False

معدن ایرانیان

روش ها و تکنیک های اکتشاف معدن قسمت اول




١٣٩٧/٢/٣
مقدمه
با توجه به کشف و شناسایی معادن زیادی در چند دهه گذشته در سطح جهان، کشف ذخایر جدید به‌خصوص در مناطقی که تحت پوشش فعالیت‌های اکتشافی در گذشته بوده‌اند دشوار و دشوارتر می‌شود و هر چه زمان می‌گذرد با کشف شدن معادنی که شواهد و نشانه‌های بیشتری را بروز داده‌اند کاوشگر معدنی به ناچار به‌سوی کشف معادنی باید باشد که از دید تیزبین گذشتگان مخفی مانده‌اند و معمولا آثار عمده‌ای در سطح زمین از خود به‌جا نگذاشته‌اند.
از دیگر سو، علم اکتشاف مواد معدنی نیز به‌صورت یک علم پویا در حال تکوین و تکامل است و با به‌کارگیری فناوری‌های نو به‌سوی یافتن روش‌های نوین و یا پویاتر کردن روش‌های اکتشافی شناخته شده گام برمی‌دارد. لذا آشنایی با روش‌های نوین اکتشاف از جمله ضروریات است در چنین شرایطی عدم به‌کارگیری نیروهای کارآمد و مدیریت با تجربه و آشنا با تکنولوژی‌های روز در حیطه اکتشاف مواد معدنی سبب هدر رفتن سرمایه‌های ملی، از دست دادن زمان جهت دستیابی به معادن جدید و در نتیجه سد کردن توسعه اقتصادی در دید کلان آن می‌شود. در این نوشته گذری کوتاه به آخرین تکنیک‌های اکتشافی که در چند سال اخیر در سطح جهان مطرح گشته‌اند خواهیم داشت هرچند به‌منظور اجتناب از طولانی شدن این نوشته، نگارنده به ناچار بخشی از مطالب را حذف کرده که امید است در فرصت دیگری مطالب مذکور ارائه شود. بدیهی است شرح کامل هر یک از تکنیک‌های معرفی شده در چارچوب این نوشته نمی‌گنجد و هدف نگارنده بیشتر مطرح کردن آنها بوده تا انشاءالله در پروژه‌های اکتشافی مورد استفاده قرار گیرند. در نوشته حاضر به تکنیک‌های جدید در هر مرحله از مطالعات اکتشافی که شامل مطالعات ماهواره‌ای، زمین‌شناسی، ژئوشیمی، ژئوفیزیک و حفاری‌های اکتشافی هستند اشاره می‌شود.
مطالعات ماهواره‌ای
داده‌های حاصل از ماهواره‌ها در تشخیص برخی کانی‌ها، زون‌های آلتراسیون، ساختمان‌های زمین‌شناسی و تکتونیکی، استفاده در توپوگرافی، تشخیص تقریبی نوع سنگ کاربرد دارند. ماهواره‌های Landsat, Aster, JERS-1 از آن جمله‌اند که مجهز به سنسورهای جذب امواج EM در دامنه طول موجی مرئی تا مادون قرمز (۴ تا ۱۵ باند) هستند. در چند سال اخیر به‌منظور افزایش قدرت تفکیک امواج و شناسایی دقیق‌تر انواع کانی‌ها سنسورهای Hyperspectral که قادر به تفکیک ۲۲۰ باند هستند ابداع شده‌اند. این سنسورها برای اولین‌بار در سال ۲۰۰۰ در ماهواره ۱-OE به‌کار گرفته شدند و حدود ۲۰ کانی را با استفاده از داده‌های ‌هایپرین می‌توان تشخیص داد و بدین ترتیب می‌توان اطلاعات با ارزشی جهت شناسایی نواحی مستعد معدنی با استفاده از این داده‌ها کسب کرد،
علاوه بر به‌کارگیری ماهواره، ثبت داده‌های حاصل از انعکاس امواج EM از طریق اسکنرهای Hyperion با نصب سنسورهای مذکور در هواپیما نیز انجام می‌یابد (Airborne Hyperspectral) در این روش اسکنر درهر روز حدود ۶ـ۵ گیگابایت داده را جمع‌آوری می‌کند و در هر روز می‌توان حدود ۳۵۰۰ کیلومتر مربع از سطح زمین را برداشت کرد. بنابراین در مدت کوتاهی منطقه وسیعی را می‌توان زیر پوشش قرار داد که این امر باعث شناسایی اولیه نواحی مستعد معدنی در زمان کوتاه می‌شود و انواع زون‌های آلتراسیون و زون‌های اکسیدی آهن (هماتیتی، گوتیتی، ژاروسیتی) با این روش قابل تفکیک هستند.
با استفاده از سنسورهای SAR(Polarimetric (Synthetic Aparture Radar که امواج مایکروویو را فرستاده و انعکاس آنها را از زمین دریافت می‌‌کند (سنسورهای نوع Active) امکان تشخیص انواع سنگ‌ها وجود دارد، امواج مذکوراز ابرها و گیاهان هم عبور می‌‌کنند و بنابراین در مناطق با پوشش ابری گسترده و جنگلی کاربرد بیشتری دارند. ضمنا با استفاده از امواج (TIR (Thermal Infrared نیز که توسط ماهواره‌های Aster و Hyperion نیز ثبت می‌‌شوند با تشخیص میزان سیلیس در سنگ‌ها تا حدودی نوع سنگ‌ها قابل تفکیک است. بدیهی است این تکنولوژی در تهیه نقشه‌های زمین‌شناسی به‌خصوص در مناطق صعب‌العبور و کوهستانی کاربرد دارد. ضمنا با استفاده از سنسورهای SAR مناطق تکتونیکی که ممکن است جایگاه ذخایر معدنی باشند نیز به خوبی شناسایی می‌شوند. از امواج TIR علاوه بر تشخیص سنگ‌ها، در اندازه‌گیری گرادیان حرارتی زمین نیز استفاده می‌شود که جهت شناسایی مناطق ژئوترمالی و ذخایر سطحی سولفوره (حرارت محیط بر اثر اکسیداسیون سولفورها افزایش می‌یابد) کاربرد دارند. تکنولوژی مطالعات ماهواره‌ای به سرعت در حال پیشرفت است و کارآیی نرم‌افزارهای مربوطه در تجزیه و تحلیل داده‌ها نیز در حال افزایش است.
ژئوشیمی اکتشافی
احتمال ثبت نشدن آنومالی‌هایی از عناصر در مناطق تحت پوشش اکتشافات ژئوشیمیایی همواره از دغدغه‌های عمده کارشناسان مربوطه بوده است و جهت ثبت کردن کلیه آنومالی‌ها هر چند کوچک در مناطق اکتشافی روش‌های زیادی در چند دهه گذشته مورد آزمایش و اجرا شده است. از جمله این روش‌ها که البته چندان هم جدید نیست ولی در کشور ما هنوز هم در برخی از پروژه‌های ژئوشیمیایی بدان توجه نمی‌شود انتخاب مناسب‌ترین اندازه دانه‌های خاک و یا نمونه خردایش شده است که عنصر و یا عناصر معدنی مورد نظر در آن سایز بیشترین تمرکز را دارا هستند (Orientation Survey) با این روش و مشخص کردن سایز بهینه باعث می‌شود که آنومالی‌های احتمالی موجود در ناحیه به نحو بارزتری نمایان شوند.
بسیــاری از عناصر در فازهای شیمیــایی خاصی تمرکز بیشتری می‌یـــابند. در چنــد سال اخیر جهت جدا کردن فازهای مذکور از کل نمونـــه و در نتیجه بازیــابی عنصر مورد نظر روش‌های مختلفی آزمـــایش و تجربــــه شده است. این روش‌ها را به‌صورت کلی، Partial Geochemical Analysis نامیده‌اند و در مواردی که ضخامت زیادی از خاک بر روی ذخیره معدنی قرار داشته باشد و فاصله ذخیره تا سطح زمین زیاد باشد کارآیی خود را نشان داده‌اند. معمولا یون‌های عناصر از عمق به‌صورت عمودی حرکت کرده و آثاری از خود (معمولا ناچیز) در پوشش بالا قرار می‌دهند که با استفاده از این روش‌ها امکان ثبت آنومالی‌ها بیشتر می‌شود. در این روش‌ها تقریبا تمرکز عناصر را در ۶ فاز تعریف کرده‌اند که شامل نمک‌های حل شدنی، کانی‌های رسی، کربنات‌ها و سولفات‌ها، اکسیدهای آهن و منگنز و غیره هستند. با توجه به تمرکز بیشتر هر عنصر در فاز به‌خصوص، با جدا کردن فاز مربوطه از کل نمونه، آنومالی احتمالی به‌صورت واضح‌تری خود را نشان می‌دهد.
کارآیی این روش‌ها نسبت به روش‌های معمول اکتشافات ژئوشیمیایی در محدوده‌هایی که آثار عناصر معدنی و غلظت آنها در خاک سطحی ناچیز بوده است بسیار بیشتر بوده و آنومالی‌های حاصله کشف معادن جدیدی را سبب شده‌اند. ذیلا به چند روش جداسازی اشاره می‌شود:
۱- روش Bulk Leach Extractable Gold – BLEG:
این روش عمدتا برای شناسایی آنومالی‌های طلا کاربرد دارد، در این روش نمونه خاک به‌وسیله سیانید سدیم (NaCn) لیچد شده و محلول حاصل را آنالیز می‌‌کنند. با استفاده از این روش تاکنون چندین معدن طلا در سطح جهان کشف شده و از جمله متدهای مطمئن در اکتشافات ژئوشیمیایی طلا است.
۲- روش Enzyme Leach:
برخی از عناصری که از ذخیره معدنی موجود در عمق زمین وارد پوشش خاک سطحی می‌شوند جذب اکسیدهای منگنز موجود در خاک شده و در آن فاز قرار می‌گیرند. در این روش با استفاده از واکنش آنزیمی، اکسیدهای منگنز در نمونه خاک را به‌صورت Selective جدا می‌کنند و عناصر وجود در آن که عمدتا فلزات پایه و قیمتی هستند اندازه‌‌‌گیری می‌شود. این روش برای اکتشافات ژئوشیمیایی طلا، فلزات پایه و همچنین کیمبرلیت‌های الماس دار کاربرد دارد.
۳- روش Mobile Metal Ion Extraction – MMI:
در این روش یون‌های فلزی موجود در خاک سطحی را جدا می‌کنند، در صورت وجود ذخایر معدنی فلزی در عمق زمین، یون‌های عناصر به سمت بالا حرکت کرده و با پیوند ضعیفی در خاک‌های سطحی تمرکز می‌یابند. در این روش یون‌های فلزاتی نظیر Ag, Ni, Zn, Pb, Cu, Au را با به‌کارگیری حلال‌های شیمیایی متفاوت از نمونه خاک استحصال کرده و محلول حاصله را با روش ICP آنالیز می‌کنند. این روش در اکتشاف عناصر نادر خاکی (REE) نیز ثمربخش بوده است. در سال‌های اخیر چندین معدن طلا و مس با روش MMI کشف شده است. از سوی دیگر یون‌های عناصر گاهی در فاز گازی با جدا شدن از ذخایر مدفون در عمق زمین به سمت بالا حرکت کرده و در پوشش خاک سطحی و یا در هوای نزدیک سطح زمین تمرکز می‌یابند بر همین اساس، گازهای موجود در خاک و یا هوای سطحی را جهت پی بردن به وجود ذخایر در عمق نمونه‌گیری و آنالیز می‌کنند. این نوع نمونه‌گیری در اکتشاف ذخایر نفت و گاز از دیرباز کاربرد خوبی داشته است و استفاده از آن در اکتشاف ذخایر فلزی نیز در حال گسترش است.
۴- روش ژئوشیمی آب (Aqueous Geochemistry):
نمونه‌برداری از آب‌های عمقی (آب زیرزمینی) و سطحی در اکتشاف منابع معدنی و ردیابی ذخایر معدنی همواره مطرح بوده است. در سال‌های اخیر با ورود دستگاه‌ها و تکنیک‌های جدید آنالیز مانند ICP-MS که مقادیر بسیار جزیی عناصر را نیز اندازه‌گیری می‌کند، اکتشافات ژئوشیمیایی آب در حال گسترش است. از این روش به‌خصوص در مناطق مستعد معدنی که چاه‌های آب کشاورزی حفر شده‌اند در اکتشاف ذخایر معدنی می‌توان استفاده کرد.