ΨΗΦΙΑΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΥΠΕΡΦΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ DAIS ΓΙΑ ΤΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΕΜΦΑΝΙΣΕΩΝ ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΩΝ ΑΡΓΙΛΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΧΡΥΣΟΥ ΣΤΗ Ν. ΜΗΛΟ

Από RemoteSensing Wiki

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Τα κοιτάσματα επιθερμικού χρυσού έχουν αποκτήσει προσφάτως μεγάλο ενδιαφέρον ως στόχοι ερεύνης χρυσού, επειδή έχουν χαμηλό κόστος εκμεταλλεύσεως και γρήγορη απόδοση της επενδύσεως. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται για πρώτη φορά μια τηλεπισκοπική μέθοδος χαρτογραφήσεως των ζωνών υδροθερμικής εξαλλοιώσεως στη Δυτική Μήλο. Μετά από ψηφιακή επεξεργασία σε δύο εικόνες του αερομεταφερόμενου υπερφασματικού σαρωτή DAIS του Αυγούστου 1998 εντοπίστηκε σειρά ζωνών εξαλλοιώσεως, οι οποίες προσδιορίζονται από συγκεκριμένες παραγενέσεις ορυκτών της αργίλου. Έκαστη ζώνη φέρει ένα ή και περισσότερα διαγνωστικά ορυκτά τα οποία αναγνωρίστηκαν μέσω των φασματικών τους ιδιοτήτων, κυρίως στο μέσο υπέρυθρο (SWIR) και θερμικό υπέρυθρο, με χαρακτηριστικότερη εμφάνιση του καολινίτη.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η μεταβολή της ανακλαστικότητας διαγνωστικών ορυκτών της αργίλου συναρτήσει του μήκους κύματος δεν είναι δυνατόν να διαγνωστεί επαρκώς από τούς δορυφορικούς σαρωτές, οι οποίοι είναι σαρωτές ευρέως-φάσματος (broad-band, 500 nm έως 1 μm ανά φασματική ζώνη). Έτσι, στις αρχές της προηγούμενης δεκαετίας κατασκευάστηκαν αερομεταφερόμενοι, υπερφασματικοί σαρωτές (CASI, GERIS, AVIRIS, HyMap, MIVIS, DAIS), οι οποίοι χρησιμοποιήθηκαν εκτεταμένα σε γεωλογικές χαρτογραφήσεις (Adams et al., 1993; Ferrier and Wadge, 1996; Reinhäckel και Krüger, 1998; Ferrier and Ganas, 2000; Ferrier et al., 2002; Berger et al., 2001). Οι υπερφασματικοί σαρωτές διαχωρίζουν τις φασματικές υπογραφές των διαφορετικών ορυκτών κυρίως στο μέσο υπέρυθρο (2.0 – 2.5 μm) διά του προσδιορισμού του χαρακτηριστικού φάσματος απορροφήσεως για κάθε ορυκτό. Εργαστηριακώς έχει αποδειχθεί, ότι το φάσμα απορροφήσεως παρουσιάζεται σε διαδοχικώς μεγαλύτερα μήκη κύματος για τα ορυκτά: καολινίτης [Al2Si2O5(OH)4], ιλλίτης, μοντμοριλονίτης, ιαροσίτης [KFe3(SO4)2(OH)2], χλωρίτης [(Mg,Al,Fe)12(S,Al)8O20(OH)16], δολομίτης και ασβεστίτης [CaCO3]. Το «βάθος» της καμπύλης ή η ένταση του φάσματος απορροφήσεως εξαρτάται απο την ποσότητα του αργιλικού ορυκτού (%) στα πετρώματα (π.χ Reinhäckel και Krüger, 1998).

Εικόνα 1: Χάρτης της Μήλου με σημειωμένο το πλαίσιο της περιοχής μελέτης.

ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ

Επιλέξαμε την νήσο Μήλο για τους εξής λόγους: α) Η δυτική Μήλος περικλείει μεγάλες εκτάσεις (~ 70 τετραγωνικά χιλιόμετρα) επιθερμικής ηφαιστειότητας, Πλειοκαινικής ηλικίας (Φυτίκας, 1977), οι οποίες είναι πλούσιες σε εμφανίσεις βιομηχανικών ορυκτών (περλίτης-μπεντονίτης-καολίνης), καθώς και χρυσού-αργύρου και β) Η Μήλος έχει ημίξηρο κλίμα, λίγες ανθρώπινες δραστηριότητες στο δυτικό 120 κομμάτι και με σχετικά καλό ποσοστό γυμνού εδάφους για τηλεπισκοπικές μετρήσεις. Τα ηφαιστειακά πετρώματα της Δυτικής Μήλου είναι κυρίως ασβεσταλκαλικές λάβες (ανδεσίτες, δακίτες και ρυόλιθοι), και ηφαιστειακοί τόφοι. Το μεταμορφωμένο υπόβαθρο αποτελείται κυρίως από σχιστόλιθους και χαλαζίτες.

Εικόνα 2: Τοπογραφικός χάρτης της Δυτικής Μήλου με τις θέσεις φασματικής δειγματοληψίας (Σύμβολο Σ2 έως Σ10). Στο πλαίσιο «περιοχή έρευνας» γίνονται έρευνες για επιθερμικό χρυσό.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΣ

Ο σαρωτής DAIS 7915 είναι το ακρωνύμιο του Digital Airborne Imaging Spectrometer και φέρει 79 φασματικές ζώνες (μπάντες) σε μήκη κύματος 0.5 – 14 μm. Οι μπάντες είναι κατανεμημένες ως εξής: 32 στο ορατό-εγγύς υπέρυθρο, 8 στην περιοχή των 1.5 μm, 32 στο μέσο υπέρυθρο (2.0-2.5 μm) 1 στην περιοχή 3-5 μm και 6 στο θερμικό υπέρυθρο. Η σάρωση γίνεται σε ορθή γωνία ως προς τη φορά κινήσεως του αεροσκάφους σε λωρίδες των 512 pixels. Ο σαρωτής έχει κατασκευαστεί από την αμερικανική εταιρία GER. Τα ψηφιακά δεδομένα προέρχονται από δύο διελεύσεις του σαρωτή επί αεροσκάφους Dornier 228, η κάθε μία αποτελούμενη από τέσσερις γραμμές (λωρίδες) πτήσεως σε διεύθυνση βορρά-νότο (εικόνα 3). Η κάθε λωρίδα σαρώθηκε ως ξεχωριστό αρχείο με διαστάσεις 512 στήλες επί 1947 σειρές επί 79 κανάλια. Η πρώτη διέλευση έλαβε χώρα στις 25 Αυγούστου 1998 στις δώδεκα το μεσημέρι, και η δεύτερη διέλευση έγινε στις πέντε και τριάντα το πρωί της 26ης Αυγούστου. Οι καιρικές συνθήκες ήταν εξαίρετες κατά τη διάρκεια των δύο πτήσεων, με μηδενική νεφοκάλυψη, μεγάλη ορατότητα και χαμηλή υγρασία αέρα. Οι υπερπτήσεις του DAIS συνοδεύτηκαν από εκτεταμένες εργασίες πεδίου (ground truth). Η εργασία υπαίθρου αποτελείται από δύο μέρη: α) συλλογή φασμάτων ανακλαστικότητας επιφανειών και συντελεστού ειδικής εκπομπής θερμότητας (emissivity) κατά την ώρα διελεύσεως του DAIS με το φορητό φασματογράφο- ακτινοσκόπιο GER3700 και το ακτινοσκόπιο ΠΙΜΑ από επιφάνειες σε περιοχές αφθονίας αργιλικών ορυκτών (Ιλλίτης-Καολινίτης-Αλουνίτης) και β) συστηματική συλλογή φασμάτων από επιλεγμένες θέσεις στην περιοχή του λόφου του Προφήτη Ηλία με χρήση του ΠΙΜΑ ανά 30 μέτρα για τον εντοπισμό του ορίου της ζώνης εξαλλοιώσεως καολινίτη-μοντμοριλονίτη. Επίσης, κατά τη διάρκεια της ημερήσιας πτήσης (εικόνα 3) συνελέγησαν υπερφασματικές μετρήσεις στο έδαφος της Δυτικής Μήλου σε έντεκα (11), μεγάλες, ομοιογενείς επιφάνειες με διαφορετική ανακλαστικότητα (εικόνα 2 και πίνακας 1). Επίσης, κατά τη διάρκεια και των δύο πτήσεων μετρήθηκαν επιφανειακές θερμοκρασίες του εδάφους στις ίδιες θέσεις με χρήση thermocouples.

Πίνακας 1: Θέσεις δειγματοληψίας στη Δυτική Μήλο με χρήση δωδεκακάναλου GPS χειρός (GARMIN 12 XL). Η μειωμένη χωρική ακρίβεια των 50 – 70 μέτρων του οργάνου τα έτη 1998 και 1999 δεν επηρεάζει τον εντοπισμό της θέσεως στην εικόνα DAIS, επειδή η κάθε επιφάνεια είναι ομοιογενής και έχει έκταση μεγαλύτερη από 200 τετραγωνικά μέτρα. Οι θέσεις σημειώνονται στην εικόνα 2.

Εικόνα 3: Μωσαϊκό των γραμμών σαρώσεως του DAIS κατά την 25η Αυγούστου 1998, ώρα 12η – 13η μεσημβρινή. Εγγύς Υπέρυθρο-Ορατό μέρος του φάσματος. Οι γραμμές είναι προσανατολισμένες Βορράς-Νότος.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Τα δεδομένα του DAIS διορθώθηκαν ραδιομετρικά και γεωμετρικά στο Γερμανικό διαστημικό κέντρο DLR στο επίπεδο 1. Η ραδιομετρία μετατράπηκε από ψηφιακές τιμές (16-άμπιτη κλίμακα ακεραίων - unsigned) σε ενέργεια (radiance - mW/cm²sr μm) με τη χρήση των συντελεστών βαθμονομήσεως για κάθε μπάντα. Η συσχέτιση έγινε με μία γραμμική εξίσωση πρώτου βαθμού. Επίσης, στο στάδιο αυτό βελτιώθηκε η εικόνα με την ισοστάθμιση της ανακλώμενης ενέργειας γειτονικών γραμμών. Ωστόσο, παρέμεινε αρκετός οριζόντιος θόρυβος κυρίως στο θερμικό υπέρυθρο (εικόνα 4). Ο λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR) παραμένει σε άριστα επίπεδα στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο μέρος του φάσματος, ενώ μειώνεται στο μέσο υπέρυθρο (SWIR) εξ αιτίας της λιγότερης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εισέρχεται στα τηλεσκόπια του DAIS (περίπου 10-30% αυτής στο ορατό). Η γεωμετρική διόρθωση έγινε πολυωνυμικά, με τη χρήση των δεδομένων του GPS του αεροσκάφους τα οποία συλλέχθηκαν ταυτόχρονα με τη σάρωση. Κατόπιν, έγινε ατμοσφαιρική διόρθωση των εικόνων με τη χρήση της τεχνικής της «εμπειρικής γραμμής» (empirical line), κατά την οποία χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα πεδίου (φάσματα ανακλαστικότητας από τα σημεία του Πίνακα 1) και μετεωρολογικά στοιχεία από την ΕΜΥ. Στη συνέχεια, έγινε ανάλυση των διορθωμένων εικόνων για τον εντοπισμό των ορυκτών της υδροθερμικής εξαλλοιώσεως. Η επεξεργασία της υπερφασματικής εικόνας έγινε με τη χρήση του λογισμικού ENVI.

Εικόνα 4: Θερμική εικόνα του σαρωτή DAIS στο κανάλι 77 (11.2 μικρόμετρα). Στο πλαίσιο περικλείεται η περιοχή του λόφου του Προφήτη Ηλία όπου απαντούν εξαλλοιωμένες λάβες (Λε). Με Λα και Κο σημειώνεται η περιοχή μεταβάσεως από τα πλευρικά κορήματα στις ανδεσιτικές λάβες του Αγίου Παντελεήμονα.

Πηγή: «Οικολογικός απολογισμός της πυρκαγιάς του Ιουλίου 2008 στη Ρόδο», WWF Ελλάς, Αθήνα: Σεπτέμβριος 2008