نیز بارزشدگیهای قابل قبولی را بدست می دهد. ترکیب رنگی کاذب pc۳:R, pc۴:G, pc۷:B پس از منفی سازی pc۴ بهترین بارز شدگی را برای ژیپس، انیدریت، مارن، رس و نمک نشان می دهد. بهترین بارز شدگی های آهک نیز پس از منفی سازی   pc۵در همین مولفه دیده می شود. کنترل های میدانی و نقشه زمین شناسی منطقه سازگاری پهنه های بارز شده را با رخنمون های صحرایی نشان می دهد.

مجید هاشمی تنگستانی ، استاد یار بخش علوم زمین دانشگاه شیراز
حمید توکلی ، دانشجوی کارشناسی ارشد اقتصادی، بخش علوم زمین دانشگاه شیراز
مقدمه :
 
سنجنده استر یک  سنجنده چند طیفی مدار قطبی است که در دسامبر 1999 تحت همکاری آمریکا و ژاپن بر روی سکوی ترا ((Terra به فضا پرتاب شد.این سنجنده ناحیه طیفی وسیعی را با 14 باند پوشش می دهد که از ناحیه مرئی – فروسرخ نزدیک ((VNIR شروع شده و تاناحیه فرو سرخ گرمائی ((TIR ادامه می یابد.استر در دوره گردش 16 روزه، تصویر برداری زمین را بطور کامل انجام می دهد.این سنجنده در ناحیه مرئی – فروسرخ نزدیک ((VNIR شامل سه باند با توان تفکیک مکانی 15 متر، در فرو سرخ موج کوتاه (SWIR) شامل شش باند با توان تفکیک مکانی 30 متر و در فرو سرخ گرمائی  ((TIR شامل 5 باند با توان تفکیک مکانی 90 متر است.داده های سطح یک استرL1A)  )، داده های خام بدون هیچگونه پردازش (تصحیحات هندسی و جوی) هستند .داده های L1A، با تصحیحات هندسی برای تولید داده های L1B مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر تصحیحات هندسی، با توجه به سفارش کاربران پردازشهای دیگری نیز انجام می شود که تحت عنوان داده های سطح دو استر عرضه می شود. ASTER_07 شامل داده هایی است که تصحیحات جوی نیز بر روی آنها انجام گرفته است  .( ASTER user 's guide, 2001)
منطقه مورد مطالعه در شهرستان فیروزآباد در استان فارس قرار دارد. این منطقه از نظر اقلیمی گرم و خشک و دارای پوشش گیاهی کم تراکمی است.تنها پهنه های همراه با پوشش گیاهی مربوط به زمینهای زراعی و کشاورزی در ناحیه شمال شرقی گنبد نمکی کنار سیاه (دشت فیروز آباد) است و در نواحی جنوبی آن زمین های زراعی شامل نخلستانهایی است که از آبهای سطحی و آب چشمه ها برای آبیاری آنها استفاده می شود.
گنبد نمکی کنار سیاه با مختصات نقطه مرکزی 28° 45¢ 13² N,52° 24¢ 10² E  در 14 کیلومتری جنوب غربی شهر فیروزآباد و گنبد نمکی جهانی با مختصات نقطه مرکزی 28° 37¢ 16² N,52° 27¢ 51² E در 100 کیلومتری جنوب غربی همین شهر واقع شده اند (شکل 1). با توجه به قابلیت های سنجنده استر تاکنون استفاده های متعددی از آن برای بارزسازی سنگها شده است (تنگستانی و سروی، 1385؛ Ranjbar et al., 2003).
به طور کلی مطالعه گنبدهای نمکی از دیدگاه زمین شناسی و زیست محیطی دارای اهمیت زیادی می باشد. این مطالعه سعی دارد با استفاده از داده های استر ویژگیهای مختلف سنگ شناختی گنبدهای مورد مطالعه را تحت بررسی قرار دهد. با توجه به اهمیت و وسعت خاک های شور و گچی مطالعات زیادی پیرامون تفکیک پذیری این نوع خاک ها از خاک های غیر گچی و غیر شور به عمل آمده است(علوی پناه، 1385). ارتباط بین الگوی رخنمون گنبدهای نمکی و ساختارهای زاگرس به کمک داده های ماهواره ای نیز پیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است (Yassaghi, 2006)؛ ولی تاکنون مطالعه مشخصی بر روی سنگ شناسی گنبدهای نمکی با استفاده از داده های ماهواره ای انجام نشده است.
زمین شناسی منطقه مورد مطالعه:
منطقه مورد مطالعه در پهنه زاگرس چین خورده و در ناحیه فارس واقع می شود . در این منطقه گنبدهای نمکی به سن اینفراکامبرین به تعداد بیش از 100 عدد رخنمون دارند که تا بندر عباس گسترش می یابند.در این گنبدها سنگ های مختلفی بدون نظم چینه شناسی دیده می شوند که مربوط به سری (سازند) هرمز هستند. عمده پوشش سطح گنبدها ، مارن، گچ (ژیپس و انیدریت) ، تشکیلات آهکی و شیل است.گنبد نمکی کنار سیاه بیشتر از نمک به شکل لایه های سنگی تشکیل شده است. سنگ آهک های ماسه ای موجود در این گنبد قسمتی سبز رنگ با اثر ریپل مارک و بخش هایی توده ای و به رنگ خاکستری تیره هستند. در این آهک ها اثری از فسیل که بتوان سن مشخصی برای آن تعیین کرد یافت نشده است.گنبد نمکی جهانی بزرگترین گنبد نمکی منطقه فیروزآبادبه مساحت 70 کیلومتر مربع و شامل سنگ نمک هایی است که همراه با آن مقداری آهک توده ای سیاه رنگ با آثار استروماتولیت و آهک ورقه ای دیده شده است. افزون بر آن مقدار کمی مارن های الیژیست دار و شیل قرمز نیز بیرون زدگی دارد.آهک های استروماتولیت دار و شیل های قرمز را احتمالا بتوان بر اساس تشابه سنگی آن معادل سازند باروت و آهک های ورقه ای را معادل سازند میلا دانست (سازمان زمین شناسی کشور،1977).   اغلب واحدهای چینه شناسی رخنمون یافته در منطقه واحدهای کرتاسه و ترشیاری هستند که بطور همشیب برروی هم قرار گرفته اند، بجز سازند بختیاری که در بعضی جاها بصورت ناهمشیب بر روی سازندهای پیرتر فرسایش یافته قرار گرفته است. سازندهای در تماس با گنبد نمکی کنار سیاه از قدیم به جدید شامل گروه بنگستان و سازندهای پابده، آسماری، گچساران و کنگلومرای بختیاری و سازندهای در تماس با جهانی از قدیم به جدید شامل سورمه، فهلیان، داریان، گروه بنگستان، گورپی، پابده، میشان و گچساران می شود. نهشته های کواترنری به شکل مخروط افکنه ، پادگانه و رسوبات بستر امروز رودخانه ها در برخی قسمت های حوضه و در تمامی عرصه دشت گسترش دارند (سازمان زمین شناسی کشور،1977). گنبدها درحواشی با دیواره های بلند و صخره های نمکی و سنگی همراه هستند که توده های نمک به صورت ستون های سنگ نمک و نمکشار دیده می شوند. ساختارهایی همچون دودکش جن و چاله های انحلالی (Sink hole) با پوشش مارنی و دهان باز در این منطقه به فراوانی دیده می شود.
بحث :
 
پردازش داده هاProcessing)  Data)
تحلیل مولفه های اصلیPCA)) یکی از راههای کاهش مجموعه داده های چند باندی به تعداد کمتری مولفه است Tangestani and Moore, 2000)). این تبدیل ترکیبهای خطی ناهمبسته (بارهای ویژه بردار) متغیرها را به گونه ای انتخاب می کند تا هر ترکیب خطی استخراج شده متوالی یا مولفه اصلی، دارای واریانس کوچکتری باشد (مر و تنگستانی، 1382). این فرایند را می توان بر روی هر تعداد باند اجرا کرد  Tangestani and Moore, 2001)).
ترکیب سنگ شناختی گنبدها اساسأ شامل نمک، آهک، گچ (ژیپس و انیدریت) ، شیل، مارن و رس میباشند در این تحقیق با استفاده از داده های نرمال شده L1B ((IARR به منظور مطالعه میزان و نوع اطلاعات بارگذاری شده در مولفه ها، داده های 6 و 9 باندی سنجنده استر در محدوده VNIR-SWIR مورد مطالعه قرار گرفت.  مولفه های شش باندی و نه باندی و سهم هر کدام از pcها از کل تغییرات درصد واریانس (یا مقدار ویژه) مورد مقایسه قرار گرفت (جدول 1). نتایج بدست آمده نشان می دهد هر چه pcها در مراتب پایین تری قرار می گیرند میزان اطلاعات آنها کمتر می شود و بدیهی است که pc1 در جهت بیشترین واریانس اطلاعات زیادی را در بر داشته و pc2 اطلاعات کمتری را داراست.
 
(جدول 1):ماتریس مقدارهای ویژه
مولفه های 6 باندی
مولفه های 9 باندی
0.672138
0.947387
1
0.006474
0.087226
2
0.003295
0.035330
3
0.001488
0.004906
4
0.000535
0.003003
5
0.000485
0.001500
6
 
0.001054
7
 
0.000532
8
 
0.000477
9
                                                         
 
 
اگر چه pcهای پایین تر مانند pc4 ، pc5 ، ...از نظر درصد اطلاعات اهمیت زیادی ندارند ولی ممکن است از نظر نوع و کیفیت اطلاعات حائز اهمیت باشند . بر اساس رابطه pcها با باندها ، می توان به تفسیر پدیده های مهم زمین پرداخت (علوی پناه . سید کاظم ،1382).مولفه هایی با بیشترین بار ویژه بردارها برای 6 باند در جدول 2  نشان داده شده اند. این جدول نشان می دهد که pc2، pc3، pc4، pc5، pc6 بیشترین بار ویژه را برای باندهای 9،8،7،6،5،4 در خود ذخیره کرده اند.لذا از همین مولفه ها برای ساختن تصویر ترکیب رنگی کاذب بهره گرفته شده است.بر همین اساس ترکیب رنگی کاذبی که رنگ قرمز را به pc2 ، رنگ سبز را به pc6 و رنگ آبی را بعد از عمل منفی سازی به pc4 اطلاق کند  و ترکیب رنگی کاذب از pc5:R, pc6:G, pc4:B}} ، همچنین ترکیب رنگی کاذب از مولفه های 3،2،1 با بیشترین مقدار ویژه تولید شد (شکل 2).اگر چه شکل 2-ج بیشترین بارزسازی واحدهای گنبد نمکی کنار سیاه و جهانی را نسبت به دو شکل دیگر نشان می دهد اما شکل 2-الف بهترین بارزسازی انیدریت و ژیپس (رنگ آبی) با توجه به نقشه منطقه فراشبند (سازمان زمین شناسی کشور،1977) و شکل 2-ب بهترین بارزسازی مارن و رس (رنگ سبز) که در نقشه زمین شناسی منطقه مشخص نشده است را نشان می دهد.
همچنین بعد از عمل منفی سازی pc5 از مولفه های 9 باندی و منفی سازی pc3 از مولفه های 6 باندی، بارزسازی آهک انجام گرفت.بهترین بارزسازی مربوط به مولفه های 9 باندی برای گنبدهای نمکی مورد مطالعه است. (شکل 4)
 
نتیجه گیری :
 
دسته داده های VNIR-SWIR سنجنده استر برای بارزسازی واحدهای سنگی گنبدهای نمکی کنار سیاه و جهانی تحت پردازش PCA  قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که بهترین بارز شدگیهای واحدهای انیدریت، ژیپس، نمک، مارن و رس در تصویر ترکیب رنگی کاذب از مولفه های 9 باندی، در حالتی که رنگ سرخ به pc3 ، رنگ سبز بعد از عمل منفی سازی به pc4، و رنگ آبی به pc7 اطلاق شود،      می باشد. همچنین بهترین بارزشدگیهای آهک بعد از عمل منفی سازی pc5 برای مولفه های 9 باندی است. توان تفکیک طیفی بالای استر امکان بارز سازیهای متعددی را از واحدهای سنگی فراهم کرده که در صورت در اختیار داشتن ویژگیهای طیفی نمونه ها و سنگهای رخنمون شده در منطقه، امکان بارزسازی بیشتر با استفاده از پردازشهای پیشرفته طیفی (طیف پایه) امکان پذیر خواهد بود.
منابع فارسی :
 
1.تنگستانی و سروی، (1385)، مقایسه طیف سنجی داده های نرمال شده L1B و AST_07 سنجنده استر:منطقه آزمایشی نواحی سرچشمه و میدوک، جنوب شرق ایران، پنجمین گردهمایی علوم زمین
2-علوی پناه . سید کاظم، )1382)، کاربرد سنجش از دور در علوم زمین(علوم خاک)، انتشارات دانشگاه تهران
3- علوی پناه . سید کاظم، (1385)، سنجش از دور حرارتی در علوم زمین، انتشارات دانشگاه تهران
4- سازمان زمین شناسی کشور، (1977)، نقشه زمین شناسی منطقه فراشبند 1:100000
5- مر و تنگستانی (1382)، سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مرکز نشر دانشگاهی، تهران

کلید واژه ها: سایر موارد