Practical applications of mineral detection through remote sensing

Abstract

There is a global demand for rare earth elements (REEs), as they are a corner stone in many industries. REE demand is expected to grow tremendously due to raw material constraint combined with the transition to a carbon neutral economy. The road to having a carbon neutral world is reliant on many environmentally friendly inventions that are heavily dependent on REEs. The resent conflict between Russia and Ukraine has affected the global supply chain and the need for countries to be more self-reliant is more apparent. Therefore, more local solutions should be explored. Mapping of rare earth elements with hyperspectral imagery has been proven effective in research. However, the technique has yet to be demonstrated at quarries. This MSc project investigated potential procedures that could streamline the process of mapping REEs in field. The aim was also to determine whether a discontinued quarry in Larvik Norway had high enough concentration of REEs to be mapped by hyperspectral imagery. The element of interest in this study is neodymium since it has prominent spectral features and can be used as a proxy for REEs occurrences since REEs often occurs together. By using cameras from HySpex (VNIR1800, VNIR3000) it was possible to identify potential neodymium occurrences both in lab and in field. The results showed that the concentration of neodymium is high enough to be mapped by hyperspectral sensor. And that the process of classifying neodymium was possible to streamline even with a great deal of data. The process also has the potential to be refined and scaled up.

Sjeldne jordarter (REE) er en essensiell del av mange industrier noe som medfører en stor global etterspørsel. Det er forventet en enorm økning i etterspørsel av REE grunnet råvaremangel og overgangen til en karbon-nøytral økonomi. Veien til å bli karbonnøytral er avhengig av mange miljøvennlige oppfinnelser som også belager seg på REEs. Den nåværende konflikten mellom Russland og Ukraina har påvirket den globale forsyningskjeden og mange land kjenner behovet for å være selvforsynt i større grad enn før. Derfor bør man utforske mer lokale løsninger. Kartlegging av sjeldne jordarter med hyperspektrale kameraer har vist seg å være effektivt i forskning. På tross av dette har det ennå ikke blitt iverksatt i den aktive driften hos steinbruddene. Denne masteroppgaven har utforsket potensiale for å effektivt kartlegge REE i felt, samt om et steinbrudd i Larvik hadde høy nok konsentrasjon av REE til å bli kartlagt av hyperspektrale sensorer. Hovedelementet i denne oppgaven er neodym da den har tydelige spektrale egenskaper og kan brukes som en indikator på andre sjeldne jordarter. Dette kommer av at sjeldne jordarter ofte forekommer sammen. Ved å bruke kameraer fra Hyspex (VNIR1800, VNIR3000) var det mulig å identifisere neodymforekomster i lab og felt. Resultatene viste at det var høy nok konsentrasjon av neodym til at de hyperspektrale sensorene klarte å fange det opp. Det viste seg også mulig å effektivisere klassifiserings prosessen, selv med store mengder data. Rutinen har potensiale til å bli mer raffinert og skalert opp.