Bakacak- Hendek (Sakarya) bölgesi metalik maden yatağının jeofizik ve uzaktan algılama yöntemleri ile incelenmesi
Detection of geological structures by remote sensingmethods using satellite images
Yazar: FAZLI AHMET ZENGİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜNAY BEYHAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Gelişmekte olan ve gelişmiş toplumların ihtiyaç duyduğu hammadde kaynaklarını karşılamak için doğal kaynakların araştırılması giderek daha büyük bir önem kazanmaktadır. Ancak bu kaynaklar sınırlıdır. Bu nedenle, doğru teknoloji ve etkili yöntemler kullanarak bilgi ve sonuçlara hızlı ve verimli bir şekilde ulaşmak son derece kritik hale gelmiştir. Toplumlar, bu süreçte teknolojiden maksimum düzeyde faydalanarak, hammadde kaynaklarının keşfedilmesi ve kullanılması için hızlı ve verimli yöntemlerle çalışmayı hedeflemelidir.
Doğal kaynakların yer altı ve yer üstündeki mevcut durumlarının tespit edilmesi ve potansiyellerinin belirlenmesi, ayrıca zaman içindeki değişimlerinin izlenmesi için gerçekleştirilen çalışmalarda, uzaktan algılama yöntemlerinin kullanılması önemli avantajlar sağlar. Bu yöntemler, doğru, hızlı ve düşük maliyetli verilerin elde edilmesini sağlar. Böylece, yer altı ve yer üstü doğal kaynaklarının değerlendirilmesi sürecinde uzaktan algılama teknikleri, veri toplama ve analiz süreçlerini optimize ederek zaman ve maliyet tasarrufu sağlar. Ayrıca, güncel durumun izlenmesi ve değişimlerin takibi konusunda da etkili bir araç olarak kullanılır.
Uzaktan algılama, madencilik sektöründe sıkça kullanılan bir yöntemdir. Temas gerektirmeyen bir şekilde cisimlerden bilgi elde etmek amacıyla atmosferde veya uzayda bulunan farklı uydu araçları kullanılır.Bu teknik, madencilik yanı sıra jeoloji, hava bilimi, ziraat, coğrafi bilgi, oşinografik çalışmalar, çevrecilik ve haritacılık çalılmaları ve askeri alanlarda da yaygın olarak uygulanmaktadır.Uzaktan algılama yöntemi, mineralizasyonun yoğun olduğu ve oluşma bölgelerinini belirlenmesi için fay, çatlak ve kırıkların haritalanmasında ve mineral bakımından zengin sahip kayaçların tespitinde kullanılan spektral analiz tekniklerine dayanır.
Uzaktan algılama, elektromanyetik spektrumun farklı bantlarından (genellikle görünür ve kızılötesi) toplanan verileri kullanarak yeryüzündeki nesneleri incelemeyi amaçlar.Bu veriler, nesnelerin spektral imzalarını yani özelliklerini yansıtan sayısal değerlerdir. Bant oranlama, bu spektral değerleri kullanarak nesnelerin belirli özelliklerini tespit etmek için oranlar oluşturur.
Bant oranlama yöntemi, spektral imzalar arasındaki farkları vurgulamak veya belirli bir özelliği öne çıkarmak için kullanılabilir. Örneğin, bitki örtüsünün sağlık durumunu belirlemek için bitki klorofil aktivitesini yansıtan kızılötesi (infrared) ve yeşil bantlarından elde edilen verilerin oranı kullanılabilir. Bu yöntemle bitki stresi, hastalıklar veya besin eksiklikleri gibi bitki sağlığına ilişkin bilgiler elde edilebilir.
Bant oranlama, yüzey özelliklerini analiz etmek ve sınıflandırmak için başka alanlarda da kullanılır. Örneğin, su ve karasal alanlar arasındaki farkları belirlemek için mavi ve kırmızı bantlardan elde edilen verilerin oranı kullanılabilir. Bununla birlikte, bant oranlama tekniği nesneye ve uygulamaya bağlı olarak farklı bant kombinasyonları gerektirebilir.
Bant oranlama, uzaktan algılama verilerinin yüzey özelliklerini analiz etmek için hızlı ve etkili bir yöntem sağlar. Ancak, başarılı sonuçlar elde etmek için doğru bant kombinasyonlarının seçilmesi ve veri analizinin dikkatli bir şekilde yapılması gerekmektedir.Uzaktan algılamada kullanılan bant oranları, iki farklı enerji aralığı kaydını içeren bantların matematiksel olarak oranlanması işlemidir. Bu yöntemle elde edilen görüntüler, siyah-beyaz renklidir.
Oranlanan bantların enerjileri ve tespit edilmek istenilen mineralin bu enerjilere tepkisi doğrultusunda, görüntülerde sonuç çeşitli tonlarda açık veya koyu renklerle ifade edilir.Landsat uyduları, uzaktan algılama alanında vazgeçilmez bir rol oynamaktadır. Dünya'nın yüzeyindeki çevresel değişiklikleri izlemek ve doğal kaynakları yönetmek için bu verileri kullanmak, sürdürülebilirlik ve çevre bilimleri alanında büyük önem taşımaktadır. Landsat uydularının sağladığı uzaktan algılama verileri, insanlığın Dünya'yı daha iyi anlamasına ve geleceğe yönelik önlemler almasına yardımcı olmaktadır.
Madenler, insanlar için önemli ekonomik kaynaklardır ve doğal kaynak yönetimi açısından büyük bir öneme sahiptir. Bu kaynakların etkin bir şekilde tespit edilmesi ve yönetilmesi, sürdürülebilirlik açısından hayati öneme sahiptir.
Landsat uydularının uzaktan algılama verileri, maden sahalarının tespitinde önemli bir araçtır. Maden sahalarının belirli spektral imzaları vardır ve bu imzalar, Landsat verileriyle tespit edilebilir. Örneğin, metalik minerallerin yansıma özellikleri, kızılötesi bantlarda belirgin bir şekilde görülebilir. Bu nedenle, Landsat görüntüleri analiz edilerek potansiyel maden sahaları belirlenebilir.
Bu çalışmada inceleme alanında yer alan demir mineralizasyonunun uzaktan algılama ile tespit edilmesi ve sahada yapılan arazi çalışmalarıyla korelasyonunu sağlamak amacıyla indirilen Landsat uydu görüntüleri kullanılmıştır.
İnceleme alanında, hematit madeninin yayılımı, doğrultusu ve yaklaşık rezervinin belirlenmesi için bir dizi jeofizik ölçümler alınmıştır. Jeofizik ölçümlerden önce literatür taraması yapılarak yöntem önceliği ve metodoloji belirlenmiştir. Bu amaçla açık işletme sahasının güneyindeki saha öncelikle araştırılmıştır. İşletme sahasında ölçülen doğrultuya dik yönde olmak üzere sahada 5 m x 5 m karelajlı olarak, yaklaşık 110 m x 70 m 'lik bir alanda sistematik iki boyutlu olarak jeofizik ölçüm yöntemlerinden Doğal Gerilim ve Manyetik Yöntem uygulaması yapılmıştır.
Çalışma sahasındaki cevherleşme ile birlikte cevherleşmeyi saran kayaç ilişkisini ve bunların yapısal unsurlarını, yer altındaki yayılımını belirleyebilmek için 12 ölçü profili boyunca 2 Boyutlu Elektrik Özdirenç ile 3 noktada 1 Boyutlu Düşey Elektrik Özdirenç ölçümleri çalışma sahasında belirlenen bölgelerde yapılmıştır.
İnceleme alanında hematit, kireçtaşı, grafit, grafit-şist, limonit ve killi-kumlu birimler gözlemlenmektedir. Hematit ve grafit cevherleşmeleri ekonomik değer taşımaktadır. Bu cevherler, çevre kayaçlarla ve faylarla sınırlıdır. Cevherleşmenin olduğu faylar genellikle yüzeye yakın ve sığ faylardır. Kireçtaşlarının yüzeydeki parçalanmasının temel nedeni ise faylanmalardır. Bu faylar, zayıf ortamlar oluşturarak yeryüzüne ulaşmalarına izin verir. Çalışma alanında, ikincil ve üçüncül faylanmalar cevher içermektedir.
Uzaktan algılama teknikleriyle elde edilen görüntülerin değerlendirilmesi sonucunda sahada yapılan jeolojik ve jeofizik çalışmaların korelasyonu sonucu mevcut yatakların konumları başarı bir şekilde belirlenmiştir.

Abstract:
The exploration of natural resources to meet the raw material needs of developing and advanced societies is increasingly gaining importance. However, these resources are limited. Therefore, it has become extremely critical to reach information and results quickly and efficiently using the right technology and effective methods. Societies should aim to work with fast and efficient methods, making the most of technology to discover and utilize raw material resources.
The use of remote sensing methods provides significant advantages in identifying the current status and potential of underground and surface natural resources, as well as monitoring changes over time. These methods enable the acquisition of accurate, fast, and cost-effective data. As a result, remote sensing techniques optimize data collection and analysis processes, leading to time and cost savings during the evaluation of underground and surface natural resources. Additionally, they serve as effective tools for monitoring the current status and tracking changes.
Remote sensing is a widely used method in the mining sector. Various satellite instruments located in the atmosphere or space are used to obtain information from objects without direct contact. This technique is widely applied not only in mining but also in geology, atmospheric science, agriculture, geographic information systems, oceanography, environmental studies, and cartography, as well as military fields. The remote sensing method is based on spectral analysis techniques used for mapping faults, fractures, and fissures, as well as detecting mineral-rich rocks for determining the locations of intense mineralization and formation areas.
Remote sensing aims to examine objects on the Earth's surface using data collected from different bands of the electromagnetic spectrum (usually visible and infrared).
These data represent numerical values reflecting the spectral signatures or characteristics of objects. Band ratioing involves using these spectral values to create ratios for detecting specific object features.
The band ratioing method can be used to emphasize differences between spectral signatures or highlight specific attributes. For instance, the ratio of data obtained from the infrared (infrared) and green bands, reflecting plant chlorophyll activity, can be used to determine the health status of vegetation. This method enables the extraction of information about plant health, such as stress, diseases, or nutrient deficiencies.
Band ratioing is also employed in other fields to analyze and classify surface features. For instance, the ratio of data obtained from blue and red bands can be used to distinguish between water and terrestrial areas. However, the band ratioing technique may require different band combinations depending on the object and application.
Band ratioing provides a fast and effective method for analyzing surface features in remote sensing data. However, achieving successful results requires the careful selection of appropriate band combinations and meticulous data analysis.
Band ratios used in remote sensing involve mathematically ratioing bands encompassing two different energy ranges. The resulting images are grayscale.
Based on the energies of the ratioed bands and the response of the desired mineral to these energies, the images express results in various tones of light or dark colors.
Landsat satellites play an indispensable role in the field of remote sensing. Utilizing these data to monitor environmental changes on Earth's surface and manage natural resources is of significant importance in sustainability and environmental sciences. The remote sensing data provided by Landsat satellites assists humanity in gaining a better understanding of the Earth and taking measures for the future.
Minerals are essential economic resources for humans and hold great significance in terms of natural resource management. Effectively identifying and managing these resources are crucial for sustainability.
Remote sensing data from Landsat satellites serve as an important tool in detecting mining areas. Mining areas possess distinct spectral signatures that can be detected using Landsat data. For instance, the reflective properties of metallic minerals are prominently visible in infrared bands. Hence, potential mining sites can be identified by analyzing Landsat imagery.
In this study, Landsat satellite images were utilized to detect iron mineralization within the study area and establish a correlation with fieldwork conducted on-site.
In the study area, a series of geophysical measurements were taken to determine the distribution, direction, and approximate reserves of hematite ore.
Before conducting geophysical measurements, a literature review was performed to establish the method's priority and methodology. Initially, the area to the south of the open mining operation was investigated systematically with a 5m x 5m grid, covering an area of approximately 110m x 70m, using two-dimensional geophysical methods: Natural Potential and Magnetic Method.
In order to determine the relationship between ore occurrences and the rocks surrounding them, as well as their structural features and subsurface distribution, two-dimensional electrical resistivity measurements were conducted at 12 survey profiles, and one-dimensional vertical electrical resistivity measurements were made at three points within the designated areas of the study site.
Observations in the study area include hematite, limestone, graphite, graphite schist, limonite, and clayey-sandy units. Hematite and graphite occurrences hold economic value and are limited to areas near faults and in association with surrounding rocks.
Faults where occurrences take place are usually shallow and close to the surface. The fragmentation of limestone at the surface is mainly caused by faulting, allowing them to reach the Earth's surface through weak environments. Secondary and tertiary faults in the study area contain ore. As a result of evaluating the images obtained through remote sensing techniques and correlating them with geological and geophysical studies conducted in the field, the locations of existing deposits were successfully determined.