بخشی از مقاله
چکیده :
کانسار سرب و روی هفتسواران به سن ژوراسیک تحتانی در حوضه جنوب اراک، در زون فلززایی ملایر-اصفهان و در واحدهای سیلتی، ماسه سنگی و شیلی ژوراسیک تحتانی رخ داده است. تصور میشود که فشارهای تکتونیکی با ایجاد زون برشی و گسله، محی کمفشاری را برای تهنشینی مواد معدنی و سیالات کانهدار ایجاد کردهاست. تعداد 170 نمونه پودری از گمانه های منطقه برداشت شد و برای 40 عنصر مورد آنالیز قرار گرفت.
فرایند پردازش داده ها با استفاده از ماتریس همبستگی، تجزیه و تحلیل خوشه ای و فاکتوری صورت گرفت و پس از آن اندیس احتمال کانی زایی ژئوشیمیایی - - GMPI برای فاکتورهای مورد بررسی محاسبه و مدلسازی شد. بر این اساس سه فاکتور اصلی تاثیرگذار بر منطقه شناسایی شد. تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور اول - Cr, - Fe, Pb, Ti, Rb, V, Ba, P در جنوب باختری منطقه مورد مطالعه، تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور دوم - Mg, Al, Si, - K, Ca در گستره شرقی-غربی و تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور سوم - Ta, Zn, Na, S - نیز در جنوب باختری منطقه میباشند.
مقدمه :
اکتشافات ژئوشیمیایی امروزه به عنوان یکی از لایههای اطلاعاتی در اکتشافات مواد معدنی در جهان شناخته شده است. گستره میدان آنالیزهای ژئوشیمیایی، حد تشخیص و حساسیت مناسب دستگاههای آنالیزکننده و دقت آنها امکان آنالیز متغیرهای گوناگون ژئوشیمیایی را فراهم میکند که روشهای متنوع در پردازش دادهها با هدف اخذ نتایج بهینه به همراه نرمافزارهای مناسب و کارا به عنوان دستافزارهای یک ژئوشیمیست، نیل به اهداف اکتشافی را تسهیل میکند. در حقیقت تحولات سالهای اخیر را میتوان به عنوان انقلاب در سیستمهای اکتشافی قلمداد نمود که در راستای آن دستاوردهای شایان توجه در زمینه اکتشافات ژئوشیمیایی حاصل شده که حاصل تلاش بیوقفه اساتید این شاخه و پیگیری رهروان این علم است.
حجم عظیم اطلاعاتی که در چرخه دادهپردازیهای ژئوشیمی اکتشافی وارد شده، کارشناسان را برآن می-دارد که پس از رقومی کردن آنها به راهحلهایی متوسل شوند که نتیجه آن دستیابی به مناطق پر پتانسیل و امیدبخش است. کارآیی سیستم کلاسیک اکتشافی و تکیه بر یافتههای عینی در صحرا، امروزه در اکتشافات جایگاه مقبولی ندارد. هنر اکتشافات با درنظر گرفتن قوانین آمار و احتمالات و با علم بر احتمال تمرکز مواد معدنی، احتمال کشف و دسترسی به اهداف اکتشافی را سالم تر و آسانتر مینماید. ثبت آنومالی های ژئوشیمیایی و جدایش آن از زمینه، از اساسی ترین مسائل در مطالعات اکتشافی است که باید در آن تمام عوامل ایحاد کننده ناهنجاریی مد نظر قرار گیرند به ویژه این که همه ناهنجاری ها در ارتباط با کانی سازی نیستند
بنابراین شناخت الگوی پراکندگی عناصر در محی های مختلف اهمیت بسزایی دارد و ضرورت وجود روش هایی برای بهینه سازی فرایندهای ژئوشیمیایی و ثبت ناهنجاری های واقعی اهمیت دارد - . - Fresman, 1939 از روش هایی که کاربرد فراوان در مطالعات اکتشافی و بررسی الگوی ژئوشیمیایی عناصر دارد، روش های آماری چند متغیره است. این روش به بررسی تغییرات هم زمان چند متغیر و استنباط آماری ناشی از آن می پردازد و کاربرد فراوانی در مطالعات علوم زمین دارد
کانسار سرب و روی هفت سواران یکی از کانسارهای با میزبان آواری حوضه جنوب اراک است که در کمربند فلززایی ملایر-اصفهان و در واحدهای سیلتی-ماسه سنگی-شیلی ژوراسیک تحتانی تشکیل شده است. محدوده اکتشافی هفتسواران در استان مرکزی و در جنوبشرق شهر اراک قرار دارد - شکل . - 1 این کانسار در 25 کیلومتری جنوب باختری شهر خمین، در محدوده طولهای جغرافیایی 49 درجه و 55 دقیقه تا 50 درجه و 1 دقیقه و عرضهای جغرافیایی 33 درجه و 22 تا 36 دقیقه قرار دارد.
محدوده هفتسواران شامل سنگهای شیل و ماسه سنگی ژوراسیک زیرین، سنگهای آهکی اوربیتولیندار، آهک و مارن و نهشتههای جوان کواترنر می-باشد. منطقه عملیاتی و اکتشافی کوه هفتسواران بطور کلی شامل دو بخش تقریباً مجزا و بافاصله نزدیک از همدیگر میباشد که مابین آنها خ الراس مرتفع آهکهای کرتاسه میانی واقع شده است و از لحاظ جایگیری ماده معدنی سرب و سنگمیزبان تا حدودی با همدیگر متفاوت میباشند، بر این اساس به دو بلوک، شامل بلوک غربی و بلوک شرقی تقسیم شده است. نمونههای مورد بررسی در این مقاله به صورت 170 نمونه پودری از بلوک غربی برداشت شدهاند. نقشه زمینشناسی منطقه در شکل 2 آورده شده است.
بحث:
مراحل دادهپردازی در این مقاله شامل فایلبندی دادههای خام دریافت شده از آزمایشگاه، شناسایی و جایگزینی دادههای سنسورد به روش جایگزینی ساده، شناسایی مقادیر خارج از رده توس نمودارهای جعبه-ای - - Box-Plot و تعدیل آنها توس روش دورفل، مطالعات آماری تک متغیره و چند متغیره و ... می باشد.
از دادههای نرمال شده جهت محاسبه ضرایب همبستگی عناصر بهره گرفته شد - جدول . - 1 عنصر تیتانیوم با وانادیوم - - 0/94، روبیدیوم - - 0/89 و باریم - - 0/71 بیشترین همبستگی را نشان میدهند. همبستگی این عنصر با سرب نیز بالا میباشد - . - -0/63 کروم بیشترین همبستگی را با عناصر تیتانیوم - - 0/65 و وانادیوم - - 0/62 نشان میدهد. آهن نیز بیشترین همبستگی را با عناصر سرب - - 0/62، زیرکونیم - - -0/70، تیتانیوم - - -0/80، روبیدیوم - - -0/67، وانادیوم - - -0/70، فسفر - - -0/75 و باریم - - -0/62 دارد. عناصر استرانسیم، مس، منگنز، نیکل، تانتالیم و روی هیچگونه همبستگی قوی با سایر عناصر نشان نمیدهند.
پس از آن تجزیه و تحلیل خوشهای بر روی دادهها انجام گرفت. تجزیه و تحلیل خوشهای یکی از روشهای چندمتغیره است که هدف از آن دست یافتن به ملاکی برای طبقهبندی هر چه مناسب تر متغیرها و یا نمونهها بر اساس تشابه هر چه بیشتر درونگروهی و اختلاف هر چه بیشتر بینگروهی است
در اینجا ملاک شباهت ضریب همبستگی و الگوریتم خوشهبندی روش وارد - - Ward method و فاصله پیرسون - - Pearson r بوده است. شکل 3 دندروگرام حاصل از آنالیز کلاستری دادههای محدوده مورد مطالعه را نشان میدهد. با توجه به دندروگرام ارائه گردیده، نتایج ذیل قابل استنتاج است:در این دندروگرام دو گروه اصلی دیده میشود شامل گروههای A1 و .A2 گروه A1 به دو زیرگروه B1 و B2 قابل تقسیم است، که گروه B1 شامل عناصر سنگساز منطقه میباشد. گروه B2 شامل دو زیرگروه C1 و C2 میباشد و نشاندهنده عناصر اصلی کانیسازی در منطقه و در ارتباط با گوگرد و سدیم است. گروه A2 به دو زیر گروه B3 و B4 تقسیم شده است که این دو زیرگروه شامل عناصر لیتوفیل بوده و وجود Ni در بین آنها میتواند حاکی از منشا یکسان باشد.
تجزیه فاکتوری یا عاملی، نامی عمومی است که به گروهی از روشهای آماری چندمتغیره اطلاق میشود و هدف اولیه آن تفسیر ساختار ماتریس واریانس- کوواریانس مجموعهای از دادههای چندمتغیره است. تجزیه عاملی بین مجموعهای متشکل از متغیرهای گوناگون که به ظاهر بیارتباط هستند، رابطه خاصی را تحت یک مدل فرضی برقرار میکند
بنابراین از اهداف اصلی تکنیک تجزیه عاملی، کاهش ابعاد داده-ها است. در جدول 2 پارامترهای آماری شامل مقادیر ویژه، واریانس و واریانس تجمعی هر مولفه همراه با مقادیر مشارکت هر مولفه محاسبه گردیده است. بیشترین مقدار ویژه در ارتباط با مولفه اول و برابر 7/5 و کمترین مقدار مربوط به مولفه پنجم و برابر 1/1 است. واریانس تجمعی معیاری جهت تعیین فاکتورها میباشد. با توجه به جدول 2 مشاهده میشود که تعداد 3 فاکتور میتوانند تقریباً 60/5 درصد کل تغییرپذیری را توجیه کند که با توجه به این تعداد فاکتور مقدار قابل قبول است.
بنابراین بر اساس آنالیز فاکتوری برای دادههای منطقه مورد مطالعه، تعداد 5 فاکتور معرفی شده است. این تعداد فاکتور از روی نمودار صخرهای - - scree plot در شکل 4 نیز قابل تائید است. از بین 5 فاکتور انتخاب شده، فاکتور اول بیشترین واریانس را دارا میباشد و بخش زیادی از تغییرپذیری را به تنهایی توجیه میکند بهطوریکه میزان واریانس فاکتور اول تقریباً 32/65 درصد، فاکتور دوم تقریباً 21 درصد و فاکتور سوم 6/7 درصد کل تغییرپذیری میباشد. در جدول 3 عناصر مربوط به هر یک از فاکتورها مشخص شده است.
تاثیر فاکتور اول بر عناصر کروم، زیرکونیم، تیتانیوم، روبیدیوم، وانادیوم، باریوم و فسفر شامل مقادیر منفی و بر آهن و سرب شامل مقادیر مثبت میباشد که میتواند حاکی از منشأ متفاوت این دو دسته باشد. فاکتور دوم شامل عناصر منیزیم، آلومینیوم، سیلیسیم، کلسیم و پتاسیم است که نشاندهنده عناصر سنگساز است. فاکتور سوم شامل عناصر تانتالیوم، روی، سدیم و گوگرد است که میتواند نشاندهنده حضور سولفیدهای این عناصر باشد.
پس از آن برای ترسیم نقشههای مربوطه جداول امتیاز فاکتوری - - factor scores برای 170 نمونه مورد مطالعه تهیه شد. با توجه به اینکه طیف نمرات نمونهها در فاکتورها متغیر بوده، فازیسازی میتواند مشکل ترسیم را مرتفع سازد. طبق رابطه 1 دادهها در طیف صفر تا یک تبدیل و در نرمافزار RockWorks نقشه فازی فاکتوری سهبعدی ترسیم شد که در آن GMPI اندیس احتمال کانیزایی ژئوشیمیایی - Geochemical - Mineralization Probability Index و FS امتیاز فاکتوری مربوط به هر نمونه است - . - Yousefi,2012 مدلهای سه بعدی این اندیس در شکل های 5 تا 7 به نمایش درآورده شده است.
بر اساس نتایج حاصل از مطالعه این مدل ها، تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور اول - Cr, Fe, Pb, Ti, Rb, V, Ba, - P در جنوب باختری منطقه مورد مطالعه - شکل - 5، تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور دوم - Mg, Al, Si, K, Ca - در گستره شرقی-غربی - شکل - 6 و تمرکز عناصر تحت تاثیر فاکتور سوم - Ta, Zn, Na, S - نیز در جنوب باختری منطقه میباشند
نتیجه گیری :
انجام این پروژه پژوهشی در کانسار هفتسواران در منطقه خمین با به کارگیری مطالعات آماری تکمتغیره و چندمتغیره و همچنین مدلسازی، نتایجی را به دنبال داشت که در زیر به آنها اشاره میکنیم:
1. بررسی ماتریس همبستگی نشان میدهد که سرب بیشترین همبستگی را با آهن و تیتانیوم دارد و عنصر روی با سایر عناصر همبستگی قابل توجهی را نشان نمیدهد.
2. بر اساس نتایج حاصل از آنالیز فاکتوری پنج فاکتور تاثیرگذار در منطقه مورد مطالعه رخداده است. در هر فاکتور یک پاراژنز ژئوشیمیایی از عناصر مشاهده میشود که در زیر به شرح آنها پرداخته شده است:
