english Investigating the capability of Sentinel-2 and Worldview-3 VNIR satellite data to detect mineralized zones at an igneous intrusion in the Koutala islet (Lavreotiki, Greece) using laboratory mineralogical analysis, reflectance spectroscopy and spectral indices El En

Résumé El En

Τις τελευταίες δεκαετίες, η αυξανόμενη πρόοδος στην επεξεργασία των δορυφορικών δεδομένων για την αξιοποίησή τους στον εντοπισμό πιθανών θέσεων υδροθερμικών εξαλλοιώσεων και παρουσίας ορυκτών πόρων έχει αποτελέσει αντικείμενο εντατικής έρευνας. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα μιας μελέτης που συνδυάζει εργαστηριακές αναλύσεις και επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων για την ορυκτολογική εξέταση ζώνης εξαλλοίωσης από την διείσδυση γρανιτοειδούς  που εντοπίστηκε στην επιφάνεια της νησίδας «Κουτάλα» στην περιοχή της Λαυρεωτικής. Στόχος είναι η διερεύνηση της δυνατότητας των δορυφορικών δεδομένων Sentinel-2 και WorldView-3 VNIR στην ανίχνευση και χαρτογράφηση ορυκτών εξαλλοίωσης που ευρέθησαν κατά τις εργαστηριακές αναλύσεις δειγμάτων τα οποία πιθανώς να συνδέονται με Fe-Mn μετάλλευμα. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι, φασματοσκοπία ανάκλασης και φασματικοί δείκτες. Στην πρώτη μέθοδο, συλλέγονται οι φασματικές υπογραφές όλων των ορυκτών που εντοπίστηκαν στην περιοχή από φασματικές βιβλιοθήκες. Κατόπιν εφαρμόζεται μετασχηματισμός των τιμών ανακλαστικότητας με την αφαίρεση του συνεχούς. Στη συνέχεια, αναζητώνται οι απορροφήσεις που χαρακτηρίζουν αποκλειστικά το κάθε ορυκτό για τον κάθε αισθητήρα. Ο αισθητήρας του οποίου τα φασματικά κανάλια μπορούν και ανιχνεύουν τα περισσότερα ορυκτά εξαλλοίωσης επιλέγεται για την χαρτογράφησή τους. Η δεύτερη μέθοδος αφορά στον υπολογισμό και παραγωγή χαρτών φασματικών δεικτών, όταν υπάρχουν τα απαραίτητα κανάλια. Ο δείκτης που ανιχνεύει τρισθενή σίδηρο υπολογίζεται και στους δύο δορυφορικούς αισθητήρες. Ο δισθενής σίδηρος και ο δείκτης εξαλλοίωσης υπολογίζονται μόνο με τα δεδομένα Sentinel-2 λόγω των δύο καναλιών που διαθέτει στο μικροκυματικό υπέρυθρο. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι οι εργαστηριακές μετρήσεις και η επεξεργασία των δορυφορικών δεδομένων συμφωνούν και είναι συμπληρωματικές. Τα δορυφορικά δεδομένα παρέχουν πληροφορία ως προς την χωρική κατανομή των ορυκτών πάνω στο νησί. Συγκεκριμένα, προκύπτει ότι τα δεδομένα WorldView-3 VNIR, ανιχνεύουν μόνο την παρουσία γκαιτίτη και Mn_οξειδίων/υδροξειδίων. Αντίθετα, τα δεδομένα Sentinel-2 φαίνεται ότι είναι ικανά να ανιχνεύσουν (ι) την εξαλλοίωση καθώς και (ιι) όλα τα ορυκτά που συνδέονται με πιθανή παρουσία Fe-Mn μεταλλεύματος, είτε έχουν τρισθενή είτε δισθενή σίδηρο στη σύστασή τους. Οι χάρτες που προκύπτουν δείχνουν ότι υπάρχει, σε διαφορετικό βαθμό, σημαντική εξαλλοίωση σε όλη την επιφάνεια του νησιού η οποία συνδέεται με την μαγματική διείσδυση. Ωστόσο, η εξαλλοίωση είναι πιο ισχυρή στο ανατολικό τμήμα της νησίδας όπου παρατηρείται και η επαφή σχιστολίθων/γρανιτοειδούς. Με την παρούσα μελέτη, για πρώτη φορά στη νησίδα (ι) γίνεται ανίχνευση και χαρτογράφηση ορυκτών που συνδέονται με πιθανή παρουσία Fe-Mn μεταλλεύματος και (ιι) παράγονται χάρτες ορυκτών εξαλλοίωσης οι οποίοι παρέχουν πληροφορία τόσο για την χωρική κατανομή των ορυκτών στην επιφάνεια όσο και έμμεσες εκτιμήσεις του βαθμού παρουσίας τους.

During the last decades, the rapid progress of remote sensing data processing for their utilization in detecting locations of possible sites linked to hydrothermal alteration and ores has gained increasing attention due to significant time and cost savings. In this study, we present the findings of a joint remote sensing and laboratory examination of a mineralization zone induced by a granitoid intrusion onshore the islet of “Koutala”, in Lavreotiki, central Greece. Our objective is to investigate the potential of Sentinel-2 and WorldView-3 VNIR satellite data to detect and map oxidized ore zones and alteration minerals that are detected from laboratory analysis of samples and could be linked to Fe-Mn mineralization. Two approaches are followed, namely reflectance spectroscopy and spectral indices. In reflectance spectroscopy, the spectral signatures of all minerals detected in the study area are retrieved from spectral libraries. The signatures are resampled to Sentinel-2 and to WorldView-3 VNIR spectral bands. Continuum-removal is then applied and the diagnostic absorption features of each mineral are detected for each spectral band configuration. The dataset with the best spectral configuration for mineral detection is then used for the production of mineral maps using the corresponding satellite image. The second approach involves the calculation of spectral indices, namely ferric, ferrous iron and hydroxyl-bearing alteration, on reflectance spectra. The ferric iron index is applied to both satellite datasets while the two other indices require the use of SWIR bands and therefore, they can be only calculated on Sentinel-2 data. All results show that laboratory and satellite data analyses results are consistent and complementary. WorldView-3 VNIR data seem to be sensitive only to the ferric and manganese phase. Sentinel-2 data seem to be capable to detect and map all alteration minerals that are potentially linked to Fe-Mn ore, including both ferric and ferrous phases. The mineral absorption and spectral indices maps show that in the investigated area, there is significant mineralization related to the granitoid intrusion. Hydrothermal alteration is observed on the entire surface of the islet but it seems to be stronger at the eastern part of the islet where the granitoid/schist contact is located. It is the first time that (i) minerals linked to a potential Fe-Mn ore are detected on the islet and (b) the corresponding alteration mineral maps are produced from satellite data, revealing their spatial distribution and providing indirect estimations of the degree of their presence.