Identification et extraction de la silice à Sanbaidun, ville de Yumen

La technologie hyperspectrale, lors de l'imagerie des caractéristiques spatiales d'un objet cible, disperse chaque pixel spatial pour former des dizaines, voire des centaines, de bandes étroites assurant une couverture spectrale continue. Les données spectrales résultantes peuvent être visualisées à l'aide d'un cube d'images, dont deux dimensions représentent l'espace et la troisième le spectre. Dans cet espace tridimensionnel intégrant les informations spectrales et spatiales, il est possible d'obtenir des spectres continus et des spectres de caractéristiques diagnostiques des éléments du sol. Ceci permet l'identification directe des éléments cibles à partir des connaissances spectrales et d'informations quantitatives complémentaires les concernant. En géologie, les technologies d'identification des minéraux et de traitement de l'information se répartissent en trois grandes catégories : les paramètres caractéristiques d'une absorption diagnostique unique, les caractéristiques spectrales complètes et les modèles de connaissances spectrales.

Cartographie minérale hyperspectrale de fond

Depuis le lancement du satellite américain EO-1 en novembre 2000, son imageur hyperspectral Hyerion, doté d'une gamme spectrale de 400 à 2500 nm, de 220 bandes spectrales, d'une résolution spectrale de 10 nm, d'une résolution géométrique de 30 m et d'une largeur de fauchée de 7,5 km, est utilisé comme source de données de télédétection géologique. Cependant, sa faible largeur de fauchée limite son application à de vastes zones, ce qui restreint son utilisation et sa diffusion. Le satellite chinois GF-5 (lancé en mai 2018) embarque une caméra hyperspectrale visible-infrarouge à ondes courtes (VNIR) avec une gamme spectrale de 400 à 2500 nm, une résolution spectrale de 5 nm pour le canal VNIR et de 10 nm pour le canal SWIR, une résolution géométrique de 30 m et une largeur de fauchée de 60 km.

Les applications actuelles démontrent la grande efficacité de l'imagerie hyperspectrale pour l'étude des altérations des roches de surface. Elle permet d'identifier des types d'altération spécifiques, voire des espèces minérales individuelles, telles que la limonite, la biotite, le feldspath potassique, la chlorite, l'épidote et la séricite, ce qui représente une avancée majeure pour la télédétection minière. Grâce à l'amélioration constante de la résolution spectrale, l'identification des minéraux par télédétection hyperspectrale évolue progressivement, passant de la simple identification des types de minéraux à la reconnaissance d'informations plus fines, comme les sous-classes et la composition minérale. De plus, à mesure que les applications pratiques se développent, la demande d'informations minérales détaillées augmente. Cependant, la résolution spectrale et les méthodes d'identification minérale demeurent les principaux facteurs limitant l'identification fine des minéraux par imagerie hyperspectrale.

Après une étude de marché approfondie, Zhongke Xiguang a développé un satellite de surveillance des minéraux destiné à l'industrie minière. Ce satellite embarque des charges utiles infrarouges à ondes courtes et panchromatiques. La charge utile infrarouge à ondes courtes exploite la gamme spectrale de 2000 à 2500 nm, où les spectres minéraux sont les plus concentrés, offrant une résolution spectrale de 15 nm, une largeur de bande inférieure à 12 km et une résolution spatiale de 20 mètres. Combinée à la charge utile panchromatique, la résolution spatiale atteint 5 mètres. Le satellite, d'un poids nominal de 120 kg, est actuellement en phase de conception globale et son lancement est prévu pour février 2025.

Ville de Yumen (Zone de recherche)

La ville de Yumen, située dans l'ouest de la province du Gansu, était autrefois connue sous le nom de Yangguan. Elle constitue un nœud important de la Route de la Soie et un centre pétrochimique majeur du pays. Ces dernières années, Yumen a activement participé à l'initiative nationale « la Ceinture et la Route » et à la stratégie de « développement de l'Ouest », en développant avec vigueur l'industrie des nouveaux matériaux et en obtenant des résultats remarquables.

△ Figure 1 Zone d'étude

Mine de silice de Sanbaidun, ville de Yumen

La silice est un minéral non métallique composé principalement de minéraux riches en silice. Les gisements de silice comprennent le grès quartzique, le quartzite, le sable quartzeux, le quartz filonien et les cornéennes siliceuses métasomatiques. Les principaux minéraux sont le quartz et la calcédoine. L'industrie chimique exige que le quartzite et le quartz filonien aient une teneur en silice ≥ 90 %, avec une absorption d'eau et une porosité faibles, idéalement nulles. Tous ces minéraux sont extraits à ciel ouvert.

La mine de silice de Sanbaidun est située à Yumen, dans la province du Gansu, à environ 44 km du centre-ville. Administrativement, elle dépend du canton de Huangzhawan. Ses coordonnées géographiques centrales sont : longitude est : 97°20′03″ ; latitude nord : 40°37′11″.

Voici la réflectance spectrale de la mine de silice de Sanbaidun, obtenue à partir de l'image hyperspectrale du satellite XIGUANG-003 après prétraitement des données, correction atmosphérique et reconstruction spectrale. Les résultats montrent une bonne concordance entre le spectre du satellite XIGUANG-003 et la bibliothèque spectrale ASTER du JPL, confirmant ainsi la validité du spectre du satellite XIGUANG-003.

△ Figure 2 Carte de réflectance de la mine de silice de Baitun (étoile XIGUANG-003)

△ Figure 3 Carte de réflectance de la mine de silice de Baitun (bibliothèque spectrale ASTER JPL)

△ Figure 4 Mine de silice de Sanbaidun, ville de Yumen