Çataldağ bölgesinin (Sivas güneydoğusu) jeolojik özellikleri ve hiperspektral görüntülerle incelenmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, Sivas Havzası'nın güneydoğu kenarında yüzeyleyen birimlerin stratigrafik ilişkilerinin ve tektonik özelliklerinin ortaya çıkarılması birincil olarak amaç edinilmiş ve bu kapsamda 1/25.000 ölçekli jeoloji haritası yapılmıştır. Tez çalışmasının ikinci amacını ise, özellikle son yıllarda uzaktan algılama yöntem-biliminin jeolojik kullanım açısından yararlı uygulamalarını içeren hiperspektral görüntü analizleri oluşturmaktadır. Bu amaçla, inceleme alanını içerisine alan bölgenin CHRIS-Proba hiperspektral görüntüleri Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından temin edilmiş ve görüntülerin çekildiği saatle eş zamanlı olarak bu çalışmayı tamamlayıcı nitelikte kaya birimlerinden spektroradyometre yardımıyla spektra ölçümleri gerçekleştirilmiştir.Stratigrafik açıdan bölgenin tabanında Üst Triyas-Alt Kretase yaşlı Yılanlıdağ formasyonuna ait kireçtaşları bulunmaktadır. Bu kireçtaşlarının üzerine tektonik dokanakla gelen Üst Kretase yaşlı Divriği ofiyolitli karışığına ait birimler yer almaktadır. İnceleme alanının da içinde yer aldığı bölgede, paleotektonik evrim açısından büyük önem taşıyan İç Torid Süturu'nun ürünleri Divriği ofiyolitli karışığı ile temsil edilmekte ve karışığa ait birimler içerisinde halen işletilmekte olan önemli miktarda kromit mineralizasyonları da bulunmaktadır. Bu birimi uyumsuzlukla örten ve sedimanter kayaçlardan oluşan Alt Miyosen yaşlı Deliktaş formasyonu, Üst Miyosen-Alt Pliyosen yaşlı Kangal formasyonu ve Kuvaterner yaşlı alüvyonlar bölgedeki stratigrafik istifi tamamlamaktadır. Tektonik açıdan bir diğer önemli ayrıntıyı ise, arazi ve büro çalışmaları sonucunda ortaya çıkarılan ve Yılanlıdağ formasyonuna ait kireçtaşlarında gelişen sağ yanal doğrultu atımlı faylar oluşturmaktadır. KB-GD yönlü bu tektonik unsurlar hava fotoğrafları ve uydu görüntülerinde de açıkça gözlenebilmektedir.Tezin ikinci bölümünü oluşturan hiperspektral uzaktan algılama uygulamalarında ise, ilk olarak CHRIS-Proba hiperspektral uydu görüntüsüne radyometrik, atmosferik ve geometrik düzeltmeler uygulanarak zenginleştirme analizlerine geçilmiştir. Bu işlemler sonucunda hiperspektral verilerin bilgi içeren bölümleri veri boyutu düşürülerek ortaya çıkarılmıştır. Görüntü zenginleştirme amaçlı olarak en az parazit bölümlemesi (MNF), görüntü elemanı saflık ölçütü (PPI) ve n-boyutlu görselleştirme (n-dimensional visualization) gibi uygulamalar gerçekleştirilmiştir. MNF analizi ile 37 bantlı olan CHRIS-Proba hiperspektral görüntülerin 9. banttan itibaren parazit kısmının başladığı ortaya çıkarılmıştır. PPI analizi ile MNF sonucunda elde edilen bilgi miktarının yüksek olduğu kısımlar kullanılarak en saf pikseller bulunmuştur. Son aşama olan n-boyutlu görselleştirme analizi ise, MNF ve PPI analizleri sonucunda elde edilen bilgiler kullanılarak tamamen görsel yorumlama yeteneğine bağlı olarak n-boyutlu uzayda sınıflandırma yapılmıştır. Uzaktan algılama çalışmalarıyla ilişkili olarak inceleme alanında yüzeyleyen kaya birimlerinden, yansıma-dalga boyu eğrileri olarak da bilinen spektra ölçümleri yapılmış ve bu spektralardan bir spektral kütüphane oluşturulmuştur. İnceleme alanında genel olarak ofiyolitler ve sedimanter birimler olmak üzere iki birim ayrımı yapılmıştır. Araziden alınan spektralardan oluşturulan spektral kütüphanede bu birimlerin ayrımı yapılmış olup, ofiyolitler yaklaşık 600nm ile 700 nm civarında soğurma değerleri, sedimanter birimler için ise, 750 nm civarında soğurma değerleri gözlenmiştir. Ayrıca bu çalışmayı destekleme amaçlı CHRIS-Proba görüntüsü üzerinden de aynı birimlerden benzer noktalarda spektra alımı yapılmıştır. Bu spektralardan da spektral kütüphane oluşturulmuştur. Bu iki spektral kütüphane arasında benzer soğurma değerleri dikkat çekmektedir.Böylece, jeolojik uygulamalarda önemli bir alan olarak son yıllarda yaygınlaşan uzaktan algılama çalışmalarının, jeolojik çalışmalarla birlikte yürütülmesini amaçlayan bir bakış açısı bu tezde sunulmuştur.

The main goal of this master thesis is to identify stratigraphic and tectonic relationships of the southeastern boundary of the Sivas Basin around Deliktaş region. In this context, a geologic al map of the study area has been prepared in a scale of 1/25.000. On the other hand, hyperspectral image analyses which contain the useful applications in geology particularly in recent years are forming the second goal of this work. Accordingly, CHRIS-Proba hyperspectral images which cover the study area were provided by European Space Agency and spectral measurements were gathered complementary from lithological units of the area using spectroradiometer.Stratigraphically, Late Triassic-Early Cretaceous Yılanlıdağ formation limestones are made up of the bottom levels of the area. Late Cretaceous Divriği ophiolitic mélange was overlained onto these limestones tectonically. The remnants of the Inner Tauride Ocean were represented with Divriği ophiolitic mélange rocks in region in terms of paleotectonic evolution and these rocks involve chromite mineralizations substantially. Sedimentary Middle Miocene Deliktaş, Late Miocene-Early Pliocene Kangal formations and Quaternary alluvium unconformably overlain these units in the area. Tectonically, one of the most important details of the area is the presence of dextral strike-slip faults which cut Yılanlıdağ limestones with the aid of field and remote sensing studies. These tectonic components, aligned in NW-SE direction can be observed on air photographs and satellite images easily.CHRIS-Proba images were preprocessed with radiometric, atmospheric and geometric corrections. After these primary operations, dimension of data were reduced using minimum noise fraction. In addition to this useful method, pixel purity index and n-dimensional visualizer options were applied. Pure pixels corresponding to representative lithological units in the study area were determined and deduced using these robust methods. MNF analysis is utilized to detect and remove the noisy observations from the 37 band CHRIS-Proba hyperspectral images which actually correspond to the observations for band number 9 and higher. The purest pixels are determined by the utilization of PPI tool over the observation detected and extracted through MNF. At the last step of image processing, n-dimensional visualizer is utilized to perform classification in n-dimension space via visual interpretation. Furthermore, spectral library forming efforts specifically to study area were accomplished within the context of this thesis. Two fundamental units are classified in the study area, which are in general ophiolitics and Sedimentary. These units are differentiated in the spectral library obtained through the spectras acquired from the field; absorption spectra between 600-700 nm is observed for the ophiolitics where 750 nm is observed for sedimentar units. Moreover, spectral observation is also performed from the points of the same units in the CHRIS-Proba images in order to support this study. Similar spectral library to the spectral library obtained through field study is obtained form CHRIS-Proba images as well.Thus, a contemporary point of view and state of art approach comprising geological field studies and remote sensing attempts was revealed using this thesis.