Published November 1, 2022
| Version v1
Publication
Effective delineation of rare metal-bearing granites from remote sensing data using machine learning methods: A case study from the Umm Naggat Area, Central Eastern Desert, Egypt
Creators
- 1. Akita University
- 2. Menoufia University
- 3. Tanta University
- 4. University of Debrecen
Description
Albitized granite (ABG) is considered as one of the most significant hosts of rare metals (RMs). Consequently, adequate recognition of ABG through proper lithological discrimination highly increases the targeting of rare metal resources. In order to delineate outcrops of ABG from satellite data, our study integrates eight image enhancement techniques, including optimum index factor, false color composites, band rationing, relative band depth, independent component analysis, principal component analysis, decorrelation stretch, minimum noise fraction transform, and spectral indices ratios, for the interpretation of ASTER and Sentinel-2 (S2) datasets. This integrated approach allows the effective discrimination of AGB outcrops in the Umm Naggat area, Central Eastern Desert, Egypt. The interpretation maps derived from these integrated image processing techniques were systematically verified in the field and formed the base for the feature selection process (i.e., training and testing data delineation) of different lithologies supported by the support vector machine algorithm (SVM). In order to produce a high‐quality lithological interpretation map, SVM was applied to Sentinel-2, ASTER, and combined ASTER-S2 datasets. The fused ASTER-S2 classification properly delineates ABG, as verified by our field investigations and confirmed by previous geological maps. Furthermore, comprehensive structural analysis (lineaments extraction and their density map) and hydrothermal alteration detection were performed to check the spatial association between the distribution of ABG, higher density zones, and highly altered areas, that in turn, could shed light on new potentially mineralized zones and proposed exploration targets. Our study reveals new ABG occurrences mainly situated in the southern and southwestern parts of the study area, and it confirms the location of known mineralized zones in the northern part of the Umm Naggat region. The distribution of ABG and its spatial correlation with alteration and high structural density zones suggest that rare‐metal mineralization is mostly structurally controlled (NW, NNW, NNE, and N-S), demonstrating the higher possibility of metasomatic enrichment of rare-metals within the study area. Our study provides an updated geological map of the study area based on the SVM‐supported interpretation of ASTER-S2 data. Importantly, the results reveal a high exploration potential for rare‐metal mineralization at Umm Naggat and defining new anomalies for follow‐up work by geochemical soil surveys.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتبر الجرانيت المدبب (ABG) أحد أهم مضيفات المعادن النادرة (RMs). وبالتالي، فإن الاعتراف الكافي بـ ABG من خلال التمييز الصخري المناسب يزيد بشكل كبير من استهداف الموارد المعدنية النادرة. من أجل تحديد النتوءات الخارجية لـ ABG من بيانات الأقمار الصناعية، تدمج دراستنا ثماني تقنيات لتحسين الصورة، بما في ذلك عامل المؤشر الأمثل، ومركبات الألوان الخاطئة، وتقنين النطاق، وعمق النطاق النسبي، وتحليل المكونات المستقل، وتحليل المكونات الرئيسية، وامتداد الزخرفة، والحد الأدنى من تحويل جزء الضوضاء، ونسب المؤشرات الطيفية، لتفسير مجموعات بيانات ASTER و SENTINEL -2 (S2). يسمح هذا النهج المتكامل بالتمييز الفعال لبروزات AGB في منطقة أم نجات، الصحراء الشرقية الوسطى، مصر. تم التحقق من خرائط التفسير المستمدة من تقنيات معالجة الصور المتكاملة هذه بشكل منهجي في الميدان وشكلت الأساس لعملية اختيار الميزات (أي تدريب واختبار تحديد البيانات) لعلم الصخور المختلفة التي تدعمها خوارزمية آلة متجه الدعم (SVM). من أجل إنتاج خريطة تفسير صخري عاليةالجودة، تم تطبيق SVM على مجموعات بيانات Sentinel -2 و ASTER و ASTER - S2 المدمجة. يحدد تصنيف ASTER - S2 المنصهر بشكل صحيح ABG، كما تم التحقق منه من خلال تحقيقاتنا الميدانية وتأكيده من خلال الخرائط الجيولوجية السابقة. علاوة على ذلك، تم إجراء تحليل هيكلي شامل (استخراج الخطوط وخريطة كثافتها) وكشف التغيير الحراري المائي للتحقق من الارتباط المكاني بين توزيع ABG، والمناطق ذات الكثافة العالية، والمناطق شديدة التغير، والتي بدورها يمكن أن تلقي الضوء على المناطق المعدنية الجديدة المحتملة وأهداف الاستكشاف المقترحة. تكشف دراستنا عن حالات إصابة جديدة بالـ ABG تقع بشكل رئيسي في الأجزاء الجنوبية والجنوبية الغربية من منطقة الدراسة، وتؤكد موقع المناطق المعدنية المعروفة في الجزء الشمالي من منطقة أم نجات. يشير توزيع ABG وارتباطه المكاني بمناطق التغيير والكثافة الهيكلية العالية إلى أن تمعدن المعادن النادرة يتم التحكم فيه في الغالب هيكلياً (NW و NNW و NNE و N - S)، مما يدل على الاحتمال الأكبر للإثراء الميتازومي للمعادن النادرة داخل منطقة الدراسة. توفر دراستنا خريطة جيولوجية محدثة لمنطقة الدراسة بناءً على التفسير المدعوم من SVM لبيانات ASTER - S2. الأهم من ذلك، تكشف النتائج عن إمكانات استكشاف عالية لتمعدن المعادن النادرة في أم نجات وتحديد حالات شاذة جديدة لأعمال المتابعة من خلال مسوحات التربة الجيوكيميائية.Translated Description (French)
Le granite albitisé (ABG) est considéré comme l'un des hôtes les plus importants des métaux rares (MR). Par conséquent, une reconnaissance adéquate de l'ABG grâce à une discrimination lithologique appropriée augmente considérablement le ciblage des ressources en métaux rares. Afin de délimiter les affleurements d'ABG à partir des données satellitaires, notre étude intègre huit techniques d'amélioration d'image, y compris le facteur d'indice optimal, les composites de fausses couleurs, le rationnement de bande, la profondeur de bande relative, l'analyse en composantes indépendantes, l'analyse en composantes principales, l'étirement de décorrélation, la transformée de fraction de bruit minimum et les rapports d'indices spectraux, pour l'interprétation des ensembles de données ASTER et Sentinel-2 (S2). Cette approche intégrée permet la discrimination efficace des affleurements d'AGB dans la région d'Umm Naggat, dans le désert du Centre-Est, en Égypte. Les cartes d'interprétation dérivées de ces techniques de traitement d'image intégrées ont été systématiquement vérifiées sur le terrain et ont formé la base du processus de sélection des caractéristiques (c.-à-d. la délimitation des données d'entraînement et de test) de différentes lithologies prises en charge par l'algorithme de la machine à vecteur de support (SVM). Afin de produire une carte d'interprétation lithologique de hautequalité, la SVM a été appliquée aux ensembles de données Sentinel-2, ASTER et ASTER-S2 combinés. La classification ASTER-S2 fusionnée délimite correctement ABG, comme vérifié par nos enquêtes sur le terrain et confirmé par les cartes géologiques précédentes. En outre, une analyse structurelle complète (extraction des linéaments et leur carte de densité) et une détection de l'altération hydrothermale ont été effectuées pour vérifier l'association spatiale entre la distribution de l'ABG, les zones de densité plus élevée et les zones fortement altérées, qui à leur tour pourraient faire la lumière sur de nouvelles zones potentiellement minéralisées et les cibles d'exploration proposées. Notre étude révèle de nouvelles occurrences d'ABG principalement situées dans les parties sud et sud-ouest de la zone d'étude, et elle confirme l'emplacement des zones minéralisées connues dans la partie nord de la région d'Umm Naggat. La distribution de l'ABG et sa corrélation spatiale avec l'altération et les zones de forte densité structurelle suggèrent que la minéralisation desmétaux rares est principalement contrôlée structurellement (NW, NNW, NNE et N-S), démontrant la possibilité plus élevée d'enrichissement métasomatique des métaux rares dans la zone d'étude. Notre étude fournit une carte géologique mise à jour de la zone d'étude basée sur l'interprétation des données ASTER-S2 prise en charge par SVM. Fait important, les résultats révèlent un potentiel d'exploration élevé pour la minéralisation demétaux rares à Umm Naggat et définissent de nouvelles anomalies pour les travaux de suivi par levés géochimiques des sols.Translated Description (Spanish)
El granito albitizado (ABG) es considerado como uno de los huéspedes más importantes de metales raros (RM). En consecuencia, el reconocimiento adecuado de ABG a través de una discriminación litológica adecuada aumenta en gran medida la selección de recursos de metales raros. Con el fin de delinear los afloramientos de ABG a partir de datos satelitales, nuestro estudio integra ocho técnicas de mejora de imágenes, que incluyen el factor de índice óptimo, compuestos de falso color, racionamiento de bandas, profundidad relativa de bandas, análisis de componentes independientes, análisis de componentes principales, estiramiento de decorrelación, transformación de fracción de ruido mínima e índices espectrales, para la interpretación de conjuntos de datos ASTER y Sentinel-2 (S2). Este enfoque integrado permite la discriminación efectiva de los afloramientos de AGB en el área de Umm Naggat, Desierto Central Oriental, Egipto. Los mapas de interpretación derivados de estas técnicas integradas de procesamiento de imágenes se verificaron sistemáticamente en el campo y formaron la base para el proceso de selección de características (es decir, capacitación y delineación de datos de prueba) de diferentes litologías respaldadas por el algoritmo de máquina de vectores de soporte (SVM). Con el fin de producir un mapa de interpretación litológica de alta calidad, se aplicó SVM a Sentinel-2, ASTER y conjuntos de datos combinados de ASTER-S2. La clasificación ASTER-S2 fusionada delinea adecuadamente ABG, según lo verificado por nuestras investigaciones de campo y confirmado por mapas geológicos anteriores. Además, se realizaron análisis estructurales integrales (extracción de lineamientos y su mapa de densidad) y detección de alteraciones hidrotermales para verificar la asociación espacial entre la distribución de ABG, las zonas de mayor densidad y las áreas altamente alteradas, que a su vez podrían arrojar luz sobre nuevas zonas potencialmente mineralizadas y objetivos de exploración propuestos. Nuestro estudio revela nuevas ocurrencias de ABG situadas principalmente en las partes sur y suroeste del área de estudio, y confirma la ubicación de zonas mineralizadas conocidas en la parte norte de la región de Umm Naggat. La distribución de ABG y su correlación espacial con la alteración y las zonas de alta densidad estructural sugieren que la mineralización de metales raros está mayormente controlada estructuralmente (NW, NNW, NNE y N-S), lo que demuestra la mayor posibilidad de enriquecimiento metasomático de metales raros dentro del área de estudio. Nuestro estudio proporciona un mapa geológico actualizado del área de estudio basado en la interpretaciónrespaldada por SVM de los datos de ASTER-S2. Es importante destacar que los resultados revelan un alto potencial de exploración para la mineralización demetales raros en Umm Naggat y la definición de nuevas anomalías para el trabajo de seguimiento mediante estudios geoquímicos del suelo.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحديد الفعال للجرانيت الحامل للمعادن النادرة من بيانات الاستشعار عن بعد باستخدام طرق التعلم الآلي: دراسة حالة من منطقة أم نجات، الصحراء الشرقية الوسطى، مصر
- Translated title (French)
- Délimitation efficace des granites contenant des métaux rares à partir de données de télédétection à l'aide de méthodes d'apprentissage automatique : une étude de cas de la région d'Umm Naggat, dans le désert du Centre-Est, en Égypte
- Translated title (Spanish)
- Delineación efectiva de granitos raros que contienen metales a partir de datos de teledetección utilizando métodos de aprendizaje automático: un estudio de caso del área de Umm Naggat, desierto central oriental, Egipto
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4307897470
- DOI
- 10.1016/j.oregeorev.2022.105184
References
- https://openalex.org/W1044299615
- https://openalex.org/W1767826778
- https://openalex.org/W1963607549
- https://openalex.org/W1965507362
- https://openalex.org/W1971240982
- https://openalex.org/W1974899777
- https://openalex.org/W1975230514
- https://openalex.org/W1981224361
- https://openalex.org/W1983383693
- https://openalex.org/W1983865151
- https://openalex.org/W1983918746
- https://openalex.org/W1984759348
- https://openalex.org/W1995182681
- https://openalex.org/W1999507002
- https://openalex.org/W2005812312
- https://openalex.org/W2007777724
- https://openalex.org/W2017988770
- https://openalex.org/W2027442956
- https://openalex.org/W2031282500
- https://openalex.org/W2031471068
- https://openalex.org/W2032051771
- https://openalex.org/W2035440518
- https://openalex.org/W2039562180
- https://openalex.org/W2056435747
- https://openalex.org/W2057910598
- https://openalex.org/W2059170407
- https://openalex.org/W2065449204
- https://openalex.org/W2065554717
- https://openalex.org/W2066769684
- https://openalex.org/W2071884509
- https://openalex.org/W2074506246
- https://openalex.org/W2079244709
- https://openalex.org/W2081729613
- https://openalex.org/W2082140503
- https://openalex.org/W2091110001
- https://openalex.org/W2091447052
- https://openalex.org/W2093189921
- https://openalex.org/W2095445096
- https://openalex.org/W2109205984
- https://openalex.org/W2115451699
- https://openalex.org/W2118424996
- https://openalex.org/W2119647652
- https://openalex.org/W2127495569
- https://openalex.org/W2134279044
- https://openalex.org/W2136625467
- https://openalex.org/W2138264935
- https://openalex.org/W2138973222
- https://openalex.org/W2140103896
- https://openalex.org/W2150038996
- https://openalex.org/W2150606133
- https://openalex.org/W2152753533
- https://openalex.org/W2155497755
- https://openalex.org/W2156909104
- https://openalex.org/W2287804611
- https://openalex.org/W2294798173
- https://openalex.org/W230004097
- https://openalex.org/W2335657501
- https://openalex.org/W2473012008
- https://openalex.org/W2485576679
- https://openalex.org/W2564974494
- https://openalex.org/W2570151482
- https://openalex.org/W2582144242
- https://openalex.org/W2592909862
- https://openalex.org/W2602421078
- https://openalex.org/W2622741406
- https://openalex.org/W2728096264
- https://openalex.org/W2736197395
- https://openalex.org/W2740311783
- https://openalex.org/W2768901480
- https://openalex.org/W2789772486
- https://openalex.org/W2886069298
- https://openalex.org/W2888789090
- https://openalex.org/W2901140285
- https://openalex.org/W2914251781
- https://openalex.org/W2917558960
- https://openalex.org/W2921011299
- https://openalex.org/W2922840835
- https://openalex.org/W2932813851
- https://openalex.org/W2944191538
- https://openalex.org/W2947319370
- https://openalex.org/W2949518797
- https://openalex.org/W2949899020
- https://openalex.org/W2953670130
- https://openalex.org/W2966506407
- https://openalex.org/W2977483632
- https://openalex.org/W2980034980
- https://openalex.org/W2982159501
- https://openalex.org/W2991264163
- https://openalex.org/W3000102123
- https://openalex.org/W3002897560
- https://openalex.org/W3004713282
- https://openalex.org/W3009153396
- https://openalex.org/W3009973698
- https://openalex.org/W3015770584
- https://openalex.org/W3032526345
- https://openalex.org/W3044716641
- https://openalex.org/W3044930361
- https://openalex.org/W3099659531
- https://openalex.org/W3114915038
- https://openalex.org/W3117817073
- https://openalex.org/W3118501321
- https://openalex.org/W3120740771
- https://openalex.org/W3125615755
- https://openalex.org/W3134663710
- https://openalex.org/W3158126863
- https://openalex.org/W3158556267
- https://openalex.org/W3166766429
- https://openalex.org/W3181729304
- https://openalex.org/W3190251917
- https://openalex.org/W3191590700
- https://openalex.org/W3195038570
- https://openalex.org/W3196115058
- https://openalex.org/W3203033308
- https://openalex.org/W3203370130
- https://openalex.org/W3208943037
- https://openalex.org/W3214016433
- https://openalex.org/W4200072166
- https://openalex.org/W4200446046
- https://openalex.org/W4200595446
- https://openalex.org/W4206124218
- https://openalex.org/W4206981006
- https://openalex.org/W4210597241
- https://openalex.org/W4211178993
- https://openalex.org/W4213162468
- https://openalex.org/W4214913390
- https://openalex.org/W4220808473
- https://openalex.org/W4220955126
- https://openalex.org/W4221112207
- https://openalex.org/W4225772862
- https://openalex.org/W4226090706
- https://openalex.org/W4239510810
- https://openalex.org/W4241109547
- https://openalex.org/W4244034415
- https://openalex.org/W4249604285
- https://openalex.org/W4281779060
- https://openalex.org/W4281789675
- https://openalex.org/W4281832282
- https://openalex.org/W4281876147
- https://openalex.org/W4283009311
- https://openalex.org/W4283690107
- https://openalex.org/W4283822623
- https://openalex.org/W4285081760
- https://openalex.org/W4285232409
- https://openalex.org/W4287148520
- https://openalex.org/W4295185285
- https://openalex.org/W4297463892
- https://openalex.org/W613844969