Εφαρμογή των τηλεπισκοπικών δεδομένων ASTER σε κοιτάσματα πορφυριτικού χαλκού και επιθερμικού χρυσού
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: The application of ASTER remote sensing data to porphyry copper and epithermal gold deposits
Συγγραφείς: Amin Beiranvand Pour, Mazlan Hashim
Έτος δημιουργίας: 2011
Πηγή: Ore Geology Reviews, Volume 44, February 2012, pages 1-9 (Science Direct)
Πίνακας περιεχομένων |
ΣΥΝΟΨΗ
Η παρούσα εργασία αναλύει τα χαρακτηριστικά της απόδοσης του προηγμένου διαστημικού τηλεπισκοπικού δέκτη θερμικής εκπομπής και ραδιομετρικής ανάκλασης ASTER, τα στάνταρ προϊόντα δεδομένων ASTER και τις εφαρμογές των πρόσφατα ανεπτυγμένων μεθόδων επεξεργασίας εικόνας που εφαρμόζονται σε δεδομένα ASTER ως εργαλείο για την χαρτογράφηση υδροθερμικών ζωνών εξαλλοίωσης, που σχετίζονται με την μεταλλοφορία πορφυριτικού χαλκού και επιθερμικού χρυσού και της σχετικής λιθολογίας των περιβάλλοντων πετρωμάτων.
Οι υδροθερμικές ζώνες εξαλλοίωσης, που συνδέονται με κοιτάσματα πορφυριτικού χαλκού, όπως φυλλοπυριτικές (σερικιτικές), αργιλικές, καλιούχες και προπυλιτικές, μπορούν να διακριθούν η μία από την άλλη χάρη στις χαρακτηριστικές φασματικές απορροφήσεις των κυρίαρχων ορυκτών τους, οι οποίες είναι ανιχνεύσιμες από τα φασματικά κανάλια του ASTER που ανήκουν στο μέσο υπέρυθρο (SWIR). Η αναγνώριση της φυλλοπυριτικής ζώνης είναι σημαντική στα αρχικά στάδια της εξερεύνησης για πορφυριτικό χαλκό καθώς η ύπαρξή της λειτουργεί σαν ένας δείκτης υψηλής πιθανότητας ύπαρξης οικονομικά εκμεταλλεύσιμης μεταλλοφορίας χαλκού.
ΜΕΘΟΔΟΣ
Η εφαρμογή των διάφορων μεθόδων επεξεργασίας εικόνας σε δεδομένα ASTER επιτρέπει την γρήγορη εξαγωγή χρήσιμης πληροφορίας, όπως οι τύποι και οι αφθονίες μεταμορφωμένων ορυκτών. Επίσης, η διαθεσιμότητα και ποικιλία των στάνταρ προϊόντων ASTER κάνει τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης κατάλληλα για ορυκτολογική εξερεύνηση. Τα δύο νέα προϊόντα ανάκλασης του ASTER SWIR: AST-07XT και RefL1b είναι πιο αξιόπιστα για ορυκτολογική χαρτογράφηση χωρίς την χρήση επιπλέον φασματικών δεδομένων από την τοποθεσία για ρύθμισή τους. Ειδικά τα δεδομένα του RefL1b είναι πιο κατάλληλα για περιφερειακή ορυκτολογική χαρτογράφηση.
Για την εξαγωγή φασματικής πληροφορίας από δεδομένα ASTER υπάρχουν τέσσερις αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται: 1) μέθοδοι βασισμένες στους λόγους καναλιών (band-ratio), δείκτες και λογικούς τελεστές, 2) μέθοδοι βασισμένες στις κύριες συνιστώσες και την ενίσχυση, όπως η Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (PCA) και η Minimum Noise Fraction (MNF), 3) αλγόριθμοι που βασίζονται στην μορφοποίηση-προσαρμογή (shape-fitting) όπως Spectral Angle Mapper (SAM), Matched-Filtering (MF) και Mixture-Tuned Matched-Filtering (MTMF) και 4) μέθοδοι partial unmixing όπως Linear Spectral Unmixing (LSU) και Constrained Energy Minimization (CEM).
Η εργασία τονίζει ότι οι αλγόριθμοι των λογικών τελεστών χρησιμοποιούνται καλύτερα για υδροθερμική ορυκτολογική χαρτογράφηση, περιλαμβάνοντας φυλλοπυριτικές και αργιλικές ζώνες, που συνδέονται με μεταλλοφορία πορφυριτικού χαλκού σε περιφερειακή κλίμακα. Οι αλγόριθμοι που βασίζονται σε μορφοποίηση-προσαρμογή και partial unmixing είναι ισχυροί και αξιόπιστοι για την ανίχνευση ορυκτών και ορυκτολογικών μαζών σε υδροθερμικές ζώνες εξαλλοίωσης σε τοπική κλίμακα. Κατά συνέπεια η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων που προέρχονται από τους αλγόριθμους του λογικού τελεστή, της μορφοποίησης-προσαρμογής και της partial unmixing, μπορεί να παράξει περιεκτική και ακριβής πληροφορία για τα αναγνωριστικά στάδια της εξερεύνησης χαλκού και χρυσού σε τοπική και περιφερειακή κλίμακα. Όλες οι μέθοδοι και οι εφαρμογές που αναλύονται σε αυτήν την εργασία αποδεικνύουν την χρησιμότητα των δεδομένων ASTER στην εξερεύνηση κοιτασμάτων πορφυριτικού χαλκού και επιθερμικού χρυσού σε ολόκληρο τον κόσμο.
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ
Τα κοιτάσματα του πορφυριτικού χαλκού δημιουργήθηκαν από υδροθερμικές διεργασίες υγρών που μετέβαλαν την ορυκτολογική και χημική ανάλυση των πετρωμάτων που τα περιέβαλαν. Η εξαλλοίωση δημιούργησε διακριτές ορυκτολογικές μάζες με διαγνωστικά χαρακτηριστική φασματική απορρόφηση στο ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο (VNIR) μέσω των υπέρυθρων συχνοτήτων μήκους κύματος (SWIR) (0,4-2,5μm) και/ ή του θερμικού υπέρυθρου (TIR) (8,0-14,0μm).
Τα κοιτάσματα του πορφυριτικού χαλκού συνήθως απαντώνται σε συνδυασμό με υδροθερμικές ορυκτολογικές ζώνες εξαλλοίωσης, όπως φυλλοπυριτικές , αργιλικές, καλιούχες και προπυλιτικές . Ο πυρήνας του χαλαζία και των καλιούχων ορυκτών περιβάλλεται από πολλαπλές ζώνες που περιλαμβάνουν άργιλο και άλλα υδροξυλιούχα ορυκτά, τα οποία έχουν ιδιότητες φασματικής απορρόφησης στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο χαρακτηριστικά αναγνωρίσιμες μέσω των υπέρυθρων τμημάτων μήκους κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Οι υπεργενετικές διεργασίες εξαλλοίωσης στις μάζες του πορφυριτικού χαλκού παρήγαγαν μια ζώνη οξειδίων με κυρίαρχα ορυκτά οξείδια/υδροξείδια του σιδήρου (κιτρινωπά έως κοκκινωπά μεταμορφωμένα πετρώματα), τα οποία μετατράπηκαν όλα σε σιδηρούν κάλυμμα (gossan). Τα οξείδια/υδροξείδια του σιδήρου όπως ο λιμονίτης, ο ιαροσίτης και ο αιματίτης τείνουν να έχουν μικρή ανάκλαση στο ορατό και στην εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία (0,4 έως 1,1 μm), λόγω της παρουσίας στοιχείων μετάπτωσης όπως Fe2+, Fe3+ και συχνά υποκαθίστανται από Mn, Cr και Ni στο κρυσταλλικό πλέγμα των ορυκτών.
Τα υδροξυλιούχα ορυκτά, συμπεριλαμβανομένου της αργίλου, της ομάδας των σουλφιδίων και των ανθρακικών ορυκτών, εμφανίζουν διαγνωστικά χαρακτηριστικές φασματικές απορροφήσεις λόγω των παλμικών διεργασιών των θεμελιωδών απορροφήσεων του Al-O-H, Mg-O-H, Si-O-H και του CO3 στο υπέρυθρο μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ως εκ τούτου, τα δεδομένα του υπέρυθρου μήκους κύματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγνώριση υδροθερμικών μεταμορφωμένων ορυκτολογικών μαζών. Τέτοιες ορυκτολογικές μάζες είναι: 1) ορυκτά που παράγονται από το πέρασμα υγρών χαμηλού pH (αλουνίτης και πυροφυλίτης), 2) ορυκτά που περιέχουν Al-Si-(OH) και Mg-Si-(OH), συμπεριλαμβανομένου των ομάδων του καολινίτη, του μαρμαρυγία και του χλωρίτη, και 3) ορυκτά που περιέχουν Ca-Al-Si-(OH) όπως η ομάδα του επίδοτου και η ανθρακική ομάδα (ασβεστίτης και δολομίτης).
Τα υδροθερμικά μεταμορφωμένα ορυκτά έχουν χαρακτηριστικές φασματικές απορροφήσεις στο ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο και έτσι μπορούν να αναγνωριστούν από πολυφασματικά και υπερφασματικά τηλεπισκοπικά δεδομένα ως εργαλείο για τα αρχικά στάδια της εξερεύνησης πορφυριτικού χαλκού και επιθερμικού χρυσού. Σήμερα, τα κοιτάσματα πορφυριτικού χαλκού προμηθεύουν σχεδόν τα τρία τέταρτα του παγκόσμιου Cu, το 50% του παγκόσμιου Mo, ίσως το ένα πέμπτο του παγκόσμιου Au, τον περισσότερο παγκοσμίως Re, και μικρότερο ποσοστό άλλων μετάλλων, όπως Ag, Pd, Te, Se, Bi, Zn και Pb.
Ο ASTER έχει επαρκή φασματική διακριτική ικανότητα στα υπέρυθρα κανάλια για χαρτογράφηση υδροθερμικών ορυκτολογικών ζωνών εξαλλοίωσης, οι οποίες σχετίζονται με την μεταλλοφορία πορφυριτικού χαλκού και επιθερμικού χρυσού. Το σχήμα 2 δείχνει τις θέσεις των φασματικών καναλιών του ASTER στα διάφορα μήκη κύματος του ηλεκτομαγνητικού φάσματος.
Τα ιδανικά κοιτάσματα πορφυριτικού χαλκού τυπικά χαρακτηρίζονται από υδροθερμικές ορυκτολογικές ζώνες εξαλλοίωσης, εκ των οποίων ο πυρήνας του χαλαζία και των καλιούχων ορυκτών περιβάλλεται από πολλαπλές ζώνες, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Η ευρύτερη φυλλοπυριτική ζώνη χαρακτηρίζεται από ιλλίτη/ μοσχοβίτη (σερικίτη) που παράγει μια έντονη χαρακτηριστική Al-OH απορρόφηση κεντραρισμένη στα 2,20 μm, που συμπίπτει με το κανάλι 6 του ASTER. Η στενότερη αργιλική ζώνη περιλαμβάνει τον καολινίτη και τον αλουνίτη, οι οποίοι παρουσιάζουν μια δευτερεύουσα χαρακτηριστική Al-OH απορρόφηση στα 2,17 μm, που αντιστοιχεί με το κανάλι 5 του ASTER. Οι ορυκτολογικές μάζες της εξωτερικής προπυλιτικής ζώνης περιλαμβάνουν επίδοτο, χλωρίτη και ασβεστίτη, που όλοι παρουσιάζουν χαρακτηριστικές απορροφήσεις τοποθετημένες στα 2,35 μm, που συμπίπτει με το κανάλι 8 του ASTER.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Η χρήση των δεδομένων ASTER στην εξερεύνηση ορυκτών και στην λιθολογική χαρτογράφηση έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια λόγω: 1) των φασματικών χαρακτηριστικών των καναλιών του ASTER, τα οποία είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στα υδροθερμικά μεταμορφωμένα ορυκτά, ειδικά στα υπέρυθρα μήκη κύματος της ακτινοβολίας, 2) της δυνατότητας εφαρμογής διαφόρων τεχνικών επεξεργασίας εικόνας, 3) του μικρού κόστους διάθεσης των ζητούμενων δεδομένων (περίπου $60 US ή Yen ισότιμα) και 4) του εύρους κάλυψης που είναι 60x60 km για περιφερειακή κλίμακα χαρτογράφησης. Λόγω αυτής της ενισχυμένης διακριτικής ικανότητας του ASTER στα μήκη κύματος SWIR γίνεται εφικτή η ορυκτολογική εξερεύνηση από μία διαστημική πλατφόρμα.
Έτσι από το 2000, τα δεδομένα του ASTER χρησιμοποιήθηκαν ευρέως και επιτυχώς στην λιθολογική χαρτογράφηση και στην ορυκτολογική εξερεύνηση.
