enhancing of iron containing minerals using satellite
TRANSCRIPT
29
Adv. Appl. Geol. Spring 2021, Vol 11 (1): 29-42 Enhancing of iron containing minerals using satellite images and spectroscopy
technique (Case study: North Saveh)
Kazem Rangzan1, Somayeh Beiranvand2*, Hooshang Pourkaseb2, Alireza Zarasvandi2, Hojatollah
Ranjbar3
1-Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz,
Ahvaz, Iran
2-Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3-Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman,
Iran
Keywords: Enhancing, Iron containing minerals, TM, ETM, FieldSpec3, TSG techniques
1-Introduction
The interaction of hot aqueous fluids with host rocks produce the hydrothermal mineral deposits (Pirajno, 1992).
One of the way for iron mineral formation is that hot aqueous solutions rich in iron with proper temperature, pH,
and suitable EH react with rock walls that lead to the generation of hydrothermal iron deposits. Hematite is
formed at high temperatures, and goethite is formed from the weathering of iron minerals.
One of the primary uses of remote sensing in geology is the detection of different minerals (i.e., iron minerals;
Sabins, 1999). Spectroscopy is capable of detecting the behavior of phenomena in different wavelengths (Hunt
and Salisbury, 1976). Infrared spectroscopy method has been used to recognize the altered minerals (e.g., Kerr
et al., 2011; Rangzan et al., 2012; Poorkaseb et al., 2013). Many researchers have used satellite imagery to
enhance the mineral exploration (Massironi et al., 2008; Abedi et al., 2013). The main objective of this study is
the discrimination of iron minerals by using the TM, ETM+, and Landsat8 images and confirming the
enhancement of iron-containing minerals using spectrometry tools in the Saveh region, Iran.
2-Methodology
In this study, we have applied the TM, ETM+, and Landsat8 images downloaded from the USGS Geological
Survey site (http://earthexplorer.usgs.gov/). The FieldSpec3 and TSG techniques were used for recognition of
the Fe minerals in the Saveh region, Iran. We applied the ETM+ image for geometric correction of TM and
Landsat8 images. The total RMS error of less than 0.5m was intended. Internal Average Relative Reflectance
(IARR) method was used for atmospheric correction, masking the region based on the geological map,
eliminating unwanted parts, eliminating or reducing interference TM, ETM+, and Landsat8 images. To enhance
iron mineral, the TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio method on TM image, 3/1 band ratio on ETM+ image, and
4/2 band ratio on the Landsat8 image were employed. Then rock samples collected for enhancing areas with the
TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio method and each rock sample was examined with the FieldSpec3 and TSG at
spectral laboratory of Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.
3- Results and discussion
The TM, ETM+, and Landsat8 images were analyzed to detect the iron-containing minerals in the Saveh region.
The iron minerals have spectrum features in the electromagnetic spectra of 0.4 to 1.1 nm (Hunt, 1976, 1979).
Plants have a high reflection in the infrared that can obstruct the explanation of iron minerals; therefore, this
feature may cause the main problem with the recognition of the iron minerals. For this purpose, we masked the
vegetation in the TM data using the TM3/TM1. TM4/TM1 method. This technique separates ferric oxide from
*Corresponding author: [email protected]
DOI: 10.22055/aag.2020.31975.2067
Received 2019-12-16
Accepted 2020-05-18
ISSN: 2717-0764
30
Adv. Appl. Geol. Spring 2021, Vol 11 (1): 29-42
vegetation (Fraser, 1991). The benefit of this technique is the mask of the vegetation area, as well as hematite
and goethite minerals could be separated.
Also, for identifying the iron-containing minerals, we used the calculation of band ratios on TM and ETM+
satellite images. The appearance of containing iron minerals indicates high absorption in the UV-blue district
and reflectance in the UV-VIS district. The ratio of blue/green bound in Landsat8 and ETM+ is 4:2 and 3:1,
respectively. This is applied extensively for iron-containing minerals mapping. The ground survey showed that
the prepared map using TM3/TM1. TM4/TM1 method is the most compatible compared to that of other
methods.
Rock samples were collected from enhancing areas for the TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio method and then
each rock sample is studied with FieldSpec3 technique. The FieldSpec3 technique revealed the goethite and
hematite as the major iron minerals in the samples. Goethite minerals show strong absorption of more than 900
nm and the hematite mineral show absorption less than 900 nanometers.
The Spectral Assistant TM (TSA) software in the TSG software having essential minerals among the 60 classes
in the current library provides an extraordinary ability to identify the minerals. The TSA software discriminates
the mineral types according to the shapes of these absorption features. For discrimination, the type of minerals
and spectra of the samples were entered into the software. Then the results were displayed. This software
determined the percentage of iron-containing minerals (i.e., goethite and hematite in the VNIR range) in each
rock sample.
Based on the FieldSpec3 and TSG techniques, hematite and goethite are the significant iron-containing minerals
in the study area. The FieldSpec3 and TSG techniques results approved that the goethite and hematite minerals
could be identified correctly using TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio method. Accordingly, this method could be
considered as an appropriate method for enhancing the iron minerals. Detection of the types of iron minerals is
one of the essential features of using TSG software. The TSG technique results show that this method can
determine the presence and the type of iron minerals. The spectra obtained from remote sensing tools (e.g.,
FieldSpec3 and TSG) is consistent with the enhancement of iron-containing minerals using the
TM3/TM1.TM4/TM1 band ratio method.
4-Conclusions
In this study, we used the FieldSpec3 and TSG techniques with TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio methods for
identifying the iron-containing minerals. The results of the FieldSpec3 and TSG techniques approved the
importance of these tools in identifying the goethite and hematite minerals. The TSG technique results revealed
the goethite and hematite spectral at the most rock samples and determines the percentage of iron-containing
minerals. Also, it is determined that TM3/TM1.TM4/TM1 band ratio method is the appropriate method for the
evaluation of the identification of iron areas. The FieldSpec3 and TSG results confirmed the accuracy of the
enhancing areas by TM3/TM1. TM4/TM1 band ratio method. In this way, advanced remote sensing devices
confirmed the results of the enhancing iron-containing minerals in the North Saveh, Iran.
References
Anderson, J.A., 1982. Characteristics of leached capping and techniques of appraisal. In: Titley, S.R, Advances in Geology
of the Porphyry Copper Deposits, Southwestern North America, Tucson, University of Arizona Press, 275-295.
Bedini, E., 2011. Mineral mapping in the Kap Simpson complex, central East Greenland, using HyMap and ASTER remote
sensing data. Advances in Space Research 47, 60–73.
Berberian, F., Muir, I.D., Pankhurst, R.J., Berberian, M., 1982. Late Cretaceous and early Miocene Andean-type plutonic
activity in northern Makran and central Iran. Journal of the Geological Society 139, 605–614.
Fraser, S.J., 1991. Discrimination and identification of ferric oxides using satellite Thematic Mapper data: A Newman case
study. International Journal of Remote Sensing 12, 635-641.
Hunt, G.R., Ashley, P., 1979. Spectra of altered rocks in the visible and near infrared. Economic Geology 74, 1613–1629.
Hunt, G.R., Salisbury, J.W., 1976. Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: XII. Metamorphic rocks,
Modern Geology 5, 219-228.
Kaufman H., 1988. Mineral exploration along the Auaba-Levant structure by use of TM-data, Concepts, processing and
results. International Journal of Remote Sensing 9, 1639–165.
Kerr, A., Rafuse, H., Sparkes, G., Hinchey, J., Sandeman, H., 2011. Visible/infrared spectroscopy (VIRS) as a research tool
in economic geology; background and pilot studies from New Foundland and Labrador. Journal of Geological
Survey 11(1), 145–166.
31
Adv. Appl. Geol. Spring 2021, Vol 11 (1): 29-42
Kruse, F.A., Raines, G.I., Waston, K., 1985. Analytical techniques for extracting geology information from multichannel
airborne spectroradiometer and airborne imaging spectrometer data. In Proceeding of the 4th Thematic Conference
on Remote Sensing of the Environment, Remote Sensing for exploration geology, Sanfransisco, California 1-4
April, 309-324.
Laakso, K., Rivard, B., Rogge, D., 2016. Enhanced detection of gossans using hyperspectral data: Example from the Cape
Smith Belt of northern Quebec, Canada. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 114, 137–150.
Massironi, M., Bertoldi, L., Calafa, P., Visona, D., Bistacchi, A., Giardina, C., Schiavo, A., 2008. Interpretation and
processing of ASTER data for geological mapping and granitoids detection in the Saghro massif (eastern Anti-Atlas,
Morocco). Geosphere 4 (4), 736-759.
Moskowitz, B.M., Reynolds, R.L., Goldstein, H. L., Berquo, T., Kokaly, R. F., Bristow, C. S., 2016. Iron oxide minerals in
dust-source sediments from the Bodélé Depression, Chad: Implications for radiative properties and Fe
bioavailability of dust plumes from the Sahara. Aeolian Research 22, 93–106.
Pirajno, F., 1992. Hydrothermal Mineral deposits-principles and fundamental concepts for the exploration geologist.
Springer, Berlin, p. 409.
Rajendran S., Thirunavukkarasu A., Balamurugan G., Shankar K., 2011. Discrimination of iron ore deposits of granulite
terrain of Southern Peninsular India using ASTER data. Journal of Asian Earth Sciences 41, 99–106.
Rangzan, K., Saki, A., Hassan Shahi, H., Mojaradi, B., 2012. Analysis and spectral classification of igneous and
metamorphic rocks in the Hamedan region for remote sensing studies using reflectance spectroscopy (350 to 2500
nm). Crystallography and Mineralogy Iran, pp. 81- 96 (in Persian).
Rezaei Kahkhaei, M., Galindo, C., Pankhurst, R.J., Esmaeily, D., 2011. Magmatic differentiation in the calc-alkaline
Khalkhab–Neshveh pluton, Central Iran. Journal of Asian Earth Sciences 42, 499–514.
Sabins, F.F., 1999. Remote sensing for mineral exploration.BJ. Ore Geology Reviews 14(3–4), 157–183.
Salisbury, J.W., Walter, L.S., Vergo, N., D'Aria, D.M., 1991. Infrared (2.1–25 micrometers) Spectra of Minerals. Johns
Hopkins University Press, Baltimore, Maryland, USA, p. 267.
Yamaguchi, Y., Fujisada, H., Tsu, H., Sato, I., Watanabe, H., Kato, M., Kudoh, M., Ahlc, A.B., Pnicl, M., 2001. Aster
early image evaluation, Advance Space Research 28(1), 69-76.
HOW TO CITE THIS ARTICLE:
Rangzan, K., Beiranvand, S., Pourkaseb, H., Zarasvandi, A., Ranjbar, H., 2021. Enhancing of iron
containing minerals using satellite images and spectroscopy technique (Case study: North Saveh).
Adv. Appl. Geol. 11(1), 29-42.
DOI: 10.22055/aag.2020.31975.2067
url: https://aag.scu.ac.ir/article_15538.html?lang=en
23
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
(ساوه شمال: موردی مطالعه) سنجی طیف فن و ایماهواره تصاویر از استفاده با دارآهن هایکانی بارزسازی
کاظم رنگزن
ایران اهواز، ،دانشگاه شهید چمران اهواز ،دانشکده علوم زمین ،GISسنجش از دور و گروه
*سمیه بیرانوند
مران اهواز، اهواز، ایرانشناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چگروه زمین
هوشنگ پورکاسب
شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایرانگروه زمین
علیرضا زراسوندی شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایرانگروه زمین
حجت اله رنجبر ، کرمان، ایرانکرمان باهنر شهید دانشگاه زمین، علوم دانشکده معدن، گروه
30/13/0200تاریخ پذیرش: 32/10/0201 تاریخ دریافت:
چکیده زاییت کانهاین منطقه از مناطق مهم به جهآرژیلیک و پروپلیتیک در شمال ساوه رخنمون دارند. ،های فیلیکای همراه با دگرسانیهای ولکانیکی گستردهسنگ
های مس پورفیری های بالای سیستمهای دگرسانی سوپرژن در بخشتوانند طی فرایندمیدار آهن هایبه دلیل اینکه کانیشود و مس )پورفیری و مانتو( قلمداد می
مال ساوه پرداخته شده است. به این منظوردر منطقه ش )زون گوسان(دار های آهنن مطالعه به بررسی بارزسازی کانی، در ایتشکیل کلاهک آهنی )زون گوسان( دهند
به ترتیب بر روی 3/0و 0/2و روش نسبت باندی TMبر روی تصویر TM3/TM1. TM4/TM1، روش نسبت گیری باندیTM ،+ETM ،Landsat8 ریواتص از
استخراج FieldSpec3 دستگاه توسط هانمونه فیط وی آورجمع یسنگ یهانمونهاز مناطق بارزسازی شده .استفاده شده است Landsat8 و ETM+تصاویر
به این FieldSpec3 های به دست آمده از دستگاه استفاده و طیف The Spectral Geologist 7.1.0.073 (TSG) افزار تحلیل طیفدر ادامه از نرم .گردید
ی بیشترین برداربا توجه به اینکه نقاط نمونهشناسایی نمود. سنگ یهانهنمو دررا تیگوت و تیهماتهای کانی ،TSG و FieldSpec3روش های افزار وارد شدند. نرم
نسبت روشدار با های آهنند، در این مطالعه بارزسازی کانیکسنجی نتایج این روش را تایید مید و فن طیفدارن TMگیری باندی در تصویر انطباق را با روش نسبت
.دار در شمال ساوه شناخته شدهای آهنسازی کانیرزگیری باندی، به عنوان روشی مناسب جهت با
TM، ETM، FieldSpec3، TSG دار، آهن هایکانی ،بارزسازی: کلمات کلیدی
مقدمه
گرمابی هایکانیهای میزبان، های گرمابی با سنگواکنش محلول
ای هتشکیل کانی هاییکی از روش (. (Pirajno, 1992کندرا ایجاد می
یدما در آهن از یغن گرمابی هایین صورت است که محلولآهن به ا
و دندهیم واکنش یسنگ یهاوارهید با مناسب EH و PHمطلوب،
,Guilbert and Park)آورند بی آهن را بوجود میذخایر گرما
و کانی گوتیت از هوازدگی . کانی هماتیت در دمای بالا تشکیل(1997
-توده ،های شسته شدهکلاهکن همچنی .آیدبوجود میهای آهن کانی
س پورفیری های فوقانی کانسارهای مهای لیمونیتی واقع در بخش
شوند. کانسارهای مس شکیل میهای سوپرژن تهستند که در اثر پدیده
متحمل ،های سوپرژناز رخنمون یافتن و در اثر پدیده پورفیری پس
جوی و زیر ،های فررو با منشا سطحیمحلولشوند. برخی تغییرات می
زمینی پس از واکنش با پیریت و سایر سولفیدهای موجود در این
ی و بر های سطحیدی شده و باعث انحلال مس از بخشاس ،کانسارها
. (Anderson, 1982)گردندهای لیمونیتی میجای ماندن توده
اند کلیدی برای تخمین تودار هماتیت و گوتیت میهای آهنبررسی کانی
شدگی سوپرژن باشدازی هیپوژن و نیز توسعه غنیسمیزان کانی
(Anderson, 1982) دار های آهنکانی. به همین دلیل بارزسازی
یاصل یکاربردها از یکی رسد.مری مهم به نظر میهای آهنی( اکلاهک)
از جمله های مختلفکانی ییشناسا ،یشناسنیزم در دور از سنجش
به سنجی قادر طیف (.Sabins, 1999) است دارهای آهنکانی
Hunt and)های مختلف استها در طول موجشناسایی رفتار پدیده
Salisbury, 1976) . جهت سنجیطیفمطالعات زیادی در زمینه
محدوده مرئی و فروسرخ های در طول موج هاشناسایی انواع دگرسانی
وسیله محققین صورت گرفته نزدیک و محدوده فروسرخ موج کوتاه
22
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
. (Salisbury et al., 1991; Kerr et al., 2011)است
Rangzan ( 3103و همکاران ) سنجی برای طیف هایروشاز
های همدان استفاده کردند. از آنجاییکه شناسایی آلومینوسیلیکات
های ماهواره دردار های آهنجهت اکتشاف کانی طیفیچند یسنسورها
lem et al., Sa)وجود دارند Landsat8)و TM)، +ETM لندست
2011)،Kaufman (0011 )می با استفاده از این تصاویر بیان داشت
و به این کردآهن مناطق را تهیه دیاکس و لیدروکسیه یهانقشه توان
محققین زیادی .استفاده نمود PCAهای نسبت باندی و منظور از روش
اده کرده دار استفهای آهنای به منظور بارزسازی کانیاز تصاویر ماهواره
;Massironi et al., 2008; Abedi et al., 2013).اند
.Moskowitz et al., 2016; Laakso et al., 2016)
Honarmand ( 3100و همکاران) ریتصاو از+ASTER/ETM
آهن دیدروکسیه/دیاکس های دگرسانیتهیه نقشه بارزسازی کانی یبرا
ماهواره ریوتصاMansouri (3102 )و Feizi .کردند استفاده
به را PCA, SAM, MNF هایروشو ETM، ASTER+ یا
مورد( رانیا) قم استاندار در آهنهای کانی لیپتانس یبررس منظور
از استفادهبا ( 3102و همکاران ) Ciampalini. دادند قرار استفاده
به بررسی و ترکیب رنگی کاذب PCAهای روشو ETM+تصویر
قایآفر غرب شمال از نیدون یرسوب یهاسنگ رد واقعدار آهن هایکانی
را ( 0/2) یباند نسبت( روش 3101و همکاران ) Shalaby .پرداختند
کار بردند.هدار بهای آهنکانی جهت بارزسازی ETM+بر روی تصویر
از استفاده بادار های آهنکانی بارزسازی مطالعه نیا یاصل هدف
بهترین نسبت باندی و معرفی ،Landsat8و TM ، +ETMریتصاو
استفاده از ودار منطقه های آهنجهت بارزسازی کانی ایماهواره تصویر
می ساوهشمال در نتایج این بارزسازی دییتأ سنجی جهتطیف فن
.باشد
زمین شناسی منطقه
ساوه قرار گرفته است. 011111/0منطقه مورد مطالعه در برگه
های اصلی و بزرگ، دارای راهشهر ساوه به خاطر نزدیکی به شهرهای
-توان به آزاد راه تهرانکه از آن جمله می ،فرعی فراوان و مناسبی است
بوئین زهرا به - همدان و ساوه - ساوه، ساوه - قدیم تهران ساوه و جاده
- قلعک، ساوه - سیلیجرد – های فرعی ساوههای اصلی و راهعنوان راه
چهارچوب . خلخاب اشاره کرد - نشوه، ساوه - ورده – ساوه نیوشت،
کنونی ایران به شدت تحت تاثیر دو رویداد بزرگ قرار ژئوتکتونیک
گرفته است که یک رویداد در اوایل مزوزوئیک میانی اتفاق افتاده که
باعث بسته شدن پالئوتتیس شده است و دومین رویداد در اوایل
تتیس شده سنوزوییک رخ داده است که موجب بسته شدن اقیانوس نئو
. بسته شدن نئوتتیس و حاکم شدن (Ilbeyli et al., 2004)است
رژیم تکتونیکی فشارشی پس از آن، باعث تشکیل سه واحد اصلی
در غرب ایران شده که این واحدهای NW-SEتکتونیکی با روند
( منطقه دگرگونی 3 ،خورده زاگرس( کمربند چین0شامل تکتونیکی
دختر می باشند - ماگمایی ارومیه ( قوس2سیرجان و - سنندج
(Takin, 1972; Alavi, 1980; Berberian et al., 1982;
Sengor, 1990)منطقه مورد مطالعه بخشی از زون ماگمایی ارومیه .
هایی که در منطقه ترین سنگ(. قدیمی0باشد )شکل دختر می -
های ائوسن، گدازه و توفلعاتی رخنمون دارند شامل ولکانیکمطا
داسیتی، آندزیت و آندزیت بازالت، تراکی آندزیت و ریوداسیت هستند.
های الیگوسن عمدتا شامل گرانیت، دیوریت، گرانودیوریت، نفوذی
(Rezaei et al., 2011).گابرودیوریت، تونالیت و کوارتز دیوریت است
های میوسن که شامل لایه های مختلف ماسه در بالای این توالی مارن
. های کلاستیک پوشیده شده استلومرا است توسط سنگنگ و کنگس
تی از روش استخراج در منطقه مطالعا هااستخراج شکستگی به منظور
و Geomatica 2013 ها با استفاده از نرم افزار خودکار شکستگی
ج خودکار استفاده گردید. در روش استخرا Landsat8تصویر
، داده ورودی Geomatica 2013از نرم افزار ها با استفادهشکستگی
حاوی pc1 Landsat8می باشد. تصویر pc1 Landsat8تصویر
سپس در باشد.ها مییاد و مناسبی جهت استخراج شکستگیاطلاعات ز
3شکل های منطقه ترسیم گردید.نقشه تراکم شکستگی GISمحیط
-های موجود در منطقه نشان میها متعدد و گسلنقشه تراکم شکستگی
این شکل بیان کننده این مسئله است که منطقه مورد مطالعه دهد که
.از لحاظ تکتونیکی فعال بوده است
مواد و روش ها
به منظور ،Landsat8و TM، +ETMدر این مطالعه از تصاویر
دار استفاده شده است. این تصاویر برگرفته از های آهنبارزسازی کانی
می باشند USGSسایت زمین شناسی
)http://earthexplorer.usgs.gov/(. از تصویر+ETM به منظور
استفاده گردید. میزان خطا Landsat8و TMتصحیح هندسی تصویر
RMS پیکسل محاسبه شد. 2/1برای هر دو تصویر کمتر از
تصاویر روی همهبر (IARR)کالیبراسیون بازتابش متوسط داخلی
تابش سنجی است که های تصحیحاین روش یکی از روشاعمال گردید.
،با استفاده از یک طیف میانگین صحنه ،کردن تصاویربرای نرمالیزه
های طیفی ای را برای تبدیل دادهاثرات ویژه ،شود. این روشاستفاده می
های نسبی دارد. در این روش طیف میانگین برای صحنه به بازتاب
شود. یف به عنوان طیف مرجع استفاده میرودی محاسبه شده و این طو
شده و طیف سپس این طیف میانگین بر هر پیکسل تصویر تقسیم
خصوصیات . (Kruse et al., 1985)آیدظاهری پیکسل به دست می
باند 7شامل TM تصویر ،تصاویر مورد استفاده به این صورت است که
031باشد که دارای توان تفکیک مکانی می یاست باند شش باند حرارت
باشند. متر می 21ارای توان تفکیک مکانی متر بوده، شش باند دیگر د
باشد شش باند با توان تفکیک دارای هشت باند می ETM+تصویر
متر، یک باند پانکروماتیک و یک باند حرارتی با توان تفکیک 21مکانی
باند طول 0باند، که 00 دارای Landsat8 تصویر متر. ۰1و 02مکانی
با OLI. هفت باند از نه باند است باند طول موج حرارتی 3ج کوتاه و مو
های لندست قبلی قرار که بر روی ماهواره ETM+و TMهای سنجنده
تصاویری با قدرت تفکیک Landsat8باشد. اند سازگار میداشته
20
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
ی در محدوده این تصویردهد. متر را ارائه می 011متر تا 02متوسط از
دون قرمز نورمرئی، مادون قرمز نزدیک، موج کوتاه مادون قرمز و طیف ما
-ن مطالعه به منظور بارزسازی کانیدر ای شود.حرارتی به کار گرفته می
تصویر لندست و روش های نسبت باندی استفاده شده 2های آهن دار از
پردازش تصاویر ی رایج درهاروشیکی از روش نسبت باندی ،است
این روش، شامل تقسیم کردن دو (Sabins, 1999). ی است اماهواره
ی در بررس موردباند بر همدیگر است. باندی که میزان بازتابش از هدف
آن بیشتر است، در صورت و باند دیگر که پدیده جذب برای همان هدف
روش، یری اینکارگبهگیرد. با یمدر آن بالاتر است، در مخرج قرار
ها را در تصویر کاهش داد و اختلاف یهساتوپوگرافی و اثراتتوان یم
(Yamaguchi et al., 1998).بین درجات روشنایی را آشکار کرد
Tehran
¬ Km
412000
412000
424000
424000
436000
436000
448000
448000
460000
460000
3888000
3888000
3896000
3896000
®0 5 102.5 Kilometers
Gabbrodiorite quartziorite(Oligocene)
Granite & Granodiorite(Oligocene)
Granodiorite-Tonalite-Quartz diorite(Oligocene)
Tonalite-Diorite-Gabbro(Oligocene)
Conglomerate & sandstone(Oligo-Miocene)
Dasitic tuff(Up Eocene)
Dacitic-andesitic subvolcanic masses(Mid Eocene)
Limestone & Mar(OligoMiocene)
Trachy andesitic rocks(Up Eocene)
Andesitic lava(Mid Eocene)
Crysta-litic tuff as lapilli tuff and tuff breccia(Mid Eocene)
Acidic to intermadiate tuff(Up Eocene)
Andesitic lava and Rhyo-dacitic tuff(Up Eocene)Andesitic & Basaltic breccia and lava(Mid Eocene)
Andesitic & basaltic lava with minor beds of andesitic tuff(Up Eocene)
Old terraces & gravel fans(Plio-Quaternary)
Gypsy marl(Oligo-Miocene)
Recent alluvium & river deposits(Plio-Quaternary)
Conglomerate with sandestone and clay(Plio-Quaternary)
Legend
fault
Rhyo-dacitic tuff with intercalations of Andesitic lava(Mid Eocene)
Siliceous deposits(Plio-Quaternary)
.(Ghalamghash, 1998) رانیاسی شنا نیزم نقشه از برگرفته ،011111/0 اسیمق در مطالعه مورد منطقه یشناسنیزم نقشه -0 شکل
Fig. 1. Geological map of the study area (scale of 1:100,000), adapted from geological maps of geological survey
of Iran (Ghalamghash, 1998).
روش ،در منطقه مورد مطالعهدار آهن هایبه منظور بارزسازی کانی
، TMبر روی تصویر TM3/TM1. TM4/TM1 باندی گیرینسبت
بر روی 0/2 و Landsat8ریتصو بر روی 3/0 یباند بتنسهای روش
دار در های آهنکانی TM در تصویر .اعمال گردید ETM+ ریتصو
از دهند.از خود بازتاب نشان می 0و 2های جذب و در باند 0باند
تشخیص TM3/TM1. TM4/TM1 باندی گیرینسبت مزایای روش
شش گیاهی منطقه حذف پوشش گیاهی است که بعد از شناسایی، پو
دار گوتیت و هماتیت از و همچنین تشخیص دو نوع کانی آهن گردید
ید آهن دارای یک باند جذب برای اکس ETM+تصویر باشد.یکدیگر می
ده این تصویر برای باشد که باعث شدر ناحیه فروسرخ نزدیک می
,.Sabins, 1999; Liu et al)های آن مناسب باشد بارزسازی کانی
2، جذب و در باند ETM+تصویر 0باند دار در های آهن. کانی2(011
ین استفاده از نسبت بنابرا ،دهندویر بازتاب بالای از خود نشان میاین تص
به ETM+دار را در تصویر های آهنتواند بارزسازی کانیمی 0/2باندی
دار درای آهنه، کانیLandsat8تصویر در همچنین خوبی نشان دهد.
به همین ،دهندبازتاب بالای از خود نشان می 0د جذب و در بان 3باند
دار را های آهنتواند بارزسازی کانیمی 3/0یل استفاده از نسبت باندی دل
های بعد از بارزسازی کانی به خوبی نشان دهد. Landsat8در تصویر
22
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
های ونهنم ،دار با استفاده از این تصاویر، از مناطق بارزسازی شدهآهن
دستگاه طیف های سنگی با استفاده از آوری شد. طیف نمونهسنگی جمع
جهت آنالیز TSGاستخراج و در نهایت از نرم افزار FieldSpec3 سنج
دستگاهی است که FieldSpec3ها استفاده گردید. طیف سنج طیف
انرژی گیری انعکاس، تابش و پخش هایی که نیاز به اندازهدر زمینه
باشد، کاربرد دارد. این دستگاه اپتیکی به مغناطیسی از سطوح میالکترو
آزمایشگاهی میدانی و طیف سنجی طور اختصاصی جهت استفاده در
مادون - گیرد که منحنی طیفی را در ناحیه مرئیمورد استفاده قرار می
گیری می اندازه (SWIR)و مادون قرمز کوتاه (VNIR)قرمز نزدیک
دستگاهی قابل حمل با دامنه طیفی FieldSpec3کند. طیف سنج
-ثانیه برای هر طیف می 0/1نانومتر و زمان جمع آوری 3211-221
است که یکی در محدوده ا باشد. دستگاه دارای سه آشکار ساز مجز
-سنجی مینانومتر( طیف 0111الی 221) مادون قرمز نزدیک -مرئی
ز کوتاه است که یکی از مادون قرمدیگر در محدوده سازآشکارکند. دو
متر تا نانو 0121نانومتر و دیگری در محدوده 0121نانومتر تا 0111
کند. کانی گوتیت دارای جذب قوی در نانومتر طیف سنجی می 3211
Hunt and)متر استمیکرو 01/1و 72/1، ۰۰/1، 2/1محدوده های
Ashley, 1979; Bedini, 2011)دوده. کانی هماتیت نیز در مح-
دهد میکرومتر از خود جذب قوی نشان می 17/1، ۰2/1ی ها
(Rajendran et al., 2011) .های در کانی جذب هایاین ویژگی
ها توسط دستگاه طیف شناسایی طیف این کانیگوتیت و هماتیت باعث
و هیتجز یبرا استاندارد نرم افزاری TSGشود. می FieldSpec3 سنج
های طیف کانی مطالعه، نیا در. باشدمی هاکانی یفیط اطلاعات لیتحل
به لیتحل و هیتجزجهت FieldSpec3به دست آمده از طیف سنج
وارد شدند. TSGنرم افزار
.ها منطقه مورد مطالعهتراکم شکستگی نقشه -3شکل
Fig. 2. Fracture density map in the study area.
بحث نتایج و
TM، +ETMاین مطالعه از تصاویر همانطور که پیشتر ذکر شد در
دار در منطقه مورد مطالعه های آهنجهت شناسایی کانی Landsat8و
از طیف 0/0تا 0/1محدوده طیفی دار در های آهنکانیاستفاده گردید.
,Hunt and Salisbury) دهندنشان میالکترومغناطیس جذب
1976; Hunt and Ashley, 1979)ادون . گیاهان در محدوده م
ین محدوده مانعی برای تفسیر قرمز انعکاس بالا دارند که جذب در ا
نابراین این موضوع در تشخیص آیند، بدار به حساب میهای آهنکانی
,Hunt and Ashley)آورددار مشکل بوجود میهای آهنکانی
باندی گیرینسبت. برای این منظور پوشش گیاهی با روش (1979
TM3/TM1. TM4/TM1 با استفاده از تصویرTM شناسایی و
2شکل سپس مناطق دارای پوشش گیاهی از تصاویر حذف گردید.
را TM3/TM1. TM4/TM1 های نمودار طرح پراکندگی نسبت
خیص پوشش گیاهی، دهد. با استفاده از این روش علاوه بر تشنشان می
شند بایت و هماتیت از هم قابل تفکیک میدار گوتدو نوع کانی آهن
(Fraser, 1991) برداری، سه نقشه (. به منظور نمونه0)شکل
تهیه و به دار با استفاده از تصاویر ذکر شدههای آهنبارزسازی کانی
قادر است TMگیری باندی با استفاده از روش دلیل این که روش نسبت
مناطق نمونه برداری ،های گوتیت و هماتیت را از هم تفکیک نمایدکانی
گیری باندی بر روی ه بارزسازی تهیه شده با روش نسبتتوجه به نقشبا
تعیین شدند. TMتصویر
2۰
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
زدید میدانی مشخص شد دهد، در بانشان می 0همانطور که شکل
گیری جه به نقشه تهیه شده با روش نسبتبرداری که با تومناطق نمونه
زمینی ، کاملا منطبق بر مناطق انجام گرفت TMباندی بر روی تصویر
دار با استفاده از های آهنهای بارزسازی کانیباشند. بارزسازی نقشهمی
و Landsat8بر روی تصویر 3/0های باندیروش نسبت
1+3/ETM+ETM و 2های ه با مناطق بازدید میدانی در شکلهمرا
نشان داده شده است. ۰
.(Fraser, 1991) TM3/TM1. TM4/TM1 هاینسبتطرح پراکندگی -2شکل Fig. 3. Scatter plot of TM3/TM1. TM4/TM1 (Fraser, 1991).
.TMبر روی تصویر باندی گیرینسبت روش باهای آهن کانی بارزسازینتایج -0شکل
Fig. 4. The results of iron containing minerals extracted by using a TM3/TM1. TM4/TM1 band ratios method in the
study area.
انطباق ،بردارینیز مناطق نمونه Landsat8و ETM+در تصاویر
نزدیکی با نقشه بارزسازی در این تصاویر دارد )به جز یک منطقه در
برداری از واحدهای سنگی (. نمونه۰و دو منطقه در شکل 2ل شک
صورت گرفت. این و توف بازالت - آنذریت ،بازالت، آندزیت ،گرانیت
، آرژیلیک و پروپلیتیک های فیلیکبا دگرسانی هی سنگی همراواحدها
دار تا حدودی با های آهنبازدید میدانی نشان داد که کانی است.
های یک و به مقدار بیشتر بر روی واحدهای فیلیک و آرژیلدگرسانی
ها با نمونه ،بعد از برداشت زمینی اند.دگرسانی پروپلیتیک واقع شده
ید چمران موجود در دانشگاه شه FieldSpec3سنج استفاده از طیف
نگی بیشتر های سهای استخراج شده از نمونهاهواز آنالیز شدند. طیف
1کل طیف کانی گوتیت و ش 7دهند. شکل کانی گوتیت را نشان می
.دهدطیف کانی هماتیت را نشان می
.
27
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
ETM.+بر روی تصویر 0/2ی روش نسبت باند باهای آهن بارزسازی شده نتایج کانی -2شکل Fig. 5. The results of iron containing minerals extracted by using a 3/1 band ratio technique on ETM+ image in the
study area.
.Landsat8روی تصویر رب 3/0روش نسبت باندی باهای آهن بارزسازی شده نتایج کانی - ۰شکل Fig. 6. The results of iron containing minerals extracted by using a 4/2 band ratio technique on Landsat8 image in
the study area.
Spectral Assistant TM (TSA) افزار نرم در TSG با
یبرا یاالعاده فوق ییتوانا خود کتابخانه در نوع کانی مختلف ۰1 داشتن
به توجه با را هاکانی انواع ار قادر استافز نرم ینا ،دارد هاکانی ییشناسا
نوع تشخیص یبرادر این مطالعه . دهد صیتشخ هر کانی جذب یژگیو
به ی سنگیهانمونه های به دست آمده ازفیط تمام ،دارهای آهنکانی
مرئیطول موج ها در محدودهطیف کانیو شدند وارد TSG افزار نرم
(VNIR) های وارد تعدادی از طیف جینتا ر گرفتند،مورد بررسی قرا
داده شینما 0 شکل درهمراه با نمونه سنگ TSGشده به نرم افزار
در (تیهمات و گوتیت) دارآهن هایکانی درصد افزار نرم نیا. شده است
ر نمودار . در هنمود نییتع را سنگ نمونه هر در مرئیطول موج محدوده
بیشتر از داری که عمق جذب اصلی در نمو ،شوددو طیف مشاهده می
دهد معرف کانی گوتیت و نموداری که عمق نانومتر را نشان می 011
-نشان داده بیانگر کانی هماتیت مینانومتر کمتر را 011جذب اصلی از
باشد.
21
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
.همراه با نمونه سنگ مربوطه مرئی در محدوده TSGهای آهن تشخیص داده شده توسط نرم افزارنمودار طیفی کانیتعدادی از -0شکل Fig. 9. Spectral diagram of iron minerals detected using the TSG software in the VNIR range with rock samples.
طیف کانی گوتیت به دست آمده از دستگاه طیف سنج -7شکل.FieldSpec3
Fig. 7. Goethite spectral obtained from FieldSpec3.
سنجآمده از دستگاه طیفماتیت به دست طیف کانی ه -1شکل
FieldSpec3.
Fig. 8. Hematite spectral obtined from FieldSpec3.
Granite
Granite
20
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
.ادامه -0شکل Fig. 9. Continued.
Andesite
Tuff
Basalt
Andesitic-Basalt
01
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
از استفاده یهایژگیو نیمهمتر از یکدار یآهن هایکانی صیتشخ
های سنگی درصد در اکثر نمونه 0در جدول .باشدیم TSG افزار نرم
کانی گوتیت گوتیت از هماتیت بیشتر است و علت این امر این است که
اساس رب .دار بوجود آیدهای آهنتواند از فرسایش و هوازدگی کانیمی
، TSG)و (FieldSpec3های دورسنجی روشنتایج به دست آمده از
-یم مطالعاتی منطقه در موجوددار آهن هایکانی تیگوت و تیهمات
-های آهنبارزسازی کانی هاینقشه دورسنجی با هاینتایج روش. باشند
ای باندی انطباق هو نسبت باندی گیرینسبتروش دار تهیه شده با
یدرست به TM ریتصو در تیهمات و تیگوتهای خوبی دارد. کانی
روش ها و بخصوصروش نیا ن مطالعه نشان داد کهای و شدند ییشناسا
دار آهن هایبرای بارزسازی کانی مناسبهایی روش باندی، گیرینسبت
از استفاده با که دهدیم نشاندورسنجی روش استاندارد جینتا. باشندمی
.کرد نییتع را دارآهن هایکانی نوع و حضور توانیمها روش نیا
تواند به عنوان مناطق احتمالی رخداد زی شده میسامناطق بارزبنابراین
.دنزون گوسان مورد ارزیابی های بیشتر قرار گیر
در منطقه مورد مطالعه. TSGدار شناسایی شده با استقاده از های آهندرصد کانی -0جدول Table 1. Percentage of iron minerals identified using TSG software in the study area.
گیرینتیجه
تصاویر از دارآهن هایانیک ییشناسا جهت مطالعه نیا در
TM، +ETM وLandsat8، ی و فن طیف باند نسبت هایروش
FieldSpec3جینتا شد. استفاده TSG)و (FieldSpec3 سنجی
TMگیری باندی با استفاده از تصویر روش نسبت تیاهم TSG و
. نشان می دهددار گوتیت و هماتیت آهن هایکانی ییشناسا درا ر
-نمونهدر را تیهمات و تیگوت حضور هر دو کانی TSG نرم افزار
Percentage of geotite mineral Percentage of hematite mineral Rock type 93% 7% Andesite
96% 4% Andesite
96% 4% Andesite
80% 20% Andesitic-Basalt
91% 9% Andesitic-Basalt
94% 6% Andesitic-Basalt
63% 37% Andesitic-Basalt
63% 37% Andesitic-Basalt
79% 21% Basalt
50% 50% Basalt
82% 18% Basalt
75% 25% Basalt
69% 31% Basalt
95% 5% Basalt
63% 37% Granite
89% 11% Granite
71% 29% Granite 96% 4% Granite 63% 37% Tuff
94% 6% Tuff
00
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
شناسایی نمود. همچنین این نرم افزار قادر است یسنگ یها
جینتابه این ترتیب . نماید نییتعنیز را دارآهن هایکانی درصد
FieldSpec3 و TSG دار های آهنکانیبارزسازی مناطق صحت
.کندتایید می شمال ساوه دررا
منابعAbedi, M., Norouzi, G., Fathianpour, N., 2013. Fuzzy outranking approach: A knowledge-driven method for
mineral prospectivity mapping. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
21, 556-567.
Alavi, M., 1980. Tectono stratigraphic evolution of Zagrosides of Iran. Geology 8, 144–149.
Anderson, J.A., 1982. Characteristics of leached capping and techniques of appraisal. In: Titley, S.R,
Advances in Geology of the Porphyry Copper Deposits, Southwestern North America, Tucson,
University of Arizona Press, 275-295.
Bedini E., 2011. Mineral mapping in the Kap Simpson complex, central East Greenland, using HyMap and
ASTER remote sensing data. Advances in Space Research 47, 60–73.
Berberian, F., Muir, I. D., Pankhurst, R.J., Berberian, M., 1982. Late Cretaceous and early Miocene Andean-
type plutonic activity in northern Makran and central Iran. Journal of the Geological Society 139, 605–
614.
Ciampalini, A., Garfagnoli., Antonielli, B., Moretti, S., Righini, G., 2013, Remote sensing techniques using
Landsat ETM+ applied to the detection of iron ore deposits in Western Africa. Arabian Journal of
Geosciences 6, 4529–4546.
Feizi, F., Mansouri, E., 2013. Introducing the Iron Potential Zones Using Remote Sensing Studies in South of
Qom Province, Iran. Open Journal of Geology 3, 278-286.
Fraser, S. J., 1991. Discrimination and identifcation of Ferric Oxides using satellite Thematic Mapper data: A
Newman case study. International Journal of Remote Sensing 12, 635-641.
Ghalamghash, J., 1998. 1:100,000 geological map of Saveh Geological Survey of Iran.
Guilbert, J.M., Park, J.R.C.F., 1997. The geology of ore deposits. Freeman, New York, p. 985.
Honarmand, M., Ranjbar, H., Shahabpour, J., 2011. Application of Spectral Analysis in Mapping
Hydrothermal Alteration of the Northwestern Part of the Kerman Cenozoic Magmatic Arc, Iran,
University of Tehran,. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran 22(3), 221-238.
Hunt, G.R., Salisbury, J.W., 1976. Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: XII. Metamorphic
rocks. Modern Geology 5, 219-228.
Hunt, G.R., Ashley, P., 1979. Spectra of altered rocks in the visible and near infrared. Economic Geology 74,
1613–1629.
Ilbeyli, N., Pearce, J.A., Thirlwall, M.F., Mitchell, J.G., 2004. Petrogenesis of collision-related plutonics in
Central Anatolia, Turkey. Lithos 72, 163-182.
Kaufman H., 1988. Mineral exploration along the Auaba-Levant structure by use of TM-data, Concepts,
processing and results. International Journal of Remote Sensing 9, 1639–165. Kerr, A., Rafuse, H., Sparkes, G., Hinchey, J., Sandeman, H., 2011. Visible/infrared spectroscopy (VIRS) as a
research tool in economic geology; background and pilot studies from New Foundland and Labrador.
Geological Survey 11(1), 145–166.
Kruse, F.A., Raines, G.I., Waston, K., 1985. Analytical techniques for extracting geology information from
multichannel airborne spectroradiometer and airborne imaging spectrometer data. In Proceeding of the
4th Thematic Conference on Remote Sensing of the Environment, Remote Sensing for exploration
geology, Sanfransisco, California 1-4 April, 309-324.
Laakso, K., Rivard, B., Rogge, D., 2016. Enhanced detection of gossans using hyperspectral data: Example
from the Cape Smith Belt of northern Quebec, Canada. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote
Sensing 114, 137–150.
Liu, L., Zhuang, D. F., Zhou, J., et al., 2011. Alteration Mineral Mapping Using Masking and Crosta
Technique for Mineral Exploration in Mid-vegetated Areas: A Case Study in Areletuobie, Xinjiang
(China). International Journal of Remote Sensing 32(7), 1931–1944.
Massironi, M., Bertoldi, L., Calafa, P., Visona, D., Bistacchi, A., Giardina, C., Schiavo, A., 2008.
Interpretation and processing of ASTER data for geological mapping and granitoids detection in the
Saghro massif (eastern Anti-Atlas, Morocco) Geosphere 4 (4), 736-759.
Moskowitz, B.M., Reynolds, R.L., Goldstein, H.L., Berquo, T., Kokaly, R. F., Bristow, C.S., 2016. Iron oxide
minerals in dust-source sediments from the Bodélé Depression, Chad: Implications for radiative
properties and Fe bioavailability of dust plumes from the Sahara. Aeolian Research 22, 93–106.
03
0، شماره 00، دوره 0011بهار زمین شناسی کاربردی پیشرفته
Pirajno, F., 1992. Hydrothermal Mineral deposits-principles and fundamental concepts for the exploration
geologist. Springer, Berlin, p. 409.
Rajendran S., Thirunavukkarasu A., Balamurugan G., Shankar K., 2011. Discrimination of iron ore deposits
of granulite terrain of Southern Peninsular India using ASTER data. Journal of Asian Earth Sciences 41,
99–106.
Rangzan, K., Saki, A., Hassan Shahi, H., Mojaradi, B., 2012. Analysis and spectral classification of igneous
and metamorphic rocks in the Hamedan region for remote sensing studies using reflectance
spectroscopy (350 to 2500 nm). Journal of Crystallography and Mineralogy 20, 81- 96 (in Persian).
Rezaei Kahkhaei, M., Galindo, C., Pankhurst, R.J., Esmaeily, D. 2011. Magmatic differentiation in the calc-
alkaline Khalkhab–Neshveh pluton, Central Iran. Journal of Asian Earth Sciences 42, 499–514.
Sabins, F.F., 1999. Remote sensing for mineral exploration. Ore Geology Reviews 14, 157–183.
Salem, SM., Arafa, SA., Ramadan., 2011. Exploration of copper deposits in Wadi El Regeita area, Southern
Sinai, Egypt, with contribution of remote sensing and geophysical data. Arabian Journal of Geosciences
6, 321, 335.
Salisbury, J.W., Walter, L.S., Vergo, N., D'Aria, D.M., 1991. Infrared (2.1–25 micrometers) Spectra of
Minerals. Johns Hopkins University Press, Baltimore, Maryland, USA. p. 267.
Sengor, A.M.C., 1990. Plate tectonics and orogenic research after 25 years; a Tethyan perspective. Earth-
Science Reviews 27, 1-201.
Shalaby, M.H., Bishta, A.Z., Roz, M.E., Zalaky, M.A., 2010. Integration of geologic and remote sensing
studies for the discovery of uranium mineralization in some granite plutons, Eastern Desert, Egypt.
Journal of King Abdulaziz University Earth Science 21, 1–25.
Takin, M., 1972. Iranian geology and continental drift in the Middle East. Journal of Nature 23, 147–150.
Yamaguchi, Y., Fujisada, H., Tsu, H., Sato, I., Watanabe, H., Kato, M., Kudoh, M., Ahlc, A.B., and Pnicl, M.,
2001. Aster early image evaluation, Advance Space Research 28(1) 69-76.
© 2021 Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran. This article is an open access article distributed under the terms and
conditions of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0 license)
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).