را به روی این پدیده‌های نادر دنیا که در ایران شاخص هستند، می­طلبد. از آنجائیکه علم سنجش از دور در مطالعه شاخه­های مختلف زمین­شناسی بسیار موفق عمل کرده است، استفاده از داده­های ماهواره­ای جهت مطالعه گنبدهای نمکی و شناسایی نواحی دارای پتانسیل اقتصادی موجود در آنها، کارآمد و نتیجه­بخش خواهد بود. در این تحقیق که با هدف تهیه نقشه زمین­شناسی و تفکیک واحدهای رسوبی-تبخیری سری هرمز موجود در گنبدنمکی سیاه‌تاق صورت گرفت، از داده‌های بازتابی سنجنده استر مربوط به منطقه لار استفاده شد. گنبدنمکی سیاه‌تاق در 5 کیلومتری شرق روستای کرمستج در شهرستان لار قرار دارد. در ابتدا با پیش پردازش تصحیح جوی میانگین بازتاب نسبی داخلی (IARR) خطای جوی موجود در تصویر برطرف شد، سپس با اجرای الگوریتم تصویر پایه تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA) بر روی داده خام (L1B) شناخت کلی از تنوع رخنمون‌های سنگی موجود بدست آمد. انواع نمونه سنگ‌های گردآوری شده از گنبد با توجه به آنالیزهای طیفی (طیف‌های حاصل از ASD) و مطالعه مقاطع میکروسکوپی، به 5 گروه سنگی شامل تبخیری انیدریت-هالیت، تبخیری کربناتی، آواری، آذرآواری و آذرین بیرونی تقسیم­بندی شدند. سه گروه اول در محدوده گنبد دارای رخنمون‌های وسیع بوده، بطوریکه قابل نقشه‌برداری می‌باشند، اما دو نوع آذرین بیرونی مانند آندزیت و دیاباز و آذرآواری­هایی مانند انواع آگلومرا و برش آتشفشانی، از وسعت کمی برخوردار بوده بطوریکه در نقشه تهیه شده نهایی به عنوان یک واحد جداگانه بارز نشده و مخلوط با سایر واحدهای اصلی در نظر گرفته می‌شوند. به منظور تهیه نقشه زمین‌شناسی گنبد، از الگوریتم طیف پایه انطباق سیمای طیفی (SFF) استفاده شد که در آن طیف‌های تصویر استخراج شده به روش PPI و Z-Profile و همچنین طیف نمونه‌های صحرائی به عنوان طیف مرجع معرفی شدند. در نهایت با مقایسه هر سه خروجی و با توجه به بازدید میدانی، خروجی حاصل از طیف‌های استخراج شده به روش PPI به عنوان بهترین خروجی که بیشترین انطباق را با واقعیت میدانی دارد، شناخته شد. نقشه زمین‌شناسی نهایی گنبد که انواع واحدهای سنگی موجود را تفکیک می‌کند، با اجرای فیلتر میانگین 5×5 به روی تصویر خروجی SFF به صورت شماتیک تهیه گردید. از نظر منابع اقتصادی در گنبدنمکی سیاه‌تاق، می‌توان به رخنمون‌های وسیع انیدریت و آبراهه­های فصلی نمک  اشاره کرد و از الیژیست و گوگرد هم به عنوان پتانسیل‌های معدنی احتمالی که نیاز به جستجو و بررسی بیشتر دارند، نام برد.

کلید واژگان: تحلیل سنگ­شناختی، پتانسیل­یابی معدنی، داده­های استر، گنبدنمکی، لار

فهرست مطالب

عنوان                                صفحه

 فصل اول: مقدمه

1-1- کلیات… 2

1-2- طرح موضوع و اهمیت آن.. 3

1-3- هدف و روش تحقیق.. 3

1-4- مطالعات گذشته به روی موضوع موردنظر. 5

1-5- مطالعات پیشین به روی منطقه. 7

1-6- موقعیت جغرافیایی و آب و هوایی منطقه مورد مطالعه. 7

1-6-1- پوشش گیاهی.. 9

1-7- راه­های دسترسی.. 10

1-8- ویژگی­های اجتماعی منطقه مورد مطالعه. 11

 فصل دوم: زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه

2-1-مقدمه. 13

2-2-فعالیت ماگمایی زاگرس چین‌خورده 14

2-3-توان اقتصادی زاگرس…. 15

2-4-سازند هرمز. 16

2-5-سن سازند هرمز. 20

2-6-دیاپیریسم یا جریان­های دیاپیری.. 20

2-7-منشاء گنبدهای نمکی.. 21

2-8-بخش‌های مختلف یک گنبدنمکی.. 23

2-9-اشکال متنوع گنبدنمکی.. 23

2-10-پدیده‌های مؤید جریان و شکل­پذیری نمک در گنبدهای نمکی.. 24

2-11-تکتونیک و ارتباط آن با گنبدهای نمکی.. 25

2-12-ساخت­های ایجاد شده پیرامون گنبدهای نمکی.. 27

2-13-پراکندگی گنبدهای نمکی در جهان.. 28

2-14-گنبدهای نمکی ایران.. 29

2-15-گنبدهای نمکی زاگرس…. 31

2-16-گسل‌های مرتبط با رخنمون گنبدهای نمکی در زاگرس…. 32

2-16-1-راندگی اصلی زاگرس…. 32

2-16-2-گسل کازرون.. 32

2-16-3-گسل دنا (دینار) 33

2-16-4-گسل میناب… 33

2-17-دگرگونی در گنبدهای نمکی.. 34

2-17-1-دگرگونی اینفراکامبرین پسین.. 34

2-18-اهمیت ساختمان گنبدهای نمکی در زمین‌شناسی نفت… 36

2-18-1-نفتگیرهای گنبدنمکی.. 36

2-19- انواع نفتگیرهای حاصل از گنبدهای نمکی.. 36

2-19-1-نفتگیر کلاهک گنبدنمکی.. 36

2-19-2-نفتگیرهای دامنه­ای گنبدنمکی.. 37

2-19-3-نفتگیر فوق کلاهک…. 37

2-19-4-نفتگیرهای چینه‌ای.. 37

2-20-تاثیر گنبدهای نمکی بر فرسایش…. 38

2-21-تاثیر گنبدهای نمکی بر محیط زیست… 38

2-22- اهمیت اقتصادی گنبدهای نمکی.. 40

2-23-روش‌های مطالعه گنبدهای نمکی.. 41

2-24-واحدهای چینه‌شناسی منطقه. 42

2-24-1-پرکامبرین پسین.. 42

2-24-2-مزوزوئیک…. 42

2-24-3-سنوزوئیک…. 44

2-24-4-کواترنری.. 49

2-25-تکتونیک منطقه. 49

2-26-پتانسیل­های اقتصادی منطقه. 50

2-27-زمین‌شناسی گنبدنمکی مورد مطالعه. 51

2-27-1-موقعیت زمین‌شناسی ناحیه­ای.. 51

2-27-2-خصوصیات مورفولوژیکی.. 52

2-27-3-خصوصیات هیدرولوژیکی.. 52

2-27-4-خصوصیات سنگ‌شناختی.. 53

 فصل سوم: تحلیل طیفی نمونه سنگ‌های گنبد نمکی سیاه‌تاق

3-1-مقدمه. 63

3-2-مراحل جمع­آوری و طیف‌سنجی نمونه‌ها 66

3-3-بررسی رفتار طیفی کلی سنگ‌های آذرین در محدوده VNIR-SWIR.. 68

3-4- بررسی رفتار طیفی کلی سنگ‌های رسوبی در محدوده VNIR-SWIR.. 69

3-5-رفتار طیفی عوامل بنیادین موثر در طیف سنگ­ها و کانی‌ها در محدوده VNIR-SWIR.. 71

3-6-بررسی طیف‌های بازتابی اندازه‌گیری شده از سطح تازه و هوازده نمونه‌های گنبدنمکی سیاه‌تاق با بهره گرفتن از دستگاه طیف‌سنج ASD.. 72

3-7-طبقه ­بندی طیف‌های بازنویسی شده به 9 باند استر و نمونه سنگ‌های گنبدنمکی سیاه‌تاق  97

3-8-روش‌های مختلف استخراج طیف تصویر. 99

3-8-1-روش Z-Profile. 99

3-8-2-روش PPI 99

3-9-بررسی طیف‌های استخراج شده از تصویر بر اساس Z-Profile. 100

3-10-بررسی طیف‌های استخراج شده از تصویر بر اساس فرایند PPI و n-D.Visulizer 104

 فصل چهارم: پردازش داده‌های ماهواره­ای منطقه

4-1-مقدمه. 107

4-2-پردازش داده‌های ماهواره‌ای.. 109

4-2-1-پیش پردازش داده‌های بازتابی استر……………………………………………………………. 110

4-2-1-1-تصحیح جوی……………………………………………………………………………………………. 110

4-2-2-پردازش اصلی داده­های بازتابی استر…………………………………………………………… 111

4-2-2-1-الگوریتم تصویرپایه تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA)………………………… 112

4-2-2-2-اجرای پردازش تحلیل مولفه‌های اصلی به روی داده خام………………. 113

4-2-2-3-الگوریتم طیف پایه انطباق سیمای طیفی (SFF)……………………………. 114

 

4-2-2-4-اجرای پردازش انطباق سیمای طیفی بر روی داده‌های بازتابی………. 114

4-2-2-4-1- اجرای الگوریتم SFF با بهره گرفتن از طیف نمونه سنگ‌های گنبد 115

4-2-2-4-2- اجرای الگوریتم SFF با بهره گرفتن از طیف‌های استخراج شده به

روش Z-Profile…………………………………………………………………………………………………….. 117

4-2-2-4-3- اجرای الگوریتم SFF با بهره گرفتن از طیف‌های استخراج شده به

روش PPI………………………………………………………………………………………………………………. 119

4-2-1-پیش پردازش داده‌های بازتابی استر. 108

4-2-2-پردازش اصلی داده­های بازتابی استر. 109

4-2-3-مرحله پس از پردازش…. 118

 فصل پنجم: بحث و نتیجه­گیری

5-1-نتایج حاصل از مطالعات طیف‌سنجی و مقاطع میکروسکوپی نمونه سنگ‌های گنبد سیاه‌تاق  120

5-2-نتایج حاصل از پردازش تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA) 121

5-3-نتایج حاصل از پردازش انطباق سیمای طیفی (SFF) 121

5-4-ارزیابی کیفیت و صحت نتایج.. 122

5-5-بررسی پتانسیل­های اقتصادی گنبد. 123

5-6-نتیجه­گیری.. 124

5-7-پیشنهادها 126

 منابع و مأخذ

منابع فارسی .

منابع انگلیسی ……….

مقدمه

1-1- کلیات

گنبدهای نمکی ساختمان‌های زمین‌شناسی گنبدی شکلی هستند که به واسطه کمتر بودن چگالی لایه‌های نمک نسبت به سنگ‌های اطراف و نیز تحت تاثیر یک لرزش ناگهانی مانند زلزله و یا نیروهای تکتونیکی، شروع به بالا آمدن نموده و به صورت برجستگی‌های دایره­ای و یا بیضوی شکل اغلب در تاقدیس­ها و نقاط ضعف پوسته زمین رخنمون پیدا کرده‌اند. اهمیت اقتصادی آنها به دلیل قرارگیری مخازن نفتی در ساخت­های همراه با گنبدهای نمکی و نیز وجود ذخایر متعددی از نمک، پتاس، اکسیدهای آهن، گوگرد و خاک سرخ است.

سالهاست که پژوهشگران مختلف از جمله زمین­شناسان در پی آنند تا با بهره گرفتن از تکنولوژی‌های پیشرفته به اطلاعات بیشتر و دقیق­تری در خصوص پدیده‌ها و منابع مختلف زمینی از جمله گنبدهای نمکی دست یابند و در این راستا فن­آوری سنجش از دور تحولات عظیمی در پیشبرد این اهداف پدید آورده است. از این فن­آوری می‌توان در اکتشاف مواد معدنی، نفت و آب زیرزمینی، مطالعات زیست محیطی و مهندسی و همچنین نقشه­ برداری منابع زمینی بهره برد. در سنجش از دور، بازتاب امواج الکترومغناطیسی پس از برخورد با پدیده‌های مختلف زمین، بوسیله سنجنده‌هایی که بر روی سکوهای مختلف تعبیه شده ­اند ثبت و سپس مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

1-2- طرح موضوع و اهمیت آن

فراوانی گنبدهای نمکی در ایران، بخصوص در پهنه زاگرس چین‌خورده و خلیج فارس، بررسی‌های ویژه‌ای از دیدگاه­های مختلف سنگ­شناختی، زیست محیطی و اقتصادی می­طلبد. با توجه به اینکه ذخایر مناسبی از هالیت، گوگرد، گچ، هماتیت، پتاس (گنبد پل)، خاک سرخ (گنبد هرمز) و … در آنها یافت می‌شود، لازم است که تحقیقات بیشتری در این زمینه­ها صورت گیرد تا بتوان مواد باارزش مناسب بسیاری از صنایع را از این گنبدها استخراج و در داخل کشور تولید کرد. داده‌های استر برای محدوده وسیعی از تحقیقات استفاده می‌شود. هدف پروژه استر توسعه شناخت عوارض محلی و ناحیه­ای در سطح زمین و اتمسفر است. یکی از این اهداف مطالعه پدیده‌های زمینی سطوح تکتونیکی و تاریخچه زمین از طریق نقشه‌برداری دقیق توپوگرافی و سازندهای زمین شناختی است. استفاده از داده‌های استر با توجه به کارایی و توان تفکیک طیفی و مکانی بالای آنها، روز به روز در حال افزایش است. تهیه یک نقشه زمین‌شناسی از گنبدنمکی سیاه‌تاق، به گونه‌ای که واحدهای سنگی درهم آمیخته سری هرمز را تا حد امکان تفکیک کند، به عنوان یکی از اهداف این پژوهش، کار جدید و باارزشی محسوب می‌شود. این موضوع بخصوص در زمان شناسایی نقاطی که دسترسی به آنها دشوار بوده و یا زمان­بر می‌باشد، اهمیت و نقش سنجش از دور را پررنگ­تر می‌کند. ضمن اینکه با بهره گرفتن از نقشه تهیه شده به عنوان خروجی کار، می‌توان در مورد حضور یا عدم حضور پتانسیل اقتصادی در مناطق دور از دسترس با اطمینان بیشتری صحبت کرد.

1-3- هدف و روش تحقیق

گنبدهای نمکی به دلیل نفوذ در لایه‌های  بالایی و به همراه آوردن قطعاتی از آنها به سطح زمین، تنوع سنگ‌شناختی فوق­العاده­ای دارند و از لحاظ نظم و ترتیب، به شدت بهم ریخته­اند، بنابراین تهیه نقشه زمین‌شناسی از یک گنبدنمکی به گونه‌ای که به خوبی واحدهای سنگی را تفکیک کند کار مشکلی است و تنها با تکیه بر کار میدانی نمی‌توان یک نقشه دقیق تهیه کرد. توسعه روش­های نقشه­ برداری انواع سنگها، یکی از هدف­های اصلی سنجش از دور زمین‌شناسی بوده است. در این تحقیق سعی بر آنست که با بهره گرفتن از داده‌های SWIR و VNIR سنجنده استر، به شناسایی ویژگی­های طیفی و بارزسازی دقیق­تر واحدهای سنگ­شناختی پرداخته، به کمک تفاوتهای موجود آنها را رده­بندی کرده تا اندیس­های معدنی معرفی و شناخت بیشتری در خصوص منابع معدنی این گنبد حاصل شود. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه گنبدهای نمکی صورت گرفته، و منابع فراوانی نیز وجود دارد، اما این تحقیق در زمینه بررسی سنگ‌شناسی و اقتصادی در نوع خود جدید می‌باشد. مراحل انجام کار به طور خلاصه به صورت زیر است:

1- گردآوری تصاویر استر و نقشه زمین‌شناسی مناسب از منطقه مورد مطالعه، و همچنین جمع­آوری سایر اطلاعات و منابع

2- بازدید میدانی و برداشت نمونه‌ها

3- تهیه مقاطع نازک و بررسی‌های میکروسکوپی

4- تهیه طیف صحرایی (آزمایشگاهی) و طیف تصویر

5- آنالیزهای طیفی

6- پردازش اولیه تصویر (تصحیح جوی)

7- پردازش­های پیشرفته شامل: تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA)، کسر کمترین نوفه (MNF) و اندیس خلوص پیکسل (PPI) به منظور استخراج عضوهای خالص تصویر که می‌توان خالص­ترین طیف پیکسل­ها را در تصاویر بدست آورد، و اجرای الگوریتم انطباق سیمای طیفی (SFF)

8- بررسی و مقایسه داده‌های بدست آمده از مطالعات میکروسکوپی با داده‌های طیفی و تهیه نقشه سنگ‌شناسی به عنوان خروجی الگوریتم‌ها

9- آنالیز XRD  

10- بحث و نتیجه­گیری وجمع­بندی

1-4- مطالعات گذشته به روی موضوع موردنظر

مطالعات زیادی به روی گنبدهای نمکی از زمان­های قدیم تا کنون صورت گرفته، اما نتایجی که  با بهره گرفتن از فن­آوری سنجش از دور به دست آمده باشد بسیار اندک است.

طیبی و همکاران (2011) با تلفیق داده‌های SWIR و VNIR استر و یک نوع پردازش زمین رقمی، نواحی متاثر از دیاپیرهای نمکی در جنوب شرقی شیراز (کنارسیاه و جهانی) را با روشMLP  نقشه­ برداری کرد. در تحقیق ایشان، مدل شبکه عصبی MLP با چندین محدوده آموزشی بین 01/0 و 1/0 به روی داده L1B استر اجرا شد و نتایج به وسیله ماتریس الحاقی مقایسه شدند تا در نهایت واحدهای سنگ‌شناختی این 2 گنبد شناسایی و نقشه‌برداری شود.

در سال 2011 تنگستانی و همکاران با بهره گرفتن از داده‌های بازتابی و گسیلشی سنجنده استر، واحدهای سنگی افیولیت نیریز را نقشه‌برداری کردند. در این تحقیق، داده‌ها با بهره گرفتن از روش طیف مرجع و تصحیح اتمسفری و توپوگرافی (ATCOR-3) کالیبره شده و سپس با الگوریتم SFF مورد ارزیابی قرار گرفتند. طیف‌های واحدهای سنگی بوسیله طیف‌سنج­های ASD و FTIR اندازه‌گیری و به عنوان عضوهای انتهایی در الگوریتم SFF استفاده شدند. انطباق سیمای طیفی (SFF) که تفاوت در شدت بازتاب طیف‌ها را بررسی می‌کند، طبقه ­بندی­های دقیق­تر و بهتری در محدوده SWIR نسبت به VNIR+SWIR و TIR ارائه می‌دهد.

توکلی (2008) با بکارگیری داده‌های استر و TM لندست، روش‌های آنالیز مولفه‌های اصلی (PCA) و نقشه­بردار زاویه طیفی (SAM) را به منظور تفکیک واحدهای سنگ‌شناختی دیاپیرهای نمکی جهانی و کنارسیاه، ادغام کرد. وی همچنین پردازش بسط ناهمبستگی را به روی باندهای حاصل از فاکتور شاخص بهینه اجرا کرد و از طریق نسبت­گیری طیفی با بهره گرفتن از داده‌های گرمایی استر، موفق به بارزسازی هالیت در گنبدهای نمکی شد، بطوریکه در هیچ کدام از پردازش­ها این عمل میسر نبود.

عزیزی و همکاران (1389) با بهره گرفتن از داده‌های فروسرخ کوتاه‌موج (SWIR) استر، دگرسانی­های هیدروترمالی را در ناحیه شرق زنجان استخراج کردند. ایشان از روش وابسته به لگاریتم (LRM) و تبدیل کسر کمترین نویز (MNF) به منظور اجرای شاخص خلوص پیکسل (PPI) استفاده کردند. سه روش وزنی انطباق سیمای طیفی (SFF)، نقشه‌برداری زاویه طیفی (SAM) و رمزگذاری دوتایی (BE) برای شناسایی انواع کانی بکار برده شد. در این تحقیق دو زون اصلی پروپیلی تیک و فیلیک-آرژیلیک از یکدیگر تفکیک شدند.

ملندز-پاستور[1] و همکاران (2010) از تکنیک­های طیف­نمایی تصویری مانند MF و MTMF برای نقشه‌برداری خاک­های شور در ناحیه جنوب شرقی اسپانیا بین شهرهای الچه و آلیکانته استفاده کردند. دو رویکرد متفاوت برای نقشه‌برداری خاکهای شور بکار برده شد: 1) استفاده از طیف تصویر نواحی آموزشی شور و غیر شور و 2) استفاده از طیف نمک به عنوان نماینده طیف خاکهای شور. در نهایت ارزیابی دقت با بهره گرفتن از تکنیک ROC بررسی شد و مشخص گردید که تکنیک MTMF نسبت به MF نتایج بهتری را نشان می‌دهد و رویکرد تصویر پایه به عنوان بهترین روش برای نقشه‌برداری و به تصویر کشیدن خاک­های شور شناخته شد.

داده‌های بازتابی VNIR و SWIR استر برای نقشه‌برداری حاشیه غربی بیابان کالاهاری واقع در نامیبیا موثر واقع شدند. تیم تحقیقاتی گومز[2] (2004) با بهره گرفتن از تکنیک تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA) به روی 9 باند استر، به منظور کاهش اطلاعات اضافی در باندهای با همبستگی بالا، موفق به نقشه‌برداری این ناحیه شدند و نتایج قابل قبولی بدست آوردند.

بر اساس بررسی خواص طیفی سنگ‌های تیپیک پوسته زمین، چندین شاخص کانی شناسی شامل شاخص کوارتز (QI)، شاخص کربنات (CI) و شاخص میفیک (MI) به منظور تشخیص ترکیب شیمیایی یا کانی­شناسی سنگ‌های کربناتی و سیلیکاتی با بهره گرفتن از داده‌های استر، پیشنهاد شده‌است. این شاخص­ها به روی تصاویر داده‌های فروسرخ