بخشی از مقاله
چکیده
در منطقه اکتشافی سیوجان 120 نمونهی رسوبات آبراههای از محدودهی به وسعت 30 کیلومتر مربع به منظور شناسایی آنومالیهای ژئوشیمیایی برداشت شده است. این نمونهها برای 45 عنصر آنالیز شدهاند. مطالعات اولیه نشان داده است که محدوده مورد مطالعه پتانسیل کانیزایی نقره و آنتیموان را دارد. از چهار روش پارامترهای آماری، فرکتالی عیار- مساحت، خوشهبندی –c میانگین فازی و روش خوشهبندی نقاط شکست طبیعی برای شناسایی آستانه آنومالیها استفاده شده است.
نتایج نشان میدهد که دادهها از 3 جامعه آماری یعنی دو آستانه آنومالی ممکن و احتمالی تشکیل شدهاند. همچنین مقایسه دادههای بدست آمده نشان میدهد که آستانهی آنومالی ممکن و احتمالی که توسط روش نقاط شکست طبیعی به ترتیب 0/32 و 0/63 برای عنصر Ag و 1/15 و 3/3 برای عنصر Sb بدست آمده از اعتبار بالاتری نسبت به سه روش دیگر برخوردار است. در این روش مقدار آماره نیکویی برازش واریانس برای عناصر نقره و آنتیموان به ترتیب 0/83 و 0/85 بدست آمده است که نشان دهندهی اعتبار بالایی برای حد آستانه تفکیک دادهها میباشد.
مقدمه
شناسایی آنومالیهای ژئوشیمیایی از زمینه، مهمترین مسئله در اکتشافات ژئوشیمیایی محسوب میشود. در طول فرآیندهای زمینشناسی بعضی از عناصر ممکن است غنی شده و باعث تشکیل سنگهایی با عیار بالا را بدهند. در حالیکه دیگر عناصر از محیط پراکند شده و باعث ایجاد سنگهای فاقد کانیزایی گردند. بنابراین تشریح و ترسیم آنومالیها از زمینه ژئوشیمیایی دارای تاثیر زیادی بر تحلیل ارزیابی زمینشناسی و فرآیند تشکیل سازند کانهدار دارد. به طور کلی روشهای تعیین آستانه به دو گروه تقسیم میشوند:
-1 روشهای غیر ساختاری که بر توزیع فراوانی غلظت عناصر تاکید دارد. -2 روشهای ساختاری که علاوه بر توزیع فراوانی غلظت عناصر بر تغییرپذیری فضایی و همبستگی فضایی غلظت عناصر نیز تاکید دارد .[7] در صورتیکه کانیزایی در منطقهای، پس از تشکیل تحت تاثیر پدیدههای مختلف زمین شناسی قرار نگرفته باشد و یا به عبارت دیگر، تشکیل کانیهای اقتصادی طی مراحل ساده زمینشناسی انجام شده باشد، روشهای گروه اول با دقت قابل ملاحظهای قادر به شناسایی مناطق آنومالی هستند. در غیر اینصورت دسته دوم عملکرد بهتری خواهند داشت 8] و .[9
در این مقاله نشان خواهیم داده که چگونه میتواند از روشهای کلاسهبندی نظارت نشده - روشهای خوشه-بندی - برای شناسایی آنومالی ژئوشیمیایی سطحی استفاده کرد. برای این منظور دادههای ژئوشیمیایی رسوبات آبراههای در مقیاس 1/25000 در منطقه اکتشافی سیوجان در استان خراسان جنوبی و دو روش خوشهبندی فازی و روش نقاط شکست طبیعی جنک بکار رفته است. همچنین به منظور ارزیابی نتایج بدست آمده از این روشها، آستانههای ژئوشیمیایی با روش پارامترهای آماری - روش غیر ساختاری - و روش فرکتالی عیار مساحت - روش ساختاری - نیز مقایسه شده است.
روشهای تعیین آستانه
در این مقاله از چهار روش پارامترهای آماری، روش فرکتالی عیار- مساحت، خوشهبندی به روش –c میانگین فازی و روش خوشهبندی نقاط شکست طبیعی استفاده شده است. در روش پارامترهای آماری میانه+ دوبرابر انحراف مطلق از میانه بعنوان آستانه آنومالی ممکن و میانه+ سه برابر انحراف مطلق از میانه بعنوان آستانه آنومالی احتمالی بکار رفته است 1] و .[2 در روش فرکتالی عیار- مساحت از نمودار لگاریتم مساحت مقادیر غلظت بزرگتر از یک کنتور در یک نقشه کنتوری برحسب لگاریتم عیار استفاده شده است، که نقاط شکست بعنوان آستانه آنومالیها در نظر گرفته شدهاند .[3] در روش خوشهبندی -c میانگین فازی از اعداد فازی برای تعیین درجه عضویت یک نمونه به یک خوشه و فاصله اقلیدسی بعنوان ماتریس شباهت استفاده میشود .[4] همچنین برای اعتبار سنجی خوشهبندی فازی میتوان از شاخص آنتروپی یا شاخص بزدک - VPC - به فرمول زیر استفاده کرد:
که n تعداد نمونهها، c تعداد خوشهها و uij درجه عضویت نمونه jام در خوشه iام است. مقدار این شاخص در بازه [1 , 1] تغییر میکند، که هر چه به یک نزدیکتر باشد روش خوشهبندی از اعتبار بالاتری برخوردار است .[5] در روش نقاط شکست طبیعی، خوشهبندی دادهها بر اساس حداقل کردن انحراف میانگین هر کلاس و حداکثر کردن انحراف هر کلاس از میانگین دیگر کلاسها انجام میشود. این روش برای دادهها تک متغیره کاربرد دارد.
الگوریتم روش خوشهبندی نقاط شکست طبیعی مشابه روش خوشهبندی -k میانگین یک بعدی - تک متغیره - است، که نیاز به انجام مراحل تکراری دارد. به منظور ارزیابی صحت خوشهبندی از آماره نیکویی برازش واریانس - GVF - به فرمول زیر استفاده میشود: که SDAM مجموع مربع انحراف از بردار میانگین و SDCM مجموع مربع انحراف از میانگین کلاسها است. مقدار این آماره معمولاً بین صفر تا 1 خواهد بود. مقدار GVF=0 و GVF=1 به ترتیب نشان دهندهی عدم برازش و برازش کامل است .[6]
معرفی منطقه مطالعاتی
محدوده اکتشافی سیوجان در استان خراسان جنوبی و 32 کیلومتری شمال غرب شهرستان بیرجند واقع شده است، که از لحاظ زمینشناسی این محدوده در برگههای زمینشناسی 1:100000 خوسف و موسویه قرار دارد. همچنین از نظر ساختاری این محدوده در زون فلیش و آمیزه رنگین شرق ایران قرار دارد .[10] واحدهای سنگی رخنمون یافته در این محدوده شامل رسوبات شبیه فلیشی - پالئوسن- ائوسن - ، سنگ آهک نومولیتدار - پالئوسن- ائوسن - ، رخسارههای رسوبی-آتشفشانی شامل مارن توف و ایگنمبریت - ائوسن - و سنگهای آتشفشانی - ائوسن- الیگوسن - است. سنگهای ولکانیکی شامل اگلومرا، داسیت، آندزیت، ایگنمبریت میباشد که این دسته از سنگها حجم وسیعی از منطقه مورد مطالعه را پوشش دادهاند - شکل . - 1
زونهای دگرسانی در این منطقه در ارتباط با ولکانیکهای ائوسن- الیگوسن و در اطراف محل گسلها و شکستگیها دیده میشوند. از زونهای دگرسانی میتوان به دگرسانی آرژیلیک - در مرکز و غرب محدوده - سیلیسی - در مرکز و بخشهایی از جنوب محدوده - و کربناتیشدن نام برد. به طور کلی گسلهای اصلی کنترل کننده ساختاری منطقه را میتوان به دو دسته تقسیم نمود که شامل -1 گسلهای با امتداد شمال غرب- جنوب شرق - این دسته از گسلها در تعیین وضعیت ساختاری منطقه نقش بیشتری نسبت به گسلهای دسته دوم دارا میباشند و اغلب عملکرد امتداد لغز دارند - و -2 گسلهای با امتداد شمال، شمال شرق- جنوب، جنوب غرب - این دسته از گسلها بیشتر از نوع شیب لغز نرمال میباشند - است. علاوه بر کانیسازی فلزی در محدوده مورد مطالعه، تودههایی کوچک و پراکندهای از گچ نیز در جنوب محدوده مورد مطالعه قابل مشاهده میباشد .[11]
