زمین شناسی-پترولوژی

مقدمه :

پردازش تصاوير ماهواره اي و كاربرد آن در اكتشاف مواد معدني امروزه مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. اين تكنيك خصوصاً براي كشف ذخاير پورفيري و اپي ترمال وابسته كه با آلتراسيون هاي وسيع همراه هستند كاربرد بيشتري دارد. سنجنده نقشه بردار موضوعي پيشرفته(ETM⁺) داراي  8 باند مي باشد . 3 باند اول را قابل رويت مي نامند (آبي، سبز، قرمز)، باند 4 را فروسرخ نزديك (NIR) و  باند 5 و 7 را باند­هاي فروسرخ كوتاه، موج ( SWIR) مي نامند و نهايتاً به باند 6 که بلند ترين طول موج را دارد مادون قرمز حرارتي (TIR) يا باند حرارتي مي گويند. هفت باند اول داراي قدرت تفكيك 30 متر بوده و باند 8، موسوم به باند پانكروماتيك مي باشد داراي قدرت تفكيك 15 مي باشد كه اين باند در مطالعات ساختاري و شناسايي خطواره ها كاربرد دارد. كاني هاي هيدروكسيل دار (كاني هاي زون هاي سرسيتيك و آرژيليك) در باند 7 داراي بيشتري و در باند 5 داراي كمترين مقدار جذب و كاني هاي اكسيد آهن (زون هاي گوسان) در باند 3 كمترين و باند 1 داراي بيشترين مقدار جذب مي باشند. بنابراين با توجه به طيف جذبي – انعكاسي اين كاني ها، اين مناطق در روش هاي مختلف پردازش آشكار مي شوند.

گستره مورد مطالعه در 45 کیلومتری جنوب خاوری بیرجند بین طول های جغرافیایی ´29°59 تا ´31°59 خاوری و ´37°32 تا ´43°32 عرض شمالی در جنوب روستای فنود واقع شده است. منطقه مورد مطالعه در بخش شمالی ایالت ساختاری سیستان قرار دارد. ایالت مذکور در شرق ایران واقع شده و بصورت زيگموئيدال قسمت شمالي، متمايل به غرب شده و به صورت تدریجی (بين انگشتي) وارد پهنه لوت می گردد. در اين مطالعه پس از انجام تصحيحات هندسي و توپوگرافي و ادغام باندهاي مورد نظر، روش هاي مختلف  بارزسازي آلتراسيون ها شامل تركيب رنگي مجازي، نسبت هاي باندي و تركيب آنها و روش آناليز مولفه هاي اصلي انتخابي استفاده شد كه تنها به بررسي نسبت هاي باندي و تركيب آنها بهمراه آناليز مولفه هاي اصلي در اين مقاله پرداخته مي شود.

زمين شناسي – آلتراسيون:

بلوک لوت اولين بار توسط اشتوكلين (1968) به عنوان يكي از 9 زون ساختاري ايران، در شرق معرفي شد. بلوک لوت از شرق به گسل نهبندان و گسل های همراه، از شمال به گسل درونه و گسل های مرتبط با آن (زون سبزوار) و از غرب به گسل نایبند محدود شده است. گسل جازموریان، در جنوب قوس ماگماتیسم سهند - بزمان، محدوده جنوبی بلوک لوت را احتمالاً نشان می دهند (Berberian,1981). Stampfli & Bagheri (2008) مرز شرقی حال حاضر بلوک لوت را به عنوان حاشیه فعال فرورانش اقیانوس نئوتتيس معرفي مي كنند. بعضی دیگر تاثیر زون فرورانش را رد می کنند و كاني زايي در بلوک لوت را به زون های ژئوتکتونیکی کششی نسبت می دهند. Saccani & et al  (2010) کمپلکس افیولیتی شرق ایران بین بلوک های قاره ای افغان و لوت را مطالعه کرده اند و بيان داشته اند كه فرورانش لیتوسفر اقیانوسی در آن نقش مهمی داشته و فرورانش به زیر بلوک افغان بایستی انجام گرفته باشد. & et al Arjmandzadeh  (2010) نظريه فرورانش دو سويه نامتقارن را براي شرق ايران پيشنهاد كردند.

واحدهای سنگی آتشفشانی عمده در منطقه عبارتند از : آندزیت، آندزیت بازالتی است که در بسیاری از نقاط پیروکلاستیک ها از جمله توف، برش و آگلومرا نیز همراه آنها وجود دارد و شامل توف های بنتونیتی شده سفید و گاهی زرد کم رنگ (نمونه های دارای آهن بالا) بوده که توسط آندزیت، آندزیت بازالت های حفره دار و گاهی شیشه ای در برگرفته شده است مطالعات صحرائی نیز این موضوع را ثابت می کند (شكل1). پتروگرافی مقاطع میکروسکوپی توف ها نشان می دهد که بافت آنها به صورت ریز دانه می باشد. شیشه در سراسر مقطع دیده می شود، این توف ها از نوع توف شیشه ای- بلورین می باشد(شكل1). ترکیب آنها حدواسط تا اسیدی است و در حد توف آندزیتی_ داسیتی می باشند. دگرسانی توف های منطقه باعث تشکیل  پهنه های بنتونیتی شده است (ياري و همكاران، 1390).

بطور كلي بنتونيت ها به خرج مواد آتشفشاني به ويژه شيشه ها به صورت سه فرآيند زير تشكيل مي شوند:

1- دگرساني در جاي شيشه ي آشتفشاني در محيط هاي آبي 2- دگرساني گرمابي سنگ هاي آذرين

3- آخرين مرحله دگرساني مواد آذرين كه شامل واكنش هاي بخار و گازها با مواد آذرين مي شود (Christidis & et al, 1995). بطور كلي مي توان بيان داشت كه دگرساني شيشه آتشفشاني به اسمكتيت و زئوليت فرآيند معمولي است كه اغلب كانسارهاي زئوليت يا بنتونيت را تشكيل مي دهد (مهوري، 1389).

ژئو شیمی و کانی شناسی بنتونیت هریوند

با وجود توف های دگرسان شده در منطقه هریوند، این منطقه می تواند برای کانی سازی بنتونیت مناسب باشد. لذا در این پژوهش به منظور بررسی ترکیب شیمیایی، کانی شناسی و خصوصیات فیزیکی بنتونیت هریوند از آنالیزهای رساء و همکاران (1387) استفاده گردید. Na₂O وCaO   از اکسیدهای مهم در ترکیب مونت موریلونیت می باشد و بر این اساس بنتونیت ها به دو دسته سدیم دار و کلسیم دار تقسیم می شوند

با توجه به ترکیب شیمیایی بنتونیت هریوند (جدول 1) مشخص می شود که در این نمونه  میزان CaO =2.42%  بالاتر از میزانNa₂O=1.72%  می باشد. همانطور که در ترکیب کانی شناسی مشاهده می کنیم مونت موریلونیت و آلبیت بعنوان کانی اصلی وجود دارد (شکل3، جدول 2) . با توجه به نتایج آزمایشات فیزیکی بنتونیت هریوند و اندیس تورم پائین آن مشخص گردید که این  بنتونیت از نوع کلسیم دار است که مصارف بنتونیت های کلسیم دار در ماسه ریخته گری ، جاذب های روغن و گریس ، فیلتر کردن و تصفیه ، غذای دام و حیوانات اهلی می باشد ( نخعی، 1381).

جدول 1: ترکیب شیمیایی بنتونیت هریوند (اقتباس از رساء و همکاران ، 1387)

مولفه اول به دليل مثبت بودن همه بردارهاي ويژه حاوي سپيدايي است. گياهان بدليل وجود بالاترين بردار ويژه در باند 4 در PC3 با مقدار منفي، در اين مولفه با پيكسل هاي تيره ظاهر مي شوند. مولفه PC5 مي تواند كاني هاي هيدروكسيل دار موجود در زون هاي سريسيتيك و آرژيليك را با پيكسل تيره بارزسازي كند زيرا علامت بردار ويژه باند 5 منفي و باند 7 در همان مولفه مثبت است (0.57) (شكل5) . PC5 با داشتن بيشترين بردار ويژه باند 3 با علامت منفي و نيز علامت مثبت باند 1 در همين مولفه، اكسيد آهن را مي بايست با پيكسل تيره نشان دهد. همچنين PC3 با داشتن بيشترين اختلاف در مقادير بردار ويژه در باندهاي 2 و 4، مناطق داراي كاني هاي مافيك را با پيكسل هاي روشن نمايش مي دهد (شكل 6). علي رغم اهميت مولفه سوم و پنجم در اين روش، تصاوير آنها بارزسازي واضحي را از منطقه نشان نمي دهد.

آناليز مولفه هاي اصلي به روش كروستا:

در اين روش معمولاً عمل آناليز مولفه هاي اصلي بر روي چهار باند 1،2،3،5 براي آشكار سازي مناطق داراي اكسيداسيون آهن و پنج باند 1،2،3،5،7 جهت تشخيص مناطق داراي كاني هاي هيدروكسيل دار انجام مي شود. براي انجام اين روش باندهايي كه همبستگي بسيار بالايي دارند براساس بيشترين انعكاس و جذب انتخاب مي شوند. مزيت اين روش صرف زمان كمتر براي رسيدن به نتيجه مطلوب است.

مهمترین کانی هایی که در دگرسانی های سطحی در ارتباط با کانه زایی قابلیت بارز شدگی توسط تصاویر پردازش شده را دارند کانی های رسی و اکسید آهن می باشند که حضور هر دوی اینها با هم مد نظر قرار داده میشود. استفاده از نسبت های باندی بارز کننده دگرسانی ها از جمله روش های متداول در پردازش تصاویر ماهواره ای می باشد که بر پایه طیف بازتابش حداکثر و حداقل کانی ها بنا شده است. اما در استفاده از روش نسبت های باندی تداخلات کانی های دیگر و پوشش های سطحی دارای شکل طیفی مشابه با دگرسانی ها می تواند تفکیک مناسب و قابل قبول مناطق دگرسان را با مشکل مواجه کند. استفاده از روش مولفه های اصلی انتخابی که در کنار استفاده از پیک های حداکثر و حداقل طیف بازتابش کانی ها، اختلاف کلی سطح بازتابش کانی ها را نیز لحاظ میکند، می تواند گامی مثبت در جهت به حداقل رساندن تداخلات طیفی مزاحم باشد.

در ایجاد مولفه های اصلی از 6 باند ETM⁺  برای بارز سازی کانی های اکسید آهن با توجه به شکل کلی طیف انعکاسی این کانی ها دو باند 4 و 5 را از محاسبات خارج کردیم ، باند 4 را به منظور جلوگیری از تداخل طیف مربوط به پوشش گیاهی و باند 5 را برای کاهش اثر تداخل کانی های هیدروکسیل دار حذف کردیم. نتایج بدست آمده نشان میدهد که PC3 دارای بیشترین اختلاف مقادیر پیکسلی در باند های 3 و 1 که باند های بازتاب و جذب کانی های اکسید آهن هستند، می باشد. منتهاي مراتب همانطور كه بيان شد، مناطق داراي پديده مورد نظر است را با پيكسل هاي تيره نشان مي دهد.

به منظور بدست آوردن تفکیکی مناسب از نواحی دارای کانی های رسی در ارتباط با دگرسانی مولفه اصلی دیگری را این بار تنها با حذف باند 4 که مربوط به بازتاب گیاهان میباشد از باندهای تصویرETM⁺  منطقه میسازیم، نتایج حاصل نشان میدهد که PC5 در بین مولفه های اصلی ایجادشده دارای بیشترین اختلاف در باندهای 5 و 7 که باندهای بازتاب و جذب کانی های رسی هستند، می باشد .

نتيجه گيري:

در منطقه فنود به علت فعالیت های ولکانیکی ترشیری، دگرسانی های وسیعی رخ داده است که می توانند خواستگاه بسیاری از کانسارهای فلزی و غیر فلزی باشند. یافتن این دگرسانی ها گام نخست در جهت پی جویی کانسارهای این مجموعه می باشد. آنالیز مولفه های اصلی یکی از روش های پردازش داده های فرا طیفی به منظور یافتن زون های در ارتباط با دگرسانی است. در این مطالعه آنالیز مولفه های اصلی بر روی داده های سنجنده ETM از منطقه مورد نظر انجام شد. بر طبق مقادیر بردار ويژه محاسبه شده PC3 و PC5 دارای بارگذاری های مناسب در طیف کانی های دگرسانی هستند. روش كروستا نیز روشي مفيد در فشرده و متراكم كردن داده  ها مي باشد. با استفاده از اين روش و هذف باند 4 و 5 از رنج داده های تحت آنالیز و بر طبق مقادیر بردار ويژه محاسبه شده، PC5 جهت بارز سازي مناطق داراي كاني هاي هيدروكسيل دار مناسب ارزيابي شد. مطالعات مقدماتی بنتونیت هریوند نشان می دهد که مونت موریلونیت بعنوان کانی اصلی در رسهای این ناحیه وجود دارد. آلبیت، کریستوبالیت و کوارتز نیز به عنوان کانی های اصلی یا فرعی در این مجموعه یافت می شود.  مقایسه نتایج حاصل از آنالیز مولفه های اصلی و روش کروستا بر روی تصویر ETM منطقه با داده های میدانی مبتنی بر اشعهx ، محصول روش کروستا را  بهتر از آنالیز کل مولفه های اصلی در منطقه ارزیابی میکند.