Εντοπισμός κοιτασμάτων χρυσού στην περιφέρεια Birim ανατολικά της Γκάνας

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:39, 11 Μαρτίου 2015

Εικόνα 1: Πιθανές περιοχές ύπαρξης χρυσού στην περιφέρεια Birim στη Γκάνα

Εικόνα 2: Τιμές αντίθεσης των παραγόντων σε φθίνουσα σειρά

Εισαγωγή

Η τεχνολογία της Τηλεπισκόπησης και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών έχουν διαδραματίσει σημαντικό ρόλο αναφορικά με τον εντοπισμό και την ανακάλυψη κοιτασμάτων διαφόρων ορυκτών σε ένα μεγάλο μέρος του κόσμου. Η χρήση τέτοιων συστημάτων σε μεταλλευτικές έρευνες έναντι κάποιας συμβατικής μεθόδου προσφέρει μια ποικιλία διαφορετικών τεχνικών οι οποίες οδηγούν σε μείωση του χρόνου και του κόστους καθώς δεν απαιτείται μεγάλο εργατικό δυναμικό. Παράλληλα, αποφεύγονται πολυάριθμες μεταλλευτικές έρευνες οι οποίες, στην περίπτωση που ακολουθείται μια συμβατική μέθοδος, είναι αναγκαίο να υλοποιηθούν πριν ανακαλυφθεί ένα ορυκτό.

Περιοχή μελέτης

Η παρούσα μελέτη εξετάζει την περιοχή Birim, βόρεια περιφέρεια στην ανατολική πλευρά της Γκάνας. Η πρωτεύουσά της, New Abirem αποτελεί μια στρατηγική τοποθεσία, καθώς βρίσκεται ανάμεσα σε μεγάλες εμπορικές πόλεις. Η περιοχή εκτιμάται ότι καλύπτει συνολική έκταση 497 τετραγωνικών χιλιομέτρων και περιλαμβάνει κοιτάσματα που αποτελούν αντικείμενα μεγάλης μεταλλευτικής έρευνας και εκμετάλλευσης από μια σειρά επιχειρήσεων και ορυχείων χρυσού και διαμαντιού. Στο μεγαλύτερο μέρος της περιοχής κυριαρχεί γρανίτης καθώς και φυλλίτης, χαλαζίας και σχιστόλιθοι, δηλαδή πετρώματα με μεγάλες δυνατότητες εξόρυξης υπόγειων υδάτων.

Μεθοδολογία

Για την υλοποίηση της μελέτης χρησιμοποιήθηκε ο γεωλογικός χάρτης της περιφέρειας Birim, δορυφορικές εικόνες Landsat της περιοχής μελέτης, γεωφυσικά και γεωχημικά δεδομένα, το λογισμικό ERDAS Imagine 2010, το ArcGIS 10.1 και το ArcView 3.3 από την ESRI. Τα ορυκτά αργίλου παρουσιάζουν ισχυρή απορρόφηση στη φασματική περιοχή γύρω στα 2.2 μm (που αντιστοιχεί στο κανάλι 7, δηλαδή το μέσο υπέρυθρο) και υψηλή ανακλαστικότητα στη φασματική περιοχή γύρω στα 1.6 μm (που αντιστοιχεί στο κανάλι 5). Η εικόνα που χρησιμοποιήθηκε ήταν ήδη στο παγκόσμιο σύστημα συντεταγμένων (Universal Transverse Mercator-UTM) και δεν απαιτήθηκε γεωμετρική διόρθωση της εικόνας καθώς η Γκάνα χρησιμοποιεί σήμερα τη ζώνη 30Ν στο παγκόσμιο σύστημα συντεταγμένων. Επίσης, δεν εφαρμόστηκε ραδιομετρική διόρθωση στην εικόνα, εφόσον δεν υπήρχε νεφοκάλυψη. Γεωαναφορά πραγματοποιήθηκε στο γεωλογικό χάρτη της περιοχής μελέτης λόγω της διαφοράς στο σύστημα συντεταγμένων μεταξύ του γεωλογικού χάρτη και της εικόνας, οπότε δημιουργήθηκε το vector layer. Ορισμένες τεχνικές βελτίωσης εικόνας, όπως ο συνδυασμός καναλιών, η αναλογία καναλιών (προκειμένου να ενισχυθούν φασματικές διαφορές) και η ανάλυση κύριων συνιστωσών (με σκοπό την εύρεση διαφορετικών τύπων πετρωμάτων), έλαβαν χώρα για την παρατήρηση υδροθερμικών αλλοιώσεων, γεγονός που οδήγησε στη δημιουργία του raster layer. Αερομαγνητική εικόνα χρησιμοποιήθηκε επειδή μπορεί να χαρτογραφεί στοιχεία μη ορατά κάτω από τη γεωλογία, σε αντίθεση με τη δορυφορική εικόνα που χαρτογραφεί μόνο την επιφάνεια του εδάφους. Το vector και raster layer, τα γεωχημικά δεδομένα, τα γεωφυσικά δεδομένα και τα σημεία εμφάνισης χρυσού (ορισμένα από τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως δείγματα και τα υπόλοιπα για επιβεβαίωση και έλεγχο) ενοποιήθηκαν για να σχηματίσουν τη βάση δεδομένων του GIS. Με τη χρήση του ArcView, τα δείγματα χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του βάρους κάθε στοιχείου. Στη συνέχεια συνδυάστηκαν για να παραχθεί ο χάρτης πιθανής ύπαρξης χρυσού στην περιφέρεια Birim, ο οποίος φαίνεται στην εικόνα. Ο όρος Posterior Probability αφορά την πιθανότητα εμφάνισης του κοιτάσματος. Υπολογίζεται διαιρώντας το συνολικό αριθμό των δειγμάτων ή σημείων με τη συνολική έκταση της περιοχής μελέτης. Στη συνέχεια, τα βάρη υπολογίστηκαν με τη χρήση των δειγμάτων και των θεματικών τάξεων, ενώ οι σταθμισμένες θεματικές τάξεις συνδυάστηκαν προκειμένου να εκτιμηθούν οι πιθανότητες που συνδέονται με την ύπαρξη χρυσού.

Ανάλυση αποτελεσμάτων

Η αντίθεση δίνει το μέτρο της χωρικής συσχέτισης μεταξύ της εμφάνισης τοποθεσιών χρυσού και των διαφόρων παραγόντων. Η υδροθερμική μεταβολή της αργίλου έλαβε τιμή μικρότερη από 1, ενώ ο γεωχημικός παράγοντας παρουσίασε την υψηλότερη τιμή (3.18). Συνεπώς, οι χαρακτηριστικότεροι παράγοντες ένδειξης πιθανών κοιτασμάτων χρυσού στην περιοχή μελέτης είναι ο γεωχημικός παράγοντας και ο γεωφυσικός παράγοντας. Το γεγονός ότι τα γεωχημικά στοιχεία εμφανίζουν την υψηλότερη τιμή αντίθεσης και, συνεπώς, τους πιο αξιόπιστους δείκτες για την ανάδειξη κοιτασμάτων χρυσού σημαίνει ότι απαιτείται επιτόπια αναζήτηση και μελέτη των γεωχημικών συστατικών των υλικών του χώρου για την εξερεύνηση των νέων κοιτασμάτων. Αντίθετα, η υδροθερμική μεταβολή της αργίλου αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για την ανάδειξη περιοχών όπου είναι λιγότερο πιθανό να βρεθούν κοιτάσματα χρυσού, δεδομένου ότι το βάρος της και οι τιμές αντίθεσης που παρουσιάζει κυμαίνονται κοντά στο μηδέν. Οι χαμηλές αυτές τιμές οφείλονται σε διάφορους παράγοντες, όπως: α) ορισμένες περιοχές οι οποίες χαρτογραφούνται και απεικονίζονται ως αλλοιωμένες δε σχετίζονται με εξόρυξη χρυσού, β) οι υδροθερμικές μεταβολές κοντά σε περιοχές μικρών αποθεμάτων χρυσού δεν είναι ανιχνεύσιμες από τις δορυφορικές εικόνες Landsat, γ) οι διαδικασίες αποσάθρωσης ενδέχεται να υπερκαλύψουν τη φασματική απόκριση των υποκείμενων πετρωμάτων με επικαλύψεις και εσωτερικές ορυκτολογικές αλλοιώσεις. Οι περισσότερες εταιρίες εξόρυξης χρυσού βρίσκονται μέσα σε αυτές τις περιοχές υψηλών σχετικών πιθανοτήτων (κόκκινες περιοχές). Από το χάρτη εξάγεται το συμπέρασμα πως 158 τετραγωνικά χιλιόμετρα θεωρούνται πιθανές περιοχές ύπαρξης χρυσού, δηλαδή στο 32% των συνολικών εκτάσεων ενδέχεται να εμφανιστούν κοιτάσματα χρυσού στην περιοχή μελέτης. Οι απαραίτητες πληροφορίες για την έκταση και τη χωρική κατανομή των πόρων χρυσού επιτρέπουν στις πολεοδομικές αρχές ορυκτών την πραγματοποίηση συσχετισμών με άλλες μορφές χρήσεων γης (όπως οι αστικές περιοχές ή προστατευόμενες περιοχές) ή με άλλους παράγοντες (όπως οι συγκοινωνίες ή περιβαλλοντικές πληροφορίες). Επίσης, ο προγραμματισμός σχεδίων χρήσης γης θα μπορεί να γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε να αποτραπούν χρήσεις γης οι οποίες είναι ασυμβίβαστες με μελλοντικές δραστηριότητες εξόρυξης χρυσού. Σε γενικές γραμμές, ο χάρτης αυτός συμβάλλει στη λήψη στρατηγικών αποφάσεων όσον αφορά την προστασία των περιοχών εξόρυξης χρυσού ή της αξιοποίησης αυτών για εναλλακτικές χρήσεις γης. To παρόν μοντέλο αποδείχθηκε πως έχει ένα ποσοστό ορθής πρόβλεψης 83%, που αντιστοιχεί στο ποσοστό των αποθεμάτων χρυσού που επιβεβαιώθηκαν και σε σημεία που προβλέφθηκαν ως ευνοϊκές περιοχές κοιτασμάτων χρυσού.

Συμπεράσματα

Όλα τα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν στη μοντελοποίηση στη βόρεια περιφέρεια Birim είναι χρήσιμα για την ανάδειξη των πιθανών περιοχών ύπαρξης χρυσού. Ωστόσο, καλύτεροι δείκτες αναδείχθηκαν ο γεωχημικός και ο γεωφυσικός παράγοντας. Το ποσοστό επιτυχίας και εγκυρότητας των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τη δημιουργία του χάρτη κρίθηκε ικανοποιητικό (83-88%). Τέλος, η ενσωμάτωση του συνόλου των δεδομένων με χρήση του Arcweight είναι χρήσιμη για την πρόβλεψη των πιθανών τοποθεσιών χρυσού εντός της περιοχής μελέτης, ενώ η συνολική διαδικασία ολοκλήρωσης είναι λιγότερο χρονοβόρα και δαπανηρή.

Πηγή: Gold Potential Mapping (Using GIS and Remote Sensing) in Birim North District of Eastern Region of Ghana