Γεωλογική διερεύνηση για την ορυκτολογική εξερεύνηση στην οφιολιθική μάζα Τρόοδος στην Κύπρο χρησιμοποιώντας δεδομένα Landsat TM
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Geologic prospecting for mineral exploration in the Troodos ophiolite massif of Cyprus using Landsat TM data
Συγγραφέας: Freek van der Meer
Πηγή: isprs.org
ΣΚΟΠΟΣ
Η εξερεύνηση της πιθανότητας χρήσης προχωρημένων τεχνικών επεξεργασίας εικόνας, για τον καθορισμό των κύριων στρωματογραφικών ενοτήτων, οι οποίες θα μας οδηγήσουν σε πιθανή μεταλλοφορεία.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η μάζα Τρόοδος στην Κύπρο φιλοξενεί μία από τις πιο καλοδιατηρημένες οφιολιθικές ακολουθίες (υπολείμματα ωκεάνιου φλοιού και μανδύα) στον κόσμο. Θειικές αποθέσεις απαντώνται κοντά στην οροφή της ακολουθίας. Η ιστορία εξόρυξης χαλκού της Κύπρου, χρονολογείται στη Ρωμαϊκή και Φοινικική εποχή (3000 π.Χ.). Περίπου 30 ορυχεία εντοπίζονται στη μάζα Τρόοδος, απ’ τα οποία η μεγαλύτερη εμφάνιση, στο ορυχείο Μαυροβούνι, παράγει 15 εκατομμύρια τόνους μετάλλευμα με περιεκτικότητα 3,5-4,5% Cu και 0,5% Zi. Στα τέλη της δεκαετίας του ’70, όλα τα ορυχεία έκλεισαν λόγω των χαμηλών τιμών χαλκού. Μόνο λίγες μελέτες διεξήχθησαν για να εξερευνηθεί η χρήση της τηλεπισκόπησης στην μεταλλευτική εξερεύνηση σε αυτό το ημιάνυδρο περιβάλλον, παρόλο που το Τρόοδος αποτελεί εξαιρετική περίπτωση, καθώς η γεωλογία του έχει μελετηθεί διεξοδικά και πολλές αποθέσεις έχουν βρεθεί. Σκοπός της εργασίας είναι να εξερευνηθεί η πιθανότητα χρήσης της τηλεπισκόπησης (χρησιμοποιώντας δεδομένα Landsat TM), σε συνδυασμό με τη φασματοσκοπία πεδίου για την ορυκτολογική εξερεύνηση. Εφαρμόζεται μια νέα τεχνική που ονομάζεται Cross Correlation Spectral Matching.
ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΚΥΠΡΟΥ
Η Κύπρος βρίσκεται σε μια τεκτονικά ενεργή ζώνη, μεταξύ της Αφρικανικής λιθοσφαιρικής πλάκας στο νότο και της Ευρασιατικής στο βορρά. Ουσιαστικά αποτελεί ένα κομμάτι ωκεανικού φλοιού και μανδύα, ο οποίος προέρχεται από την υποβύθιση του Κρητιδικού. Γεωλογικά η Κύπρος μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις διακριτές γεωμορφολογικές ζώνες, με διαφορετική λιθολογία: τη ζώνη της Κυρήνειας, την πεδιάδα της Μεσαόριας, τη ζώνη Τρόοδος και το σύμπλεγμα Μαμονία και περι - Τροόδου.
ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ
Σκοπός της μεθόδου ήταν ο καθορισμός των φασματικών χαρακτηριστικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαφοροποίηση των κύριων λιθολογικών ενοτήτων που περιβάλλουν τα μεταλλοφόρα σώματα ενδιαφέροντος. Η φασματοσκοπία ανακλάσεων δείχνει πως είναι πιθανό να καθοριστούν οι διαφορετικές λιθολογικές ενότητες που βρίσκονται πάνω στα εδάφη. Επίσης τα πρανή είναι αραιά σε φυτοκάλυψη και η κύρια συνεισφορά τους στην εικόνα είναι από τα εδάφη. Ακόμη, σημαντική είναι η διαφορά των πετρωμάτων στις ενότητες, κάποια απ’ τα οποία εμφανίζονται σε πάνω από μία.
CROSS CORRELATION SPECTRAL MATCHING (CCMS)
Η μέθοδος αυτή κατασκευάστηκε μετρώντας τη συσχέτιση μεταξύ ενός δοκιμαστικού φάσματος, συνήθως του φάσματος ενός εικονοστοιχείου και ενός φάσματος αναφοράς, συνήθως ενός εργαστηριακού φάσματος σε διαφορετικές θέσεις (ή με καθυστέρηση). Στην περίπτωσή μας επιλέχθηκε ο καολινίτης σαν φάσμα αναφοράς και συγκρίθηκε με δύο άλλα αργιλικά ορυκτά, τον αλουνίτη και τον μπαντινγκτονίτη. Ο καολινίτης έχει ισχυρή απορρόφηση στα 1,4 μm και διπλή απορρόφηση στα 2,16 μm και 2,2 μm. Στα δύο τελευταία έχει και ο αλουνίτης απλή απορρόφηση, ενώ εμφανίζει και μια δεύτερη στα 2,32 μm. Αντίθετα ο μπαντινγκτονίτης εμφανίζει απορρόφηση στα 2,02 και 2,11 μm. Συμπερασματικά στο CCMS ο θόρυβος επηρεάζει ίσα τα δύο μέλη και δεν επηρεάζει το σχήμα του κορελογράμματος. Η κορυφή του κορελλογράμματος συσχετίζεται άμεσα με τις σχετικές θέσεις των απορροφήσεων που συγκρίνονται και το t-τεστ δείχνει τη σημασία της συσχέτισης των στοιχείων. Ο τελικός σκοπός είναι η παροχή σύγκρισης μεταξύ φάσματος δοκιμής και αναφοράς που οδηγεί στη χαρτογράφηση, είτε με δεδομένα TM, είτε με φασματικά δεδομένα. Με τη βοήθεια ενός λογισμικού έγινε απευθείας σύγκριση μετρήσεων ανακλαστικότητας εδάφους με την εικόνα, αφού πρώτα μετατράπηκαν οι πληροφορίες γκρι χρώματος του Landsat σε τιμές φυσικής ανακλαστικότητας. Στην κορυφή της μάζας Τρόοδος, η πυκνή βλάστηση είναι άφθονη και ο δείκτης βλάστησης έδειξε ότι δεν έχουν αλλάξει πολλά με το χρόνο. Το πρόβλημα που δημιουργήθηκε στη διασύνδεση αποτελεσμάτων υπαίθρου και του προγράμματος οφειλόταν στη διαφορά των υψομέτρων μεταξύ Μεσαόριας και του όρους Ολύμπου. Οπότε επιλέχθηκε η εργασία με τα πρωτότυπα και όχι με τα ατμοσφαιρικά διορθωμένα δεδομένα. H τελική ερμηνεία βασίστηκε στο CCSM, όπου από κάθε εικόνα εξήχθησαν τα εικονοστοιχεία, που ήταν πιο κοντά στο αρχικό φάσμα. Αυτά ήταν κωδικοποιημένα με χρώματα, συνδυάστηκαν με τα εικονοστοιχεία των άλλων CCSM εικόνων και παρουσιάστηκαν στο κανάλι 5 του Landsat. Η χρωματική κωδικοποίηση έγινε με βάση την ανακλαστικότητα σε σχέση με το μέσο όρο, όπου κόκκινες και κίτρινες ήταν οι υψηλές ανακλαστικότητες, ενώ μωβ και μαύρες οι χαμηλές. Έτσι αναδείχθηκαν οι κύριες λιθολογίες. Πολύ σημαντική και ξεκάθαρη η εμφάνιση της ανώτερης μαξιλαροειδούς λάβας, στα όρια της οποίας βρίσκεται και η μεταλλοφορία χαλκού.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Η χρήση προχωρημένων μεθόδων ανάλυσης εικόνας για την ανακάλυψη των ορυκτών σε υπερβασικά πεδία είναι πολύ σημαντική, δίνοντας μας μια πρώτη εκτίμηση για το ορυκτολογικό δυναμικό, χωρίς να αντικαθιστά τις παραδοσιακές μεθόδους γεωλογικής χαρτογράφησης. Συγκεκριμένα, εντοπίστηκε το όριο μεταξύ δύο ακολουθιών λάβας, τα οποία δημιουργούν ένα σημαντικό στόχο για εξερεύνηση για χαλκό. Επίσης, σερπεντινιωμένοι δουνίτες που χαρτογραφήθηκαν, μπορεί να περιέχουν αποθέσεις αμιάντου.
