بخشی از مقاله
مقدمه
امروزه جدایش آنومالی از زمینه و جداسازی آنومالیهای با درجات شدت گوناگون، مهمترین کار در مطالعات ژئوشیمیایی است. روشهای مبتنی بر هندسه فرکتال با توجه به خصوصیاتی چون استفاده از تمام دادهها، در نظرگرفتن شکل-هندسی در برگیرنده عیارهای گوناگون و توجه به نوع توزیع دادهها از بهترین روشها در جدایش آنومالی ژئوشیمیایی از زمینه می باشد ( Cheng, et al., .(1994 نتایج حاصل از روشهاسُنّتیی مبتنی بر آمارکلاسیک تا مدتها به عنوان تنها روشهای تحلیلدادهها مورداستفاده قرار میگرفت که دارای نقایصی از قبیل شرط تبعیت ازتوزیع نرمال، حذف تعدادی ازدادهها بهعنوان خارج از ردیف، عدم توجه به توزیع فضایی دادهها و نیز عدم توجه به شکلهندسی آنومالیها می-باشد .(Davis, 2002) روش فرکتال عیار- مساحت در اکتشافات ژئوشیمیایی برای جدایش جوامع آنومال از زمینه، نخستینبار توسط( Cheng, et al., (1994 براساس رفتار فرکتالی توزیعهای ژئوشیمیایی در طبیعت ارائه شده است. نمودار لگاریتمی عیار در برابر مساحت تجمعی در نقاطی میشکند یا به عبارتی تغییر شیب تند میدهد که این نقاط نمایانگر تغییر از زمینه به آنومالیهای درجات مختلف و بهتبع آن تغییرات در شرایط زمینشناسی به خصوص کانی-سازی است .(Agterberg, et al., 1996) بهطورکلی دادههای ژئوشیمیایی رفتار مولتیفرکتال یا چندفرکتالی دارند که این نشانگر میزان تغییرات در شرایط زمینشناسی، ژئوشیمیایی، دگرسانی، هوازدگی سطحی، کانیسازی و بهدنبال آن مراحل غنیشدگی یکعنصر است .(Goncalves, et al., 2001) لذا، در انتخاب روشیمعیّن از میان روشهای مختلف موجود جهت تعیین آنومالیهای ژئوشیمیایی، باید به این نکته توجه نمود که هیچیک از روشهای موجود جهت تعیین و شناسایی آنومالیها، مستقل از دانش زمینشناسی نبوده و جهت هر گونه تفسیری از نتایج بدست آمده، بایستی آنها را با اطلاعات زمینشناسی منطقه
منطبق نمود. روش فرکتال عیار- مساحت مبتنی بر میزان مساحتی است که هر عیار خاص در منطقه مورد مطالعه اشغال نموده است. هر چه عیارعنصر افزایش یابد، میزان مساحت اشغالی توسط آن کاهش می یابد. یکی از رایجترین روشها برای نمایش توزیع عیار یکعنصر در یک منطقه ترسیم نقشهکنتوری (منحنی-میزان) همعیار عنصرمربوطه در منطقه موردمطالعه است. اگر مقدار هرکنتور عیاری برابر با در نظر گرفته شود، می توان یک معادلهتوانی بصورت زیر برای تمرکز مواد با خواص فرکتال ارائه نمود ( Cheng, et al., 1994; Carranza, .(2009
- A( )
A( ) مساحت تجمعی محصورشده توسط خطوط همعیاری است که عیارمتناظر آنها بزرگتر یا مساوی است. مقدار نیز در حقیقت نمانگری بُعدفرکتال مربوطبه دامنههای متفاوت میباشد. با ترسیم تغییراتمساحت دربرابر عیار در نموداری لگاریتمی میتوان بُعد هرجامعه را از طریق شیب خطبرازششده بهآن حساب نمود. نقاطشکست (تغییرشیب خطبرازششده) در این نمودار بیانگر تغییر یک-جامعه به جامعهدیگر است، بهگونهای که علاوه بر جداکردن زمینه، میتوان آنومالیهای با درجات شدت مختلف یکعنصر و حتی دربرخیموارد کانیسازی-های اصلی و فرعی مربوط به آنعنصر را از یکدیگر جدانمود ( Li, et al., .(2003 تغییر از جامعهای به جامعهای دیگر نشاندهنده شرایط زمینشناسی، ژئوشیمیایی و کانیشناسی است. این توانایی منحصربهفرد بهخاطر ماهیت فرکتالی توزیععناصر درطبیعت است. این مسأله سبب میشود که نیازی به حذف مقادیر خارجازردیف نباشد زیرا بهدلیل ماهیتفرکتالی دادهها بهطورخودکار این دادهها خنثی میشوند ( Agterberg, et al., 1996; Goncalves, et al., .(2001 محدوده 2000کیلومترمربعی اطراف معدنانگوران از پتانسیلمعدنی بسیاربالایی برخورداراست و آثار کانیسازی رگهای سرب، روی و مس در بخش
43
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
های میانی و شمالی آن به چشم میخورد. کانسار سرب و روی انگوران موجب شده است که این منطقه و نواحی اطراف آن بهعنوان خاستگاه صنعت و قطب سرب و روی ایران مطرح شود و همواره مورد مطالعه قرارگیرد (شکورزاده و رهبر، .(1385 اولین مطالعات اکتشافی در تاریخچه فعالیتهای اکتشافی منطقه انگوران توسط سازمان زمینشناسی ژاپن در سال 1968 توسط آقای هیرایاما انجام گرفته است که نتیجه آن تحتعنوان »مطالعات زمینشناسی معدنانگوران، گزارش شماره226، سازمان زمینشناسی ژاپن، «1968 ثبت شده است ( Pride, et al., .(2004
طی سالهای 1966 تا 1968 سازمان زمینشناسیایران، عملیات صحرایی و برداشتهای زمینشناسی مربوطبه تهیه نقشه زمینشناسی چهارگوش تکاب-شاهیندژ در مقیاس1:250/000 را انجام داده است که نقشه مذکور، بعد از ده سال، در سال 1976 آماده چاپ شد. گزارش شماره 50 سازمان زمینشناسی ایران، از سال 1982 به همراه نقشه مذکور (در پشت آن) چاپ و منتشر میشود .(Pride, et al., 2004) چهارگوش تکاب- شاهیندژ شامل شش برگه به مقیاس 1:100/000 است که هریک دارای 30 ثانیه طولجغرافیایی 45)کیلومتر) و 30 ثانیه عرضجغرافیایی 55/3)کیلومتر) هستند یعنی هر برگه مساحت تقریبی در حدود 2490 کیلومترمربع را پوشش میدهد. برگه تختسلیمان یکی از آنهاست که منطقه انگوران در آن واقع شده است .(Pride, et al., 2004) در این مقاله، برای اولینبار، روش فرکتال عیار- مساحت برای تشخیص زونهای کانیسازی در منطقه انگوران بهکار رفته است.
زمینشناسی منطقه انگوران
منطقه موردمطالعه از نظر ساختمانی در محل برخورد زون البرز-آذربایجان، زون ایرانمرکزی و زون سنندج- سیرجان واقع بوده و از آنرو دارای ویژگیهای زونهای یاد شده نیز می باشد (باباخانی و قلمقاش، 1380؛ شکورزاده و رهبر، .(1385 مهمترین واحدهای سنگی رخنمونیافته در منطقه موردمطالعه، براساس باباخانی و همکاران، 1381، عبارتنداز: سنگآهک منسوب به سازندقم که قسمت اعظم بخش شمالی منطقه را تشکیل داده است. در بخش جنوبی آن، سنگهای دگرگون بادرجهدگرگونی کم تا متوسط شامل آمفیبولیت-سرپانتینیتشیست، از شمالباختری تا مرکز کشیده شده شدهاند. شمال آهکقم را نیز یکرخنمون دگرگون دیگر شامل گنایسفلدسپاتدار بهخود اختصاص داده است که تا شمال خاوری امتداددارد. رخنمونهای نواری مرمر معمولاً در لابلای سنگهای دگرگون پراکندهاند.
یکرخنمون سنگآهک تودهای تا ضخیملایه منسوب به آهکانگوران هم از مرکز به سمت باختر امتداد یافته است. در نیمهپایینی منطقه، سنگهای آذرین-روشن شامل آندزیت- داسیت دیده میشود. چندرخنمون پراکنده بازالت و یک-رخنمون تراورتن نیز در بخش خاوری منطقه جایدارند. امتداد گسلهای غالب منطقه نیز شمالباختری- جنوبخاوری است (شکل.(1 در منطقهمذکور، کانی-سازی عناصر سرب، روی، مس، منگنز و آرسنیک بهوضوح قابلمشاهدهاند. رخنمونهای گالن و زرنیخ در نیمهشمالی منطقه، بهخصوص در آثار معدنکاری قدیمی و داخل ترانشههای قدیمی واقع در شمالخاوری وجوددارد. در جنوب-باختری، رگههای حاوی کالکوپیریت، پیریت، مالاکیت دیده میشوند. در بخش-های آهکی منطقه نیز، آنکریتهای حاوی رگههای منگنز دندریتی فراواناند.
پاییز 92، شماره 9
نمونهبرداری و آنالیزنمونهها
اکتشافات ژئوشیمیایی در منطقهانگوران، شامل برداشت 258نمونه رسوب-آبراههای است که از جزء -80 مشخاک برداشتشد و پس از آمادهسازی اولیه، برای آنالیز به آزمایشگاه SGS کانادا ارسالگردید. نمونهها با استفاده از روشICP-MS برای 35عنصر و روشFire Assay برای عنصرطلا موردآنالیزقرارگرفت (جدول.(1
شناخت و جدایش جوامعسنگی
در محیط GIS با استفاده از نقشه زمینشناسی، توپوگرافی، آبراههها و موقعیت نمونهها، انواع سنگ بالادست هر نمونه مشخصگردید. در اینحالت با مشخصکردن حوضهآبریز هرنمونه، تمامی واحدهای سنگی که رسوبات حاصل از فرسایش آنها، سهمی در تشکیل نمونه داشته اند، شناسایی شدند (جدول.(2 سپس تعداد نمونههای هر زیرجامعه یکسنگی، دوسنگی و بیش از دوسنگ و نیز سهم هریک در جامعه کل نمونهها تفکیک شدند. در زیرجامعه تکسنگی بیشترین نمونهها مربوط به جامعه سنگآهک و در دوسنگی مربوط به جامعه آمفیبولیت-کلریت شیست با میان لایههای آهک تودهای تا ضخیملایه است.
بدیهیاست هرچه بر تعداد نمونههای زیرجامعه تکسنگی افزوده شود و از تنوع گونههای سنگ بالادست کاسته گردد، محیط همگنتری از نظر منشاء رسوبات آبراههای در منطقه وجودخواهدداشت و از شدت تأثیر این عامل بر غیرنرمال شدن جامعه نمونههای ژئوشیمیائی کاسته می شود.
بررسی زمینه محلی در هر یک از جوامع سنگی و مقایسه آنها با جامعهکلی
بررسی جدول کلارک عناصر مختلف در سنگهای گوناگون نشان میدهد که توزیع عناصر کانیساز در واحدهای سنگی مختلف متفاوت است. بهعنوان مثال زمینه عنصر نیکل در سنگهای اولترابازیک حدود 2000 پیپیام است، در حالی که در سنگهای گرانیتی 4/5 پیپیام غلظت دارد. لذا اگر جامعه نمونههای ژئوشیمیائی برداشت شده از این دو محیط با هم تشکیل یک جامعه را بدهند اکثر نمونههای بهظاهر آنومال را نمونههای برداشت شده از مناطق تحت پوشش سنگهای اولترابازیک تشکیل خواهند داد. درحالیکه ممکن است غلظت نیکل در این نمونهها در حدزمینه سنگهای اولترابازیک باشد و از لحاظ کانیسازی اهمیتی نداشته باشد (درفاز سیلیکاتی باشد). (جدول(3 مقدار فراوانی عناصر را در تیپهای سنگی آذرین و رسوبی با گسترش نسبتاً زیاد را نشان میدهد.
بیشترین حساسیت از آن مس با ضریب 87 (ماکزیمم مقدار آن درسنگهای بازیک و حداقل آن در سنگهای آهکی است) سپس نیکل 65 و آرسنیک 13 میباشد. این ارقام نشان میدهد که مقدار یک عنصر در حوضهآبریز تا جائی که به لیتولوژی حوضهآبریز مربوط میشود، به شدت تغییرپذیر بوده و بدون نرمالایزکردن مقدار عنصر نسبت بهجنس سنگهای بالادست در حوضه آبریز امکان دستیابی به یک جامعه همگن که بتوان براساس آن مقدار زمینه، حد آستانهای و آنومالی ها را در آن مشخص کرد غیرممکن میباشد. لازم بهیادآوری است که مقدار زمینه یکسنگ از یک ناحیه به ناحیه دیگر ممکن است تغییرکند. در اکتشافاتناحیهای مناسبتر آن است که بهجای کلارک جهانی از مقدار زمینه ناحیهای بهرهجست. این مقدار را میتوان معادل میانه جامعه در نظر گرفت (حسنیپاک و شرفالدین، .(1384
44
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز 92، شماره 9
شکل.1 موقعیت نمونههای برداشت شده، زمینشناسی و مقطع عرضی A-A منطقه انگوران( براساس باباخانی، ع. ر.، و همکاران، 1381 با اندکی تغییرات).
جدول.1 نتایج آنالیز نمونههای شماره 211 تا 250 برای عناصر سرب، روی، مس، نیکل، منگنز، آرسنیک و طلا.
عنصر Pb Zn Cu Ni Mn As Au
روش آنالیز ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 FA301
واحد ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppb
حدحساسیت دستگاهی 2 0/5 0/5 1 2 3 1
شماره نمونه
211 1670 285 14/5 14 777 107 6
212 84 90 10/8 14 809 9 13
213 79 65 11/3 16 736 5 6
214 17 30 14/3 14 248 1/5 0/5
215 25 52 30/7 28 863 17 0/5
216 122 308 149/0 38 2750 71 12
217 23 81 31/7 42 767 17 20
218 19 46 19/9 19 436 1/5 4
219 14 39 18/3 5 1130 10 6
220 37 84 25/8 31 678 23 16
221 31 83 35/7 30 730 19 20
222 37 165 27/9 19 983 58 23
223 19 108 24/4 19 1890 107 2
224 20 86 13/2 12 770 18 2
225 36 179 15/2 16 1260 11 12
226 71 253 82/1 60 722 31 9
227 38 214 24/9 25 807 13 5
228 20 127 16/9 13 1220 12 11
45
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز 92، شماره 9
ادامه جدول .1 نتایج آنالیز نمونههای شماره 211 تا 250 برای عناصر سرب، روی، مس، نیکل، منگنز، آرسنیک و طلا.
229 18 106 22/5 12 659 8 8
230 34 103 10/3 11 574 17 21
231 16 50 9/5 11 510 14 0/5
232 48 181 27/3 39 878 85 0/5
233 41 96 70/2 269 1110 1/5 4
234 20 103 74/8 354 1390 1/5 4
235 35 96 70/3 480 1330 1/5 2
236 65 76 47/6 81 954 4 9
237 78 88 53/8 116 1020 1/5 16
238 51 102 74/7 190 1170 4 7
239 61 93 31/9 64 859 26 3
240 84 88 48/4 97 927 8 22
241 54 258 39/1 46 1870 32 13
242 136 246 45/2 44 1100 25 11
243 41 217 30/0 46 3500 43 23
244 85 195 37/1 37 1000 21 19
245 21 78 74/1 56 1210 8 13
246 23 105 91/2 53 1530 17 0/5
247 15 86 25/1 37 1010 19 0/5
248 75 170 70/6 63 1430 63 0/5
249 14 103 13/2 16 1160 23 0/5
250 20 58 22/1 50 853 1/5
جدول.2 علائماختصاری بهکاررفته مربوط به جوامعسنگی مختلف.
ترکیب سنگ بالادست علامت اختصاری
سرپانتینیت Ser
آمفیبولیت-کلریت شیست Sch
سنگ آهک Lst
میان لایه های آهک توده ای تا ضخیم لایه Mbl
آندزیت- داسیت- ریولیت An
دایک های دیابازی و اسیدی Dyk
توف Tuf
تراورتن Tra
46
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز 92، شماره 9
جدول.3 مقادیر کلارک و نسبت ⁄
عنصر سنگهای رسوبی
CS SH LM
سرب 7× 20 9
روی 16× 95 20
مس 1× 45 4
نیکل 2× 6/8 2
منگنز 400× 800 400
آرسنیک 1 13 1
طلا - - -
خنثیسازی تغییرات لیتولوژی با استفاده از محاسبه شاخص غنیشدگی
پس از آن که براساس نوع سنگ بالادست جوامع آماری جداشدند، در هر یک از جوامع، اثر لیتولوژی (اثر مؤلفه سین ژنتیک) حذف یا حداقل کاهش مییابد. معمولاً از مقدار میانگین یا میانه هر یک از عناصر در هر یک از جوامع بهعنوان مقدار زمینه استفاده میشود. با تقسیم هریک از دادهها بر مقدارزمینه، مقدار شاخص غنیشدگی بهدست میآید:
Ci E i
C m
در این رابطه Ei شاخص غنیشدگی، Ci غلظت عنصر مورد نظر در نمونه iام از جامعه مورد نظر و بالاخره Cm مقدار زمینه (میانگین یا میانه) مربوط بهجامعه مورد نظر است. شاخص غنیشدگی تا حدزیادی مستقل از تغییرات لیتولوژی است. پس از محاسبه شاخص غنیشدگی برای جوامع مختلف، میتوان آنها را با هم ادغام کرده و تحت یک جامعهآماری موردبررسی قرارداد. از خواص دیگر شاخص غنیشدگی آن است که تا حدودی خطاهای تصادفی را کاهش میدهد (حسنیپاک و شرفالدین، .(1384
مطالعه همبستگی عناصر
محاسبه ضریب همبستگی بسته به نوع دادهها معمولاً به دوصورت انجام میشود. یکی از این روشها روشپیرسون میباشد. در این روش فرض نرمالبودن دادههاالزاماً باید صادق باشد. درصورتیکه توزیع دادهها نرمال نباشد یا باید از دادههای تبدیل یافته و یا از روشهای ناپارامتری استفاده کرد که یکی از این روشها محاسبه »ضریب همبستگی رتبهای اسپیرمن« می باشد(حسنیپاک و شرفالدین، .(1384 در(جدول (4 ضرایبهمبستگی بین عناصر بهروش اسپیرمن محاسبه شدهاند. همانگونه که مشاهده میشود نیکل و کروم »همبستگی بسیار قوی« دارند .(rs=0.838) عنصر سرب با عنصر روی »همبستگی قوی« دارد (rs=0.616)، لذا با افزایش میزانسرب، میزانروی در این منطقه افزایش مییابد.
47
مقادیر کلارک برای عناصرمنتخب.
سنگهای آذرین
بازی حدواسط اسیدی Max/Min
6 12 19 3/3
105 75 39 6/6
87 40 10 87
130 50 4/5 65
1200 1200 400 3
2 2 1/5 13
3/6 2/8 0/8 4/5
عنصر طلا با عناصر سرب و روی دارای همبستگی منفی است لذا با کاهشطلا در این منطقه، مقادیر سرب و روی افزایش مییابد.
