Διάκριση μεταλλευμάτων χαμηλής ποιότητας μαγνητίτη με τεχνικές τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο Εφαρμογής: Η χρήση και αξιολόγηση των δεδομένων Landsat TM στην περιοχή Tamil Nadu της Ινδίας.
Πρωτότυπος Τίτλος: «Discrimination of low-grade magnetite ores using remote sensing techniques»
Συγγραφείς: Sankaran R., Kumranchat V. K., Govindarajan B.
Πηγή:https://www.researchgate.net/publication/225234990_Discrimination_of_low-grade_magnetite_ores_using_remote_sensing_techniques Λέξεις Κλειδιά: τηλεπισκόπηση, αποθέσεις, σιδηρομετάλλευμα, μαγνητίτης
1. Στόχος Εφαρμογής Η μελέτη αποσκοπεί στη χρήση δεδομένων Landsat TM για χαρτογράφηση αποθέσεων μαγνητίτη χαμηλής ποιότητας στην περιοχή.
2. Εισαγωγή Η τηλεπισκόπηση δίνει τη δυνατότητα απόκτησης ποσοτικών πληροφοριών για μεγάλες εκτάσεις, και επομένως είναι καλή πηγή πληροφόρησης για ενημέρωση των λιθολογικών χαρτών. Για τη λιθολογική μελέτη της περιοχής χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες και δορυφορικά δεδομένα.
3. Γεωλογία
3.1 Χαρακτηριστικά πεδίου
Το Kanjamalai είναι λόφος με εμφανίσεις αποθέσεων μαγνητίτη, ύψους 986m από τη μέση στάθμη της θάλασσας, μήκους 7,2km, διεύθυνσης Α-Δ και πλάτους 3,2km. Η μελέτη των δεδομένων για την περιοχή έδειξε ότι τα κύρια πετρώματα που σχετίζονται με τους μαγνητίτες είναι πυρόξενοι, αμφιβολίτες, βιοτίτες, γνεύσιοι, δουνίτης, πηγματίτης και δολερίτης. Ο μαγνητίτης παρουσιάζει στρωματοειδή δομή σε διάφορα ύψη ολόγυρα στο λόφο, και σχετίζεται με πυρόξενο. Τα μεταλλεύματα έρχονται σε επαφή με γνευσίους, ενώ με τους γρανουλίτες είναι δύσκολος ο εντοπισμός της επαφής λόγω του έντονου κερματισμού. Οι δομές της περιοχής μελετώνται μέσω των αεροφωτογραφιών, της συστηματικής χαρτογράφησης και τα δορυφορικά δεδομένα. Οι εμφανίσεις μαγνητίτη έχουν πάχος 0,5-15m και διεύθυνση Α-Δ. Παρατηρείται, επίσης, ότι η βόρεια πλευρά του λόφου είναι πολύ συμπιεσμένη σε σύγκριση με τη νότια. Οι στρώσεις στο μαγνητίτη και τους γρανουλίτες είναι A-Δ και σχεδόν παράλληλες στον άξονα της πτύχωσης. Μερικά ρήγματα εντοπίστηκαν στην ανατολική και τη δυτική πλευρά του λόφου, αλλά δεν επεκτείνονται στους γειτονικούς γρανουλίτες, ενώ υπάρχουν διάφορες ασυνέχειες που έχουν δημιουργηθεί προς όλες τις κατευθύνσεις. Όλες οι περιοχές έχουν σχεδόν παρόμοια δομή και γεωλογία. Κατά τη διάρκεια της επιτόπιας μελέτης συλλέχθηκαν 120 δείγματα, τα οποία εξετάστηκαν στο εργαστήριο ως προς τη γεωχημεία και την ορυκτολογία.
4. Πετρογραφικά χαρακτηριστικά και φασματική απορρόφηση αποθέσεων μαγνητίτη
Ο μαγνητίτης είναι σκληρός, σκούρος και λεπτής έως μέτριας κοκκομετρίας. Εξαλλοιώνεται σε αιματίτη και λιμονίτη εξαιτίας της διάβρωσης στις άκρες του. Συνυπάρχει με χαλαζία, ο οποίος έχει ανακρυσταλλωθεί πλήρως, με λεπτότερους κόκκους από τον μαγνητίτη. Οι αιματίτες είναι γκριζωποί-λευκοί και πορώδεις. Ο Γρουνερίτης είναι ένα τυπικό ορυκτό του πυριτίου με τη μορφή σφαιρικών κόκκων. Στο μικροσκόπιο έχει απαλό πράσινο χρώμα, και εμφανίζει πλεοχρωισμό από πράσινο σε καφέ. Υπερστίνη και διοψίδιο εμφανίζονται σε μικρές ποσότητες ως χονδροί κόκκοι. Η υπερστίνη φέρει προσμίξεις μαγνητίτη.
4.1 Φασματική Ανάκλαση των ορυκτών
Η φασματική ανάκλαση των πετρωμάτων είναι συνήθως το πιο χρήσιμο κριτήριο διάγνωσης για λιθολογικό διαχωρισμό. Αποτελεί ένα μέτρο της ποσότητας του φωτός που ανακλά ένα υλικό και στις εικόνες εκφράζεται ως χρώμα ή φωτογραφικός τόνος. Είναι αποτέλεσμα της χημείας και της δομής του υλικού, και επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες και τη φυσική κατάστασή του. Ελέγχεται από κριτήρια που προκύπτουν είτε λόγω ηλεκτρονικών διαδικασιών, είτε κραδασμών, με αυτούς να περιλαμβάνουν κάμψη και τέντωμα τεμαχών ή μορίων του υλικού. Η απόκριση ενός πετρώματος στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο φάσμα εξαρτάται από τη σύνθεση των ανώτερων 100μm του, και ελέγχεται από την παρουσία προϊόντων διάβρωσης, κάτι που συμβαίνει κατά κόρον στην περιοχή μελέτης. Το φάσμα ανάκλασης του μαγνητίτη έχει μια διαφοροποίηση από το αναμενόμενο καθώς κάποια στοιχεία έχουν αυξηθεί λόγω της υψηλής αναλογίας του κοιτάσματος σε σίδηρο και οξείδια σιδήρου. Για την αναγνώριση της σχέσης μεταξύ της ορυκτολογίας και της φασματικής υπογραφής των ορυκτών και των πετρωμάτων είναι πολύ σημαντικές οι σκόνες αυτών. Αυτό συμβαίνει διότι οι κόκκοι είναι σχετικά ομοιογενείς σε σχέση με την κομμένη επιφάνεια όταν υπάρχει προσπίπτουσα δέσμη φωτός. Στην περίπτωση της σκόνης μαγνητίτη, και αφού εφαρμόστηκε η μέθοδος φασματοσκοπίας υπερύθρου (FTIR), προέκυψε το Σχήμα 1.
Ενώ για τεμάχια ορυκτού και έπειτα από την ίδια διαδικασία φασματοσκοπίας προκύπτει το Σχήμα 2.
4.2 Γεωχημεία των σχηματισμών μαγνητίτη Για την εξαγωγή συμπεράσματος σχετικά με τη γεωχημεία τους, αναλύθηκαν 6 δείγματα σχηματισμών μαγνητίτη, και προέκυψε ο πίνακας 1.
5. Ψηφιακή ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων
Η επεξεργασία εικόνων συνδυάζει την επεξεργασία ψηφιακών εικόνων και χρωματικών συνθέτων, που έχουν επινοηθεί για την ενίσχυση ανεπαίσθητων διαφορών στις φασματικές υπογραφές. Σημειώθηκαν δυσκολίες στη διάκριση μεταξύ του μαγνητίτη και του γρανάτη. Αυτό ξεπεράστηκε μερικώς με κανονικοποίηση και τεχνικές φιλτραρίσματος μετά την ταξινόμηση, που μείωσαν τις διαφοροποιήσεις φωτεινότητας. Τα καλύτερα αποτελέσματα έχουν δοθεί με την ταξινόμηση της μέγιστης πιθανότητας , όπως φαίνεται στο διάγραμμα 1.
Αποτελεσματική για τον εντοπισμό του κοιτάσματος έχει αποδειχθεί και η χρήση λόγων χρωματικών συνθέτων. Τα κανάλια διαιρέθηκαν μεταξύ τους ανά πίξελ και οι εικόνες που προέκυψαν, έγιναν contrast stretched και ενισχύθηκαν ώστε να δείχνουν διαφορές μεταξύ των πετρωμάτων. Ο βέλτιστος τρόπος για γεωλογική ανάλυση της περιοχής προέκυψε από τη χρήση λόγων χρωματικών σύνθετων.
5.1 Λόγοι καναλιού ΤΜ 5/4 x 3/4 για μαγνητίτη και σιδηρούχα αργιλιο-πυριτικά
Η εξέταση των υπογραφών για το κανάλι ΤΜ έδειξε ότι τα πλούσια ορυκτά μαγνητίτη προκαλούν κοίλες προς τα πάνω υπογραφές στην περιοχή του φάσματος του καναλιού 4. Αυτό πρέπει να οφείλεται στις απορροφήσεις του σιδήρου. Το περιεχόμενο σε σίδηρο των γρανιτών προβλέφθηκε επιτυχώς από την εξέταση της εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας μεταξύ 1-2μm, και συζητήθηκε ότι η απορρόφηση επηρεάζεται από τα οξείδία σιδήρου. Το αποτέλεσμα των λόγων 5/4 και 3/4 θα πρέπει να είναι υψηλό για πετρώματα πλούσια σε σίδηρο, σε σύγκριση με τα πετρώματα τα οποία παρουσιάζουν έλλειψη σε αυτές τις φάσεις.
Στο διάγραμμα 2 φαίνεται η διαφοροποίηση των δύο. Οι ανοιχτόχρωμες περιοχές είναι γρανουλιτικά πετρώματα, ενώ οι σκουρόχρωμες είναι σχηματισμοί μαγνητίτη. Οι λευκές περιοχές δια μέσου του λόφου αντιπροσωπεύουν την ύπαρξη γνευσίων.
6. Συμπεράσματα
Εξετάστηκαν ψηφιακά δεδομένα ορατού και υπέρυθρου φάσματος για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη δυνατότητα ή μη της χαρτογράφησης χαμηλής περιεκτικότητας κοιτασμάτων μαγνητίτη στην περιοχή Kanjamalai της Ινδίας. Τα φασματικά δεδομένα της σκόνης των δειγμάτων και των τεμαχών, χρησιμοποιήθηκαν για την αποτελεσματικότερη διάκριση των αποθέσεων μαγνητίτη με βάση την ορυκτολογία τους. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων Landsat, που διαχωρίστηκαν οι βασικές κατηγορίες πετρωμάτων. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης των λόγων καναλιών με την πετρογραφία, δείχνουν ότι η μεγάλη ποσότητα ορυκτών μαγνητίτη δίνει μεγάλες κορυφές στη φασματική υπογραφή μεταξύ 0,7-1,0μm. Η απορρόφηση μεγαλώνει με τη χρήση λόγων καναλιών (5/4 και 3/4). Καταλήγει στο ότι ο Landsat είναι καλύτερη εναλλακτική για τη χαρτογράφηση των αποθέσεων μαγνητίτη και των γειτνιαζόντων πετρωμάτων. Επίσης, αποτελεί ανάγκη το σύστημα να έχει περιορισμένα χαρακτηριστικά απορρόφησης για τα ορυκτά, αφού έτσι αυξάνεται σημαντικά η ικανότητα ταυτοποίησης συγκροτημάτων ορυκτών και η χαρτογράφηση λιθολογικών ενοτήτων.
