مناطق دگرسانی گرمابی از اهمیت بالایی برخوردارند و به دلیل پتانسیل بالای آنها در دارا بودن مواد معدنی اقتصادی و ذخایر معدنی که برای صنایع مختلف حیاتی هستند، همواره توجه زمین شناسان اکتشافی را به خود جلب کرده‌اند. ^۱ ، ۲٫ آنها اغلب با ساختارهای زمین شناسی اصلی ایجاد کننده که به عنوان گذرگاهی برای محلول‌های گرمابی عمل می‌کنند، مرتبط هستند که عامل اصلی در پیدایش مناطق دگرسانی گرمابی هستند. ^{۳ ، ۴ ، ۵٫} در نتیجه، ساختارهای زمین شناسی هنگام بررسی مناطق دگرسانی گرمابی بسیار مهم هستند که باید در نظر گرفته شوند. صحرای شرقی مصر به دلیل دارا بودن منابع معدنی زیادی شناخته شده است که بسیاری از آنها مربوط به دگرسانی گرمابی هستند. مناطق دگرسانی مرتبط با گرمابی و ذخایر معدنی مرتبط و کنترل‌های ساختاری مرتبط با آنها از جالب‌ترین کاربردهای سنجش از دور هستند که به ویژه برای اکتشافات معدنی منطقه‌ای به کار گرفته می‌شوند. این نه تنها شامل داده‌های تصاویر ماهواره‌ای، بلکه شامل داده‌های ژئوفیزیکی سنجش از دور، مغناطیس هوایی و طیف‌سنجی هوایی نیز می‌شود. ^{۶ ، ۷ ، ۸ ، ۹ ، ۱۰ ، ۱۱ ، ۱۲ ، ۱۳ ، ۱۴ ، ۱۵ ، ۱۶} .

منطقه ابو مروات در صحرای مرکزی شرقی (CED) مصر نمونه‌ای از ذخایر طلای مرتبط با دگرسانی هیدروترمال محسوب می‌شود. ابو مروات یک نام بادیه‌نشینی است که به معنای منطقه‌ای با رگه‌های کوارتز فراوان است؛ این رگه‌های کوارتز میزبان اصلی کانی‌سازی طلا در منطقه ابو مروات هستند. این منطقه در جنوب بزرگراه صفاگا-قنا بین عرض‌های جغرافیایی ۲۶° ۲۷′ ۳۰′ تا ۲۶° ۳۳′ ۳۰′ شمالی و طول‌های جغرافیایی ۳۳° ۳۵′ ۳۰′ تا ۳۳° ۴۴′ ۰۰′ شرقی واقع شده است (شکل ۱ ). این مطالعه توجه چندین نویسنده را برای بررسی رخدادهای بالقوه کانی‌سازی به عنوان بخشی از مثلث طلایی مشخص در CED ^{۳ ، ۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹ ، ۲۰ ، ۲۱} به خود جلب کرده است ، و تنها مطالعات کمی از دیدگاه سنجش از دور به این منطقه پرداخته‌اند ^{۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹٫} از برجسته‌ترین مطالعات انجام شده در منطقه مورد مطالعه، Zoheir و Akawy ^۳ هستند . این مطالعه ماهیت و پیدایش رگه‌های کوارتز حاوی طلا در منطقه ابو مروات و ارتباط آنها با زون‌های برشی و کانسنگ‌های آهن نواری موجود در این منطقه را با توجه به کنترل‌های زمین‌شناسی و ساختاری بررسی کرد. همچنین بررسی‌های کانی‌شناسی کانسنگ و میانبارهای سیال را پشتیبانی کرد که به شناسایی و تشخیص رگه‌های کوارتز طلادار در منطقه ابو مروات و تعیین منشأ هیدروترمال آنها کمک کرد.

مطالعات سنجش از دور قبلی در منطقه مورد نظر عمدتاً به نقشه‌برداری از مناطق دگرسانی گرمابی و تفکیک واحدهای سنگ‌شناسی معطوف شده است. عامر و همکاران ^(۱۷) ، تجزیه و تحلیل طیفی کانی‌های دگرسانی از کتابخانه‌های طیفی JPL و USGS را برای نقشه‌برداری از مناطق دگرسانی گرمابی با استفاده از تکنیک‌های SID و SAM بر روی داده‌های ماهواره‌ای ASTER ادامه دادند. آسران و همکاران ^(۱۸ )، از داده‌های ETM+ برای تفکیک واحدهای سنگی رخنمون یافته در منطقه ابو مروات از طریق به‌کارگیری تکنیک نسبت باندی استفاده کردند که آنها را قادر ساخت تا بین واحدهای سنگ‌شناسی مختلف زیرزمین تمایز قائل شوند. حسن و رمضان ^(۱۹) از تکنیک نسبت باندی بر روی داده‌های Landsat-8 برای تفکیک واحدهای سنگ‌شناسی مختلف رخنمون یافته استفاده کردند، در حالی که از کسر حداقل نویز (MNF) و تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) اعمال شده بر روی داده‌های ASTER برای تعیین مناطق دگرسانی بالقوه معدنی استفاده کردند. مطالعه آنها توانست دو نوع مختلف از مناطق دگرسانی را بر اساس بررسی‌های سنجش از دور و تحلیل‌های ژئوشیمیایی تشخیص دهد.

بر این اساس، منطقه ابو مروات با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور جدید به جای تکنیک‌های مرسوم اتخاذ شده توسط مطالعات قبلی، بررسی‌های دقیق سنجش از دور را انجام می‌دهد. همچنین، منطقه مورد مطالعه فاقد بررسی‌های دقیق ساختاری زیرسطحی است زیرا داده‌های زیرسطحی کافی برای منطقه مورد نظر در دسترس نیست. در نتیجه، مطالعه حاضر با اهداف اصلی نقشه‌برداری از مناطق دگرسانی بالقوه معدنی در منطقه ابو مروات و مشخص کردن ساختارهای زیرسطحی مؤثر که کانی‌سازی را در این منطقه کنترل می‌کنند، با استفاده از رویکرد یکپارچه سنجش از دور-ژئوفیزیک که توسط کار میدانی و تجزیه و تحلیل طیفی پشتیبانی و اعتبارسنجی می‌شود، انجام می‌شود. این مطالعه به جای تکیه بر مجموعه داده یا تکنیک واحد، تکنیک‌های نقشه‌برداری متعددی را که بر روی داده‌های چند منبعی اعمال می‌شوند، ادغام می‌کند تا حداکثر دقت نتایج ^۶ ، ۷ را تضمین کند. علاوه بر این، مطالعه حاضر با هدف ارائه یک روش آزمایش شده و معتبر برای ادغام سنجش از دور، GIS، طیف‌سنجی پرتو گاما، داده‌های مغناطیسی و میدانی برای تعیین رخدادهای بالقوه کانی‌سازی در این منطقه انجام شده است که می‌تواند برای استفاده در سایر مناطق با محیط‌های زمین‌شناسی مشابه نیز گسترش یابد.

منطقه ابو مروات در صحرای مرکزی شرقی (CED) مصر در یک استان تکتونیکی پیچشی ^{(۵ ، ۲۲ ، ۲۳)} واقع شده است و از درجه بالایی از تغییر شکل رنج می‌برد، زیرا بین پهنه‌های برشی بزرگ دووی و آتالا قرار دارد که به ترتیب از جهت شرق و غرب منطقه را محدود می‌کنند ( ^۲۴) . ویژگی‌های تکتونیکی پیچشی و پهنه‌های برشی که بر CED شامل منطقه مورد مطالعه غالب هستند، با روند ساختاری قوی NW-SE مشخص می‌شوند که توسط گسل‌های عمیق ENE ^{۲۵ ، ۲۶} تشریح شده است .

منطقه ابو مروات کمربند بزرگی از سنگ‌های متاولکانیک و آذرآواری‌ها و توف‌های مرتبط با آنها را تشکیل می‌دهد. متاولکانیک‌ها از نظر ترکیب از آتشفشانی‌های اسیدی تا حد واسط تا بازیک شامل ریولیت، داسیت، آندزیت و آندزیت بازالتی متغیر هستند. این سنگ‌ها اغلب توسط برش‌هایی از سرپانتینیت‌ها و مشتقات آنها از کربنات‌های تالک و لیستونیت‌ها در شرق معدن طلای ابو مروات ^۲۷ (شکل ۲ ) رانده می‌شوند. متاولکانیک‌ها در قسمت‌های شرقی و شمال غربی منطقه مورد بررسی توسط مونزوگرانیت‌ها نفوذ کرده‌اند. در قسمت جنوب غربی، رسوبات مولاس نوع حمامات با ترکیب سیلتستون و گلسنگ با سنگ‌های متاولکانیک بسیار تغییر شکل یافته ^۳ به صورت بین لایه‌ای قرار گرفته‌اند . در قله‌های بلند سنگ‌های متاولکانیک در شرق معدن طلای ابو مروات و غرب جبل وعرا، سازند آهن نواری (BIF) به صورت نوارهای متناوب با سنگ‌های متاولکانیک ^۲۱ فراوان است .

برای دستیابی به هدف این مطالعه، مجموعه داده‌های متعددی در نظر گرفته شد، از جمله (۱) تصویر ASTER سطح ۱T (باندهای VNIR و SWIR)، که در ۷ اکتبر ۲۰۰۷ از وب‌سایت مجموعه داده‌های زمین ناسا به دست آمده است، (۲) DEM ALOS PALSAR، (۳) طیف‌سنجی هوایی و داده‌های مغناطیسی؛ که به صورت نقشه‌های کاغذی از سازمان منابع معدنی مصر (EMRA) به دست آمده است، (۴) نقشه زمین‌شناسی که پس از سازمان زمین‌شناسی و معدن مصر (EGSMA) به دست آمده است، و (۵) داده‌های میدانی (مشاهدات میدانی، نمونه‌ها و عکس‌ها). روش پیشنهادی به صورت گرافیکی به صورت نمودار جریان نشان داده شده است (شکل ۳ ). این مطالعه از سه مجموعه داده اصلی شامل؛ داده‌های سنجش از دور (تصویر ASTER و DEM ALOS PALSAR)، داده‌های ژئوفیزیکی هوایی (طیف‌سنجی و داده‌های مغناطیسی) و داده‌های میدانی (مشاهدات میدانی و نمونه‌های معدنی/سنگ) استفاده کرد. تکنیک‌های سنجش از دور مورد استفاده در این مطالعه عمدتاً بر محاسبات ریاضی و رویه‌های طبقه‌بندی تصویر به کمک کاربر که بر روی داده‌های ماهواره‌ای ASTER اعمال می‌شود، متکی هستند. این تکنیک‌ها شامل نسبت‌های باندی (BRs)، عمق باند نسبی (RBD)، شاخص‌های کانی‌شناسی (MI)، نقشه‌بردار زاویه طیفی (SAM) و کمینه‌سازی انرژی محدود (CEM) هستند. علاوه بر این، از نقشه توزیع پتاسیم، نقشه K/eTh و تکنیک پارامتر F طیف‌سنجی گامای هوابرد برای ترسیم محل‌های غنی از پتاسیم به عنوان نشانه‌ای از منطقه دگرسانی پتاسیک ^{۸ ، ۱۵ ، ۱۶ ، ۲۸} استفاده شد . استخراج خودکار ساختارهای خطی ^۲۹ برای ترسیم نقاط ضعف سطحی که اغلب به عنوان مسیرهای بالقوه برای سیالات گرمابی معدنی در نظر گرفته می‌شوند، پیاده‌سازی شد. علاوه بر این، نقشه‌های مشتق‌شده از داده‌های مغناطیس هوایی برای ترسیم ساختارهای زیرسطحی مورد استفاده قرار گرفتند و توسط تکنیک واهمامیخت اویلر سه بعدی (ED) ^۳۰ برای درک رابطه آنها با منشأ مناطق دگرسانی در منطقه مورد مطالعه تأیید شدند. نتایج حاصل از سه مجموعه داده اصلی از طریق تجزیه و تحلیل همپوشانی وزنی در یک مدل GIS با هم ادغام شدند.

چندین فرآیند سنجش از دور (پیش‌پردازش و پردازش) بر روی تصاویر ASTER برای نقشه‌برداری از دگرسانی‌های کانی‌شناسی در منطقه مورد نظر انجام شد.

پیش‌پردازش تصویر

1. الف.اصلاح تداخل سیگنال در برابر مشکلات پراکندگی سیگنال در حسگر SWIR.
2. ب.تداخل جوی با استفاده از تفریق شیء تاریک (DOS) حذف می‌شد.
3. ج.نه باند VNIR و SWIR 30m در یک مجموعه داده روی هم قرار گرفتند.
4. د.منطقه مورد مطالعه (زیرمجموعه) از کل صحنه ASTER استخراج شد.

پردازش تصویر

برای نقشه‌برداری دگرسانی، از تکنیک‌های BR، RBD، MI، SAM و CEM با ادغام ساختارهای خطی سطحی و زیرسطحی استخراج‌شده استفاده شده است. این تکنیک‌های مختلف عمدتاً برای بهره‌برداری از الگوریتم‌های مختلف آنها اتخاذ شده‌اند. با استفاده از چندین الگوریتم نقشه‌برداری و ادغام آنها، می‌توان نتایج قابل اعتمادتری به دست آورد ^۶ . این تکنیک‌ها برای نقشه‌برداری از کانی‌های شاخص دگرسانی مختلف از جمله کائولینیت، سریسیت، کلریت، آلونیت، کلسیت و اکسیدهای آهن استفاده شدند.

تکنیک‌های BR، RBD و MI

تکنیک‌های BR، RBD و MI کاملاً مشابه هستند، زیرا به محاسبات ریاضی اعمال شده بر روی باندهای طیفی برای جداسازی اطلاعات معدنی خاص وابسته هستند . ^۳۱٫ تکنیک BR کاربرد مستقیم فرآیند ساده‌ی نسبت‌بندی است که در آن، باند مربوط به حداکثر بازتاب بر باند مربوط به حداکثر جذب (حداقل بازتاب) تقسیم می‌شود.

تکنیک RBD به سادگی تکنیک BR نیست؛ که در آن، صورت کسر در RBD مجموع نوارهای شانه‌ای ویژگی جذب و مخرج، نواری است که در حداقل یا نزدیکترین نقطه به حداقل ویژگی جذب قرار دارد ( ^{۳۱ ، ۳۲)} . تکنیک MI پیچیده‌تر از تکنیک‌های BR و RBD است. چندین نویسنده فرمول‌های ریاضی پیچیده‌ای را برای مشخص کردن انواع خاص مواد معدنی توسعه داده‌اند. از جمله پرکاربردترین شاخص‌های طیفی کانی‌شناسی، می‌توان به شاخص‌های ارائه شده توسط Ninomiya ^۳۳ اشاره کرد که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند ^{(۳۲ ، ۳۴} ) و در تشخیص مکان‌های دگرسان شده هیدروترمال بسیار مؤثر بوده‌اند.

BRها، RBDها و MIهای کانی‌های شاخص دگرسانی (جدول ۱ ) بر روی باندهای ASTER اعمال شدند تا فراوانی مکانی آنها به عنوان نشانه‌ای از وقوع زون‌های دگرسانی استخراج و ترسیم شود.

تکنیک‌های طبقه‌بندی نظارت‌شده (SAM و CEM)

تکنیک‌های SAM و CEM با استفاده از طیف کانی‌های دگرسانی منتخب (آلونیت، کلسیت، کلریت، کائولینیت، سریسیت و اکسیدهای آهن (هماتیت)) از کتابخانه طیفی کانی‌های USGS (شکل ۴ ) بر روی باندهای بازتابی سطحی ASTER اعمال شدند .

SAM امضاهای اعضای انتهایی ارائه شده را با طیف پیکسل‌های تصویر مقایسه می‌کند. پیکسل‌ها در محدوده آستانه زاویه ارائه شده به عنوان مکان‌های غیرعادی برای هر عضو انتهایی مشخص شدند. این تکنیک نقشه‌های خاکستری برای فراوانی این مواد معدنی شاخص ارائه داد که مکان‌های غیرعادی را به عنوان روشن‌ترین پیکسل‌ها نشان می‌دهد.

به طور مشابه، تکنیک CEM یک روش طبقه‌بندی کنترل‌شده دیگر است که پاسخ هدف مورد نظر را به حداکثر می‌رساند و سایر اشیاء را به عنوان پس‌زمینه ناشناس حذف می‌کند. مانند SAM، تکنیک CEM منجر به نقشه‌های فراوانی خاکستری می‌شود که مکان‌های غیرعادی را به صورت پیکسل‌های روشن نشان می‌دهد.

ترکیب خروجی‌های نقشه‌برداری سنجش از دور

خروجی‌های نقشه‌برداری دگرسانی با استفاده از تکنیک‌های مختلف سنجش از دور، از طریق یک مدل GIS با همپوشانی وزنی با وزن‌های مساوی اختصاص داده شده به تمام لایه‌های پیاده‌سازی شده، ترکیب شدند. داده‌های ترکیبی شامل نقشه‌های دگرسانی به‌دست‌آمده از تکنیک‌های BR، RBD، MI، SAM و CEM با وزن ۲۰٪ برای هر کدام بودند.

داده‌های طیف‌سنجی گاما و مغناطیسی ژئوفیزیکی هوایی مورد استفاده در مطالعه حاضر، بخشی از بررسی هوایی انجام شده توسط بخش خدمات هوایی در سال ۱۹۸۳ در ماموریتی است که بخش بزرگی از صحرای شرقی مصر را با هدف کمک به اکتشاف مواد معدنی، نفت و آب‌های زیرزمینی پوشش می‌داد. خطوط بررسی در جهت شمال شرقی-جنوب غربی با فاصله ۱ کیلومتر، خطوط اتصال در فاصله ۱۰ کیلومتر در جهت عمود بر شمال غربی-جنوب شرقی و ارتفاع زمین از سطح زمین ۱۲۰ متر بالاتر از سطح زمین ^بود .

برای جمع‌آوری داده‌ها از یک حسگر مغناطیس‌سنج پروتونی Varian (V-85) و یک طیف‌سنج پرتو گامای ۲۵۶ کاناله با حساسیت بالا (مدل سیستم Hisens AGRS 3000F) استفاده شد . شرکت Aero-Service پردازش داده‌های طیف‌سنجی پرتو گامای هوایی را طبق توصیه‌های IAEA ^{انجام داد} .

داده‌های موجود با استفاده از اثر کامپتون، ارتفاع مؤثر پرواز و حذف تابش پس‌زمینه از هواپیما، گاز رادون جوی و پرتوهای کیهانی ^۳۷ اصلاح شدند .

دیجیتالی کردن داده‌های رادیومتری

سه نقشه کاغذی (نسخه چاپی) از داده‌های رادیومتری که منطقه مورد نظر مربوط به عناصر رادیویی K (%)، eTh (ppm) و eU (ppm) را پوشش می‌دهند، از EMRA تهیه شدند. این برگه‌ها اسکن، زمین‌مرجع (سیستم مختصات/مبنا: WGS 1984/UTM zone 36 N)، دیجیتالی و با استفاده از نرم‌افزار ArcMap کدگذاری شدند. در نتیجه، نقشه‌های کانتور برداری کدگذاری شده برای سه عنصر رادیویی به دست آمد. سپس این نقشه‌های برداری خطی با استفاده از ابزار “ویژگی به نقطه” به داده‌های نقطه‌ای تبدیل شدند.

نقشه‌های شبکه‌بندی‌شده از این داده‌های نقطه‌ای با استفاده از «نرم‌افزار Geosoft Oasis Montaj نسخه ۸.۴، https://www.seequent.com/products-solutions/geosoft-oasis-montaj » تولید شدند که در کل فرآیند پردازش و خروجی گرفتن از طرح‌بندی داده‌های رادیومتری مورد استفاده قرار گرفت.

توصیف دگرسانی پتاسیک

چندین روش بر روی داده‌های رادیومتری دیجیتال اعمال شده است، از جمله: (۱) نقشه‌های توزیع غلظت عناصر رادیواکتیو، (۲) نقشه نسبت K/eTh که مناطق غنی‌شده با پتاسیم را به قیمت توریم نشان می‌دهد؛ این یک تکنیک پذیرفته‌شده برای نقشه‌برداری از منطقه دگرسانی پتاسیک ^۸ ، ۱۵ ، و (۳) پارامتر F افیموف، ^۳۹ که نشانگر خوبی از مناطقی با فراوانی بالقوه دگرسانی ارائه می‌دهد، برای نقشه‌برداری از دگرسانی‌های پتاسیک مرتبط با کانی‌سازی مرتبط با طلا و سولفیدهای توده‌ای موفق بوده است ^{۸ ، ۴۰ ، ۴۱ ، ۴۲ ، ۴۳٫} پارامتر F را می‌توان با اعمال یکی از فرمول‌های معادل مختلف [K*(U/eTh) یا K/(eTh/U) یا U/(eTh/K)] محاسبه کرد.

ترکیب خروجی‌های داده‌های طیف‌سنجی

خروجی‌های داده‌های طیف‌سنجی با هم ترکیب شدند و یک خروجی نهایی ایجاد کردند که توزیع و فراوانی مناطق غنی از پتاسیم (آلتراسیون پتاسیم) را در سراسر منطقه مورد بررسی برجسته می‌کند. داده‌های رادیومتری ترکیبی شامل فراوانی K (%)، نسبت K/eTh و لایه‌ها/نقشه‌های پارامتر F بودند که از طریق یک WOM با وزن‌های برابر برای هر نقشه/لایه (حدود ۳۳٪) با هم ادغام شدند.

استخراج خطواره‌های سطحی با استفاده از داده‌های DEM

در بیابان‌ها، یک خطواره می‌تواند نشان‌دهنده گسل، ترک یا سایر نقاط ضعف باشد ^{۲۹ ، ۴۴٫} خطواره‌ها ممکن است به مناطقی از سنگ‌های بسیار شکسته مرتبط باشند و بنابراین می‌توانند به عنوان گذرگاه‌های صعودی قابل توجه برای سیالات گرمابی ^۴۴ در نظر گرفته شوند .

داده‌های ماهواره‌ای به عنوان یک منبع حیاتی برای ترسیم خطواره‌ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به عنوان مثال، مبیانیا و همکاران. ^۴ خطواره‌ها را به طور خودکار از داده‌های ماهواره‌ای استخراج کرده و آنها را با داده‌های دگرسانی ادغام کردند تا نواحی معدنی شده در منطقه طلای کته در شرق کامرون را نقشه‌برداری کنند. وهبی و همکاران. ^۴۵ از داده‌های ماهواره‌ای برای استخراج خودکار ویژگی‌های خطی با استفاده از تکنیک‌های تحلیل مکانی استفاده کردند.

در مطالعه حاضر، از یک تصویر سایه تپه یا تصویر برجسته سایه‌دار از منطقه مورد مطالعه که از DEM 12.5 متری ALOS PALSAR ایجاد شده بود، برای استخراج خطواره‌ها استفاده شد. استخراج خطواره‌ها از تصاویر برجسته سایه‌دار به این ایده بستگی دارد که وقتی یک منبع نور، مناظری با جهت‌های آزیموت مختلف و ارتفاعات متعدد را روشن می‌کند، سایه‌هایی ایجاد می‌کند که به آزیموت و ارتفاع هر یک از این مناظر روشن شده بستگی دارد. این فرآیند، خطواره‌ها را قابل ردیابی‌تر می‌کند ^۴۶٫ ترسیم یا نمایش هر خطواره با ایجاد این تصاویر سایه‌دار که به وضوح تغییرات توپوگرافی را نشان می‌دهند، بهبود می‌یابد. خطواره‌های استخراج شده به صورت خودکار در مطالعه حاضر به صورت دستی بررسی شدند تا خطواره‌های غیر زمین‌شناسی حذف شوند.

نقشه‌برداری ساختاری زیرسطحی با استفاده از داده‌های مغناطیسی

بررسی‌های مغناطیسی ژئوفیزیکی (بررسی‌های هوایی و زمینی) به طور گسترده برای مشخص کردن ویژگی‌های ساختاری زیرسطحی کم‌عمق و عمیق، به ویژه برای اهداف اکتشاف مواد معدنی، مورد استفاده قرار گرفته‌اند . ^{۴۷ ، ۴۸٫} در این مطالعه، داده‌های شدت مغناطیسی کل هوایی (TMI) منطقه مورد مطالعه برای استخراج ویژگی‌های خطی ساختاری زیرسطحی مؤثر بر مناطق دگرسانی در منطقه مورد مطالعه پردازش شدند.

کاهش به قطب مغناطیسی

داده‌های TMI که طی یک بررسی هوایی در سال ۱۹۸۳ به دست آمده بودند، به قطب مغناطیسی (RTP) تقلیل داده شدند تا اطمینان حاصل شود که تمام ناهنجاری‌های مغناطیسی به درستی روی منابع خود قرار گرفته‌اند. نقشه RTP از طریق اعمال فیلتر RTP به داده‌های TMI با استفاده از یک عملیات ریاضی تبدیل فوریه سریع (FFT) به شرح زیر ایجاد شد:

که در آن؛  تبدیل فوریه سریع (FFT) داده‌های مغناطیسی مشاهده شده یا ثبت شده از TMI تا RTP است،  تبدیل فوریه سریع میدان مغناطیسی عمودی است،  به ترتیب نشان دهنده عدد موج جهت‌های (x, y) است، در حالی که، I و D به ترتیب پارامترهای شیب و شیب میدان مغناطیسی را نشان می‌دهند.

مقادیر شیب و انحراف به ترتیب ۳۲.۸ درجه شمالی و ۱.۹ درجه شرقی برای تبدیل داده‌های TMI به RTP استفاده شدند. این مقادیر پس از پارامترهای پروژه نقشه‌برداری که در طول جمع‌آوری داده‌ها در سال ۱۹۸۳ ثبت شده بودند، گرفته شدند.

مشتقات عمودی

فیلتر مشتق عمودی اول (FVD) به طور گسترده برای نقشه‌برداری از ویژگی‌های ساختاری زیرسطحی ^{۴۸ ، ۴۹} استفاده می‌شود . فیلتر FVD برای یکسان‌سازی پاسخ دامنه‌های کوچک و بزرگ عمل می‌کند و امکان بهبود بیشتر نمایش ویژگی‌های ساختاری خطی را فراهم می‌کند. این فیلتر، اشکال موج بلند ناشی از اجسام مغناطیسی مسبب را حذف می‌کند، بنابراین پاسخ ناهنجاری‌های محلی را افزایش داده و ناهنجاری‌های منطقه‌ای را تضعیف می‌کند. در مطالعه حاضر، FVD بر روی داده‌های RTP اعمال شد تا ویژگی‌های ساختاری زیرسطحی محلی برجسته شوند.

استخراج خطواره‌های زیرسطحی

ساختارهای خطی بهبود یافته روی نقشه FVD در نهایت وارد گردش کار «مرکز هدف اکتشاف (تحلیل شبکه CET)» در «نرم‌افزار Geosoft Oasis Montaj نسخه ۸٫۴، https://www.seequent.com/products-solutions/geosoft-oasis-montaj » شدند. این گردش کار شامل مجموعه‌ای از ابزارهای کاربردی متوالی است که شامل موارد زیر است: (۱) بهبود بافت؛ که پاسخ لبه‌ها را با استفاده از انحراف معیار داده‌ها به حداکثر می‌رساند، (۲) تقارن فاز، که برای تشخیص ناپیوستگی‌های خطی در داده‌ها عمل می‌کند، (۳) اسکلت‌بندی، که به معنای نازک شدن خط است و امکان حذف هرگونه ویژگی که کمتر از آستانه ارائه شده توسط کاربر است را فراهم می‌کند، و (۴) برداری‌سازی، که مرحله نهایی استخراج خطواره‌ها است و خروجی آن یک نقشه برداری از ساختارهای خطی زیرسطحی ترسیم شده است.

دکانولوشن اویلر (ED)

^{ویژگی‌های} ساختاری استخراج‌شده بیشتر تأیید و با استفاده از روش واپیچش اویلر سه‌بعدی که به‌طور گسترده شناخته شده است، به منابع ایجادکننده و عمق نسبی مربوطه نسبت داده شدند ^{. روش ED} از مشتق x، y و z برای تعیین مکان و عمق برای اهداف ایده‌آل مختلف (کره‌ها، استوانه‌ها، دایک‌های نازک، لوله‌ها و کنتاکت‌ها) استفاده می‌کند که هر کدام با یک شاخص ساختاری (SI) خاص که به هر یک از این اهداف اختصاص داده شده است، مشخص می‌شوند ^{. SI معیاری از} نرخ افت میدان با فاصله از منبع است. این شاخص نقش مهمی در شناسایی منابع بر اساس هندسه آنها ایفا می‌کند. مقادیر SI معمولاً از ۰ تا ۳ متغیر است. اجسام منبع احتمالی و مناسب‌ترین شاخص‌های ساختاری آنها با ^۳۰ ارائه شده است (جدول ۲ ). شاخص ساختاری (SI=0) در تحقیقات فعلی برای مشخص کردن منابع مغناطیسی مرتبط با گسل‌ها و کنتاکت‌های زمین‌شناسی استفاده شد، زیرا آنها به احتمال زیاد در مهاجرت محلول‌های هیدروترمال نقش دارند و بنابراین می‌توانند به عنوان یک عامل کنترل‌کننده برای وقوع کانی‌سازی در نظر گرفته شوند.

داده‌های به‌دست‌آمده از فراوانی/پتانسیل کانی‌های دگرسانی که از داده‌های سنجش از دور و رادیومتری به‌دست‌آمده بود، با تراکم خطواره‌های منطقه مورد بررسی از طریق مدل‌سازی همپوشانی وزنی (WOM) در GIS ادغام شدند.

دو سناریو اعمال شد؛ سناریوی اول از طریق ادغام خروجی‌های دگرسانی سنجش از دور (RS) با خروجی‌های دگرسانی طیف‌سنجی پرتو گاما (GS) تنها بدون پیاده‌سازی عنصر ساختاری (تراکم خطواره‌ها) بود، در حالی که سناریوی دوم، پیاده‌سازی نقشه‌های تراکم خطواره‌ها را همراه با خروجی‌های دگرسانی سنجش از دور و طیف‌سنجی حفظ کرد.

در سناریوی اول، نقشه‌های RS و GS از طریق یک WOM با اختصاص وزن‌های مساوی (۵۰%) به این نقشه‌ها با هم ادغام شدند. در نتیجه، یک نقشه نهایی وزن‌دار دگرسانی RS-GS به دست آمد.

در سناریوی دوم، عوامل ساختاری سطحی و زیرسطحی اعمال شدند، به طوری که نقشه‌های RS و GS به همراه نقشه‌های تراکم خطواره‌ها از طریق یک WOM با اختصاص وزن‌های مساوی (۳۵%) به هر یک از نقشه‌های دگرسانی RS و GS و وزن ۱۵% برای هر یک از لایه‌های خطواره‌های سطحی و زیرسطحی، ادغام شدند. در نتیجه، یک نقشه نهایی پتانسیل/احتمال کانی‌سازی به دست آمد که نشان‌دهنده پتانسیل‌ترین مکان‌ها برای وقوع کانی‌سازی مرتبط با دگرسانی گرمابی (عمدتاً طلا) است.

خروجی نهایی حاصل از ادغام داده‌های سنجش از دور، رادیومتری و مغناطیسی از طریق یک مطالعه میدانی تأیید شد که طی آن چندین شاخص دگرسانی در مکان‌های بسیار غیرعادی نقشه‌برداری شده مشاهده شد. نمونه‌ها از مکان‌های کانی‌سازی با پتانسیل بالای پیشنهادی جمع‌آوری شدند. امضاهای طیفی در آزمایشگاه امضاهای طیفی سازمان ملی سنجش از دور و علوم فضایی (NARSS) اندازه‌گیری شدند. امضاهای طیفی نمونه‌های جمع‌آوری‌شده برای نواحی مرئی (VIS)، فروسرخ نزدیک (NIR) و فروسرخ موج کوتاه (SWIR) طیف الکترومغناطیسی در محدوده طول موج ۳۵۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر (نانومتر) با فاصله ۱ نانومتر با استفاده از طیف‌سنج دستی به نام ” شناساگر کانی هاله ASD TerraSpec ” اندازه‌گیری شدند. این دستگاه امکان جمع‌آوری امضاهای طیفی را برای ردپای کوچکی از نمونه هدف از طریق تماس مستقیم و یک فشار ساده ماشه فراهم می‌کند. چندین اندازه‌گیری برای هر نمونه ثبت شده است؛ معمولاً ۳ تا ۵ اندازه‌گیری بسته به درجه همگنی و برای اطمینان از حداکثر نمایش برای تمام قسمت‌های مختلف نمونه. آنالیزهای طیفی از طریق مقایسه طیف‌های اندازه‌گیری شده نمونه‌های جمع‌آوری‌شده با طیف‌های معدنی منتشر شده توسط سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS) که در نرم‌افزار پردازش تصویر ENVI تعبیه شده است، انجام شد.

نتایج نقشه‌برداری سنجش از دور

BR، RBD و MI

نتایج تکنیک‌های BR، RBD و MI به صورت تصویر خاکستری برای هر یک از کانی‌های شاخص دگرسانی مورد نظر (کائولینیت، کلریت، سریسیت، آلونیت، کلسیت/کربنات‌ها و اکسیدهای آهن) به دست آمد که در آن هدف در روشن‌ترین پیکسل‌ها (رنگ سفید) نشان داده شده است. برش چگالی برای مشخص کردن این پیکسل‌های روشن که نشان‌دهنده محل‌های فراوانی بهینه کانی‌های مورد نظر هستند، اعمال شد. برای سهولت ارائه، فراوانی‌های مشخص شده تمام کانی‌های کلیدی دگرسانی نقشه‌برداری شده برای هر تکنیک به طور مستقل ترکیب شدند (که با رنگ قرمز در تمام نقشه‌ها نشان داده شده‌اند) به عنوان نشانه‌ای از توزیع مناطق دگرسانی.

مناطق دگرسانی (فراوانی تجمعی کانی‌های شاخص کلیدی نقشه‌برداری شده) که با استفاده از تکنیک BR (شکل ۵ الف) به دست آمده‌اند، عمدتاً در واحدهای سنگی متاولکانیک و مونزوگرانیت نقشه‌برداری شده‌اند. این مناطق در ارتباط با محل‌های معدن طلای ابو مروات و شرق کمربند سنگی حمامات در قسمت جنوب غربی منطقه مورد مطالعه یافت می‌شوند. علاوه بر این، مناطق دگرسانی نقشه‌برداری شده در سنگ‌های مونزوگرانیت مطابق با محل‌های منطقه جبل وعرا و همچنین مونزوگرانیت‌ها در گوشه شمال غربی منطقه مورد مطالعه یافت می‌شوند. نقشه RBD (شکل ۵ ب) وجود مناطق دگرسانی را عمدتاً در محل‌های پراکنده در سنگ‌های متاولکانیک از جمله محل معدن طلای ابو مروات نشان می‌دهد. برخلاف تکنیک BR، RBD مناطق دگرسانی را در محل‌های تحت سلطه سنگ‌های مونزوگرانیت نقشه‌برداری نکرد. مانند تکنیک RBD، تکنیک MI نشان داد که مناطق دگرسانی فقط به سنگ‌های متاولکانیک مرتبط هستند. نقشه MI (شکل ۵ ج) نشان می‌دهد که مناطق دگرسانی در دو محل خاص یافت می‌شوند؛ در محل معدن طلای ابو مروات و در بخش‌های جنوب غربی منطقه مورد بررسی.

سی ای ام و سام

مشابه نقشه‌های دگرسانی BR، RBD و MI، نقشه‌های توزیع دگرسانی به‌دست‌آمده با هر دو تکنیک CEM و SAM، فراوانی مکانی تجمعی هر شش کانی کلیدی شاخص دگرسانی را به‌طور کلی نشان می‌دهند. نقشه دگرسانی CEM (شکل  ۶ الف) نشان می‌دهد که دگرسانی‌های کانی‌شناسی عمدتاً در سنگ‌های متاولکانیک، به‌ویژه در معدن طلای ابو مروات و در محل‌های جنوب غربی منطقه مورد بررسی، فراوان هستند. سایر مناطق دگرسانی در سنگ‌های مونزوگرانیت، به‌ویژه در محل‌های جبل وعرا و در گوشه شمال غربی منطقه مورد نظر، نقشه‌برداری شده‌اند. نقشه SAM (شکل  ۶ ب) نشان می‌دهد که دگرسانی‌های معدنی با توزیع مکانی سنگ‌های متاولکانیک، به‌ویژه در محل معدن طلای ابو مروات به سمت جنوب تا مرز جنوبی منطقه تحقیق، مرتبط هستند.

نتایج طیف‌سنجی پرتو گاما

نقشه‌های توزیع غلظت عناصر رادیواکتیو

نقشه‌های فراوانی عناصر رادیواکتیو K (%)، eU (ppm) و eTh (ppm) (شکل  ۷ a-c) سطوح تابش و توزیع غلظت‌ها را برای هر یک از سه متغیر رادیویی در سراسر منطقه مورد بررسی نشان می‌دهند. محدوده مقادیر غلظت تابش برای پتاسیم، اورانیوم معادل و توریم معادل به ترتیب ۰٫۱۶-۲٫۵۴ (%)، ۰٫۰۱-۳٫۳۱ (ppm) و ۰٫۰۱-۷٫۲۶ (ppm) یافت شد. مهمترین عنصر رادیواکتیو برای نقشه‌برداری از مناطق دگرسانی، پتاسیم است (شکل  ۷ a). مقادیر بالای پتاسیم (رنگ‌های نارنجی، قرمز و صورتی) نشان دهنده غنی‌سازی بالا در پتاسیم است و مناطق پتاسیک بالقوه دگرسانی ^۵۳ را استنباط می‌کند . مناطق غنی از پتاسیم به صورت مکانی با محل سنگ‌های آتشفشانی/متاولکانیکی گرانیتی و اسیدی همبستگی دارند. این ممکن است منطقی باشد زیرا کانی‌هایی که این سنگ‌ها را تشکیل داده‌اند، غنی از پتاسیم هستند، به ویژه کانی‌های گروه فلدسپار. غنی‌سازی پتاسیم در منطقه مورد بررسی به عنوان یک ناهنجاری در نظر گرفته می‌شود؛ همانطور که با مقدار میانگین منتشر شده ۱.۵٪ پتاسیم در کل ایالات متحده ^{۵۴ ، ۵۵} مقایسه می‌شود ، مشخص می‌شود که واحدهای سنگی اسیدی (گرانیتوئیدها و سنگ‌های آتشفشانی متاولکانیکی اسیدی) در منطقه مورد مطالعه دارای مقادیر درصد پتاسیم تا ۲.۵۴٪ پتاسیم هستند که از میانگین منتشر شده فراتر می‌رود. این مقادیر غیرعادی، پتانسیل بالای فراوانی مناطق دگرسانی را تأیید می‌کنند.

نقشه نسبت K/eTh

پهنه دگرسانی پتاسیک را می‌توان با نسبت پتاسیم به توریم (K/eTh) مشخص کرد (شکل  ۸ ). نسبت پتاسیم به توریم به طور گسترده برای تعیین پتانسیل پهنه‌های دگرسانی گرمابی پذیرفته شده است زیرا توریم نسبتاً پایدار است، برخلاف پتاسیم که بسیار متحرک است و بنابراین می‌تواند اثر فعالیت گرمابی را در صورت متناسب بودن با توریم نسبتاً پایدار منعکس کند. در نتیجه، مقادیر بالا، مکان‌های مربوطه را به مطلوب‌ترین مکان‌ها برای فراوانی دگرسانی پتاسیک تبدیل می‌کند. در مطالعه حاضر، مقادیر بالا مربوط به بخش‌های شمال شرقی، مرکزی و جنوب غربی منطقه مورد مطالعه یافت می‌شود (شکل  ۸ ).

پارامتر F

تکنیک پارامتر F برای شناسایی مکان‌هایی با غلظت بالای پتاسیم به کار گرفته شد. معمولاً برای سنگ‌های دگرسان نشده، مقدار F اغلب کمتر از ۱٫۳ است، اما برای سنگ‌های دگرسان شده، می‌تواند به ۵ برسد و ممکن است از مقدار ۱۰۴۰ نیز فراتر ^رود .

تکنیک پارامتر F می‌تواند از طریق سه فرمول {K*(U/Th) یا K/(Th/U) یا U/(Th/K)} انجام شود. در واقع، این فرمول‌ها دقیقاً یکسان هستند، آنها معادل‌های ریاضی هستند. پارامتر F پاسخ پتاسیم و اورانیوم معادل را به حداکثر می‌رساند، در حالی که توریم معادل را سرکوب می‌کند تا مکان‌هایی با غلظت‌های نسبتاً بالاتر K و eU مربوط به مقادیر کم توریم را مشخص کند. به حداکثر رساندن پاسخ‌های K و eU بسیار مهم است زیرا توریم نسبتاً پایدار است و فعالیت هیدروترمال را منعکس نمی‌کند.

در منطقه ابو مروات، تضاد آشکاری در مقادیر ناهنجاری پارامتر F وجود دارد (شکل  ۹ ) که می‌توانیم بین مکان‌هایی با مقادیر f بالا مشخص کنیم. این مقادیر مربوط به بخش‌هایی از سنگ‌های متاولکانیک، رسوبات حمامات و سنگ‌های گرانیتی (مناطق نارنجی تا صورتی با مقادیر F بیشتر از ۲ تا ۱۰٫۲) یافت شدند. مقادیر ناهنجاری پارامتر F بالا (معمولاً بالاتر از ۲) را می‌توان با تغییر شکل زیاد و در نتیجه پتانسیل بالای دگرسانی مرتبط دانست.

ساختارهای خطی سطحی و زیرسطحی

خطواره‌های سطحی

خطواره‌های استخراج‌شده متعاقباً به نقشه تراکم خطواره‌ها (شکل  ۱۰ ) با پنج طبقه اصلی تراکم خطواره‌ها در سراسر منطقه مورد مطالعه تبدیل شدند. تراکم خطواره‌های بالاتر مربوط به محلات جبل وعرا و جبل ابو مروات است. تراکم خطواره‌های پایین‌تر عمدتاً مربوط به بخش غربی منطقه مورد مطالعه است. خطواره‌های شناسایی‌شده دو روند اصلی در جهت‌های EW و NE-SW نشان می‌دهند (شکل  ۱۰ ) که نشان‌دهنده ارتباط با گسل‌های عمیق است ^۲۶٫ سایر روندهای گسلی فرعی در جهت NW-SE هستند که با روند اصلی دریای سرخ ^۲۵ سازگار است .

ساختارهای خطی زیرسطحی

نقشه‌های TMI و RTP

داده‌های TMI به‌دست‌آمده (شکل  ۱۱ الف) به RTP (شکل ۱۱ ب) تبدیل شدند  ، به طوری که ناهنجاری‌های مغناطیسی واقعاً بر روی منابع خود قرار گرفته‌اند. با مقایسه نقشه‌های TMI و RTP، واضح است که ناهنجاری‌های موجود در نقشه RTP (شکل  ۱۱ ب) عمدتاً به سمت شمال جابجا شده‌اند. این امر پس از اصلاح شیب و انحراف میدان مغناطیسی به ترتیب ۳۲٫۸ درجه شمالی و ۱٫۹ درجه شرقی حاصل شده است.

نقشه RTP منطقه مورد مطالعه نشان می‌دهد که مقادیر پذیرفتاری مغناطیسی از ۴۲۱۸۵.۶ تا ۴۲۷۳۰.۶ نانوتسلا متغیر است، در حالی که داده شدت مغناطیسی ۴۲۴۲۵ است. این بدان معناست که با اعمال تصحیح مرجع بین‌المللی میدان ژئومغناطیسی (IGRF-42425)، مقادیر شدت مغناطیسی RTP تصحیح‌شده از ۲۲۵.۸- تا ۲۳۶.۵ نانوتسلا متغیر است. ناهنجاری‌های مغناطیسی مثبت در نقشه RTP (رنگ صورتی) عمدتاً مربوط به سنگ‌های غنی از آهن و کانی‌های مافیک و اولترامافیک؛ سرپانتینیت‌ها، کربنات‌های تالک، متابازالت‌ها و بخش‌هایی از سنگ‌های متاآندزیتی است. ناهنجاری‌های مغناطیسی منفی قوی (رنگ‌های آبی و سبز) عمدتاً مربوط به مناطقی است که سنگ‌های حمامات رسوبی، بخش‌هایی از سنگ‌های متاآتشفشانی اسیدی (متا ریولیت‌ها و سنگ‌های آتشفشانی اسیدی به شدت دگرسان شده) و رسوبات آبرفتی وادی غالب هستند. ناهنجاری‌های منفی متوسط ​​و ضعیف (رنگ‌های زرد و قرمز) در ارتباط با بخش‌هایی از سنگ‌های متاولکانیک اسیدی یافت می‌شوند. منطقه معدن طلای ابو مروات در محدوده ناهنجاری منفی قوی قرار دارد که تحت سلطه سنگ‌های آتشفشانی/متاولکانیک اسیدی به شدت دگرسان شده است.

خطواره‌های زیرسطحی از FVD و اویلر سه‌بعدی

نقشه FVD (شکل  ۱۱ ج) با اعمال فیلتر مشتق عمودی اول بر روی نقشه RTP منطقه مورد مطالعه بدست آمد. از آنجایی که روش FVD به ناهنجاری‌های مغناطیسی نزدیک به سطح حساس است، کنتراست بین پاسخ‌های شدت‌های مغناطیسی مختلف را افزایش داده و به ساختارهای زیرسطحی کم‌عمق اجازه می‌دهد تا به وضوح نمایان شوند. نقشه نزدیکی خطواره‌های زیرسطحی (شکل  ۱۱ د) تهیه شد که نزدیکی نسبی به خطواره‌ها را در منطقه مورد مطالعه نشان می‌دهد. مشخص شد که منطقه معدنی ابو مروات در محلی واقع شده است که در نزدیک‌ترین منطقه به خطواره‌ها (نزدیکی بسیار زیاد) قرار دارد. این امر از رابطه محکم بین مناطق دگرسانی و ساختارهای زیرسطحی مؤثر مربوطه پشتیبانی می‌کند.

تکنیک سه بعدی اولر با شاخص ساختاری (SI = 0) امکان دستیابی به راه‌حل‌های مربوط به ناهنجاری‌های مغناطیسی نوع گسل یا تماسی ^۳۰ را در منطقه مورد مطالعه فراهم کرد. نتیجه ED بر روی ساختارهای زیرسطحی به‌دست‌آمده با استفاده از تکنیک FVD (شکل  ۱۱c ) قرار گرفته است؛ این نشان می‌دهد که چندین منبع ناهنجاری زیرسطحی در اعماق مختلف شناسایی شده‌اند که به حداکثر عمق حدود ۵۴۱ متر می‌رسند. این ناهنجاری‌ها با ساختارهای مشخص‌شده توسط روش FVD با روند اصلی مشابه NW-SE (شکل  ۱۱e ) بسیار سازگار هستند که نشان‌دهنده ارتباط واقعی با روند اصلی گسل دریای سرخ ^{۲۵ است} . در منطقه معدن طلای ابو مروات، راه‌حل‌های اولر می‌توانند منابع نسبتاً کم‌عمق را در اعماق ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر (دایره‌های سبز) مشخص کنند.

ادغام داده‌ها از طریق مدل‌سازی GIS

ترکیب نتایج نقشه‌برداری سنجش از دور (RS)

نقشه‌های فراوانی مناطق دگرسانی به‌دست‌آمده از پنج تکنیک RS اتخاذ شده (شکل  ۵ الف، ب و ج، و شکل  ۶ الف و ب) با استفاده از یک مدل تحلیل همپوشانی وزنی با وزن‌های برابر (۲۰٪) که به تمام نقشه‌های پیاده‌سازی شده اختصاص داده شده است، با هم ترکیب شدند. نقشه حاصل (شکل  ۱۲ الف) نشان می‌دهد که مناطق دگرسانی در محل سنگ‌های متاولکانیک، عمدتاً در نیمه غربی منطقه مورد بررسی، از جمله محل معدن طلای ابو مروات، به طور مطلوبی فراوان هستند.

ترکیب نتایج نقشه‌برداری طیف‌سنجی پرتو گاما (GS)

سه نقشه رادیوالمنت با وزن‌های برابر (حدود ۳۳%) با هم ترکیب شدند تا مکان‌های بالقوه برای غنی‌سازی پتاسیم مشخص شوند. این نقشه‌ها شامل موارد زیر بودند: نقشه فراوانی K (%) (شکل  ۷ الف)، نقشه نسبت K/eTh (شکل  ۸ ) و نقشه پارامتر F (شکل  ۹ ).

این ادغام، نقشه غنی‌سازی پتاسیم (شکل  ۱۲ ب) را ارائه داد که نشان‌دهنده وجود احتمالی مناطق دگرسانی پتاسیک است. محل‌های غنی‌شده با پتاسیم در ارتباط با چندین محل پراکنده در سراسر منطقه مورد بررسی، از جمله محل معدن طلای ابو مروات، یافت می‌شوند.

تلفیق نقشه‌های دگرسانی RS و GS (سناریوی اول)

نقشه ترکیبی دگرسانی RS (شکل  ۱۲ الف) با نقشه ترکیبی دگرسانی GS (شکل  ۱۲ ب) از طریق یک GIS WOM با اختصاص وزن‌های برابر (۵۰%) ادغام شد. این ادغام، داده‌های RS و GS را با هم ترکیب کرد و منجر به یک نقشه فراوانی دگرسانی قابل اعتمادتر با پنج کلاس پتانسیل دگرسانی شد (شکل  ۱۲ ج).

طبق معیارهای مورد استفاده، مشخص شد که مناطق با پتانسیل بالای دگرسانی از نظر مکانی با موقعیت‌های جغرافیایی معدن ابو مروات در غرب که تقریباً تمام بخش غربی منطقه تحقیقاتی را تشکیل می‌دهد و در جنوب که به منطقه شرق کمربند رسوبی متاسدیت همامت می‌رسد، مرتبط هستند. در حالی که، منطقه جبل وعرا تنها منطقه نقشه‌برداری شده در بخش شرقی منطقه مورد مطالعه بود.

تلفیق نقشه‌های تراکم دگرسانی و خطواره‌ها (سناریوی دوم)

نتایج توزیع فراوانی دگرسانی به‌دست‌آمده از داده‌های سنجش از دور و رادیومتری (شکل‌های  ۱۲ الف و ب) علاوه بر داده‌های چگالی خطواره‌های سطحی و زیرسطحی (شکل‌های  ۱۰ و ۱۱ د) به‌دست‌آمده از DEM ALOS PALSAR و داده‌های مغناطیس هوایی، با استفاده از یک مدل همپوشانی وزنی (WOM) با هم ادغام شدند. وزن‌های مساوی به لایه‌های خطواره‌های سطحی و زیرسطحی (هر کدام ۱۵٪) و وزن‌های مساوی به لایه‌های پتانسیل دگرسانی RS و GS (هر کدام ۳۵٪) اختصاص داده شد. این ادغام منجر به یک نقشه نهایی پتانسیل کانی‌سازی هیدروترمال شد (شکل  ۱۳ ). هشت محل بسیار بالقوه برای کانی‌سازی از جمله محل معدن طلای ابو مروات مشخص شده است. مشخص شد که هشت محل پیشنهادی از نظر ساختاری کنترل‌شده و از نظر واحدهای سنگی میزبان نیز هستند. همه محل‌ها مربوط به مناطقی با تراکم خطواره‌های بالا هستند. علاوه بر این، چهار محل یافت شده مربوط به محل‌هایی هستند که سنگ‌های آتشفشانی/متاولکانیکی اسیدی بسیار دگرسان شده در آنها وجود دارند، چهار محل دیگر به صورت مکانی در اطراف توده نفوذی گرانیتی گبل وعرا یافت می‌شوند که نشان می‌دهد در طول رویداد نفوذ در نتیجه محلول‌های گرمابی همراه تشکیل شده‌اند. استحکام بالای این نتیجه توسط محل‌های کانی‌سازی شناخته شده در منطقه مورد مطالعه تأیید می‌شود، زیرا معدن طلای ابو مروات در نقشه حاصل در بین مستعدترین طبقات کانی‌سازی (بسیار زیاد و زیاد) قرار گرفته است.

کار میدانی و تحلیل‌های طیفی برای اعتبارسنجی

برای اعتبارسنجی نتایج و اطمینان از تطابق آنها با شواهد دگرسانی زمین مشاهده شده در محل، یک بررسی میدانی انجام شد. مکان‌های نمونه‌برداری بر روی نقشه نهایی پتانسیل کانی‌سازی (شکل  ۱۳ ) مشخص شده‌اند. استراتژی نمونه‌برداری عمدتاً بر اساس گزینه‌های دسترسی موجود به منطقه مورد مطالعه بود. کار میدانی و نمونه‌برداری با پیمایش منطقه مورد مطالعه و تلاش برای رسیدن به هر ۸ محل نقشه‌برداری شده از طریق چندین وادی موجود که واحدهای سنگی منطقه مورد مطالعه را تشریح می‌کنند، انجام شد. از توزیع محل‌های نمونه‌برداری می‌توان متوجه شد که این بررسی توانسته به چهار محل از محل‌های پیشنهادی دسترسی پیدا کند در حالی که نتوانسته به چهار محل دیگر دسترسی پیدا کند، بنابراین سعی کردیم تا حد امکان به این محل‌ها نزدیک شویم. در طول بررسی، مشاهدات میدانی مختلفی در مورد وجود مناطق دگرسانی مشاهده شد. این شواهد شامل رگه‌ها/رگچه‌های کوارتز، رنگ‌آمیزی اکسیدهای آهن و مالاکیت، کربناتی شدن، کائولینیتی شدن و کلریتی شدن است (شکل  ۱۴ الف-و).

علاوه بر این، ۵۰ امضای طیفی برای نمونه‌های جمع‌آوری‌شده اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل طیفی، کانی‌های شاخص دگرسانی را در ۱۵ نمونه نشان داد. مونتموریلونیت با ویژگی‌های جذبی مشخص در ۲٫۲۱ و ۲٫۳۶ میکرومتر در ۴ نمونه شناسایی شد؛ M21، M22، M23 و M32 (شکل  ۱۵ الف). کلریت با ویژگی‌های جذبی متمایز در ۲٫۲۶ و ۲٫۳۴ میکرومتر در ۴ نمونه یافت شد؛ M14، M28، M35 و M36 (شکل  ۱۵ ب). موسکویت با سه ویژگی جذبی برجسته در ۲٫۲۰، ۲٫۳۵ و ۲٫۴۴ میکرومتر در ۳ نمونه شناسایی شد؛ M2، M10 و M16 (شکل  ۱۵ ج). کائولینیت با ویژگی‌های جذبی کاملاً مشخص در ۲٫۲۱ و ۲٫۲۴ میکرومتر در ۲ نمونه یافت شد؛ M42 و M50 (شکل  ۱۵ د). تالک (شکل  ۱۵ ه) با سه ویژگی جذبی مشخص در ۲٫۳۲، ۲٫۳۹ و ۲٫۴۷ میکرومتر و هماتیت (شکل  ۱۵ و) با ویژگی جذب وسیع در طول موج مرکزی ۰٫۸۷ میکرومتر، هر کدام یک بار مشاهده شدند؛ به ترتیب در M37 و M8.

برای اعتبارسنجی بیشتر، موقعیت معدن طلای ابو مروات بر روی نقشه نهایی پتانسیل کانی‌سازی ترسیم شد؛ در آنجا تطابق کاملی بین محل معدن طلای ابو مروات و محل‌هایی که به عنوان پتانسیل بسیار بالای کانی‌سازی نقشه‌برداری شده بودند، مشاهده شد. در نتیجه، هفت محل پیشنهادی دیگر نیز از پتانسیل بالایی برای فراوانی کانی‌سازی برخوردارند.

کانسار طلای ابو مروات از نوع مزوترمال در نظر گرفته می‌شود که در نتیجه برهمکنش بین سنگ‌های میزبان غنی از آهن (متاولکانیک‌ها) و سیالات هیدروترمال کنترل‌شده از نظر ساختاری تشکیل شده است. این کانسار به صورت سیستمی از رگه‌های کوارتز شیری عظیم و برش‌خورده وجود دارد که سنگ‌های متاولکانیک قوس جزیره‌ای و سازند آهن نواری (BIF) مرتبط را در قله‌های جبل ابو مروات ^۳ برش می‌دهند . کنترل‌های ساختاری بر کانی‌سازی طلا و وقوع مناطق دگرسانی که در مطالعه حاضر حفظ شده‌اند، با یافته‌های زهیر و آکاوی ^۳ سازگار است ؛ زیرا محل معدن طلای ابو مروات منطبق بر یک گسل زیرسطحی با روند شمال غربی-جنوب شرقی در اعماق بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر و درجه‌بندی به سمت شمال تا اعماق کمتر از ۵۰ متر است، همانطور که از ساختارهای FVD هوامغناطیسی و محلول‌های ED نشان داده شده است (شکل  ۱۱c ). کنترل‌های ساختاری اصلی بر کانی‌سازی طلا را می‌توان به گسل‌ها، ترک‌ها و درزه‌های با روند NW-SE، EW و NE-SW نسبت داد. روندهای NW-SE به گسل‌های زیرسطحی نسبت داده می‌شوند که با استفاده از داده‌های مغناطیس‌سنجی هوایی مشخص شده‌اند و عمدتاً به گسل اصلی دریای سرخ نسبت داده می‌شوند. از سوی دیگر، روندهای EW و NE-SW به طور خودکار از داده‌های DEM ALOS PALSAR استخراج می‌شوند. چنین روندهای ساختاری به رگه‌های کوارتز با اندازه متغیر و سایر شکستگی‌ها، ترک‌ها و درزه‌های مرتبط با برش مرتبط هستند ^{۳ ، ۱۹٫} این خطواره‌های سطحی که به طور خودکار به دست می‌آیند، عمدتاً ویژگی‌های ساختاری خطی را بیان می‌کنند که به گسل‌ها، شکستگی‌ها یا درزه‌های زمین‌شناسی نسبت داده می‌شوند. دلیل این امر این است که این خطواره‌ها به صورت دستی بررسی شده‌اند تا از حذف ویژگی‌های خطی مصنوعی یا دست‌ساز غیرزمین‌شناسی مانند ردپاهای جاده‌ها و ساختمان‌ها اطمینان حاصل شود. استنباط می‌شود که اکثریت قریب به اتفاق خطواره‌های مشخص شده به دلیل ساختارهای زمین‌شناسی هستند زیرا نه جاده‌های آسفالتی/بزرگراهی و نه جوامع شهری یا سایر ساختمان‌ها در منطقه مورد مطالعه مورد بررسی وجود ندارند. تنها چند خطواره یافت شد که به برخی از ردپاها/مسیرهای بیابانی نسبت داده شده و به صورت دستی حذف شدند.

در مطالعه حاضر، هدف از استفاده از مجموعه داده‌ها، الگوریتم‌ها/تکنیک‌های مختلف در این مطالعه، اطمینان از حداکثر یکپارچگی نتایج بود، به ویژه هنگامی که چندین مجموعه داده/تکنیک نتایج مشابهی را ارائه می‌دهند. هر یک از پنج تکنیک سنجش از دور مورد استفاده، انواع خاصی از کانی‌های شاخص دگرسانی را افزایش دادند، در حالی که قادر به مشخص کردن سایر کانی‌های دگرسانی در منطقه مورد مطالعه نبودند. تکنیک‌های BR و RBD با موفقیت فراوانی قابل توجهی از کائولینیت، سریسیت و اکسیدهای آهن را نقشه‌برداری کردند. منطقه معدنی ابو مروات تحت سلطه کائولینیت و اکسیدهای آهن با فراوانی کمتر سریسیت یافت شد. تکنیک MI علاوه بر اینکه توانست فراوانی کائولینیت، سریسیت و اکسیدهای آهن را نقشه‌برداری کند، توانست وجود کانی‌های آلونیت و کربنات را در محل معدن ابو مروات و در سایر مناطق پراکنده در منطقه مورد بررسی نیز مشخص کند. تکنیک‌های SAM و CEM فراوانی کائولینیت، سریسیت و اکسیدهای آهن را در معدن ابو مروات و سایر مناطق مشخص شده برجسته کردند و نتایج به‌دست‌آمده از سایر تکنیک‌های مبتنی بر ریاضی را نیز تأیید کردند. فراوانی تجمعی کانی‌های شاخص دگرسانی نقشه‌برداری شده، نشان‌دهنده فراوانی مکانی مناطق دگرسانی بالقوه در نظر گرفته شد. نتیجه BR (شکل  ۵ الف) بسیار قابل مقایسه با نتیجه تکنیک CEM (شکل  ۶ الف) است. هر دوی این تکنیک‌ها، مناطق دگرسانی را در سنگ‌های مونزوگرانیت علاوه بر سنگ‌های متاولکانیک، عمدتاً در معدن ابو مروات به سمت جنوب و تا رسیدن به مرز جنوبی منطقه مورد نظر، نقشه‌برداری کردند. نتایج RBD (شکل  ۵ ب)، MI (شکل  ۵ ج) و SAM (شکل  ۶ ب) بسیار قابل مقایسه با یکدیگر هستند. مناطق دگرسانی نقشه‌برداری شده توسط این تکنیک‌ها – برخلاف BR و CEM – محدود به سنگ‌های متاولکانیک با مناطق دگرسانی جزئی یا بدون مناطق دگرسانی ثبت‌شده در سنگ‌های مونزوگرانیت هستند. روی هم رفته، نتایج پنج تکنیک سنجش از دور اتخاذ شده (شکل‌های  ۵ الف تا ج و ۶ الف و ب) نشان می‌دهد که مجموعه کانی‌های دگرسانی ترجیحی عمدتاً شامل کائولینیت، سریسیت، اکسیدهای آهن و با فراوانی کمتر کلریت، کربنات‌ها و اپیدوت است که مورد توافق همه تکنیک‌های نقشه‌برداری است. همه تکنیک‌های نقشه‌برداری دگرسانی سنجش از دور همچنین دقت قابل قبولی را نشان دادند که با نقشه‌برداری از محل معدن طلای ابو مروات به عنوان یک منطقه دگرسانی بالقوه تأیید شد.

به طور مشابه، سه تکنیک طیف‌سنجی اتخاذ شده؛ K (%)، K/eTh و پارامتر F (شکل‌های  ۷ الف، ۸ و ۹ )، حداکثرسازی پاسخ پتاسیم را حفظ کردند، زیرا پتاسیم یکی از بهترین شاخص‌ها در مورد فراوانی دگرسانی است. محل‌های غنی‌شده با پتاسیم بالا در سه تکنیک، مطابق با محل‌های مکانی مونزوگرانیت‌ها، متاولکانیک‌های اسیدی از جمله معدن ابو مروات، و متاولکانیک‌های اسیدی تا حدواسط نزدیک رسوبات دگرگون‌شده حمامات یافت شدند. این محل‌ها تطابق بالایی با محل‌های زون‌های دگرسانی نقشه‌برداری شده توسط تکنیک‌های مختلف سنجش از دور اتخاذ شده نشان می‌دهند، که نتایج هر دو تکنیک RS و GS را تأیید می‌کند.

مدل همپوشانی وزنی GIS (WOM) که در مطالعه حاضر مورد استفاده قرار گرفت، امکان ادغام تمام نتایج به دست آمده از داده‌های چند منبعی اتخاذ شده را با استفاده از چندین تکنیک فراهم کرد. این WOM به دانش تخصصی قبلی در مورد اهمیت نسبی داده‌های مختلف پیاده‌سازی شده در فرآیند تحلیل مکانی بسیار وابسته است. این مدل امکان همپوشانی چندین لایه از داده‌های مختلف و انجام تحلیل‌های مکانی همبسته را با هدف به حداکثر رساندن دقت محصول نهایی بسته به اطلاعات حاصل از تمام معیارهای ورودی فراهم می‌کند. با این حال، این تکنیک به وزن‌های اختصاص داده شده به هر لایه بسیار حساس است زیرا این وزن‌ها به طور قابل توجهی بر خروجی نهایی تأثیر می‌گذارند، در نتیجه باید عاقلانه استفاده شوند. در این تحقیق، نتایج سنجش از دور از طریق یک WOM GIS با وزن‌های مساوی اختصاص داده شده به هر پنج تکنیک ادغام شدند. در نتیجه، یک نقشه فراوانی مناطق دگرسانی سنجش از دور یکپارچه (شکل  ۱۲ الف) به دست آمد. به طور مشابه، سه تکنیک طیف‌سنجی پرتو گاما اتخاذ شده ادغام شدند و یک نقشه دگرسانی GS یکپارچه به دست آمد (شکل  ۱۲ ب). دو مدل GIS دیگر نیز اعمال شدند؛ روش اول شامل ادغام داده‌های دگرسانی RS و GS بود، در حالی که روش دوم علاوه بر نقشه‌های دگرسانی RS و GS، شامل نقشه‌های تراکم خطواره‌ها از داده‌های DEM و مغناطیسی نیز می‌شد.

نقشه‌های دگرسانی RS و GS به عنوان سناریوی اول بدون پیاده‌سازی داده‌های تراکم خطواره‌ها ادغام شدند. وزن‌های مساوی (۵۰%) به هر دو لایه اختصاص داده شد. در نتیجه، یک نقشه فراوانی دگرسانی قابل اعتماد (شکل  ۱۲ ج) با پنج کلاس مطلوبیت/پتانسیل دگرسانی رتبه‌بندی شده به دست آمد. در سناریوی دوم، تراکم خطواره‌ها به عنوان یک عامل مؤثر در تشکیل مناطق دگرسانی پیاده‌سازی شد. وزن تجمعی ۷۰% برای دو لایه دگرسانی (RS و GS) با ۳۵% برای هر کدام، و وزن کل ۳۰% برای لایه‌های تراکم خطواره‌های سطحی و زیرسطحی (هر کدام ۱۵%) اختصاص داده شد. این وزن‌ها نشان‌دهنده اهمیت نسبی لایه‌های پیاده‌سازی شده هستند. آن‌ها کاملاً با وزن‌های پیشنهاد شده توسط غنیم و همکاران، ^۹ ، مطابقت دارند . نتیجه این ادغام، بیشترین پتانسیل مکان‌ها را برای کانی‌سازی برجسته می‌کند (شکل  ۱۳ )، که از طریق تطابق معدن قدیمی در منطقه در طبقات با بالاترین پتانسیل کانی‌سازی (پتانسیل بسیار بالا و بالا) تأیید شد.

با مقایسه نتایج هر دو سناریو؛ می‌توان به اهمیت بالای پیاده‌سازی عامل ساختاری (ساختارهای خطی سطحی و زیرسطحی) پی برد. این عامل به گونه‌ای عمل کرد که پتانسیل مکان‌های خاص (با تراکم/پیچیدگی ساختاری بالا) را افزایش و پتانسیل سایر مناطق (با تراکم/پیچیدگی ساختاری پایین) را کاهش دهد. در نتیجه، نقشه نهایی تغییر شکل داده شده و موارد مثبت کاذب (مناطقی که حاوی زون‌های دگرسانی نقشه‌برداری شده‌اند اما دارای مکان‌هایی با تراکم ساختاری پایین هستند) کاهش می‌یابد. تقریباً تمام قسمت‌های غربی منطقه مورد بررسی در سناریوی اول (شکل  ۱۲ ج) به عنوان مناطق با پتانسیل بالا برای وجود زون‌های دگرسانی نقشه‌برداری شده‌اند، در حالی که در سناریوی دوم (با اضافه شدن عامل خطواره‌ها) مشخص شده است که این بخش عمدتاً دارای تراکم ساختاری کم و بسیار کم است و بنابراین پتانسیل آن برای فراوانی کانی‌سازی به طور قابل توجهی کاهش یافته است (شکل  ۱۳ ). سناریوی دوم با پشتیبانی عامل ساختاری (ویژگی‌های ساختاری خطی سطحی و زیرسطحی) که برای دگرسانی هیدروترمال و رسوب کانی‌سازی بسیار مهم است، قابل اعتمادتر است. هشت منطقه – از جمله معدن ابو مروات – بر اساس تطابق زون‌های دگرسانی و داده‌های چگالی ساختاری (سطحی و زیرسطحی) به عنوان مناطقی با بالاترین پتانسیل برای وقوع کانی‌سازی مشخص شدند. کار میدانی و تحلیل طیفی برای اعتبارسنجی نتایج مطالعه حاضر بسیار مفید بودند. با این حال، این اقدامات فقط برای اعتبارسنجی اولیه هستند و برای پشتیبانی از تصمیم نهایی بهره‌برداری قابل اعتماد نیستند. مناطق مشخص شده نیاز به بررسی‌های دقیق‌تری دارند. نمونه‌برداری دقیق، تجزیه و تحلیل شیمیایی، بررسی‌های ژئوفیزیکی زمینی و تجزیه و تحلیل مغزه‌ها توصیه می‌شود قبل از شروع هرگونه فعالیت بهره‌برداری انجام شود.

نتیجه‌گیری‌های اصلی حاصل از این مطالعه را می‌توان به صورت چند نکته‌ی کلیدی زیر بیان کرد:

• مطالعه حاضر، تلفیقی موفق و معتبر از داده‌های سنجش از دور ASTER و DEM به همراه طیف‌سنجی پرتو گامای ژئوفیزیکی هوایی و داده‌های مغناطیسی از طریق مدل‌سازی GIS برای تعیین مناطق دگرسانی معدنی ارائه داد. بر اساس رویکرد اتخاذ شده، هفت منطقه به غیر از منطقه معدن ابو مروات به عنوان مناطق با پتانسیل بالای وقوع کانی‌سازی مشخص شدند، این مناطق برای ارزیابی امکان‌سنجی اقتصادی خود به بررسی‌های دقیق‌تری نیاز دارند.
• استفاده از تکنیک‌های نقشه‌برداری سنجش از دور چندگانه با الگوریتم‌های مختلف به صورت یکپارچه، نتایج نقشه‌برداری را تقویت کرده و منجر به خروجی قابل اعتمادتری نسبت به استفاده از هر تکنیک به صورت جداگانه می‌شود.
• کانی‌سازی طلا در منطقه مورد مطالعه، همانطور که از داده‌های مغناطیس‌سنجی هوایی و DEM استنباط می‌شود، از نظر ساختاری کنترل می‌شود. در نتیجه، اعمال عامل ساختاری (ساختارهای سطحی و زیرسطحی) برای نقشه‌برداری از مناطق دگرسانی بسیار مهم است و می‌تواند به طور قابل توجهی بر نتایج نقشه‌برداری تأثیر بگذارد. ساختارهای سطحی و زیرسطحی مشخص شده با محیط تکتونیکی محلی و منطقه‌ای منطقه مورد مطالعه و CED مصر مطابقت دارند. این ساختارها همچنین با موقعیت مکانی معدن طلای ابو مروات همبستگی بالایی داشتند که نشان دهنده کنترل ساختاری بر کانی‌سازی طلا در این منطقه است.
• مدل همپوشانی وزنی GIS برای ادغام RS، GS و داده‌های ساختاری در مطالعه حاضر مؤثر بوده و یک نقشه پتانسیل کانی‌سازی قابل اعتماد تولید کرده است.
• موفقیت در نقشه‌برداری از محل معدن طلای موجود ابو مروات، نتیجه را تأیید می‌کند و سطح اطمینان بسیار بالایی از هفت محل مشخص‌شده دیگر را ارائه می‌دهد؛ همچنین نشان‌دهنده کارایی بالا، اعتبار و قابلیت اطمینان روش اتخاذ شده نیز می‌باشد.
• مطالعات صحرایی و آنالیزهای طیف‌سنجی، وجود دگرسانی‌های شاخص مختلفی از جمله رگه‌های کوارتز، اکسیدهای آهن و مالاکیت، کربنات و کانی‌های رسی (کائولینیت و مونتموریلونیت)، کلریت، تالک و مسکویت (سریسیت) را اثبات کرد.
• در نهایت، روش‌شناسی ارائه شده در تعیین زون‌های دگرسانی حاوی کانی‌سازی بسیار مؤثر است، بنابراین توصیه می‌شود برای بررسی‌های مشابه در سایر مناطق سپر عربی-نوبیان و سراسر جهان از آن استفاده شود.