بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تهیه نقشه پتانسیل معدنی اندیس مس چاهفیروزه با استفاده از مدل
همپوشانی شاخص در GIS
چکیده
دادههای گردآوری شده از مطالعات انجام شده، حجم عظیمی از اطلاعات را به دست می دهند که تا وقتی به درستی سازماندهی نشوند، نتایج مفید و قابل اطمینانی را نشان نمی دهند. استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی ضمن آنکه میتواند در ساماندهی اطلاعات مربوط به مطالعات اکتشاف ذخایر معدنی مورد استفاده قرار گیرد، توانایی آن را دارد که تهیه و تلفیق لایههای اطلاعاتی مختلف را در قالب مدلهای گوناگون، با سرعت و دقت بیشتری انجام داده و به عنوان پشتیبانی برای تصمیمگیریهای فضایی مورد استفاده قرار گیرد.
در این مقاله به عنوان مطالعه موردی نقشه پتانسیل معدنی در اندیس چاهفیروزه واقع در استان کرمان تهیه شده است. مراحل اصلی تهیه نقشه پتانسیل معدنی شامل تعیین فاکتورهای تشخیص کانی سازی، آمادهسازی اطلاعات، تهیه نقشه های فاکتور و تلفیق نقشه ها و ارزیابی نتایج میباشد. لایههای مورد استفاده شامل لایههای تیپ سنگشناسی، ساختار، آلتراسیون، نشانههای کانیسازی، ﮊئوفیزیک و ﮊئوشیمی میباشند. نقشههای فاکتور با استفاده از دانش کارشناسی، وزندهی و در غالب یک شبکه استنتاجی و با بکارگیری مدل همپوشانی شاخص تلفیق شدهاند. در نهایت با توجه به نقشه پتانسیل معدنی، مناطق مستعد کانیسازی مس پرفیری در نواحی مرکزی منطقه مورد مطالعه و با گسترش شمالیجنوبی بر روی نقشه نهایی مشخص شده است و انجام عملیات حفاری در این مناطق توصیه میشود.
کلمات کلیدیجغرافیایی،سامانه: اطلاعات نقشه پتانسیل معدنی، همپوشانی شاخص، چاهفیروزه
1
۱‐ مقدمه
با توجه به افزایش روزافزون دادهها و اطلاعات زمین مرجع و نیز تنوع و ارزش متفاوت آنها در بررسیهای اکتشافی، دیگر روشهای کلاسیک به تنهایی قادر به تجزیه و تحلیل منابع اطلاعاتی نمیباشند. بدین منظور، امروزه همگام با پیشرفت علوم کامپیوتری، روشهای تجزیه و تحلیل دادههای اکتشافی نیز توسعه و قابلیت ارزشمندی یافته است. در سالهای اخیر GIS تحول انکار ناپذیری را در عرصه مطالعات ذخایر معدنی ایجاد نموده است و سازماندهی و مدیریت دادههای معدنی و اکتشافی را متحول ساخته است.
استفاده از علم و فنآوری GIS ضمن آنکه میتواند در ساماندهی اطلاعات مربوط به مطالعات اکتشاف ذخایر معدنی مورد استفاده قرار گیرد، توانایی آن را دارد که تهیه و تلفیق لایههای مختلف اطلاعاتی را در قالب مدلهای مختلف، با سرعت و دقت بیشتری انجام دهد]۱.[
امروزه استفاده از GIS به منظور تهیه نقشه پتانسیل معدنی توسط دانشمندان علوم زمین متداول گردیده است. تعدادی از محققین نظیر بونهامکارتر، رایت و همکاران، کرانزا و هال، باساب موخوپاﮊایای و همکاران، گیتکس و بولتمان نیز روش همپوشانی شاخص را به منظور تهیه نقشه پتانسیل معدنی به کار بردهاند]۵[،]۲[،]۴.[
این مقاله در نظر دارد تا با استفاده از پردازش و ارزشگذاری لایههای اطلاعاتی سنگشناسی، آلتراسیون، ساختار، نشانههای کانی-
سازی، ﮊئوشیمی و ﮊئوفیزیک تهیه شده در اندیس مس چاهفیروزه و تلفیق آنها به روش همپوشانی شاخص، متدلوﮊی تهیه نقشه پتانسیل معدنی را در محیط GIS ارائه نماید.
تهیه ۲‐ نقشه پتانسیل معدنی
هدف نهایی از بهکارگیری GIS فراهم کردن پشتیبانی برای تصمیمگیریهای فضایی است. قابلیتهای GIS در پشتیبانی از تصمیمگیریهای فضایی را میتوان در بستری از فرایند تصمیمگیری فضایی مورد تحلیل قرار داد. تحلیل فرایند تصمیمگیری فضایی باید در چهارچوب و قالبی مشخص صورت پذیرد]۳.[
اکتشافات معدنی مستلزم در نظر گرفتن همزمان چندین نوع نشانگر فضایی برای ذخایر معدنی نظیر زمین شناسی، ساختار، ویژگی های ﮊئوشیمیایی و ﮊئوفیزیکی منطقه و همچنین محل، موقعیت و نوع اکتشافات معدنی گذشته است. هر یک از نشانگرهای ذکر شده در قالب یک لایه اطلاعاتی در پیکره GIS بکار میروند. مدیر اکتشاف میتواند ازGIS به منظور تلفیق کردن دادهها و تهیه نقشه پتانسیل معدنی برای تصمیمگیری اولویتهای اکتشافی آینده استفاده کند]۱.[
تهیه نقشه پتانسیل معدنی فرایندی در جهت تفکیک مناطق مطلوب و دارای پتانسیل معدنی از سایر نواحی موجود در یک منطقه میباشد. مناطق موجود بر روی نقشه پتانسیل معدنی با توجه به معیارهای در نظر گرفته شده اعم از معیارهای زمین شناسی، ﮊئوفیزیک و ﮊئوشیمی، از نظر پتانسیل معدنی اولویتبندی میشوند. مراحل اصلی تهیه نقشه پتانسیل معدنی را میتوان شامل تعیین فاکتورهای تشخیص کانیسازی، آمادهسازی اطلاعات، تهیه نقشههای فاکتور و تلفیق نقشهها و ارزیابی نتایج دانست]۱.[
۳‐ مدل همپوشانی شاخص
هدف از این بخش ارائه مدل تلفیق همپوشانی شاخص در زمینه اکتشاف ذخایر معدنی است که نشان میدهد چگونه میتوان نقشههای فاکتور مختلف را در محیط GIS با هم تلفیق نمود. سادهترین و شناخته شده ترین مدل GIS بر اساس عملیات منطقی بولین میباشد. این روش دارای نقایصی از جمله ارزش برابر کلیه فاکتورهای ورودی، عدم امکان استفاده از الگوی هدفمند تلفیق نقشهها، تلفیق فاکتورها در یک مرحله و عدم توانایی در اولویتبندی مناطق انتخاب شده در نقشه خروجی میباشد]۱.[
همپوشانی شاخص امکان ترکیب قابل انعطافتر نقشههای فاکتور را در مقایسه با عملیات منطقی بولین فراهم میسازد و نقایص موجود در روش بولین را برطرف مینماید. در این روش فاکتورهای تشخیص کانیسازی بسته به اهمیت آنها از نقطه نظر مدل مفهومی ذخیره معدنی، دادهها و یا دانش کارشناسی، وزندار میشوند و مطابق با یک الگوی هدفمند با یکدیگر ترکیب میشوند.
2
سادهترین نوع وزندار کردن فاکتورها حالتی است که نقشههای ورودی باینری باشند و هر نقشه یک عامل وزنی منفرد را داشته باشد. با این حال وقتی نقشههای چند کلاسه استفاده میشوند، به هر کلاس از هر نقشه یک وزن متفاوت منتسب میشود. در این روش به منظور تلفیق نقشههای فاکتور از رابطه (۱) استفاده میشود.
در این رابطه S امتیاز محاسبه شده برای موضوع یا عارضه، W i وزن i امین نقشهی ورودی و S ij امتیاز j امین کلاس از i امین نقشه است]۱.[
۴‐ مطالعه موردی
منطقه معدنی چاهفیروزه (کهتوکرها) در فاصله ۵۳ کیلومتری شهر بابک واقع شده است. این منطقه تقریباﹰ در بخش مرکزی نقشه زمین شناسی به مقیاس ۰۰۰,۰۵۲:۱ انار و در شمال باختری نقشه زمینشناسی به مقیاس ۰۰۰,۰۰۱:۱ شهر بابک واقع شده است.
نقشه زمینشناسی و آلتراسیون این منطقه در مقیاس ۰۰۰۱:۱ و به وسعت ۸/۳ کیلومترمربع در سال ۵۸۳۱ تهیه شده است.
این محدوده در بخش جنوب شرقی زون فرورانش (Subduction) ارومیه ‐ دختر واقع شده است. با توجه به پتانسیل قوی کانی-سازی مس در این زون و قرارگیری کانسارهای بزرگ مس پرفیری (Porphyry) مانند سرچشمه، میدوک ، دره زار و سونگون ضرورت پیچویی و اکتشاف در این زون کاملاﹰ منطقی است.
کالبد زمینشناسی منطقه از یک پیکره ولکانوپلوتونیسم سازمان یافته که در آن سنگهای ولکانیکی متعلق به ائوسن و ماگماتیسم به پی آمد رخداد پیرنه و زمان الیگوسن مربوط است. عامل کانیسازی سیالات وابسته به تنشهای ماگماتیسم پیرنه و تشدید کننده آن تنشهای تکتونیکی همزمان است. تقریباﹰ در بخش مرکزی ناحیه و با راستای شمالی‐ جنوبی، تودههای دایست پرفیر به درون سنگهای ولکانیکی هجوم برده و آنها را آلتره کردهاند.
شایان ذکر است که در پایانه جنوبی و شرقی منطقه نهشتههای ولکانیکی جوان و رسوبات عهد حاضر، سنگهای مورد سخن را می-
پوشاند. کانیسازی بیشتر در سنگهای دایست پرفیر واقع در بخش مرکزی و در راستای شمالی‐ جنوبی که در واقع متأثر از عناصر تکتونیکی (گسلها) در منطقه بوده، صورت گرفته است.
نکته قابل توجه در این منطقه ارتباط قوی بین کانیسازی در منطقه با گسلهای اصلی موجود در منطقه است که فرضیه رگهای بودن اندیس چاه فیروزه را نسبت به پرفیری بودن آن ارجحیت میبخشد. لازم به توضیح است که همچنان بین رگهای و یا پرفیری بودن اندیس چاه فیروزه بحث وجود دارد.
در اکتشافات ﮊئوشیمیایی اندیس چاهفیروزه که در سال ۴۸۳۱ و در محدودهای به وسعت ۲/۱ کیلومترمربع صورت گرفته است، کارشناسان امور اکتشافات و مهندسی توسعه شرکت ملی صنایع مس ایران شبکه نمونهبرداری به ابعاد ۰۰۱×۰۰۱ (متر مربع) را طراحی و اقدام به نمونه برداری از خاک نمودهاند. در ترسیم نقشههای توزیع عناصر از فایل کامل دادهها (۱۴۱و۴۴۱ نمونهای)
استفاده و برای هر یک از عناصر Cu، Mo، Au، Pb و Zn خطوط تراز مقادیر این عناصر در محدوده اندیس چاهفیروزه رسم و محدودههای آنومالی احتمالی و قطعی برای هر یک مشخص شده است.
با توجه به بررسیهای به عمل آمده و انطباق مناسب و هم ﮊنز بودن عنصر مس با عنصرهای مولیبدن و طلا، معیار ﮊئوشیمی به دو زیر معیار تک عنصری و چند عنصری تقسیم شد. در زیرمعیار تک عنصری مس به عنوان عنصر اصلی و دو عنصر مولیبدن و طلا به عنوان عناصری که بیشترین همبستگی را با مس دارا میباشند انتخاب گردیدند. همچنین در زیر معیار چند عنصری اقدام به تهیه نقشه اندیسهای ادیتیو مس و مولیبدن گردید.
مطالعات ﮊئوفیزیکی این کانسار، شامل برداشت به روش ﮊئوالکتریک میباشد که در سال ۴۸۳۱ صورت گرفته است. این مطالعات جهت تعیین وجود کانیسازی سولفیدی در سطوح عمیقتر و درصورت امکان تعیین محل تودههای سولفیدی و همچنین تمرکز کانیهای سولفیدی انجام شده است. در برداشتهای ﮊئوالکتریک پارامترهای شارﮊابیلیته و مقاومت ظاهری به روش آرایش مستطیلی (Rectangle) اندازهگیری شده است و الکترودهای جریان با فاصله ۰۰۲۱ متر و الکترودهای پتانسیل با فاصله ۰۲ متر به کار گرفته شدهاند]۶.[ همچنین با استفاده از رابطه (۲) میزان فاکتور فلزی نقاط محاسبه گردید و با استفاده از این پارامتر، نقشه رستری فاکتور فلزی نیز تهیه گردید.
رابطه (۲) MF=2000*(CH/RS)
در این رابطه منظور از Rs ,CH و MF به ترتیب مقدار شارﮊابیلیتیه، مقاومت ظاهری و فاکتورفلزی نقاط برداشت ﮊئوالکتریکی می-
باشد. با تطابق سه نقشه فوق با یکدیگر مشخص گردید که آنومالی فاکتور فلزی همپوشانی نسبتا خوبی با آنومالهای شارﮊابیلیتیه و مقاومت ظاهری دارا میباشد. با توجه به اطلاعات ﮊئوفیزیکی موجود در این قسمت از نقشههای منفرد (شارﮊبیلیته, مقاومت ظاهری) و همچنین از نقشههای ترکیبی (فاکتورفلزی) استفاده شده است.
۴‐۱‐ تعیین فاکتورهای تشخیص کانیسازی در منطقه چاهفیروزه
در این مرحله کلیه فاکتورهای موثر در رخداد کانیسازی مشخص شدند. این مرحله از کار اصولاﹰ با توجه به مدل مفهومی ذخیره مورد نظر امکانپذیر میباشد. با توجه به نتایج بررسیهای فوق و بکارگیری دانش کارشناسی، فاکتورهای تشخیص کانی سازی اندیس چاهفیروزه شامل فاکتورهای زون منشأ حرارت و سنگ میزبان، گسلهای اصلی، آلتراسیون هیدروترمال، نشانههای کانی سازی، توزیع میزان عیار عنصر مس، توزیع میزان عیار عنصر مولیبدن، توزیع میزان عیار عنصر طلا، توزیع میزان ادیتیو عناصر مس و مولیبدن، توزیع میزان شارﮊابیلیتیه، توزیع میزان مقاومت ظاهری و توزیع میزان فاکتور فلزی میباشد.
۴‐۲‐ آماده سازی اطلاعات
در این مرحله کلیه لایههای اطلاعاتی موردنظر که در مرحله تعیین فاکتورهای تشخیص کانیسازی تعیین گردیدند، جمعآوری و مطابق با استاندارد پایگاه دادههای مکانی و دستورالعملهای تدوین شده، آمادهسازی شدند. لایه های اطلاعاتی آماده سازی شده شامل تیپ سنگ شناسی، گسل، آلتراسیون، نشانههای کانی سازی، نقاط برداشت ﮊئوشیمی، منحنی هم عیار عنصر مس، آنومالی عنصر مس، منحنی هم عیار عنصر مولیبدن، آنومالی عنصر مولیبدن، منحنی هم عیار عنصر طلا، آنومالی عنصر طلا، منحنی شارﮊابیلیتیه، زون ناهنجاری شارﮊابیلیتیه، منحنی مقاومت ظاهری و زون ناهنجاری مقاومت ظاهری میباشد. نقشه زمینشناسی منطقه مورد مطالعه در شکل (۱) ارائه شده است.
۴‐۳‐ تهیه نقشه های فاکتور تشخیص کانیسازی
از نقطهنظر اکتشاف یک نوع ذخیره معدنی خاص، نحوه تاثیر و ارزش لایههای اطلاعاتی آمادهسازی شده، متفاوت میباشد. نقشه پتانسیل معدنی از تلفیق لایههای اطلاعاتی با توجه به نحوه تاثیر و ارزش لایهها تهیه میشود. به همین منظور لازم است با انجام یکسری پردازشها، نقشه یا نقشههای فاکتور هر لایه اطلاعاتی تهیه شود. با توجه به تنوع تاثیر و ارزشدهی لایههای اطلاعاتی مختلف، پردازشهای مورد نیاز برای تهیه نقشههای فاکتور متفاوت و شامل برخی از موارد کلاسهبندی مجدد نقشه، تولید نقشههای مجاورت، انجام عملیات بر روی جداول اطلاعات توصیفی، وزندهی به کلاسهای مختلف هر نقشه فاکتور، تبدیل فرمت نقشههای فاکتور به فرمت رستر و تهیه نقشه فاکتور واسط و ...... میباشد]۱.[
در تهیه نقشههای فاکتور یک کانسار خاص، علاوه بر استفاده از مدل مفهومی زمینشناسی و کانیسازی ذخیره معدنی مربوطه، نیاز به وارد نمودن دانش کارشناسی در تعیین نحوه تاثیر و ارزش اطلاعات میباشد. در این راستا با برگزاری جلسات کارشناسی مختلف با کارشناسان شرکت ملی صنایع مس ایران، وزن مربوط به هر یک از فاکتورها مشخص شده است. نقشههای مربوط به تعدادی از فاکتورهای موثر در کانیسازی در شکلهای (۲) تا (۷) آورده شده است.
