Determination of lead-zinc deposits in Eastern Taurides using remote sensing techniques
Doğu Toroslardaki kurşun-çinko yataklarının uzaktan algılama yöntemleriyle belirlenmesi
- Tez No: 557827
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET SEZAİ KIRIKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Maden Yatakları ve Jeokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Alterasyon oluşumu, sıcaklık değişimi ve element/mineral kompozisyonundaki anomali oluşumları gibi gösterge parametreleri, maden yataklarının tespitinde yaygın olarak kullanılır. Uzaktan algılama ve uydu görüntüleri kullanarak gösterge parametrelerinin belirlenmesi, zaman, düşük maliyet ve doğruluk açısından önemli sonuçlar sağlamaktadır. Bu çalışma kapsamında, alterasyon ve elementel anomali bölgeleri gösterge parametreler kullanılarak multispektral görüntü analiz yöntemleriyle değerlendirilmiş ve cevher yataklarının belirlenmesinde kullanılabilecek uzaktan algılama yönteminin belirtilmesi tartışılmıştır. Multispektral uydu görüntüleri (ör. Landsat-8, Sentinel ve Aster) ve multispektral görüntü analiz yöntemleri (ör. Bant oranlama ve görüntü sınıflama haritalaması) kullanımının, cevherleşme bölgesi yüzeyindeki hidrotermal alterasyonun belirlenebilmesi ve tanımlanabilmesi hipotezi çalışma kapsamında test edilmiştir. Uydu görüntüleri kullanılarak, cevherleşme alanlarının belirlenmesinde kullanılan yöntemi belirleyen bir akademik çalışma ile literatüre önemli bir katkı yapılmıştır. Bu çalışmada, Landsat-8 ve Sentinel görüntüleri üzerinde multispektral görüntü analizi kullanılarak, Havadan (Kayseri) bölgesindeki cevher yatakları ile karakterize edilen mineraller ve element zenginleşmeleri incelenmiştir. İnceleme alanı, Kayseri ilinin Havadan yöresinde bulunmakta olup Göynük, Denizovası, Köprüüstü, Tekkeocakları ve Karnıyarık gibi birçok maden ocağını bünyesinde barındırmaktadır. Ayrıca, görüntü işleme sonuçları saha çalışması, petrografik incelemeler ve jeokimyasal analizler gibi klasik jeolojik yöntemlerle doğrulanmıştır. Genel jeoloji çalışmaları, cevherleşme bölgelerinin Permiyen yaşlı Yellice formasyonu (Denizovası maden sahası) ve Jura yaşlı Çamlık formasyonu (Havadan maden sahası) içerisinde gözlenebildiğini göstermektedir. Petrografik çalışmalar ince ve parlak kesit incelemeleriyle birlikte X-ışını kırınımı (XRD) analizlerini kapsamaktadır. Petrografik incelemeler cevherleşme oluşumunun kireçtaşı ve dolomit gibi karbonatlı kayaçlara bağlı olarak geliştiğini ispatlamıştır. Ayrıca, galen, serüzit, smitsonit, götit ve hematit bölgedeki cevher oluşturan minerallerdir. İllit montmorillonit, klorit, kaolen, vermikülit ve dikit gibi mineraller hidrotermal alterasyon sonucu oluşmuştur. Jeokimyasal çalışmalar majör element jeokimyası ve alterasyon indeks hesaplamalarından oluşmaktadır. Cevher içeren örnekler, diğer örneklere göre daha yüksek SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 içeriğine sahiptir. Özellikle, Fe2O3 içeriğinin artan Pb-Zn değerleriyle birlikte doğru orantılı olarak arttığı saptanmıştır. Al2O3, Fe2O3, K2O majör oksit içeriklerindeki zenginleşmelerin alterasyon sonucu oluşan kaolen, muskovit, illit ve klorit gibi kil minerallerine bağlı olarak geliştiği görülmektedir. Alterasyon tipinin belirlenmesi cevherleşme oluşumunun anlaşılmasına yardımcı olmakla birlikte, alterasyon yoğunluğunun kantitatif olarak hesaplanması cevherleşmenin ekonomik açıdan öneminin belirlenmesini sağlamaktadır. Taze ve altere kayaçlar arasındaki farklılıkları ortaya koymak amacıyla Ishikawa alterasyon indeksi (AI), chlorite–carbonate–pyrite indeks (CCPI), kimyasal alterasyon indeksi (CIA), ve kimyasal ayrışma indeksi (CIW) 70 adet örnek için hesaplanmıştır. Coğrafi bilgi sistemi (CBS) uygulamaları, elementel konsantrasyonlar arasındaki ilişkileri görselleştirmek adına kullanılmıştır. Element içeriklerinin alansal dağılımını anlamak amacıyla spline enterpolasyon yöntemi kullanılırken, doğrudan veya ilişkili olmayan değişkenlerin birlikte değerlendirilip değerlendirilemeyeceğini belirlemek için Coğrafi Ağırlıklı Regresyon (GWR) analizi kullanılmıştır. Elde edilen GWR modellerine göre en yüksek korelasyon 0.65 R2 değeri ile PbO-ZnO arasında bulunurken, Fe2O3-PbO 0.45 R2 değeriyle ve Fe2O3-ZnO 0.37 R2 değeri ile sıralamayı takip etmektedir. PbO ve SO3 arasındaki 0.27 değerindeki regresyon katsayısı nispeten yüksek bir korelasyon ilişkisi olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda spline enterpolasyon yöntemiyle üretilen dağılım haritaları, demir-oksit ve kurşun-oksit değerlerinin Havadan ve Denizovası maden sahalarında diğer bölgelere göre daha yüksek olduğunu göstermektedir. Havadan bölgesindeki magnezyum oksit içeriği, Denizovası alanındaki kadar yüksektir. Denizovası bölgesindeki silisyum oksit içeriği Havadan bölgesinden daha yüksektir. Uzaktan algılama uygulamaları bant oranlama ve görüntü sınıflama haritalaması gibi yöntemlerden oluşmaktadır. Fe2O3 için anomali bölgelerinin multispektral görüntü analizi kullanılarak belirlenmesi, geometrik ve atmosferik olarak düzeltilmiş görüntüler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Landsat görüntüsü üzerinde Temel Bileşenler Analizi (PCA) uygulanmıştır ve PC5-PC4-PC3 kompozit görüntüsünün demir anomalilerinin belirlenmesinde kullanılabileceği tespit edilmiştir. Uzaktan algılama değerlendirmesinde sonlu elemanların (endmembers) sınıflandırılması için Spektral Açı Eşleştiricisi (SAM) sınıflaması uygulanmıştır. Referans spektra olarak Birleşik Devletler Jeoloji Kurumu (USGS)'in spektral kütüphanesi kullanılmıştır. Sonlu elemanlar, USGS Spektral Kütüphanesi'nin tüm mineral spektrum içeriğine göre seçilmiştir. Kullanılan Landsat görüntüsünün spektral özelliklerine göre 0.395-2.56 μm arasında yansıma değerleri içeren spektral kütüphane yeniden örneklenmiştir. SAM sınıflandırmasından sonra, görüntü piksellerinin ve her bir mineralin ne kadar eşleştiğini gösteren Rule görüntüleri elde edilmiştir. Spektral imza anomalilerini belirlemek için Aster görüntüsünde Minimum Gürültü Fraksiyonu (MNF) yapılmıştır. Band 4,6,7'den oluşan MNF RGB kompozit görüntüsünde litolojik ayrım yapılabildiği gözlemlenmiştir. Landsat ve Aster görüntülerinin yanında Sentinel görüntüsü de bant oranı kompozit görüntüleri oluşturularak, demir-oksit alanlarının belirlenebilmesi için işlenmiştir. Ferrik demir (+2), ferrik demir (+3) ve ferrik karbonat indisleri demir muhtevası bulunan alanları göstermek için uygulanmıştır. Ayrıca, 4/2 (kırmızı), 5/4 (yeşil), 6/7(mavi) bant oranlaması Landsat-8 görüntüsü üzerinde uygulanmıştır. Landsat görüntüsü üzerinde uygulanan bir başka bant oranı kompozit görüntüsü ise 6/7(kırmızı), 4/2 (yeşil) and 5/4 (mavi) olup, her iki bant oranlaması da ferrik anomali zonlarını açıkça göstermektedir. Ayrıca, başta dolomit olmak üzere bölgedeki karbonatlı minerallerin haritalanması hedeflenmiştir. Dolomitleri ayırt etme amacıyla, ASTER görüntüsü üzerinde birçok farklı normalize fark indisleri denenmiştir. B11-B13/B11+B13'den oluşan bant matematiği, termal düzeltmesi yapılmış görüntü üzerine uygulanmıştır. Band 11 ve Band 13'den oluşturulmuş olan indisin dolomit haritalamasında optimum sonuç verdiği anlaşılmıştır. Sonuç olarak, petrografik ve jeokimyasal çalışmalarda belirtildiği gibi Havadan bölgesinde, Pb-Zn ve Fe-oksit yüksek bir korelasyona sahiptir, bu nedenle uzaktan algılama uygulamaları demir oksit haritalamasına dayanmaktadır. Landsat, Sentinel ve Aster uydu görüntülerinden elde edilen demir oksit anomalileri, galerilerdeki Pb-Zn cevherleşmelerini belirlemek için önemli bir parametre sağlamıştır. Çalışma sonucunda klasik jeolojik yöntemlerle birlikte uzaktan algılama uygulamaları arasındaki entegrasyon başarılı bir şekilde sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Indicator parameters such as alteration growth, temperature and anomaly occurrences in elemental/mineral content are commonly used for the determination of mineral deposits. Determination of indicator parameters using remote sensing and satellite images provides important outcomes in terms of time, low cost and accurate results. Within the scope of this study, alteration and elemental anomaly zones were evaluated with multispectral image analysis methods from indicator parameters and specification of the remote sensing method which can be used in determination of ore deposits was discussed. The hypothesis of the multispectral satellite images (i.e. Landsat-8, Sentinel and Aster) and multispectral image analysis method (i.e. band rationing, image classification mapping) usage for determinability and identification of hydrothermal alteration at surface of the deposition area was tested within the scope of this study. A significant contribution was made to the literature with an academic study which identifies the methodology for the determination of the mineral deposition areas using satellite images. This study investigates alteration minerals and elemental enrichments which are characterized with ore depositions in Havadan area (Kayseri) using multispectral image analysis based on Landsat-8 and Sentinel images. On the other hand, image processing results were controlled with classical geological methods such as field study, petrological and geochemical analyses. General geology studies show that depositions can be observed in Permian Yellice formation (Denizovası mining site) and Jurassic Çamlık formation (Havadan mining site). Petrographic studies cover both of thin and polished sections, and also X-ray diffraction analyses. Petrographic analyses proved that mineralization occurrence is related to carbonates such as limestones and dolomites. Also, galena, cerussite, smithsonite, goethite, hematite generates ore content of the study area. Illite, montmorillonite, clinochlore, kaolinite, vermiculite, dickite minerals formed as a result of hydrothermal alteration. Geochemical studies are composed of major element geochemistry and alteration index calculations. Ore bearing samples generally have higher SiO2, Al2O3 and Fe2O3 content than other lithological samples. Especially Fe2O3 tends to rise with increasing PbO and ZnO content. Enrichment in the concentrations of Al2O3, Fe2O3, K2O, increases depending on growth of the clay minerals such as kaolinite, muscovite, illite and chlorite due to the alteration in the samples. Determination of alteration type helps to identify mineralization form and quantifying the intensity of alteration provides to get knowledge about the economic importance of the deposits. Ishikawa alteration index (AI), chlorite–carbonate–pyrite index (CCPI), Chemical index of alteration (CIA), and chemical index of weathering (CIW) are calculated for 70 samples in order to illustrate differences between fresh and altered rocks. Geographic information system applications were used in order to visualize the relationships between elemental concentrations. Spline interpolation method were applied to understand elemental distribution and Geographically Weighted Regression (GWR) analysis were used to determine whether direct or non-correlated variables can be evaluated together. According to GWR models highest correlation belongs to PbO-ZnO pair with 0.65 R2 value, then the Fe2O3-PbO follows with 0.45 R2 value, Fe2O3-ZnO with 0.37 R2, and there is a relatively high relationship between PbO-SO3 with 0.27 R2. Moreover, distribution maps, which are produced using spline interpolation method, show that iron oxide and lead oxide contents are high especially in Denizovası and Havadan mining sites. Magnesium oxide content in Havadan area is as high as Denizovası area. Silisium oxide content in Denizovası area is higher than Havadan area. Remote sensing applications include multispectral image analysis techniques such as band rationing and image classification mapping. Determination of ferrous anomaly zones using multispectral image analysis was performed on geometrically and atmospherically corrected images. Principal Component Analysis (PCA) was applied on Landsat image and PC5-PC4-PC3 color composite image was produced to understand ferrous anomaly zones. Spectral Angle Mapper (SAM) classification was applied to classify endmembers in the part of remote sensing evaluation. Spectral library of USGS was used as reference spectra. Endmembers were chosen with respect to all mineral spectrum content of the USGS Spectral Library. Spectral library which contains reflectance values between 0.395-2.56 μm was resampled according to spectral features of the used Landsat image. Rule images, which indicate how much the pixels of the image and every mineral are matching, were obtained after SAM classification. Minimum Noise Fraction (MNF) was performed on Aster image in order to determine spectral signature anomalies. MNF Red-Green-Blue composite image which is composed of bands 4,6,7 showed the lithologic discrimination. Sentinel images was processed to create ratio composite images in order to identify ferrous zones in the study area. Ferric iron (+2), ferric iron (+3), ferric oxide indices were applied to show ferrous areas on the Sentinel image. Moreover, 4/2 (red), 5/4 (green), 6/7(blue) band rationing was applied to Landsat 8 satellite image. 6/7(red), 4/2 (green) and 5/4 (blue) band ratio composite is also another band rationing example with Landsat data that clearly shows the ferrous anomaly zones. In addition, carbonate mapping (especially dolomite) was performed, so various normalized difference index were applied on thermal bands of the ASTER image in order to differentiate dolomites in the area. The band math of B11-B13/B11+B13 was applied on thermally corrected ASTER image. Result of the produced indice gives the optimum dolomite mapping alternative. In conclusion, as indicated in petrographic and geochemical studies Havadan area hosts high correlation between Pb-Zn and Fe-oxide, so remote sensing applications were based on iron oxide mapping. Iron oxide anomalies which were obtained from Landsat, Sentinel and Aster satellite images provided a significant parameter in order to determine Pb-Zn depositions in the galleries. The study proved the integration of classic geological methods and remote sensing applications successfully.
Benzer Tezler
- Doğu Karadeniz Bölgesi'nde faaliyet gösteren küçük ve orta ölçekli üç kurşun-çinko maden işletmesinin ekonomik analizi
Başlık çevirisi yok
ALİ OSMAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
1998
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ARIOĞLU
- Doğu karadeniz metalojenik provensinde Balcılı (Artvin) ve Güzelyayla (Trabzon) bakır-molibden oluşumlarının jenetik etüdü
A Genetical investigation of Balcılı (Artvin) and Güzelyayla (Trabzon) copper-molybdenum occurrences in the metallogenic province of eastern pontid
FUAT YAVUZ
- Görgü (Malatya) çinko-kurşun cevher atıklarının asit maden drenajı oluşturma potansiyelinin belirlenmesi
Determination of acid mine drainage potential of Görgü (Malatya) zinc-lead ore tailings
BASRİ BAŞARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİnönü ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET SİS
- Gümüşköy atıklarının değerlendirilmesi ve tesis gümüş kazanma veriminin arttırılması
Beneficiation of gümüşköy silver plant tailings and increasing the plant recovery
HAYRUNNİSA DİNÇER
Doktora
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher-Kömür Hazırlama ve Değerlendirme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜVEN ÖNAL
- Horzum (Feke/Adana) çinko-kurşun cevherleşmesinin 3 boyutlu modellemesi
3D ore modeling of horzum (Feke/Adana) zinc-lead mineralization
CEREN GİZEM ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Jeoloji MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA AKYILDIZ