مقایسه عملکرد تصاویر ماهواره‌ای استر و لندست 8 در بارزسازی اکسیدآهن و دگرسانی‌های مس پورفیری در منطقه ظفرقند استان اصفهان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران

2 استادیار، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران

3 استادیار، مرکز تحقیقات فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران

چکیده

تفکیک و به نقشه درآوردن زون‌های دگرسانی در اکتشاف تیپ‌های مس پورفیری اهمیت ویژه‌ای دارد. برای بارزسازی این زون‌های دگرسانی از تکنیک‌های سنجش از دور استفاده شده‌ است. منطقه ظفرقند، در جنوب‌شرق اردستان و شمال‌شرق اصفهان، واقع شده ‌است. بر اساس تقسیم‌بندی زون‌های ساختاری زمین‌شناسی در زون ایران مرکزی و همچنین در بخش میانی کمان آتشفشانی ماگمایی ارومیه-دختر قرار دارد. در این منطقه، هاله‌های دگرسانی مختلفی وجود دارد که شامل فیلیک، پتاسیک، پروپیلیتیک، آرژیلیک و کمی سیلیسی است. در این مطالعه با استفاده از تصاویر سنجنده استر، به شناسایی دگرسانی‌های رسی، آرژیلیک، فیلیک، پروپیلیتیک پرداخته شده‌ است. همچنین از تصاویر لندست 8 برای شناسایی دگرسانی‌های رسی و اکسید آهن استفاده شده ‌است. در این راستا، پس از انجام پیش‌پردازش‌های لازم، روش‌های ترکیب رنگی کاذب (FCC)، نسبت باندی (BR)، کمترین مربعات رگرسیون شده (LS-Fit)، فیلترگذاری تطبیقی (MF) و آنالیز مولفه اصلی (PCA) جهت آشکارسازی زون‌های حاوی این دگرسانی به کار گرفته شدند. از روش‌های بهره گرفته شده روش کمترین مربعات رگرسیون شده، فیلترگذاری تطبیقی در تصاویر استر و همچنین روش نسبت باندی در هر دو تصویر و روش آنالیز مولفه اصلی در لندست نتیجه مناسبی را به همراه داشته ‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparing the Performance of ASTER and LANDSAT 8 Satellite Images in Identifying Iron Oxide and Porphyry Copper Alterations in Zafarghand Region of Isfahan Province

نویسندگان [English]

  • S. Esmaelzadeh Kalkhoran 1
  • S.S. Ghannadpour 2
  • A. Moeini Rad 3
  • H. Jalili 3
1 M.Sc Student, Dept. of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Dept. of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Iranian Space Research Center, Tehran, Iran
چکیده [English]

Separation and mapping of alteration zones is of special importance in the exploration of porphyry copper types. In order to highlight these alteration zones, remote sensing techniques have been applied. Zafarghand region is located in the southeast of Ardestan and northeast of Isfahan. Based on the division of geological structural zones, it is located in the Central Iran zone and also in the middle part of Urmia-Dokhtar magmatic volcanic arc. In this area, there are different alteration halos, including phyllic, potassic, propylitic, argillic, and slightly siliceous. In this study, argillic, phyllic, propylitic, and clay alterations have been identified using ASTER sensor images. Moreover, LANDSAT 8 images have been employed to identify clay and iron oxide alterations. In this regard, after performing the necessary pre-processing, methods of False Color Combination (FCC), Band Ratio (BR), Least Squares-Fit (LS-Fit), Matched Filtering (MF), and Principal Combination Analysis (PCA) were applied to reveal the zones containing these alterations. Among the applied methods, the LS-Fit and MF in Aster images, as well as the BR method in both images, and the PCA method in Landsat 8 have brought good results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zafarghand
  • Remote sensing
  • Alteration
  • Iron oxide
  • ASTER and LANDSAT 8 sensor
  1. اعلمی نیا، ز.، باقری، ه.، صالحی، م.؛ 1396؛ "بررسیهای زمینشیمیایی، زمینفیزیکی و مطالعات سیالات درگیر در محدوده اکتشافی ظفرقند (شمال خاور استان اصفهان، ایران)". زمین‌شناسی اقتصادی، دوره نهم، شماره 2، ص 312-295.
  2. ANJC (Alamut Naghsh-e-Jahan Company), (2011). “Initial exploration report of Zafarghand copper index, Isfahan, Iran”. pp. 270. (In Persian)
  3. خلعتبری جعفری، م.؛ 1371؛ "پلوتونیسم ترشیری منطقه اردستان". پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.
  4. محمدی، س.؛ 1374؛ "بررسی ولکانیسم ترشیری منطقه اردستان (ایران مرکزی)". پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.
  5. لطیفی، ر.؛ 1379؛ "بررسی زمین شناسی و پترولوژی و ژئوشیمی تودههای نفوذی جنوب و شمال غرب ظفرقند". پایان ‌نامه کارشناسی ارشد، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران.
  6. بهرامیان، ص.؛ 1386؛ "مطالعه پترولوژیکی و ژئوشیمیایی توده نفوذی بغم، شمال شرق اصفهان". پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم طبیعی، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه تبریز، آذربایجان شرقی، ایران.
  7. نصر اصفهانی، ع.، وهابی مقدم، ب.؛ 1389؛ "موقعیت تکتونیکی و ماگمایی رخنمونهای فلسیک الگوسن در جنوب اردستان (شمال شرق اصفهان)". پترولوژی، دانشگاه اصفهان، دوره اول، شماره 2، ص 108-95.
  8. هنرمند، م.، مؤید، م.، جهانگیری، ا.، بهادران، ن.؛ 1389؛ "بررسی ویژگیهای ژئوشیمیایی مجموعه نفوذی نطنز شمال اصفهان". پترولوژی، دوره اول، شماره 3، ص 88-65.
  9. جباری، ع.، قربانی، م.، کوپکه، ی.، ترابی، ق.، شیردشت زاده، ن.؛ 1389؛ "پتروگرافی و شیمی کانیهای دایکهای غرب برونی (جنوب شرق اردستان، ایران): شواهدی از اختلاط ماگمایی". پترولوژی، دوره اول، شماره 2، ص 30-17.
  10. یگانه فر، ه.، قربانی، م. ر.؛ 1389؛ "ژئوشیمی و پتروژنز سنگهای بازیک جنوب اردستان". بیست و نهمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران.
  11. Delavari, M.,  and Damghani, A. (2022). “Geochemical variations of the Eocene volcanic rocks from Kahak area (south of Qom): Evidence for different conditions of mantle melting in the Urumieh-Dokhtar magmatic arc”. Iranian Journal of Petrology, (Articles in Press).
  12. صادقیان، م.، قفاری، م.؛ 1390؛ "پتروژنز توده گرانیتوییدی ظفرقند (جنوب شرق اصفهان)". پترولوژی، دوره دوم، شماره 6، ص 70-47.
  13. امین الراعایایی یمینی، م.، طوطی، ف.، احمدیان، ج.؛ 1395؛ "دگرسانی گرمابی کانسار مس پورفیری جنوب غرب ظفرقند با نگرشی بر تحولات کانیشناسی و ژئوشیمیایی منطقه". پژوهش‌های دانش زمین، دوره هفتم، شماره 25، ص 90-75.
  14. امین الراعایایی یمینی، م.، طوطی، ف.، امین الرعایایی یمینی، م. ر.، احمدیان، ج.؛ 1397؛ "پلاژیوکلاز به عنوان شاهدی از تحولات سیستم ماگمایی کانسار مس پورفیری ظفرقند، شمال شرق اصفهان". زمین شناسی اقتصادی، دوره دهم، شماره 1، ص 76-61.
  15. محمدی، س.، ندیمی، ع. ر.، اعلمی نیا، ز.؛ 1397؛ "بررسی ارتباط کانیسازی و پهنههای دگرسانی با ساختارهای زمین ساختی با کمک مطالعات دورسنجی در منطقه جنوب اردستان (شمال شرق اصفهان)". زمین ساخت، دوره هفتم، ص 47-29.
  16. Aminroayaei Yamini, M., Tutti, F., Aminoroayaei Yamini, M. R., Ahmadian, J., and Wan, B. (2017). “Examination of chloritization of biotite as a tool for reconstructing the physicochemical parameters of mineralization and associated alteration in the Zafarghand porphyry copper system, Ardestan, Central Iran: mineral-chemistry and stable isotope analyses”. Mineralogy and Petrology, 111: 747-759.
  17. Asadi Haroni, H. (2000). “The Zarshuran gold model applied in a mineral exploration GIS in Iran”. PhD. Thesis, Delft University of Technology and ITC.
  18. اصالنی، س.، بحرودی، ع.، کرمی، ج.، خودرس حقیقی، ا.؛ 1387؛ "شناسایی و تفکیک زونهای آلتراسیون در محدوده اندیس مس-طلا سربیشه با استفاده از دادههای ماهوارهای ASTER". دانشکده فنی، دانشگاه تهران، دوره پنجم، ص 615-607.
  19. عاصی، م. ر.؛ 1393؛ "مفاهیم سنجش از دور". انتشارات سیمای دانش، تهران، ویرایش اول.
  20. قربانی، م.؛ 1381؛ "دیباچهای بر زمینشناسی اقتصادی ایران". انتشارات پایگاه ملی داده‌های علوم زمین کشور.
  21. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور؛ 1383؛ "گزارش اکتشاف ژئوشیمیایی سیستماتیک در برگه 1:100000 اردستان".
  22. Afzal, P., Fadakar Alghalandis, Y., Moarefvand, P., Rashidnejad Omran, N., and Asadi Haroni, H. (2012). “Application of power-spectrum–volume fractal method for detecting hypogene, supergene enrichment, leached and barren zones in Kahang Cu porphyry deposit, Central Iran”. Journal of Geochemical Exploration, 112: 131-138.
  23. Aliyari, F., Afzal, P., Harati, H., and Zenggian, H. (2020). “Geology, mineralogy, ore fluid characteristics, and 40Ar/39Ar geochronology of the Kahang Cu-(Mo) porphyry deposit, Urumieh-Dokhtar Magmatic Arc, Central Iran”. Ore Geology Reviews, 116: 103238.
  24. شاهی، ح.؛ 1394؛ "تعیین شاخصهای جدید اکتشافی با استفاده از حوزه فرکانس دادههای ژئوشیمیایی و مقایسه نتایج آن با نتایج حوزه مکان". رساله دکتری، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.
  25. Salehi, T., and Tangestani, M. H. (2020). “Evaluation of WorldView-3 VNIR and SWIR Data for Hydrothermal Alteration Mapping for Mineral Exploration: Case Study from Northeastern Isfahan, Iran”. Natural Resources Research, 29: 3479-3503.
  26. Sabbaghi, H., Moradzadeh, A., and Asadi Haron, H. (2017). “ASTER Spectral Analysis for Host Rock Associated with Porphyry Copper-molybdenum Mineralization”. Geologica Macedonica, 31(1): 49-65.
  27. Whitney, D. L., and Evans, B. W. (2010). “Abbreviations for names of rock-forming mineral”. American Mineralogist, 95(1): 185-187.
  28. گوانجی، ن.؛ 1389؛ "بررسی مکانیسم جایگزینی توده گرانیتوییدی جنوب ظفرقند (اردستان) به وسیله روش AMS". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه صنعتی شاهرود.
  29. غفاری، م.؛ 1389؛ "پترولوژی و ژئوشیمی توده گرانیتوییدی ظفرقند (جنوبشرق اردستان)". پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشکده علوم زمین-پترولوژی، دانشگاه صنعتی شاهرود.
  30. Li, Q., Zhang, B., Lu, L., and Lin, Q. (2014). “Hydrothermal alteration mapping using ASTER data in Baogutu porphyry deposit, China, in: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 17: 012174.
  31. Goetz, A. F. H., Billingsley, F. C., Gillespie, A. R., Abrams, M. J., Squires, R. L., Shoemaker, E. M., Lucchitta, I., and Elston, D. P. (1975). “Applications of ERTS Image and Image Processing to Regional Problems and Geologic Mapping in Northern Arizona”. NASA/JPL Technical Reports 32-1597, NASA: Pasadena, CA, USA.
  32. Rowan, L. C., Hook, S. J., Abrams, M. J., and Mars, J. C. (2003). “Mapping hydrothermally altered rocks at Cuprite, Nevada, using the Advanced Spaceborne thermal emission and reflection radiometer (ASTER), a new satellite-imaging system”. Economic Geology, 98(5): 1019-1027.
  33. Fakhari, S., Jafarirad, A., Afzal, P., and Lotfi, M. (2019). “Delineation of hydrothermal alteration Zones for porphyry systems utilizing ASTER data in Jebal-Barez area, SE Iran”. Iranian Journal of Earth Sciences, 11: 80-92.
  34. Ramachandran, R., Justice, C. O., and Abrams, M. J. (2010). “Land Remote Sensing and Global Environmental Change: NASA's Earth Observing System and the Science of ASTER and MODIS”. Eds., Springer: New York, NY, USA, Chapter 4, 483-508.
  35. Va Der Werff, H., and Van Der Meer, F. (2016). “Sentinel-2A MSI and Landsat 8 OLI provide data continuity for geological remote sensing”. Remote Sensing, 8(11): 883.
  36. Beiranvand Pour, A., and Hashim, M. (2015). “Hydrothermal alteration mapping from Landsat-8 data, Sar Cheshmeh copper mining district, south-eastern Islamic Republic of Iran”. Journal of Taibah University for Science, 9(2): 155-166.
  37. Abrams, M. J., Ashley, R. P., Rowan, L. C., Goetz, A. F. H., and Kahle, A. B. (1977). “Mapping hydrothermal alteration in the Cuprite mining district, Nevada, using aircraft scanner images for the spectral region 0.46 to 2.36µm”. Geology, 5(12): 713-718.
  38. Gupta, R. P. (2003). “Remote sensing geology”. Second Edition, Springer, pp. 655.
  39. اسدی هارونی، ه.، فتحیانپور، ن.، امین احمدی، م. ه.؛ 1389؛ "پتانسیلیابی کانیسازی مس در کمربند متالوژنی کرمان با استفاده از تلفیق دادههای اکتشافی در محیط GIS". دانشکده معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان.
  40. Campbell, J. B., and Wynne, R. H. (2011). “Introduction to Remote Sensing”. Fifth Edition, Ukraine: Guilford Publications.
  41. Beiranvand Pour, A., and Hashim, M. (2011). “Identification of hydrothermal alteration mineral for exploration of porphyry copper deposit using ASTER data, SE Iran”. ELSEVER: Journal of Asian Earth Sciences, 42(6): 1309-1323.
  42. Oleson, R., and Doescher, Ch. (2022). “Advance Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) Level 1 Precisin Terrain Corrected Registered At-sensor Radiance Product (AST_L1T)”. Department of the Interior U.S Geological Survey, pp. 16.
  43. Abubakar, A. J., Hashim, M., and Beiranvand Pour, A. (2019). “Remote Sensing satellite imagery for prospecting geothermal systems in an aseismic geologic setting: Yankari Park”. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 80: 157-172.
  44. Fereydooni, H., and Mojeddifar, S. (2017). “A directed matched filtering algorithm (DMF) for discriminating hydrothermal alteration zones using the ASTER remote sensing data”. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 63: 1-13.
  45. پردل، ف.، ابراهیمی، ع.، عزیزی، ز.؛ 1398؛ "تأثیر روشهای تصحیح جوی بر رابطه میان شاخصهای گیاهی و تاج پوشش (مطالعه موردی: مرتع مرجن بروجن)". نشریه علمی پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، دوره هفتم، شماره 2، ص 153-133.
  46. Bernstein, L. S., Adler-Golden, S. M., Sundberg, R. L., Levine, R. Y., Perkins, C. T., Berk, A., Ratkowski, J. A., Felde, G., and Hoke, M. L. (2005). “Validation of the QUAC Atmospheric Correction (QUAC) algorithm for VNIR-SWIR multi- and hyperspectral imagery, SPIE Proceedings”. Algorithm and Technologies for Multispectral, Hyperspectral and Ultraspacectral Imagery XI, 5806: 668-678.
  47. John, D. A., Ayuso, R. A., Barton, M. D., Blakely, R. J., Bodnar, R. J., Dilles, J. H., Gray, F., Graybeal, F. T., Mars, J. C., McPhee, D. K., Seal, R. R., Taylor, R. D., and Vikre, P. G. (2010). “Porphyry copper deposit model”. chap. B of Mineral deposit models for resource assessment: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5070–B, pp. 169.
  48. Corumluoglu, O., Vural, A., and Asri, I. (2015). “Determination of Kula basalts (geosite) in Turkey using remote sensing techniques”. Arabian Journal of Geosciences, 8: 10105-10117.
  49. Behbahani, B., Harati, H., Afzal, P., and Lotfi, M. (2023). “Determination of alteration zones applying fractal modeling and Spectral Feature Fitting (SFF) method in Saryazd porphyry copper system, central Iran”. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 172(172): 1-14. DOI: 10.19111/bulletinofmre.1264604.
  50. Chaves, P. S., Sides, S. C., and Anderson, J. A. (1991). “Comparison of three different methods to merge multi resolutdata-Landsat TM and SPOT panchromatic”. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 57(3): 265-303.
  51. Aboelkhair, H., Ninomiya, Y., Watanabe, Y., and Sato, I. (2010). “Processing and interpretation of ASTER TIR data for mapping of rare-metal-enriched albite granitoids in the Central Eastern Desert of Egypt”. Journal of African Earth Sciences, 58(1): 141-151.
  52. Mars, J. C., and Rowan, L. C. (2006). “Regional mapping of phyllic and argillic-altered rocks in the Zagros magmatic arc, Iran, using Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) data and logical operator algorithms”. Geosphere, 2(3): 161-186.
  53. Malekshahi, Sh., Rassa, I., Rashid Nejad Omran, N., and Lotfi, M. (2019). “Investigation of satellite image processing results for alteration with field evidences in Sarkouh porphyry copper deposit”. Iranian Remote Sensing & GIS, 10(4): 1-26. (In Persian)
  54. Wilkinson, J. J., Baker, M. J., Cooke, D. R., and Wilkinson, C. C. (2020). “Exploration targeting in porphyry Cu systems using propylitic mineral chemistry: A case study of the El Teniente deposit, Chile”. Economic Geology, 115(4): 771-791.
  55. Gabr, S., Ghulam, A., and Kusky, T. (2010). “Detecting areas of high-potential gold mineralization using ASTER data”. Ore Geology Reviews, 38(1-2): 59-69.
  56. Gupta, R. P. (2003). “Multispectral Imaging System”. In: Remote Sensing Geology. Springer, Berlin, Heidelberg, 75-122. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-05283-9_5.
  57. بهرامی، ی.، حسنی، ح.، مقصودی، ع.؛ 1398؛ "بهکارگیری دادههای (SWIR+VNIR) سنجنده ASTER به منظور شناسایی و تفکیک مناطق حاوی دگرسانی هیدروترمالی در ورقه یکصدهزار ابهر، شمالباختر ایران". اولین همایش فناوری‌های نوین در انرژی و مواد.
  58. Mia, B., and Fujimitsu, Y. (2012). “Mapping hydrothermal altered mineral deposits using Landsat 7 ETM+ image in and around Kuju volcano, Kyushu, Japan”. Journal of Earth System Science, 121: 1049-1057.
  59. Mather, P. M., and Koch, M. (2010). “Computer Processing of Remotely‐Sensed Images: An Introduction”. John Wiley & Sons, Chechester, pp. 360.
  60. Bedini, E. (2012). “Mapping alteration minerals at Malmbjerg molybdenum deposit, central East Greenland, by kohonen self-organizing map and matched filter analyses of HyMap data”. International Journal of Remote Sensing, 33(4): 939- 961.
  61. Harsanyi, J. C. (1993). “Detection and classification of subpixel spectral signatures in hyperspectral image sequences”.  University of Maryland Baltimore County, pp. 232.
  62. آلیانی، ف.، دادفر، ث.، معانی جو، م.؛ 1393؛ "آشکارسازی زونهای دگرسانی آهن حاجیآباد، با استفاده از دادههای (SWIR+VNIR) سنجنده ASTER". علوم زمین، دوره بیست و چهارم، شماره 94 (زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست)، ص 80-73.
  63. El-Desoky, H. M., Tende, A. W., Abdel-Rahman, A. M., Ene, A., Awad, H. M., Fahmy, W., El-Awny, H., and Zakaly, H. M. H. (2022). “Hydrothermal Alteration Mapping Using Landsat 8 and ASTER Data and Geochemical Characteristics of Precambrain Rocks in the Egyptian Shield; A Case Study from Abu Ghalaga, Southeastern Desert, Egypy”. Remote Sensing, 14(14): 3456.
  64. حسنی، ح.، بهرامی، ی.؛ 1397؛ "سنجش از دور". انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.
  65. Adiri, Z., El Harti, A., Jellouli, A., Maacha, L., and Bachaoui, E. M. (2016). “Lithological mapping using Landsat 8 OLI and Terra ASTER multispectral data in the Bas Drâa inlier, Moroccan Anti Atlas”. Journal of Applied Remote Sensing, 10: 016005.
  66. Crosta, A. P., De Souza Filho, C. R., Azevedo, F., and Brodie, C. (2003). “Targeting key alteration minerals in epithermal deposits in Patagonia, Argentina, using ASTER imagery and principal component analysis”. International Journal of Remote Sensing, 24(21): 4233-4240.
  67. Moradi, R., and Boomeri, M. (2017). “Remote sensing detection of altered zones associated with Cu-Mo mineralization in North of Zahedan, SE Iran using Landsat-8 data”. Yerbilimleri, 38(3): 275-294.
  68. Frutuoso, R., Lima, A., and Teodoro, A. C. (2021). “Application of remote sensing data in gold exploration: targeting hydrothermal altereation using Landsat 8 imagery in northern Portugal”. Arabian Journal of Geosciences, 14: 459.
  69. Adiri, Z., Lhissou, R., El Harti, A., Jellouli, A., and Chakouri, M. (2020). “Recent advances in the use of public domain satellite imagery for mineral exploration: A review of Landsat 8 and Sentinel 2 applications”. Ore Geology Reviews, 117: 103332.
  70. Parcutela, N. E., Dimalanta, C. B., Armada, L. T., Austria, R. S., Gabo-Ratio, J. A., and Yumul Jr, G. P. (2022). “Band processing of Landsat 8-OLI multi-spectral images as a tool for delineating alteration zones associated with porphyry prospects: A case from Suyoc, Benguet, Philippines”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1071: 012022.