بخشی از مقاله
مقدمه
استفاده از تکنولوژی سنجش از دور با استفاده از تصاویر ماهواره ای امروزه به
طور گستردهای در بسیاری از شاخه های علوم منابع طبیعی به ویژه در زمین
شناسی و یافتن مناطق مستعد معدنی رو به گسترش است.
نقشه برداری از الگوهای ساختاری و شکستگیها یکی از کاربردهای مهم علم
سنجش از دور است .(Sirvastav et al., 2000: Sabins, 1999) از طرفی داده های مغناطیس هوایی ابزاری ارزشمند در مطالعات زمین شناسی و کانسارهای معدنی به شمار میروند . (Neawsuperp et al, 2005) این داده ها به دلیل نمایش تغییرهای میدان مغناطیسی ناشی از رخسارههای زمین شناسی، در ردیابی و مطالعه فرآیندهای رخ داده در زمین نقش منحصر به فردی را ایفا میکنند. این نقش به ویژه در مناطق پوشیده از آبرفت به طور مشخص بارز میشود (کریمپور،
. (1391
منطقه معدنی چشمه خوری که بین عرضهای جغرافیایی 33œ 11' 23" تا 34"
33œ 15' شمالی و طول های جغرافیایی 57" 58œ 21' تا 58œ 25' 06"
خاوری و در فاصله 120 کیلومتری شمال باختر بیرجند واقع شده است، از نظر
تقسیم بندی ایالتهای ساختاری پوسته ایران زمین در خاور خرد قاره ایران
مرکزی و در حاشیه شمالباختری پهنه لوت قرار گرفته است. سامانه گسلی
نهبندان که تمامی ایالات ساختاری سیستان را در بر می گیرد، در بخش شمالی با
تغییر جهت به طرف باختر به صورت تداخلی وارد پهنه لوت میشود (خطیب،
.(1377 در پهنه های برشی وابسته به پهنه گسلی نهبندان، ذخایر معدنی فراوانی
بر جای گذاشته است که از هندسه گسل پیروی میکنند. ناحیه معدنی چشمه خوری نیز در حقیقت در باختری ترین محل این تغییر روند ساختاری واقع شده که تحت تأثیر اریبهای شمالی سامانه گسلی نهبندان قرار گرفته است. سیمای
منطقه مورد مطالعه را سنگ های آتشفشانی و حدواسط ترشیری به صورت توده-
های آندزیتی، آندزیت بازالت، داسیت، ریوداسیت نفوذی می توان مشاهده نمود که
در برخی مواردی موجبات ایجاد دگرسانی و کانه زایی را فرآهم نمودهاند. آذرآواری-ها نیز نظیر توف های اسیدی که دگرسانی بسیار زیادی را متحمل شده و همچنین
برشها که قطعات سنگی آنها در حد آندزیت و تراکیآندزیت میباشند در منطقه
وجود داشته و در پاره ای مناطق واحدهای غیرآتشفشانی نظیر کنگلومرا، ماسه
سنگ، پ لایاهای نمکی و آبرفت های جوان کواترنر را تشکیل میدهند (لطفی،
.(1374 یکی از عوامل مهم موثر در کانه زایی در هر ناحیهای گسلش و شکستگی-
های موجود می باشند که در واقع راهی برای نفوذ سیالات کانهدار هستند. اغلب
کانهزایی ها در مناطق با شکستگی بالا و بویژه در محل تلاقی این شکستگیها
اتفاق میافتد 1999) (Sabins, لذا با توجه به اینکه استفاده از دادههای
مغناطیس هوایی در کنار دادههای ماهوارهای منطقه می تواند نقشی مهم در
مطالعه ساختارهای سطحی و زیرسطحی عمده در منطقه و ارتباط آنها با عارضه-
های ساختاری اصلی و ناحیه ای داشته باشد (برزگر، 1357 )، در این تحقیق با
بررسی و تفسیر خطوارهها و سایر عوامل حاصل از دورسنجی دادههای ماهوارهای، مغناطیس هوایی و تطبیق آن با پیمایشهای میدانی، به مطالعه فرآیندهای رخ داده در منطقه و حل برخی ابهامات به دلیل فرسایش، پوشیده شدن توسط آبرفت
54
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
و به طور کلی عدم رخنمون مناسب پرداخته شده است. (شکل (1، موقعیت زمین-شناسی منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد.
بحث
همانطور که ذکر شد یکی از مزیتهای سنجش از دور در مطالعات زمین شناسی، پوشش وسیع ناحیه مورد مطالعه است که اطلاعات بسیار سودمندی از الگوهای ساختاری را ارائه میدهد. گسلها و شکستگیها ساختارهایی هستند که به خوبی بر روی تصاویر ماهوارهای شناسائی می شوند. از طرفی پردازش دادههای مغناطیس هوایی اطلاعات با ارزشی برای تحلیل عوارض زیر سطحی به دست می-دهد. از جمله رخسارههای قابل شناسایی با استفاده از دادههای مغناطیسی هوایی می توان به تعیین محل و گسترش عمقی تودههای نفوذی پنهان، مناطق دگرسانی،
مناطق برشی، شکستگیهای پی سنگی و در کل بررسی وضعیت زمین ساختی و
مطالعه ارتباط آن با کانه زایی اشاره نمود. لذا در این تحقیق با تلفیق و تحلیل داده
های مغناطیس هوایی، ماهواره ای و مطالعات صحرایی، به بررسی وضعیت
ساختاری و ارتباط آن با کانهزائی پرداخته شده است.
استخراج شکستگیها بر اساس پردازش دادههای ماهوارهای منطقه و تعیین مناطق با شدت شکستگی بالا با استفاده از شاخص فاکتور خطوارگی
علاوه بر ترسیم نقشه زمین شناسی منطقه، به منظور شناسائی بهتر پهنههای
برشی و گسلها و سایر ساخت های خطی و تحلیل ساختاری منطقه چشمه خوری،
از دادههای ماهواره ای گوگل(کوئیک برد با تفکیک مکانی 60 سانتی متر) و
لندست RGB و همچنین پردازش دادههای ماهوارهای ETM+ که از قدرت تفکیک
طیفی بالایی برخوردارند استفاده گردید. شاخص فاکتور خطوارگی ویژگی است که
به وسیله عواملی از قبیل طول، تعداد و تقاطع خطواره ها در هر محدوده کنترل
می شود. فیلتر کردن تصاویر روشی جهت تفکیک خطواره ها به حساب میآید. با
توجه به ترسیم گسلهای موجود در منطقه (بر روی نقشه با مقیاس (1/20000 و
مشاهدات صحرایی، جهت بیشتر گسل های منطقه در زوایای 45 ، 135و حدود
360 درجه می باشد که با توجه به وضعیت ساختاری شرق ایران تحت تاثیر
مستقیم حرکت دو سرشاخه فرعی در پایانه شمالی گسل نهبندان با راستای
خاوری– باختری و در یک پهنه برشی راستگرد تشکیل گردیدهاند. به همین علت
به منظور جداسازی بهتر خطوارهها، از روش فیلترینگ تصویر ETM+ منطقه
توسط کرنلهای ماتریسی3×3 ، در سه جهت عمده خطوارههای منطقه
45)،135و360 درجه) استفاده شد.
استفاده از فیلترهای جهتدار روشی است برای بارزکردن خطوارهها در جهات خاص که در تصاویر ماهواره ای بسیار مورد استفاده است. در این روش در واقع یک ماتریس با عدد فرد (مثلا ( 3×3 را در نظر میگیرند که بنا بر جهتی که میخواهند بارزسازی انجام شود ، در آن اعداد به شکل قرینه در طرفین خط فرضی همجهت با بارز سازی که از وسط ماتریس گذر داده میشود قرار گرفته اند، به شکلی که جمع جبری آنها هم حتماً صفر میشود ، سپس این ماتریس از یک گوشه تصویر بر روی پیکسل ها قرار داده شده و در تمام مقادیر پیکسلی ضرب میشود. محصول تصویری خواهد بود که خطوط را در جهت عکس دادههایی که به شکل قرینه درون ماتریس قرار داده ایم بارز کرده است، به هر کدام از این ماتریسها یک کرنل
گفته میشود.
پاییز 92، شماره 9
در واقع اتفاقی که در حین این فیلترینگ رخ می دهد تاباندن نور از یک جهت خاص به تصویر است که خطوط را در جهت عمود واضح میکند.
در ادامه هر سه حالت مم کن را در یک تصویر RGB با خطوارههای در جهات مختلف نمایش داده شده است که خطوط در جهت NW-SE را با رنگ قرمز، خطواره های در جهت NE – SW را با رنگ سبز و تصویر تهیه شده از خطهای در
جهت N-S را با رنگ صورتی نشان داده شده است (شکل.(2
در نهایت نقشه گسلهای منطقه با استفاده از نقشه 1:100000 سارغنج که چارچوب محدوده تحت بررسی درون این ورق واقع است و تلفیق تصویر فیلتر شده ETM+ منطقه با مطالعات صحرایی تهیه شد. در ادامه شبکهای شامل سلول-های 3*3 کیلومتر بر روی نقشه تهیه و قرار داده شد که در هر کدام از این سلول-ها فاکتور خطوارگی بدین ترتیب محاسبه گردید:
, % i =( i0 / I )*100 i0 = l/a , I=( L / A)*100
i0 درجه شکستگی در هر سلول، l مجموع طول گسل های واقع در یک سلول، a
مساحت هر سلول، I درجه شکستگی کل منطقه % i درجه شکستگی در سلول
نسبت به کل منطقه، A مساحت سلول بزرگ (مجموع مساحت سلولهای کوچک) میباشد.
ترکیب نسبتهای باندی برای یافتن نقاط دگرسانی
یکی از ویژگیهای اساسی بسیاری از کانسارها و مناطق کانهزا وجود دگرسانیهای شاخص می باشد که در کانسارهای پورفیری و رگهای این موضوع کاملاً به اثبات رسیده است. از طرفی نقاطی با شدت شکستگی و خردشدگی بالا سبب تسهیل نفوذ محلولهای هیدروترمال و در نتیجه دگرسانی در یک منطقه
است. بر همین اساس سعی بر آن شد تا با استفاده از لایههای اطلاعاتی ساختاری
و دورسنجی این لایهها، جهت یافتن نواحی دارای شکستگی و مناطق مستعد
دگرسانی بالا و در نهایت مناطقی جهت پیجوییهای تفصیلی تر معرفی و ارائه
گردد. استفاده از نسبتهای باندی بارز کننده دگرسانی ها از جمله روشهای
متداول در پردازش تصاویر ماهوارهای میباشد که بر پایه طیف بازتابش کانیها بنا شده است. مهمترین کانیهایی که در دگرسانیهای سطحی در ارتباط با کانهزایی قابلیت بارزشدگی توسط تصاویر پردازش شده را دارند کانی های رسی و اکسید
آهن می باشند که حضور هر دوی این کانی ها با هم مد نظر قرار داده میشود.
بدین منظور با توجه به طیفهای انعکاسی این کانی ها، دو تقسیم باندی5/7 و
3/1 به ترتیب برای کانی های رسی و اکسید آهن بر روی تصویر ETM+ منطقه
انجام شد و نسبت باندی 2/4 برای بارزسازی کانی های مافیک در نظر گرفته شد و
از تلفیق تصاویر بدست آمده از این تقسیم بندی ها در تصویری جداگانه به وسیله عمل جمع پیکسل ها تصویر دگرسانی سطحی منطقه حاصل شد (شکل -3الف و -3ب). برای آشکارسازی دقیقتر دگرسانی گرمابی در تصاویر ETM+ با استفاده از تصاویر نسبت، و با توجه به اینکه این نوع دگرسانی ها در این تصاویر بر اساس کانی های اکسید آهن و هیدروکسیلها مشخص میشود، ترکیب سه تصویر نسبت در رنگهای RGB که منجر به تشکیل ترکیب رنگی نسبت میشود، باعث ادغام مناطق حاوی اکسید آهن و هیدروکسیل شده و این مناطق را بهتر بارزسازی می-کند (شکل -3 ج ). بر اساس نتایج فوق و تمرکز میدانی بر روی مناطق هدف تعیین شده حاصل از دور سنجی در منطقه مورد مطالعه، همپوشانی مطلوبی بین گسل
خوردگیها و شدت دگرسانیهای پدید آمده در واحدهای سنگی پدید آمد.
55
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
پردازش دادههای مغناطیس هوایی منطقه
برداشت های ژئوفیزیک هوایی به سه روش مغناطیس سنجی، الکترومغناطیس و رادیومتری (اورانیم، پتاسیم و توریم ) در بخش هایی از شرق کشور و همچنین بخشی از برگه سارغنج توسط سازمان انرژی اتمی کشور در سال 1977-1975 میلادی صورت گرفته است. این برداشت ها توسط هواپیما و با ارتفاع پرواز 120 متر از سطح زمین و فاصله خطوط پرواز 1000 متر و با آزیموت 45 درجه در منطقه و به قصد عملیات اکتشافی انجام شده است. مغناطیسسنج مورد استفاده در این برداشت از نوع بخار سزیم بوده که در هنگام برداشت در ارتفاع 90 متری از سطح زمین قرار داشته است. برای شناسایی خطوارههای مغناطیسی منطقه مورد مطالعه بر روی داده های ژئوفیزیک هوابرد در ورقهای 7656-1 و 7656- 2 سازمان انرژی اتمی کشور و پردازش داده های شدت کل میدان مغناطیسی پس از اتصال فیلترهای مختلف در مرحله پردازش روی این دادهها استفاده شده است. از
آنجا که بخشی از محدوده مورد مطالعه از آبرفت پوشیده شده و در برخی مناطق نیز ماهیت سنگ شناسی و پدیده فرسایش، امکان مشاهده مستقیم ساختارهای زمین شناسی ر ا با مشکل مواجه میکند؛ لذا میتوان با پردازش دادههای مغناطیس هوایی از برخی از این موانع گذشت.
یکی از مراحل پردازش در دادههای مغناطیس هوایی، محاسبه اثر مغناطیسی میدان مرجع وابسته به میدان جاذبه زمین و حذف آن از دادههای مغناطیسی مشاهده شده (شدت کل میدان مغناطیسی) است .(Silva , 2003) با اعمال فیلترهای متفاوت بر روی اطلاعات، بررسی از جهات مختلف انجام گرفته و با در نظر گرفتن اطلاعات زمین شناسی، منطقه مورد تعبیر و تفسیر قرار گرفته است.
اولین فیلتر اعمال شده، فیلتر برگردان به قطب است. با استفاده از این فیلتر،
میدان مغناطیسی از یک عرض مغناطیسی که در آن بردار میدان زمین مایل و
شیب دار است به قطب مغناطیسی یعنی جایی که میدان القایی قائم است، منتقل
می شود زیرا اگر میدان زمین مایل باشد شکل ناهنجاری های مغناطیسی که به
صورت القایی به وجود آمدهاند نسبت به منابع به وجود آورنده نامتقارن خواهد بود
ولی در صورتی که میدان القایی قائم باشد، ناهنجاری های به وجود آمده در اثر
القاء مغناطیسی بر روی منبع خودشان قرار می گیرند؛ لذا تفسیر دادههای
مغناطیس هوایی به طور معمول بر روی تصاویر مختلف برگردان به قطب صورت
می گیرد (شکل -4 الف). اعمال این فیلتر با استفاده از زاویه میل و انحراف
مغناطیسی صورت می گیرد. مقدار این زوایا در منطقه مورد مطالعه به ترتیب 60 و
2/9 درجه و مقدار میانگین 1GRF برابر 51041 نانو تسلا بوده است. پس از
اعمال فیلتر برگردان به قطب، فیلتر بالاگذر مشتق اول قائم بر دادهها اعمال شده است. برای حذف اثرات ناحیه ای با طول موج بلند و تداخل بین ناهنجاریهای مجاور از فیلتر مشتق قائم استفاده میشود. مشتق قائم در واقع یک فیلتر بالاگذر است زیرا بسامدهای بالا را نسبت به بسامدهای پایین افزایش میدهد؛ در نتیجه اثر ناهنجاریهای بزرگ (ناهنجاری های بزرگ مغناطیسی دارای طول موج بلند و
بسامد پایین هستند) که مربوط به منابع ژرف و منطقه ای هستند بر روی
ناهنجاری های کوچک از بین رفته و ناهنجاری های کوچک و محلی به خوبی
نمایان می شوند Neawsuparp et al., 2005) 2003 & (Silva, (شکل .(4
پاییز 92، شماره 9
روانه های بازیک موجود در منطقه از جمله انواع آندزیت و توف و برشهای آندزیتی، به احتمال فراوان ناشی از تودههای بازیک تا اولترابازیک عمیقی هستند که به صورت باتولیتهای بزرگی در اعماق زیاد وجود داشته و توسط شکستگیهای
عمیق و بزرگ ناحیه ا ی تا سطح زمین به صورت روانه رسیدهاند.
منشاء محلولهای کانه دار و همچنین وجود توفهای اسیدی و روانه های داسیت–
ریوداسیت در محدوده به نظر می رسد ناشی از تودههای حد واسط تا اسیدی در ژرفای بخش میانی منطقه باشد که در نقشه شدت کل میدان مغناطیسی (شکل -4 الف) از آ ن تحت عنوان A نامگذاری شده و میتوانسته بهعنوان ریشه توفهای
اسیدی و روانههای داسیتی– ریوداسیتی باشد که اثرات آن را به صورت لیتولوژی-هایی موجود در محدوده برجا گذاشته است.
استخراج خطوارههای مغناطیسی
در حالت عادی، عارضههای زیر منعکس کننده یک منطقه دگرشکلی در نقشههای مغناطیس هوایی هستند .(Korhomen et al.,2004)
الف) نواحی خطی و باریک دارای مغناطیس پایین (رنگ آبی) که یکی از معمول-ترین حالات در نقشه های مغناطیس هوایی است و معرف مناطق دارای دگرشکلی شکننده است. به عبارتی یک پهنه مغناطیسی باریک خطی با شدت پایین که به دلیل هوازدگی در طول سطح گسل خوردگی به وجود آمده و کانیهای مغناطیس در اثر اکسیدن به کانی غیر مغناطیس تبدیل گشته اند. دو طرف این پهنه باریک
ﻭ خطی، می تواند ویژگی مغناطیسی مشابهی داشته باشد.
ب) نواحی خطی و باریک دارای مغناطیس بالا (رنگ بنفش) که ممکن است در اثر
وجود یک عامل خارجی قطع شده باشند، می تواند مربوط به کانیهای مغناطیسی
رسوب کرده در سطح گسل باشد.
ج) قطع ناگهانی در عمق منابع مغناطیسی.
د) ناپیوستگی/ جابه جایی در ناهنجاری های مغناطیسی به صورت آشفته که از
نشانگرهای بسیار شاخص یک پهنه دگرشکلی هستند.
ه) جابه جایی واضح و تند در ناهنجاریهای مغناطیسی که نشاندهنده پهنههای
برخی شکننده یا همان گسلها هستند.
و) پلههای مغناطیسی که بیانگر همبریهای دارای خردشدگی بالای واحدهای
سنگی مختلف هستند. در این گونه مطالعات، وجود تغییرهای یکنواخت و کم و
بیش آرام در ژرفای پیسنگ مغناطیسی در منطقه، می تواند به نوعی گویای اثر
ضعیف گسل ها در ایجاد مؤلفه جابه جایی قائم و یا حتی نتیجه تغییر در خواص
مغناطیسی مواد ژرفایی باشد. افزون بر این، ذکر این نکته ضروری است که به طور عموم ویژگیهای مغناطیسی مناطق دگرشکلی طی مراحل مختلف دگرگونی ممکن است دچارتغییر شوند. در ارتباط با شناسایی شکستگی ها به کمک دادههای مغناطیس هوایی، سه حالت کلی را میتوان در نظر گرفت:
-1 خطوارههای مغناطیسی شناسایی شده با گسل های تشخیص داده شده بر روی سطح همخوانی دارد.
-2 برای خطواره های مغناطیسی شناخته شده، گسل همخوانی بر روی سطح شناسایی نشده است. در این مورد دو حالت را میتوان در نظر گرفت: در حالت اول ممکن است در نظر گرفتن این خطواره ها به دلیل تفسیر نادرست ناهنجاریها بوده باشد و در حالت دوم ممکن است خطواره مغناطیسی در واقع وجود داشته ولی
56
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز 92، شماره 9
شکل .1 موقعیت زمین شناسی ناحیهای منطقه در خاور ایران بر روی تصویر ماهوارهای لندست ( RGB) همراه با نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه.
شکل .2 بارزسازی خطواره های منطقه با روش فیلترینگ – تصویر RGB از سه تصویر فیلترینگ در سه جهت 45، 135 و 360 درجه. کادر مشکی محدوده مطالعاتی را نشان میدهد.
