Χαρτογράφηση υδροθερμικά εξαλλοιωμένων ορυκτών χρησιμοποιώντας Landsat 7 ETM + εικόνα στο ηφαίστειο Kuju, Kyushu, Ιαπωνία.

Από RemoteSensing Wiki

Mapping hydrothermal altered mineral deposits using Landsat 7 ETM+ image in and around Kuju volcano, Kyushu, Japan

Συγγραφείς: Md. Bodruddoza Mia and Yasuhiro Fujimitsu

Πηγή : http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12040-012-0211-9

Εικόνα 1. Χάρτης της περιοχής μελέτης.

Περίληψη- Σκοπός

Ο κύριος στόχος της μελέτης, είναι η αξιολόγηση των συμβατικών μεθόδων χαρτογράφησης υδροθερμικά εξαλλοιωμένων αποθέσεων, χρησιμοποιώντας εικόνες LANDSAT 7 ETM+ από τη περιοχή μέσα και τριγύρω του ηφαιστείου Kuju. Το ηφαίστειο Kuju (Εικόνα 1)είναι ένας ορεινός όγκος που αποτελείται από κεροστίλβο – ανδεσιτικούς δόμους λάβας και συναφείς ροές λάβας. Χρησιμοποιήθηκε το έγχρωμο σύνθετο, η αναλογία καναλιών, η μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων και η ανάλυση φασμάτων. Το έγχρωμο σύνθετο και η αναλογία καναλιών έδειξαν σαφέστατα τις υδροθερμικά εξαλλοιωμένες αποθέσεις αργιλικών ορυκτών, οξείδια σιδήρου και οξείδια του σιδήρου γύρω από τις ατμίδες. Η μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων εμφανίζει ξεκάθαρα τις εξαλλοιωμένες ζώνες γκαιτίτη, αιματίτη και αργιλικών ορυκτών της περιοχής. Τέλος, η ανίχνευση στόχου για την φασματική ανάλυση αναφορά, έγινε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ENVI 4.3, όπου ανιχνεύτηκαν τα αντιπροσωπευτικά ορυκτά της εξαλλοίωσης γύρω περιοχή των ατμίδων στο ηφαίστειο Kuju. Ως εκ τούτου, όλες οι μέθοδοι έδειξαν υψηλή απόδοση για χαρτογράφηση υδροθερμικά εξαλλοιωμένων αποθέσεων και ιδιαίτερα ορυκτών πλούσια σε οξείδια του σιδήρου όπως αιματίτης, γκαιτίτης και ιαροσίτης, τα οποία είναι προϊόντα εξαλλοίωσης των υδροθερμικών σουλφίδιων γύρω από τις ατμίδες.

Εικόνα 2. Υδροθερμικές ζώνες εξαλλοίωσεις : α) πράσινο και μπλε (RGB 4, 7, 2) και b)πράσινο (RGB 4, 7, 6).

Προεπεξεργασία

Γεωμετρική διόρθωση έχει γίνει στα ψηφιακά δεδομένα των καναλιών του ETM + της περιοχής μελέτης. Η γεω-αναφορά γίνεται στο προβολικό σύστημα συντεταγμένων WGS-84 με τη χρήση σημείων επί του εδάφους που επιλέγονται από τοπογραφικά φύλλα κλίμακας 1:50.000. Η ρίζα του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (RMS) στη γεωμετρική επεξεργασία ήταν λιγότερο από ένα εικονοστοιχείο.

Εικόνα 3. Λόγοι καναλιών α)λόγος Abrams, b)λόγος Kaufmann και c)λόγος Chica Olma.

Έγχρωμα Σύνθετα

Τρία χρώματα (κόκκινο, πράσινο και μπλε) χρησιμοποιήθηκαν για την εμφάνιση πολυφασματικών ζωνών στα έγχρωμα σύνθετα, όπου η φασματική απόκριση των ορυκτών είναι η μέγιστη. Αυτή η ενίσχυση επιτυγχάνεται συνδυάζοντας κανάλια στο ορατό και το υπέρυθρο τμήμα (Crosta και Moore 1989). Στην εικόνα 2, απεικονίζονται οι υδροθερμικές περιοχές εξαλλοίωσης (πράσινο χρώμα) στα έγχρωμα σύνθετα των καναλιών 4,7,2 και 4,7,6 (RGB).

Εικόνα 4. Χάρτες από τη μέθοδο ελαχίστων τετραγώνων : α) αργιλικές εξαλλοιώσεις, b) αιματιτικές εξαλλοιώσεις και c) γκαιτιτικές εξαλλοιώσεις.

Λόγοι Καναλιών

Ο λόγος Abrams (5/7: 3/2: 4/5) πρόβαλε τα υδροθερμικά εξαλλοιωμένα οξείδια του σιδήρου με πράσινο χρώμα και τα αργιλικά ορυκτά, με κόκκινο χρώμα (Εικόνα 3α). Τα ορυκτά που περιέχουν ιόντα σιδήρου, οι ζώνες βλάστησης και ορυκτά υδροξυλίου δείχνουν αποχρώσεις του κόκκινου, πράσινου και μπλε αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας το λόγο Kaufmann (7/4: 4/3: 5/7) (Εικόνα 3b). Χρησιμοποιώντας το λόγο Chica-Olma (5/7: 5/4: 3/1), τα αργιλικά ορυκτά εμφανίζονται κόκκινα, τα ιόντα σιδήρου πράσινα και τα οξείδια του σιδήρου, μπλε (Εικόνα 3c). Από αυτούς τους χάρτες ανάλυσης, εντοπίστηκε η περιοχή των ατμίδων με υψηλής συγκέντρωσης ορυκτά σιδήρου.

Εικόνα 5. Αποθέσεις ορυκτών όπως φαίνονται από τη φασματική ανάλυση ανακλαστικότητας: α) αλουνίτης, ιλλίτης και καολινίτης, b) χλωρίτης, ορθόκλαστο και χαλαζίας και c) γκαιτίτης αιματίτης και ιαροσίτης.

Μέθοδος Ελαχίστων Τετραγώνων

Οι εξαλλοιώσεις αργιλικών ορυκτών απεικονίζονται ως μία σκοτεινή περιοχή στο χάρτη που παράγεται με τη χρήση του μοντέλου LS-Fit (Εικόνα 4α). Ο χάρτης αυτός κατασκευάστηκε με τη χρήση όλων των ορατών καναλιών και του εγγύς υπέρυθρου καναλιού (SWIR) σαν input κανάλια και το κανάλι 7 σαν πρότυπο. Επιπλέον, δεδομένου ότι η οξείδωση του σιδήρου συνήθως συνδέεται με υδροθερμική εξαλλοίωση, τα ETM + δεδομένα του ηφαιστείου Kuju χρησιμοποιήθηκαν για τη χαρτογράφηση οξειδίων του σιδήρου, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Ls-Fit. Στην περίπτωση αυτή, τα σιδηρούχα οξείδια δείχνουν έντονη απορρόφηση στο κανάλι 3. Ως εκ τούτου, αυτό το κανάλι χρησιμοποιήθηκε ως μοντέλο για τη χαρτογράφηση οξειδίων του σιδήρου (π.χ. αιματίτης) (Εικόνα 4b). Με τη χρήση του καναλιού 1, δημιουργήθηκε ένας που δείχνει εξαλλοίωση γκαιτίτη στη σκοτεινή περιοχή (Εικόνα 4c). Στην περιοχή των ατμίδων συγκεντρώνονται κυρίως οξείδια του σιδήρου και ως επί το πλείστον γκαιτίτης και αιματίτης. Φασματική Ανάλυση Ανακλαστικότητας

Ο οξειδωτικός τύπος της εξαλλοίωσης (γκαιτίτης, αιματίτης και ιαροσίτης) έδειξαν μεγαλύτερη συγκέντρωση γύρω από την περιοχή των ατμίδων της περιοχής μελέτης (Εικόνα 5c). Τα υδροθερμικά εξαλλοιωμένα αργιλικά ορυκτά (δηλαδή αλουνίτης, ιλλίτης και καολινίτης) εντός των ατμίδων της περιοχής μελέτης μας (Εικόνα 5α). Τα καλιούχα προφυλλιτικά και πυριτικά είδη εξαλλοιώσεων εντοπίστηκαν επίσης εντός των ατμίδων (Εικόνα 5b).

Συμπεράσματα

Μετά τη χρήση των συμβατικών μεθόδων χαρτογράφησης εξαλλοίωσης στην εικόνα Landsat από την περιοχή μελέτης, διαπιστώσαμε ότι το έγχρωμο σύνθετο και ο λόγος καναλιών, είναι αρκετά αποτελεσματικές μέθοδοι για να οριστεί η περιοχή υδροθερμικής εξαλλοίωσης. Επίσης, έγινε χαρτογράφηση της χωρικής κατανομής γκαιτίτη , αιματίτη και αργιλικών ορυκτών της περιοχής μελέτης μας χρησιμοποιώντας την μέθοδο ελαχίστων τετραγώνων. Η μέθοδος ENVI αποτέλεσε σημαντικό εργαλείο για την ανίχνευση των συγκεκριμένων εξαλλοιωμένων ορυκτών, με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης της USGS. Εν κατακλείδι, βρέθηκαν όλα τα υδροθερμικά εξαλλοιωμένα ορυκτά και γύρω από την περιοχή των ατμίδων του ηφαιστείου Kuju. Έτσι , είναι σαφές ότι όλες αυτές οι μέθοδοι είναι αρκετά αποτελεσματικές ώστε να οριοθετήσουν τα υδροθερμικά εξαλλοιωμένα προϊόντα χρησιμοποιώντας εικόνες από Landsat 7 ETM+ μέσα και γύρω από τη περιοχή του ηφαιστείου Kuju.