بخشی از مقاله
چکیده
ناحیه معدنی و صنعتی گلگهر سیرجان یکی از مهمترین قطبهای اصلی تامین کننده کنسانتره آهن صنایع فولاد کشور میباشد. با عنایت به تمرکز ذخیره ای بالغ بر 1135 میلیون تن سنگ آهن در این یکی از پارامترهای مهم در طبقه بندی کیفی منابع فلزی، شدت میدان مغناطیسی محلی ومقاومت الکتریکی آنهاست. با توجه به این که برداشت ژئومغناطیس در منطقه به صورت انتخابی انجام گردید، می توان برای برآورد میزان ژئومغناطیس در نقاط مجهول سطح منطقه از روش های درون یابی استفاده کرد.
روش های مختلف زمین آمار بسته به نوع متغیر، دقت متفاوتی را نشان می دهند. با توجه به اهمیت مطالعات مذکور، انتخاب روش مناسب توسط استفاده کننده، دو چندان می گردد. در این پژوهش روش های مختلف زمین آمار - Geostatistic - از جمله روش فاصله وزنی معکوس، کریجینگ، کوکریجینگ با کمک نرم افزار GIS برای درون یابی و تهیه نقشه ژئومغناطیس مورد استفاده قرار گرفت که از این میان کوکریجینگ روش مناسبی تشخیص داده شد.
همچنین از روش های موجود کوکریجینگ نیز روش جهانی - Universal kriging - ، روش برتر انتخاب گردید و نقشه ژئومغناطیسی با استفاده از داده های کمکی مقاومت الکتریکی در عمق 300متری منطقه مورد مطالعه و به کمک روش مربوطه ترسیم گردید. با توجه به بررسی نقشه های شدت میدان مغناطیسی، مشخص گردید که در شمال و شمال شرق منطقه و همچنین در قسمتی از جنوب غربی محدوده مورد مطالعه حجم بالایی از مواد معدنی متمرکز شده است که به لحاظ اقتصادی حائز اهمیت می باشد.
مقدمه
ژئوفیزیک به مفهوم اکتشافی شامل مطالعاتی است که هدف آن جستجوی ذخایر پنهان سودمند به کمک اندازه گیری های یک یا چند فراسنج فیزیکی در سطح می باشد . هدف از اینگونه مطالعات دسترسی به منابع تحت الارضی از دیدگاه کمی وکیفی می باشد که لازمه حیات انسان و فعالیت های بشری است. لذا دسترسی به این منابع بخصوص سنگ آهن به عنوان یکی از مهمترین عوامل در حوضه صنعت و حفظ عدم وابستگی اقتصادی به کشورهای دیگر مطرح می باشد. مانند ، کاوش های معدنی مربوط به خواص مغناطیسی کانی های اصلی آهن ، همچنین مطالعه خواص پرتوزایی مواد رادیو اکتیو . از طرف دیگر می توان با استفاده از این روشها ، شرایط زمین شناسی مناسب ، که برای تشکیل یک ماده معدنی مورد لزوم است ، را مشخص کرد و از طریق آن به تجمع مواد دست یافت . این مطالعات ، کاوش های ساختمانی یا غیر مستقیم خوانده می شود که مثال کلاسیک آن تجسسات نفت است
کشف گیلبرت1 در مورد اینکه زمین مانند یک مغناطیس بزرگ و تا اندازه ای بی قاعده عمل می کند و نیز نظریه نیوتن در مورد گرانش را می توان شروع دانش ژئوفیزیک دانست . اما اولین گام در مورد کاربرد ژئوفیزیک به منظور جستجوی کانی ها احتمالا در سال 1843 توسط فن ورده2 و لامن 3 برداشته شد
امروزه جهت برآورد متغیرهای مکانی در یک منطقه از روشی به نام زمین آمار استفاده می کنند. تفاوت اصلی آمار کلاسیک و زمین آمار در این است که در آمار کلاسیک، نمونه هایی که از جامعه گرفته می شود عموما به حالت تصادفی در نظر گرفته می شوند. به بیان دیگر، فرض بر آن است که نمونه ها مستقل از یکدیگرند و بنابراین وجود یک نمونه، هیچ اطلاعی درباره نمونه بعدی به دست نمی دهد. اما در زمین آمار، نمونه ها به حالت مستقل از یکدیگر در نظر گرفته نمی شوند بلکه بر اساس این نظریه، نمونه های مجاورتا فاصله معینی به هم وابستگی دارند.
همچنین فرض می شود که این وابستگی بین نمونه ها را می توان به صورت مدل ریاضی تحت عنوان تغییر نما ارائه کرد. از مهمترین مزایای روش زمین آمار می توان به تلفیق آن با سیستم های اطلاعات جغرافیایی - GIS - اشاره نمود که با تلفیق این دو امکانات بسیار مطلوبی برای مشاهده تغییرات مکانی محاسبه شده توسط زمین آمار در سطح کل جامعه مورد بررسی با استفاده از امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی فراهم شده است.کاربرد روش های زمین آمار در مطالعات معدن شروع گردید و سپس در علوم دیگر توسعه یافت. در تحقیقی که توسط ولتا و گووالارد - 1993 - انجام پذیرفت برای تعیین منحنی نگهداشت خاک از روش های زمین آماری استفاده کردند. آنها با استفاده از نقاطی که رطوبت خاک آنها در یک ارتفاع ثابت اندازه گیری شده بود، نسبت به برآورد رطوبت خاک در نقاط مجهول با روش های کریجینگ و کوکریجینگ اقدام کردند. نتایج نشان داد که روش کریجینگ بیشترین دقت را موجب شده است.
نوهرز و همکاران - 1995 - در تحقیقی روش های زمین آماری کریجینگ، کوکریجینگ و کریجینگ ترکیب شده بارگرسیون را برای تخمین عمق خاک مورد بررسی قرار دادند. در روش های کوکریجینگ و کریجینگ ترکیب شده با رگر سیون، داده های هدایت هیدرولیکی خاک به عنوان متغیر کمکی مورد استفاده قرار گرفت. رابطه بین عمق و هدایت هیدرولیکی، از نوع رگرسیون نمائی تشخیص داده شد. نتایج کار این محقق نشان داد که روش کریجینگ ترکیب شده با رگرسیون، دقت بیشتری نسبت به روش های کریجینگ و کوکریجینگ دارد.
حسینی و همکاران - 1994 - روشهای میان یابی را برای تجزیه و تحلیل شوری خاک و رسم نقشه های شوری به کار برند. در این مطالعه چهار روش میان یابی که بتوانند این فاکتور را به صورت نقشه نشان دهند، مورد ارزیابی قرار گرفت که عبارتند از استفاده از داده های نزدیکترین ایستگاه، کریجینگ معمولی، میانگین متحرک عکس فاصله و .TPSS برای ارزیابی دقت از تکنیک Cross Validation استفاده شد و در مجموع روش TPSS و کریجینگ دارای دقت بالایی بودند.در تحقیقی دیگر توسط گوورتز - - 2000تحلیل مکانی بارندگی ماهانه و سالانه صورت گرفت. وی بررسی های خودرا بر اساس دو حالت زیر انجام داد:
- تخمین یک متغیره که در آن تنها از داه های بارندگی به منظور تخمین استفاده می شود که در اینصورت روش های تیسن، عکس مجذور فاصله و کریجینگ استفاده شده اند.
- علاوه بر داده های بارندگی، متغیر مستقل ارتفاع نیز به عنوان مکمل در فرایند تخمین وارد گردد . روش های رگرسیون خطی و روش های زمین آماری کریجینگ ساده - SKLM - ،کریجینگ با روند خارجی - KED - و کوکریجینگ جزء این گروه می با شند.
در این مطالعه از تکنیک Cross Validation و معیار - Mean Square Error - MSE برای سنجش خطا در ارزیابی روش ها استفاده شد .نتایج حاکی از آن است که روش های زمین آمار که ارتفاع را مد نظر قرار داده اند، عملکرد بهتری نسبت به تخمین یک متغیره از خود نشان می دهند. بهترین نتایج توسط KED و SKLM بدست آمد و روش تیسن نیز بیشترین خطا را به همراه داشته است. لازم به ذکر می باشد که در این بررسی، داده های مقاومت الکتریکی به صورت انتخابی از مقادیر به دست آمده از روش ژئوالکتریک در عمق 300 متری در 36 ایستگاه مورد مطالعه در محدوده بین توده های معدنی شماره 2 و 3 معدن گل گهر سیرجان مورد استفاده قرار گرفت لذا تغییرات این متغیر در اعماق دیگر بررسی نشده است.
هدف از این پژوهش تعیین مناسب ترین روش زمین آمار جهت تهیه نقشه ژئومغناطیس با استفاده از داده های مگنتو متری در معدن گل گهر سیرجان می باشد .
موقعیت جغرافیایی
منطقه معدنی - صنعتی سنگ آهن گل گهر در 55 کیلومتری جنوب غربی سیرجان - در استان کرمان - واقع گردیده است . مختصات جغرافیایی ناحیه با طول جغرافیایی شرقی 55 15 تا 55 24 و عرض جغرافیایی شمالی 29 3 تا 29 7 می باشد . این ناحیه به صورت تقریبی در مرکز مثلثی که رئوس آن را شهرهای کرمان ، شیراز و بندر عباس تشکیل می دهند واقع گردیده است . شهر سیرجان توسط جاده آسفالته با شهرهای شیراز ، کرمان و بندرعباس ارتباط دارد که به ترتیب طول مسیرها 355 و 235 و 325 کیلومتر می باشد . نزدیک ترین شهر به معدن گل گهر ، سیرجان است و ارتباط آن با معدن به صورت جاده آسفالته می باشد که پس از 8 کیلومتر جاده آسفالته اختصاصی معدن به جاده اصلی سیرجان - شیراز می رسد ، از این دوراهی تا شهر سیرجان 47 کیلومتر فاصله است.
بحث و بررسی
در پژوهش حاضرجهت تهیه نقشه ژئومغناطیس در ناحیه معدنی گل گهر سیرجان ، مقاومت الکتریکی و میزان شدت میدان مغناطیسی منابع تحت الارضی منطقه مورد مطالعه با استفاده از جدید ترین روش های ژئوفیزیکی و دستگاههای روز دنیا برداشت گردید و پس از تجزیه و تحلیل ، سرشکنی خطا و بررسی،از 36 سونداژ ژئوالکتریکی در عمق 300 متری میزان مقاومت الکتریکی بدست آمد که در این پژوهش به عنوان اطلاعات کمکی مورد استفاده قرار گرفت ودارای آمار نسبتاً کاملی بود،همچنین جهت برداشت شدت میدان مغناطیسی عملیات مگنتومتری صورت گرفت و داده های مورد نیاز برداشت گردید - شکل - 1 ،و برای مطالعه انتخاب گردید.
این نقاط بر روی نقشه پلات گردید و با کمک GIS روش های مختلف زمین آمار - فاصله وزنی معکوس1 ،کریجینگ2 ،کوکریجینگ - 3 برای ترسیم نقشه ژئومغناطیس مورد آزمون قرار گرفت.روشIDW - فاصله وزنی معکوس - مقادیر پارامتر مورد نظر در نقطه مشخصی را با متوسط گیری از مقادیر پارامترهای موجود در همسایگی - Neighborhood - آن نقطه تخمین می زند.
