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문제 정의
- 특히 몽골은 복잡하지 않은 지형 조건, 적은 식생분포 및 건조-반건조에 해당하는 기후 조건을 갖추고 있어, 원격탐사의 활용이 매우 적합하다. 본 연구는 광화대 일대의 조사를 위해, 기존의 연구로부터 제시되었던, 비연산 모델을 적용하였으며, 몽골광물자원청(MRAM)으로부터 제공받은 1:200,000 지질도와 광상위치정보만을 바탕으로 변질대 및 광역적 암상정보추출의 가능성에 대한 잠재성 평가를 실시하였다. 이는 향후 몽골의 기초지질자료구축 및 자원탐사를 위한 사전조사로써, 원격탐사의 활용 가능성을 검토해 보고자 함에 있다.
- 본 연구에서는 몽골 오보르항가이(Övörkhangai) 지역에 관입한 화강암체와 관련하여 발달한 광화대 일대를 대상으로, 각각 30 m 와 90 m 공간해상도를 제공하는 ASTER SWIR-TIR 밴드영상을 활용하여 광화대 일대의 잠재적 변질정보 및 암상정보추출에 대한 조사를 수행하였다.
- 본 연구에서는 몽골 오보르항가이(Övörkhangai) 지역에 발달한 Au, Cu-Mo, Mn 이상대 일대를 대상으로 ASTER SWIR-TIR 밴드영상을 활용한 기존의 비연산 모델들을 적용하여 이상대 일대의 잠재적 변질대 및 암상정보에 대한 조사를 수행하고, 자원탐사를 위한 사전조사로써 활용가능성에 대해 고찰하였다.
- 본 연구는 광화대 일대의 조사를 위해, 기존의 연구로부터 제시되었던, 비연산 모델을 적용하였으며, 몽골광물자원청(MRAM)으로부터 제공받은 1:200,000 지질도와 광상위치정보만을 바탕으로 변질대 및 광역적 암상정보추출의 가능성에 대한 잠재성 평가를 실시하였다. 이는 향후 몽골의 기초지질자료구축 및 자원탐사를 위한 사전조사로써, 원격탐사의 활용 가능성을 검토해 보고자 함에 있다.
제안 방법
- , 1988). MNF 변환을 통해 새롭게 획득된 5개의 밴드 중 대부분의 정보를 포함하고 있는 1~3번 밴드를 대상으로, 역산(Inverse MNF transform) 을 수행하였으며, ASTER 열적외선 영역에 해당하는 5개의 밴드로 재배열 하였다(Fig. 2). 이러한 영상 전처리 방법은 노이즈를 제거하고, 각 밴드가 포함하는 정보의 대조성을 향상시키는데 도움이 된다(Son et al.
- html) 에서 제공하는 소프트웨어를 통해 crosstalk 보정을 실시하였다. 또한, 보정된 영상자료는 대기보정 및 반사도 값의 획득을 위해 ENVI 4.8에서 제공하는 FLAASH 모듈을 이용해 전처리를 수행하였다. 각각 다른 공간해상도를 제공하는 VNIR 밴드(15 m)와 SWIR 밴드(30 m)의 경우, 적절한 비연산모델의 적용을 위해 VNIR 밴드의 공간해상도를 30 m로 재배열하였다.
- 방사율 값으로 변환되어 제공받은 ASTER Level 2B04 영상자료는 5개로 구성된 밴드영상이 가지고 있는 노이즈의 영향을 최소화하고, 각 밴드 간 상관관계에 의해 존재하는 정보 중복성의 분리를 위해 MNF 변환(minimum noise fraction transform)을 수행하였다(Green et al., 1988). MNF 변환을 통해 새롭게 획득된 5개의 밴드 중 대부분의 정보를 포함하고 있는 1~3번 밴드를 대상으로, 역산(Inverse MNF transform) 을 수행하였으며, ASTER 열적외선 영역에 해당하는 5개의 밴드로 재배열 하였다(Fig.
- 본 연구에서는 ASTER Level 1B 영상자료를 대상으로 ERSDAC(http://gds.aster.ersdac.jspacesystems.or.jp/gds_www2002/service_e/u.tools_e/u.tools1_e.html) 에서 제공하는 소프트웨어를 통해 crosstalk 보정을 실시하였다.
- 본 연구에서는 몽골광물자원청으로부터 제공받은 지질도 및 광화대 위치정보를 바탕으로 연구지역 내 분포하는 변질대를 예측하기 위해 ABRLO, PBRLO, PrBRLO 모델을 적용하였으며, 더불어 연구지역의 주요 지질 단위인 규장질 화성암 및 석영질 규산염암류를 중심으로 광역적 암상정보 추출의 가능성에 대한 평가를 위해 높은 값에 해당하는 QI 와 낮은 값에 해당하는 MI 를 활용하였다.
- 연구지역을 대상으로 ASTER VNIR-SWIR 밴드를 이용해 각각 ABRLO, PBRLO, PrBRLO 모델을 적용한 결과를 잡음제거를 위해 3×3 중앙값 필터(median filter)를 적용하였으며, 영상 내 비연산 결과 값이 1에 가까운 픽셀들만 각각 니질(파랑), 필릭(빨강), 프로피리틱(노랑) 변질대로 표기하였다.
대상 데이터
- 또한, ASTER 영상자료는 연구의 활용목적에 따라 방사휘도 (radiance), 반사율(reflectance), 방사율(emissivity) 정보를 제공할 수 있는 전처리를 수행하는 것이 가능하며, 각각의 정보를 위한 전처리가 수행되어진 영상정보를 선택하여 제공받는 것이 가능하다. 본 연구에서 이용한 영상자료는 2004년 10월 15일에 촬영된 방사 휘도 영상 ASTER Level 1B(ID: ASTL1B_0410150416111307310002)과 방사율 영상 Level 2B04(ID: AST2B4_0410150416111504090001)이다. 방사휘도 영상자료의 경우, 방사학적 보정과 기하학적 샘플링 변환작업을 위한 계수들을 적용하여 생성되며, 방사율 영상자료는 TES(temperature-emissivity separation) 알고리즘이 적용되었다(Gillespie et al.
- 본 연구에서는 Level 1B 영상의 VNIR 밴드(3개)와 SWIR 밴드(6개)를 이용하였으며, Level 2B04 영상의 경우 5개의 TIR 밴드를 이용하였다.
- 본 연구지역은 연구지역의 중심부-북동부를 따라 분포하고 있는 고생대 실루리아기 변성퇴적암류인 YashilMungutseej-Khotont 층, 그 일대를 관입한 고생대 석탄기 흑운모-각섬석 화강암질 Zambal 복합체, 고생대 페름기 흑운모-각섬석 화강암질 Delgerkhaan 복합체 및 중생대 쥐라기 알칼리성 흑운모 우백질화강암체인 Borkhudag 복합체로 주로 구성된다(Fig. 1).
- 연구지역인 오보르항가이는 몽골의 수도인 울란바토르로부터 약 310 km 떨어져 있으며, 지리적 좌표는 몽골 중부의 북위 46°29'34.66", 동경 103°13'44.54" 부근에 위치한다(Fig. 1).
이론/모형
- , 2014). 본 연구에서는 Mars and Rowan (2006)과 Son et al. (2014)에서 각각 제시한 ASTER ABRLO(argillic band ratio logical operator), PBRLO(phyllic band ratio logical operator), PrBRLPO(propylitic band ratio logical operator)모델과 Ninomiya (2003a and 2003b)에서 열적외선 밴드를 활용한 QI(quartz index) 와 MI(mafic index)를 이용하였다.
성능/효과
- 본 연구에서는 몽골 오보르항가이(Övörkhangai) 지역에 발달한 Au, Cu-Mo, Mn 이상대 일대를 대상으로 ASTER SWIR-TIR 밴드영상을 활용한 기존의 비연산 모델들을 적용하여 이상대 일대의 잠재적 변질대 및 암상정보에 대한 조사를 수행하고, 자원탐사를 위한 사전조사로써 활용가능성에 대해 고찰하였다. ABRLO, PBRLO, PrBRLO 비연산 모델을 적용한 결과, 연구지역 서부에 발달된 총 4개의 Au 및 Mn 관련 이상대 부근을 기준으로 이상대대 북부에 프로피리틱 변질이 우세하게 분포하며, 필릭 변질대의 경우 대부분 연구지역 서남부에 산점상으로 분포한다. 니질 변질대의 경우 이상대와 크게 관련이 없는 것으로 보이는 연구지역 서남부에 밀집된다.
- MI 연산결과를 살펴본 결과, QI 결과에서 농집된 분포와 일치할 뿐만 아니라, 보다 광역적인 분포양상을 띄는 것을 확인하였다(Fig. 6). MI 영상결과에서 강조된 픽셀들은 상대적으로 규암질의 암석을 나타내는 픽셀들이며, 실리카의 양이 상대적으로 많은 것을 지시하고 있다.
- MI 영상결과에서 강조된 픽셀들은 상대적으로 규암질의 암석을 나타내는 픽셀들이며, 실리카의 양이 상대적으로 많은 것을 지시하고 있다. QI 결과에서 농집된 분포를 보였던 부분에 제 4기 충적층 및 Saikhan-Ovoo 층에서 모두 일치하는 분포양상을 띄고 있으며(Fig. 6), 이는 석영질 암석과 중간물 규장질 화성암체의 방사율 정보가 ASTER 12번 밴드와 13번 밴드영역에서 서로 유사한 패턴을 보이므로, QI 결과와 유사한 분포특성을 보이는 것으로 판단된다(Fig. 4). 그 밖에도 변성퇴적암류인 Khotont 층 및 Mungutseej 층과 Zambal 복합체의 중남부에 남북방향으로 MI 픽셀이 강조되어 분포하는 양상을 보이며, 연구지역 동부에 위치하는 Zambal 복합체와 Borkhudag 복합체의 경계부 및 내부에서도 발달된다(Fig.
- QI 적용결과, 임계값에 해당하는 픽셀들이 연구지역 남동부에서 소규모로 집중되어 분포하는 양상이 특징적인 것을 확인할 수 있었다(Fig. 6). 하지만 그 외의 지역을 대상으로는 뚜렷한 분포 패턴이 나타나지 않았으며, 연구지역 중심부 및 동서방향으로 산발적인 형태로 분포한다.
- 하지만 그 외의 지역을 대상으로는 뚜렷한 분포 패턴이 나타나지 않았으며, 연구지역 중심부 및 동서방향으로 산발적인 형태로 분포한다. QI가 집중되어 분포하는 일대의 정보가 석영질암인지 확인하기 위해 지질정보를 대조해본 결과, 제4기 충적층 및 역암, 사암, 규질점토암, 및 셰일로 구성된 중생대 쥐라기 Saikhan-Ovoo 층 내에 발달됨을 확인하였다(Fig. 6). 그러나 연구지역 중심부에 위치하는 변성퇴적암류인 Mungutseej 층과 흑운모-각섬석 화강암질 Zambal 복합체 및 제 4기 충적층의 경계 및 내부에서 일부 QI 픽셀들이 존재함을 보아, 석영질 정보를 지시할 것으로 판단되나 그 분포가 미약하다.
- 반면 필릭-프로피리틱 변질대의 경우, 그 분포양상이 변성퇴적암류와 관입체의 관계, 구조 및 광화대의 위치 등의 지질정보가 연구지역내에서 상당한 연관성을 보이며, 이는 초기 자원탐사 시 필릭-프로피리틱 변질대와 관련된 지역의 잠재성을 평가하는데 비연산 모델이 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다. QI와 MI 비연산 모델을 적용한 결과, 연구지역 중심부에서 남부지역의 픽셀들이 강조되었다. QI 의 경우, 임계값에 해당하는 픽셀들이 연구지역 남동부에서 소규모로 집중되어 분포하는 양상이 특징적인 것을 확인할 수 있었으나, 그 외의 지역을 대상으로는 뚜렷한 분포 패턴이 나타나지 않았으며, 연구지역 중심부 및 동서방향으로 산발적인 형태로 분포한다.
- 연구지역을 대상으로 ASTER VNIR-SWIR 밴드를 이용해 각각 ABRLO, PBRLO, PrBRLO 모델을 적용한 결과를 잡음제거를 위해 3×3 중앙값 필터(median filter)를 적용하였으며, 영상 내 비연산 결과 값이 1에 가까운 픽셀들만 각각 니질(파랑), 필릭(빨강), 프로피리틱(노랑) 변질대로 표기하였다. 그 결과 Fig. 5에 도식된 바와 같이, 연구지역 서부와 남동부에 프로필리틱 변질대가, 남서부와 중부 및 북동부에 니질 변질대, 그리고 필릭 변질대의 경우 연구지역 남서부와 남동부에 소규모로 발달된다(Fig. 5). 서부에 발달된 총 4개의 Au 및 Mn 관련 광화대 부근을 기준으로 광화대북부에 프로필리틱 변질이 우세하게 분포하고 있으나, 니질 변질대의 경우 광화대와 크게 관련이 없는 것으로 보이는 서남부에 밀집된다(Fig.
- 따라서 보다 나은 결과를 위해서는 현장 샘플의 분석 자료 및 지표조사결과가 추가적으로 필요할 것으로 생각된다. 더불어 본 연구에서는 전체적인 연구지역의 지질정보와 QI 결과의 분포양상을 미루어, 규암화된 변성퇴적암에서보다 상대적으로 변성을 받지 않은 역암, 사암질의 퇴적층을 대상으로 QI가 더 효과적일 것으로 생각된다.
- 4). 따라서 QI(4)를 적용하였을 때, 영상 내에서 높은 값(밝은 톤)으로 강조 되는 부분을 ASTER 11번 밴드에서 피크를 보이는 석영의 분광특성이 강조되며, 석영질 암석으로 판단할 수 있다(Fig. 4). 반대로 낮은 값(어두운 톤)으로 강조 되는 부분은 ASTER 10~12번 밴드사이영역에서 석영과 반대의 분광패턴을 가지는 K-장석을 의미하게 된다 (Fig.
- 5). 또한 필릭 변질대의 경우 역시 일부 소규모로 이상대 주변에 발달되는 것을 제외하고는 대부분 동남부에 산점상으로 분포함을 확인하였다(Fig. 5). 연구지역 동남부에 위치한 Cu-Mo 이상대 기준으로, 이상대남부에 프로필리틱 변질대가 상대적으로 넓게 분포하며 일부 필릭 변질대가 이상대와 인접하여 소규모로 분포한다(Fig.
- , 2010; Ninomiya and Fu, 2010). 본 연구의 암상분포와 기존사례들을 비교해 보았을 때, 석회암 및 초고철질-고철질암의 분포에서 차이를 보이고 있으며, 따라서 본 연구지역의 암상분포자체가 열적외선을 사용하여 지질정보를 추출하기에 제한적인 지질을 가지므로 제한성에 의한 혼동이 야기될 수 있다는 점을 고려해 볼 수 있다. 그러므로 QI 및 MI 결과로부터 연구지역에 대한 신뢰도 높은 암상정보추출에 있어서는 어려움이 동반될 수 있을 것으로 사료되나, 현장에서 채취한 샘플의 다양한 분석결과 및 지표지질조사자료 등이 보충된다면 기초지질 사전탐사로써 암상정보추출의 단서를 얻는데 상당한 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 석영질의 암석 및 규장질-고철질 암석의 분포를 파악하기 위해, ASTER TIR 밴드 영상을 이용한 QI와 MI를 각각 파랑과 빨강색으로 표현한 결과, 연구지역 중심부에서 남부지역의 픽셀들이 강조되었다(Fig. 6). QI와 MI에 적용된 임계값은 각각 1.
- MI 의 경우, QI 결과에서 농집된 분포와 일치할 뿐만 아니라, 보다 광역적인 분포양상을 띄는 것을 확인하였다. 연구지역의 지질정보와 QI 결과의 분포양상을 미루어, 규암화된 변성퇴적암에서보다 상대적으로 변성을 받지 않은 역암, 사암질의 퇴적층을 대상으로 QI가 더 효과적일 것으로 생각되며, MI 의 경우 규장질 혹은 고철질의 규산염 암석의 확인에 대한 신뢰도는 상대적으로 미약한 것으로 판단된다. 따라서 QI 및 MI 결과로부터 연구지역에 대한 신뢰도 높은 암상정보추출에 있어서 어려움이 동반될 수 있을 것으로 사료되나, 현장에서 채취한 샘플의 다양한 분석결과 및 지표지질조사자료 등이 보충된다면 기초지질 사전탐사로써 암상정보추출의 단서를 얻는데 상당한 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 하지만 몽골광물자원청으로부터 제공 받은 조사 자료의 빈약성으로 인해, 광화대의 위치정보 이외에 관련 관입암체, 시기 및 광화작용 등과 관련된 구체적인 지질정보가 부족하다. 지질도만으로 확인되는 정보를 통해, 본 연구지역에서 조사된 이상대는 고생대-중생대를 거쳐 관입한 화강암질 복합체들에 의해 동반되는 열수작용과 관련된 것으로 예상되며, 이에 따른 열수변질대가 잠재적으로 발달했을 것으로 판단된다.
- 5). 하지만 확인된 니질 변질대의 분포양상이 복합체 내 일부에서만 나타나며, 유사한 화강암질 복합체인 Zambal 복합체 내에서는 확인되지 않은 것으로 보아, 열수변질 외에 풍화 및 침식작용에 의한 산물이 영상 내에서 강조되었을 가능성을 배제할 수 없을 것으로 사료된다.
- 해당지역의 지질도와 대조하여 본 결과, 연구지역 서부 4개 Au-Mn 이상대 일대의 경우 고생대 석탄기의 Dulaankhairkhan 층(규암, 사암, 분사암 및 규질점토암) 실루리아기의 Khotont 층(규암, 석영-녹니석-견운모 셰일 및 사암) 및 제 4기 충적층에 분포하고 있으며, 이들을 관입한 흑운모-각섬석 화강암 및 화강섬록암으로 구성된 고생대 석탄기의 Zambal 복합체 와 흑운모-각섬석 화강암질의 Borkhudag 복합체가 광화대의 동부에 위치한다(Fig. 5). 특히 연구지역 서측 4개의 광화대 일대에서 우세한 프로피리틱 변질대는 주로 변성 퇴적암류인 Dulaankhairkhan 층과 Khotont 층 내에 분포한다(Fig.
후속연구
- 각 비연산 모델결과와 지질정보를 비교해 본 결과, 니질 변질대를 이루는 주광물인 점토광물은 열수변질 이외 풍화작용에 의한 산물로써도 산출이 가능하므로, 니질 변질대에 해당하는 결과에 대해서는 현장에서 채취한 샘플 혹은 보다 자세한 지질정보를 바탕으로 확인이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 하지만 연구지역 남서부에 위치하는 퇴적암류 및 충적층과의 정보가 매우 일치하는 것으로 보아, 보다 노출된 니질 변질대의 접근에 있어 비연산 모델이 유효하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 본 연구의 암상분포와 기존사례들을 비교해 보았을 때, 석회암 및 초고철질-고철질암의 분포에서 차이를 보이고 있으며, 따라서 본 연구지역의 암상분포자체가 열적외선을 사용하여 지질정보를 추출하기에 제한적인 지질을 가지므로 제한성에 의한 혼동이 야기될 수 있다는 점을 고려해 볼 수 있다. 그러므로 QI 및 MI 결과로부터 연구지역에 대한 신뢰도 높은 암상정보추출에 있어서는 어려움이 동반될 수 있을 것으로 사료되나, 현장에서 채취한 샘플의 다양한 분석결과 및 지표지질조사자료 등이 보충된다면 기초지질 사전탐사로써 암상정보추출의 단서를 얻는데 상당한 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 하지만 풍부한 광물자원의 보유에도 불구하고, 몽골은 열악한 인프라시설과 광물자원 개발을 위한 기초지질자료가 부족한 실정이며, 몽골 정부에서는 지속적으로 자원개발과 관련한 외국인직접투자를 적극 유인하여 개발을 유도하고 있다. 그러므로 지속적으로 몽골의 광물자원개발을 위한 기초지질자료 구축 및 자원탐사를 위한 다양한 방법이 적극 시도되어야 할 것으로 판단된다.
- 연구지역의 지질정보와 QI 결과의 분포양상을 미루어, 규암화된 변성퇴적암에서보다 상대적으로 변성을 받지 않은 역암, 사암질의 퇴적층을 대상으로 QI가 더 효과적일 것으로 생각되며, MI 의 경우 규장질 혹은 고철질의 규산염 암석의 확인에 대한 신뢰도는 상대적으로 미약한 것으로 판단된다. 따라서 QI 및 MI 결과로부터 연구지역에 대한 신뢰도 높은 암상정보추출에 있어서 어려움이 동반될 수 있을 것으로 사료되나, 현장에서 채취한 샘플의 다양한 분석결과 및 지표지질조사자료 등이 보충된다면 기초지질 사전탐사로써 암상정보추출의 단서를 얻는데 상당한 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이는 주변에 분포되는 지질과 석영질암석과의 분광학적 특성이 매우 달라 대비가 상대적으로 용이하였기 때문이고, 결과적으로 본 연구지역에서 석영질 암석인 규암을 대상으로 QI의 활용성은 주변 암상과의 분광학적 특성에 있어 유사성이 있기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 보다 나은 결과를 위해서는 현장 샘플의 분석 자료 및 지표조사결과가 추가적으로 필요할 것으로 생각된다. 더불어 본 연구에서는 전체적인 연구지역의 지질정보와 QI 결과의 분포양상을 미루어, 규암화된 변성퇴적암에서보다 상대적으로 변성을 받지 않은 역암, 사암질의 퇴적층을 대상으로 QI가 더 효과적일 것으로 생각된다.
- 또한 연구지역 중부 및 북동부에 니질 변질대가 일부 농집된 양상으로 분포한다. 비연산 모델결과와 지질정보를 비교해 본 결과, 니질 변질대를 이루는 주광물인 점토광물은 열수변질 이외 풍화작용에 의한 산물로써도 산출이 가능하므로, 니질 변질대에 해당하는 결과에 대해서는 현장에서 채취한 시료나 보다 자세한 지질정보를 바탕으로 확인이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 하지만 연구지역 남서부에 위치하는 퇴적암류 및 충적층과의 정보가 매우 일치하는 것으로 보아, 보다 노출된 니질 변질대의 접근에 있어 비연산 모델이 유효하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 각 비연산 모델결과와 지질정보를 비교해 본 결과, 니질 변질대를 이루는 주광물인 점토광물은 열수변질 이외 풍화작용에 의한 산물로써도 산출이 가능하므로, 니질 변질대에 해당하는 결과에 대해서는 현장에서 채취한 샘플 혹은 보다 자세한 지질정보를 바탕으로 확인이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 하지만 연구지역 남서부에 위치하는 퇴적암류 및 충적층과의 정보가 매우 일치하는 것으로 보아, 보다 노출된 니질 변질대의 접근에 있어 비연산 모델이 유효하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 반면 필릭-프로피리틱 변질대의 경우, 그 분포양상이 변성퇴적암류와 관입체의 관계, 구조 및 광화대의 위치 등의 지질정보가 연구지역내에서 상당한 연관성을 보이며, 이는 초기 자원탐사 시필릭-프로피리틱 변질대와 관련된 지역의 잠재성을 평가하는데 비연산 모델이 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
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