Données hyperspectrales sur la géologie et les ressources minérales dans l'Arctique
Robert Gauthier, Paul Budkewitsch, H. Peter White, Centre canadien de télédétection, Ressources naturelles Canada.
Figure 1: Projet géologique hyperspectrale de l'Arctique, le bassin de Borden sur l'île de Baffin
La mise en valeur des ressources minérales et énergétiques dans le nord du Canada nécessite des techniques de détection et de cartographie de la lithologie en surface et de la géochimie, afin de fournir aux sociétés d'exploration les principaux indicateurs dont elles ont besoin pour l'évaluation et l'exploitation des ressources. En raison de son isolement et des défis environnementaux qu'il pose, l'Arctique est un milieu difficile pour la réalisation de projets rentables d'exploration minière à l'aide de techniques classiques. La télédétection hyperspectrale offre à l'industrie minière un nouvel outil qui permet d'explorer de plus vastes régions en se concentrant sur la détection des principales unités lithologiques, tout en réduisant les coûts d'exploration et en favorisant la mise en valeur des ressources.
Une grande partie du Canada continental situé au nord de la ligne des arbres reste inexplorée et est mal connue du point de vue de la télédétection. Des études de télédétection hyperspectrale ont été entreprises dans des régions tempérées ou tropicales, mais elles ont été peu nombreuses dans le milieu arctique. Le Centre canadien de télédétection continue à appuyer des études fondées sur l'acquisition de données géologiques hyperspectrales dans l'Arctique, en collaboration avec l'industrie canadienne d'exploration minière.
Justification
L'équipe de radiométrie spectrale imageante au Centre canadien de télédétection (CCT) continue ses travaux de recherche pour mettre au point des produits d'information fondés sur des données de télédétection hyperspectrale. Dans ce contexte, les applications liées à l'exploration et à la cartographie des gîtes minéraux sont toutes désignées pour l'utilisation de données de radiométrie spectrale imageante. Ces efforts aideront la communauté géoscientifique à évaluer les données hyperspectrales et permettront à l'industrie d'accroître sa confiance et son expertise dans l'utilisation de ces jeux de données.
Progrès
Une contribution importante de la télédétection hyperspectrale pour l'exploration minière est la cartographie des minéraux indicateurs. De nouvelles techniques évoluées doivent être mises au point pour améliorer l'exactitude de l'information extraite des images hyperspectrales, notamment une plus grande exactitude dans la dérivation de la réflectance spectrale à la surface, l'extraction des principales signatures spectrales, la délimitation et la déconvolution spectrale des matériaux de surface. Il est important de mener ces techniques et le développement de produits de données à un niveau opérationnel utilisable par l'industrie de l'exploration minière et dans le cadre de programmes de cartographie.
Figure 2: Spectromètre de terrain en fonction sur un affleurement rocheux dans le haut Arctique
C'est pour cette raison que le CCT met de l'avant des projets sur la télédétection hyperspectrale de la géologie dans l'Arctique. Un site d'étude dans la ceinture de Cape Smith dans le nord du Québec, comportant des minéralisations à valeur économique en Ni-Cu-ÉGP, représente l'environnement du bas Arctique où l'abondante végétation de toundra constitue un défi. Le bassin de Borden sur l'île de Baffin a été choisi pour représenter l'environnement du haut Arctique relativement peu végétalisé, dont la géologie est assez bien connue et qui recèle un gisement de Zn-Pb à valeur économique.
L'acquisition de données de terrain en vue de l'élaboration d'une base de données spectrales représentatives des matériaux dans l'Arctique représente une importante contribution à la réussite de l'application de cette technologie. Dans le cadre du projet, les caractéristiques de réflectance spectrale de différentes unités lithologiques, de divers types de végétation et de zones d'altération à proximité d'occurrences minérales sont mesurées à l'aide du spectromètre portable GER3700TM, dans une plage de longueurs d'onde allant de 400 à 2400 nm. Des survols utilisant des capteurs tels que le Probe-1, un capteur hyperspectral aéroporté opérant dans le visible, le proche infrarouge et l'infrarouge courtes longueurs d'onde, produisent les images nécessaires à des études de cas localisées. D'autres mesures spectrales au sol et des données hyperspectrales aéroportées et satellitaires complètent la planification dans le cadre du projet. Jusqu'à maintenant, les résultats préliminaires indiquent que les données hyperspectrales acquises à de hautes latitudes permettent d'obtenir de bons résultats pour des projets de cartographie et d'exploration minière.
Références
Budkewitsch, P.; Peshko, M. « The maturing of hyperspectral imaging technology and its benefits for exploration programs ». Dans PDAC 2005 International Convention, trade show and investors exchange. 2005
Neville, R. A.; Lévesque, J.; Staenz, K.; Nadeau, C.; Hauff, P.; Borstad, G A. « Spectral Unmixing of Hyperspectral Imagery for Mineral Exploration: Comparison of Results from SFSI and AVIRIS ». Canadian Journal of Remote Sensing 29(1), 2003
Budkewitsch, P.; Wong, P.-Y.; Staenz, K.; Hitchcock, R.; Gauthier, E. « Spectral Reflectance Characteristics of Arctic Vegetation for Mapping Ecozones with Hyperspectral Imaging Systems ». Canadian Journal of Remote Sensing, 2002
Staenz, K.; Budkewitsch, P.; Neville, R. A.; Hitchcock, R.; Nadeau, C. « Spectral Unmixing of Rock/Mineral Targets Based on Different Spatial Resolution Hyperspectral Data ». Proceedings of ISSSR'01, Québec City, Canada, 10-15 June; 2001.