Apuntes Geología
S. Griem-Klee (2016)

Apuntes Exploraciones Mineras

Interpretación geológica: MSS y TM

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Métodos de Exploración y Prospección

Capitulo
2.
3.4

linea 150

Contenido página











Interpretación geológica de imágenes MSS y TM  

2.3.4 Interpretación geológica de imágenes MSS y TM

Contenido
Imágenes formadas por un scanner multiespectral (MSS) \ Técnicas de interpretación de una imagen de satélite: Levantamiento de la litología - Levantamiento de la estructura geológica \ Combinaciones de bandas espectrales detectadas por el ´thematic mapper’\ El reconocimiento de zonas de alteración hidrotermal en una imagen de satélite \ Imágenes clasificadas \



Imágenes formadas por un scanner multiespectral (MSS)

Las imágenes tienen formas como paralelogramas. Puesto que a partir del margen nórtico las líneas exploradas sucesivas por el scanner multiespectral son desplazadas hacia el Oeste para compensar la rotación de la Tierra durante un intervalo de tiempo de 25s, que ocupa el scanner para explorar una línea del terreno (longitud de esta línea = ancho de la imagen). Una imagen ilustra las informaciones correspondientes a una sola banda o se la produce combinando tres bandas por ejemplo las bandas 1, 2 y 4 asignando el color azul a la banda 1 (verde), el color verde a la banda 2 (rojo) y el color rojo a la banda 4 (IR), véase tabla 3-3. El recubrimiento de las imágenes de Landsat es 185 x 185 km2 (34225 km2).

Considerando y comparando las imágenes, que se basan en una sola banda se halla los rasgos siguientes: Los sectores, que aparecen oscuros en la banda 2 (rojo) y claro en las bandas 3 y 4 (IR) están cubiertos con vegetación. Estas signaturas se explican por el espectro de reflectancia típico para la vegetación ilustrado en la fig. 3-1: La vegetación es caracterizada por una reflectancia débil en la banda 2 (rojo), pues que las longitudes de onda correspondientes el color rojo son absorbidas por la clorofila. En las bandas 3 y 4 (IR) la vegetación es caracterizada por una reflectancia alta, porque la estructura interna de las hojas vegetales refleja una proporción alta de las longitudes de onda del IR.

El agua de un océano por ejemplo aparece en todas las bandas oscuras.



Técnicas de interpretación de una imagen de satélite

Para una interpretación detallada se recomienda amplificaciones de subescenas de escala 1:150.000. Un área, donde las unidades litológicas y las estructuras geológicas están expuestas en la superficie terrestre como por ejemplo un área desértica, es adecuada para demostrar las técnicas de interpretación.


Los pasos principales de una interpretación geológica son:

a) Definir y levantar las unidades litológicas.
b) Levantar la estructura geológica.



Levantamiento de la litología

Sin disponibilidad de un mapa geológico se define las unidades litológicas a partir de las imágenes de satélite de la manera siguiente. Primero se identifican las unidades más antiguas y más jóvenes. Se presenta todas las unidades en una columna estratigráfica, en que se destaca la apariencia morfológica de cada unidad litológica. En terreno los estratos resistentes con respecto a la erosión forman los declives de alta inclinación, los lomos de los cerros y los escalones, los estratos menos resistentes con respecto a la erosión se aprecian por superficies inclinadas someramente y por formas morfológicas suaves. Este comportamiento con respecto a la erosión se ilustra en la columna estratigráfica presentando los estratos resistentes con respecto a la erosión con contornos salientes de un lado de la columna y los estratos menos resistentes con respecto a la erosión con contornos entrantes. Cada unidad litológica se caracteriza por su signatura o es decir por su apariencia en la imagen. Algunas formaciones litológicas como domos de sal o cuerpos plutónicos por ejemplo pueden emplazarse en estratos más jóvenes. Por consiguiente su posición en una secuencia de estratos no siempre refleja su edad con respecto a los demás estratos.


Levantamiento de la estructura geológica

Principalmente la estructura geológica se caracteriza por el rumbo, el manteo y la dirección de inclinación de estratos, de la orientación y distribución de pliegues, fallas, diques y diaclasas.

En imágenes de satélite, que son monoscópicas, la determinación del rumbo, del manteo y de la dirección de inclinación de estratos se puede realizar a través de la posición de superficies iluminadas y de sombras, causadas por la elevación somera a moderada del sol típica para muchas de las imágenes obtenidas por un 'thematic mapper'. Los diagramas de bloques ilustran los rasgos estructurales siguientes:

Se considera una superficie someramente inclinada y formada por el techo de un estrato, que es resistente con respecto a la erosión. La inclinación del techo de estrato indica la dirección de inclinación. En el primero diagrama de bloque (fig. sombra1a.cdr) los estratos están inclinados en dirección opuesta al sol. En la figura el techo someramente inclinado está sombrado y de una apariencia amplia oscura. La cabeza de estrato se denomina el declive angosto, muy inclinado formado por el margen de un estrato inclinado. En la figura la cabeza de estrato está iluminada y de apariencia clara y angosta.


Exploraciones Mineras - Prospeccion


Los limites paralelos de la cabeza de estrato expuestos a la superficie siguen el rumbo de los estratos. Esta combinación de un techo de estrato ligeramente inclinado y una cabeza de estrato muy inclinada se observa en áreas caracterizadas por estratos de manteo menor a 45º. En el segundo diagrama de bloque (sombra1b.cdr) los estratos están inclinados hacia el sol. De tal manera el techo de estrato está iluminado y caracterizado por una signatura clara de gran extensión. La cabeza de estrato está sombrada y caracterizada por una signatura oscura de dimensión angosta.


Exploraciones Mineras - Prospeccion

Las diferencias presentadas ayudan en la interpretación de la dirección de inclinación y del rumbo de estratos.

Generalmente los datos, en que se basan las imágenes de satélite se adquiere en la mañana, un poco antes del mediodía. En el hemisferio Norte el sol de la mañana se ubica en el Sureste e ilumina los objetos hacia el Noroeste. En el hemisferio Sur el sol de la mañana se ubica en el Noreste e ilumina los objetos hacia el Suroeste. Estos accidentes y el conocimiento recién desarrollado posibilitan hallar la dirección de inclinación y el rumbo de los estratos. En una imagen monoscópica como las imágenes de satélite la estimación del manteo se pone difícil.

Los anticlinales y sinclinales de un área plegada se pueden distinguir conociendo la estratigrafía del área en cuestión. En los núcleos de los sinclinales afloran los estratos más jóvenes, en sus flancos los estratos más antiguos. En los núcleos de los anticlinales se hallan los estratos más antiguos, en sus flancos los estratos más jóvenes.

Las fallas se identifican debido a desplazamientos, cambios litológicos abruptos, o repeticiones de unidades geológicas.

El análisis de la estructura geológica se termina con un perfil geológico pasando por las estructuras principales de la imagen.


La interpretación geológica de una imagen de satélite se puede realizar según el esquema siguiente:

● Se establece una secuencia de unidades de rocas derivándola del mapa geológico correspondiente. En el caso de la ausencia de un mapa geológico correspondiente se deduzca la secuencia litológica y estratigráfica directamente de la imagen de satélite.

● Se determina la orientación de los estratos estudiando las relaciones de las partes iluminadas y de las sombras de los techos y de las cabezas de los estratos.

● Se identifica las fallas y pliegues buscando cambios litológicos bruscos y estructuras sin- y anticlinales respectivamente.

● Se delinea un perfil geológico, que pasa por las estructuras geológicas principales de la imagen.

● Se revisa los resultados obtenidas a través de la imagen estudiando directamente el terreno.




Combinaciones de bandas espectrales detectadas por el ´thematic mapper’

El ‘thematic mapper’ detecta siete bandas espectrales, cuyas características están presentadas en la tabla 3-4. Sólo tres de las siete bandas se puede combinar para formar una imagen de tres colores. Cada color (azul, verde, rojo) presenta una de las tres bandas seleccionadas. De la combinación de las bandas 1 (luz visible de color azul), 2 (verde) y 3 (rojo) se obtienen una imagen de color normal. Combinando las bandas 2, 3 y 4 (0,76 a 0,90µm = infrarrojo reflejado) se forma una imagen IR en color. Su razón de contraste y su resolución espacial son más altas en comparación a aquella de una imagen de color normal debido a la ausencia de la banda 1 caracterizada por un esparcimiento atmosférico relativamente alto. En una imagen TM 2-3-4 las rocas de color rojo como rocas sedimentarias rojas por ejemplo aparecen con un color amarillo característico. La combinación de la resolución espacial más alta se constituye de las bandas infrarrojas 4 y 5 con la banda 7, aun por su bajo contraste de color esta combinación no es muy adecuada para una interpretación geológica. En áreas áridas y semiáridas la combinación de las bandas 2 (en color azul), 4 (en color verde) y 7 (en color rojo) da los mejores resultados con respecto a una interpretación geológica. La combinación de las bandas 1, 4 y 7 preferida por algunos investigadores tiene la desventaja del esparcimiento atmosférico alto de la banda 1.



El reconocimiento de zonas de alteración hidrotermal en una imagen de satélite

En imágenes TM de color normal las rocas de alteración argílica, que típicamente llevan minerales arcillosos y alunita aparecen en colores pálidos. Los minerales de Fe se caracterizan por colores rojo, amarillo y café. Las rocas de alteración propilítica con minerales típicos como clorita, calcita y antigorita (grupo de serpentina) aparecen en colores verde a purpura. Pero no se puede reconocer claramente las zonas de alteración en las imágenes TM de color normal y de color IR.

La alunita y los minerales arcillosos caolinita, montmorillonita y illita generan espectros de reflectancia caracterizados por valores altos en la banda 5 (intervalo de longitud de onda de 1,55 a 1,75µm) y valores bajos en la banda 7 (intervalo de longitud de onda de 2.08 a 2,35 µm). Una roca no alterada se caracteriza por un espectro de reflectancia de valores relativamente uniformes en las bandas 5 y 7. Calculando la razón de los valores de reflectancia correspondientes a las bandas 5 y 7 (razón TM 5/7) se obtiene valores altos para los minerales de alteración y un valor alrededor de la unidad para rocas no alteradas. De tal manera se destaca las diferencias entre los espectros de los minerales típicos de una alteración hidrotermal y una roca no alterada. Se presenta las variaciones en la razón TM 5/7 y su distribución formando ciertos rangos y asignando un distinto color a cada rango (véase diagrama). De este modo en una imagen TM, que se basa en la razón de los valores de reflectancia correspondientes a las bandas 5 y 7 se puede distinguir las zonas compuestas de alunita, caolinita, montmorillonita y/o illita de las áreas compuestas de rocas no alteradas.

El mismo principio se aplica para distinguir rocas con un cierto contenido en minerales de Fe, que pueden indicar rocas afectadas por alteración hidrotermal y aquellas rocas, que no llevan minerales de Fe. En este caso se calcula la razón de valores de reflectancia correspondientes a las bandas 3 y 1 (razón TM 3/1). Los minerales de Fe goethita FeOOH, hematita Fe2O3 y jarosita K(Fe3+)3[ (OH)6/(SO4)2] tienen valores elevados de reflectancia en la banda 3 y valores más bajos de reflectancia en la banda 1. Una roca sin minerales de Fe tiene valores semejantes en las bandas 3 y 1. Calculando la razón de valores de reflectancia correspondientes a las bandas 3 y 1 se obtiene razones elevadas para los minerales de Fe y una razón alrededor de la unidad para las rocas sin Fe. De tal manera se destaca las diferencias espectrales entre las rocas con y sin minerales de Fe en una imagen TM, que muestra la razón TM 3/1. Como en el caso anterior se presenta las variaciones en la razón TM 3/1 y su distribución asignando un distinto color a cada rango creado.

Las imágenes, que se basan en varias razones TM como 3/5, 3/1 y 5/7, se denomina imágenes en color compuestas de razones (color composite ratio images). En estas imágenes se puede combinar las distribuciones de rocas con un cierto contenido en minerales arcillosos y en alunita con aquellas con un cierto contenido en minerales de Fe. En comparación a las imágenes, que ilustran la distribución y variación de una sola razón TM de dos bandas en las imágenes combinadas un distinto color no representa un distinto rasgo litológico o mineralógico.



Imágenes clasificadas

Un método de procesar los datos TM consta en clasificar los colores, que constituyen una imagen en forma no supervisada por un programa de computador o en forma supervisada asignando las características espectrales a los rasgos litológicos y mineralógicos conocidos y definiendo distintas clases. De tal manera se obtiene un mapa litológico clasificado, que puede ayudar en el fomento de un mapa geológico.

     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
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Contenidos Exploración Minera
1. Introducción
2. Remote Sensing

2.1 Fundamentos
2.2 Interpretación fotos
2.2.1 Principio
2.2.2 Equipo
2.2.3 Evaluación cualitativa
2.3.1 Satelitales
2.3.2 Sistemas
2.3.3 Landsat y MODIS
2.3.4 Interpret. MSS y TM

3. Geoquímica en prospección
4. Métodos sísmicos
5. Método magnético
6. Método gravimétrico
7. Métodos eléctricos
Índice
Bibliografía

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Literatura:
SABINS, F. (1996): Remote Sensing. - 494p., New York (Freeman and Company)..

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© Susanne Griem-Klee & W. Griem, Copiapó - Región de Atacama, Chile
Publicado: 3.9.2016
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