ARTÍCULOS
Identificación de metabasaltos alterados mediante datos ASTER
Silvia Castro Godoy, Mariela Etcheverría y Marta Godeas
Servicio Geológico Minero Argentino, Buenos Aires E-mails: silvia.castro@segemar.gov.ar; maretc@mecon.gov.ar; mgodeas@mecon.gov.ar
RESUMEN
Los datos del sensor ASTER permitieron desarrollar una metodología sencilla, utilizando las bandas del infrarrojo de onda corta (subsistema SWIR), para prospectar cuerpos ígneos alterados que manifiestan diferencias espectrales con respecto a la roca de caja. A modo de ejemplo se detectó la alteración clorítica presente en metabasaltos intercalados en metasedimentitas de la Formación Puntilla de Uspallata en la Precordillera mendocina.
Palabras clave: Sensores remotos; Reflectancia planetaria; SWIR; Cuerpos ígneos; Precordillera mendocina.
ABSTRACT: Identification of altered metabasalts from ASTER data. ASTER data allowed developing a simple methodology, using the Short Wave Infrared spectral bands (SWIR), in order to detect alteration minerals that affect igneous bodies and have spectral differences with the country rock. As an example chloritic alteration was detected in metabasalts interbedded in metasediments of Puntilla de Uspallata Formation, Precordillera Mendocina.
Keywords: Remote sensing; Planetary reflectance; SWIR; Igneous bodies; Precordillera mendocina.
INTRODUCCIÓN
Entre los afloramientos de la Precordi-llera mendocina, se encuentran los pertenecientes a la Formación Puntilla de Uspallata (Rodríguez 1967) de edad ordovícica media - devónica inferior (Fig. 1). Esta formación, originalmente sedimentaria y posteriormente afectada por metamorfismo, se caracteriza por poseer rocas ígneas asociadas. El objetivo de este trabajo es presentar, utilizando datos ASTER, una técnica que sirva de herramienta para la identificación de cuerpos ígneos de reducidas dimensiones y determinadas características mineralógicas.
Figura 1: Mapa geológico y de ubicación.
CARACTERIZACIÓN DE LOS AFLORAMIENTOS
La Formación Puntilla de Uspallata se
encuentra ubicada en la Precordillera
mendocina en cercanías de la localidad
de Uspallata (Fig. 1). Esta unidad tiene
aproximadamente 1.000 m de espesor, su
base no se halla expuesta y en su techo se
ubican, mediante una discordancia de
alto ángulo, las volcanitas de la
Formación Tambillos (Pérmico). Sus
afloramientos están bien expuestos en la
quebrada Santa Elena y constan de dos
miembros. El inferior, compuesto por
metapelitas de color gris oscuro con intercalaciones
de delgados bancos de metaareniscas
de grano fino y de metabasaltos
alterados, pasa gradualmente a uno
superior formado por gruesos bancos de
metaareniscas de color verde oscuro y de
grano mediano.
Las metapelitas están finamente laminadas
y algo deformadas. Al microscopio son foliadas
y presentan textura lepidoblástica
con clorita y sericita como componentes
principales, material feldespático intercrecido
con clorita donde es posible reconocer
anteriores vidrios volcánicos, venas y nódulos
de cuarzo policristalino y mosaicos de
carbonatos con limonitas asociadas
(Koukharsky 1997, Cortés et al. 1999).
Los metabasaltos tienen un espesor aproximado
de 240 m y, si bien están deformados,
es posible distinguir las típicas
formas de almohadillas con sus bordes
de enfriamiento, que llegan a medir 1,5 m
de largo por 0,60 m de alto (Fig. 2).
Figura 2: Metabasaltos con formas de almohadillas.
Al microscopio son porfíricos y están
compuestos por fenocristales (20%) de
clinopiroxeno y plagioclasa, alterada a arcillas, en una pasta (80%) granosa fina
formada por granos de clinopiroxeno,
cloritas, feldespato alterado, titanita,
cuarzo, carbonatos y minerales opacos
(Castro Godoy et al. 2008). Cortés et al.
(1999), sobre la base de análisis químicos, confirmaron su naturaleza toleítica y
concluyeron que por tratarse de basaltos
oceánicos es probable que hayan sido
afectados por alteración hidrotermal previa
al episodio metamórfico.
Estos depósitos fueron afectados durante
el Devónico por metamorfismo de
muy bajo grado e interpretados como
pertenecientes a un ambiente marino
profundo, en el que existía una dorsal
oceánica de la cual provenían los derrames
basálticos (Cortés et al. 1999).
MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN
Debido a las pequeñas dimensiones de
los cuerpos ígneos y el color semejante a las rocas entre las que se intercalan, resulta
difícil la identificación de los mismos
en composiciones color de imágenes satelitales
sin tratamiento digital. Sin embargo
los datos ASTER permiten identificarlos
aplicando un método sencillo de
transformación a reflectancia relativa.
El sensor ASTER fue diseñado especialmente
para aplicaciones geológicas, entre
ellas la detección de minerales de alteración
hidrotermal con las bandas del infrarrojo
de onda corta. El sistema ASTER
permite obtener imágenes en 14
bandas espectrales; 2 en el visible (banda 1
en el verde y banda 2 en el rojo) y una en
el infrarrojo cercano (banda 3), todas de
15 m de resolución espacial; 6 bandas en
el infrarrojo de onda corta (SWIR), de 30
m de resolución, y 5 bandas en el infrarrojo
térmico (TIR) de 90 metros.
Para el presente trabajo se utilizaron las
bandas del SWIR, que presentan los siguientes
rangos espectrales:
Banda 4: 1,600 - 1,700 μm
Banda 5: 2,145 - 2,185 μm
Banda 6: 2,185 - 2,225 μm
Banda 7: 2,235 - 2,285 μm
Banda 8: 2,295 - 2,365 μm
Banda 9: 2,360 - 2,430 μm
Ciertos grupos de minerales pueden ser
identificados porque presentan patrones
espectrales característicos en SWIR, debido
a las vibraciones de las uniones
OH - cationes (Yamaguchi et al. 1998), y
se encuentran bien definidos en la configuración
de las capas de arcillas y de
minerales formados en procesos de alteración
hidrotermal, meteóricos o por
migración de fluidos.
Tal es el caso de minerales con uniones
Mg-OH como las cloritas, serpentinas,
epidoto y talco y para los carbonatos
como calcita, dolomita y magnesita, los
que presentan una absorción marcada en
banda 8. Sin embargo, a pesar que ASTER
significa un avance en la detección
mineralógica, no es posible diferenciarlos
entre sí. Para ello se deberían usar imágenes
con mayor número de bandas, tomadas
con sensores hiperespectrales, donde
las absorciones diferenciales de estos minerales
puedan ser identificadas.
A continuación se describe la metodología
del procesamiento digital que permitió identificar los cuerpos de metabasaltos de
la Formación Puntilla de Uspallata.
En primer lugar se transforman las bandas
a reflectancia planetaria utilizando el
método de conversión propuesto por
Ono de la Universidad de Chiba, Japón
(Moriyama com. pers. 2003):
ρ(i) = πI(i) / F0(i)
Siendo ρ(i) = reflectancia planetaria, I(i) = radiancia de cada banda SWIR, calculada a partir de coeficientes de conversión de ASTER y F0 (i) = Irradiancia solar extraterrestre (valor teórico del albedo para cada banda de SWIR) (Cuadro 1).
CUADRO 1: Valores tomados del manual ASTER*
La radiancia se calcula utilizando la siguiente ecuación
Ii = (DNi - 1)* Coeficiente de calibración
donde DN es la radiancia al sensor expresada como valor digital (digital number), cuyo rango de valores está entre 0 y 255 (8 bits). Luego se normalizan las bandas por la sumatoria de la reflectancia planetaria de cada banda, mediante la fórmula:
R(j) = ρ(i) / Σρ(i)
donde R(j) es la reflectancia relativa normalizada
de las bandas SWIR.
Este método elimina el efecto topográfico
permitiendo, en consecuencia, realzar
la respuesta debida a las características
espectrales de las rocas y minerales. En la fig. 3 se observa, en color amarillo, el realce
de los cuerpos ígneos en la composición
color RGB: 468. Este color obedece
a una alta respuesta de estas rocas en las
bandas 4 y 6 y absorción en banda 8.
Figura 3: Imagen ASTER
RGB: 468 y contactos.
COMPROBACIÓN DEL MÉTODO
Para la comprobación del método en primera
instancia se superpuso el mapa geológico
de la zona (Cortés et al. 1999) sobre
la imagen ASTER procesada y se
comprobó que se resaltaban los cuerposígneos (Fig. 3).
Posteriormente, en un afloramiento de
estas rocas, se colectó una muestra y se
tomó el dato de localización con GPS.
Como en la literatura del área se describe
a estas rocas con alteración de cloritas y
serpentinas, se ubicó el punto del muestreo
sobre la imagen ASTER pasada a reflectancia
relativa, se tomó el patrón espectral
de los cuerpos y se lo comparó con los espectros de laboratorio de serpentina
y clorita de la base de datos del
USGS (teniendo en cuenta que se trata
de minerales puros).
Con el programa ENVI se remuestrearon
los espectros continuos de laboratorio
(en el rango de 0,5 a 2,5 μm, visible e
infrarrojo de onda corta) a las 6 bandas
que ASTER tiene en el infrarrojo de
onda corta de 1,657 a 2,400 μm (Fig. 4a).
De esta comparación se puede observar
que, a pesar de las diferencias en el valor
absoluto de la reflectancia, los picos de
alta y baja reflectancia de la clorita se corresponden
con los de la imagen ASTER.
Se realizó el estudio petrográfico de la
muestra, cuya caracterización ya fue expuesta
más arriba y se la analizó con el
espectrómetro de reflectancia SWIR (Fig.
4b). Con este último se determinó una
mezcla de proporciones semicuantitativas
de clorita de hierro (60%) e illita
(40%). Los porcentajes indicados se refieren
exclusivamente a las proporciones
de los minerales de alteración identificados
en los puntos analizados en cada
muestra, y no al contenido de los mismos
en la roca.
Figura 4: Características espectrales: a) Metabasalto tomado de ASTER y minerales de alteración y formadores de rocas de la base de datos espectrales
del USGS; b) Espectro de reflectancia SWIR.
CONCLUSIONES
Esto permite concluir que el método de
pasaje a reflectancia planetaria, su normalización
y la composición color, es
sencillo y eficaz para prospectar cuerpos
de pequeñas dimensiones con el único
requerimiento de que estén afectados por
alteración y que exista un marcado contraste
espectral con la roca de caja.
Sin la presencia de estos minerales la
identificación espectral no hubiese sido
posible ya que los minerales primarios
formadores de basaltos no presentan características
distintivas en el SWIR.
Si bien este método permite una aproximación
a la detección de cuerpos ígneos
alterados es necesario el control de campo
ya que no es posible diferenciar aquellos
minerales que presentan igual respuesta
espectral como los carbonatos,
cloritas y serpentinas.
TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO
1. ASTER User Guide 2005. http://www.science.aster.ersdac.or.jp
2. Castro Godoy, S. Etcheverría, M. y Godeas, M., 2008. Identificación de metabasaltos alterados mediante datos ASTER. 17° Congreso Geológico Argentino. Resúmenes 1: 387-388, San Salvador de Jujuy.
3. Cortés, J.M., González Bonorino, G., Koukharsky, M., Pereyra, F. y Brodtkorb, A. 1999. Hoja Geológica 3369-09, Uspallata, provincia de Mendoza. Servicio Geológico Minero Argentino, (inédito), Boletín 281: 1- 163, Buenos Aires.
4. Koukharsky, M. 1997. Informe petrológico. Hoja 3369-09, Uspallata. Provincia de Mendoza. Servicio Geológico Minero Argentino, (inédito), 45p., Buenos Aires.
5. Rodríguez, E.J. 1967. Contribución al conocimiento del Carbónico del extremo sudoccidental de la Precordillera. 2° Jornadas Geológicas Argentinas, Actas 3: 303-331, Tucumán.
6. Yamaguchi, Y., Kahle, A.B., Tsu, H. Kawakami, T. y Pniel, M. 1998. Overview of Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 36(4): 1062-1071.
Recibido: 27 de Noviembre, 2009
Aceptado: 25 de Marzo, 2010