False

معدن ایرانیان

روش ها و تکنیک های اکتشاف معدن قسمت دوم




١٣٩٧/٢/٣
تازه‌های اکتشافات ژئوفیزیکی
همان‌طور که می‌دانیم ژئوفیزیک اکتشافی شامل پنج روش اصلی الکتریکی ـ مغناطیس‌سنجی، رادیومتری، گراویمتری و لرزه‌نگاری است که هر یک از این روش‌ها به‌صورت مستقل و یا همراه با دیگر روش‌ها جهت اکتشاف ذخایر معدنی و حوضه‌های نفت و گاز کاربرد دارند، در سال‌های اخیر شرکت‌های سازنده تجهیزات ژئوفیزیکی همواره در جهت ساخت دستگاه‌های فرستنده که توان انتشار قوی‌تر و کنترل شده امواج به زمین را دارا باشند و گیرنده‌هایی که توان ثبت واقعی‌تر داده‌های برگشتی از زمین را داشته باشند تلاش کرده‌اند و کارشناسان ژئوفیزیک در سه بخش ارتقای تکنولوژی دستگاه‌ها، بهینه کردن روش‌های اندازه‌گیری هوایی و زمینی و همچنین کامل‌تر کردن نرم‌افزارهای مربوطه به‌منظور واقعی‌تر کردن محل، شکل و ابعاد آنومالی‌های کشف شده تلاش می‌کنند. در اینجا به چند مورد جدید و کاربردی اشاره می‌شود:
۱- روش اندازه‌گیری۲۴- Titan: این روش از جدیدترین روش‌های الکتریکی است که در آن پارامترهای مقاومت (RS)، شارژ ابیلیته (IP) و مقاومت مگنتوتلوریک (MT) در طبقات زمین اندازه‌گیری می‌شود و می‌توان تا عمق ۵/۱ کیلومتری را مورد مطالعه و اندازه‌گیری قرار داد و بنابراین جهت اکتشاف معادن عمیق و پنهان در اعماق زمین بسیار کارآیی دارد، مقادیر IP تا عمق ۷۵۰ متری و مقادیر MT تا عمق ۵/۱ کیلومتری در این روش قابل اندازه‌گیری است، اندازه‌گیری‌ها بر روی یک خط یا شبکه و همزمان در ۲۴ ایستگاه انجام می‌یابد و با تلفیق داده‌های فوق، درجه اطمینان آنومالی‌های حاصله افزایش می‌یابد. این تکنیک از جمله روش‌هایی است که در چند سال اخیر در سطح جهان در پروژه‌های اکتشافی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
۲- روش E-scan Surveys: این روش نیز از جمله روش‌های جدید الکتریکی است که نوعی اندازه‌گیری مقاومت و IP است. عمق اندازه‌گیری آن تا ۶۰۰ متر بوده و نفوذپذیری جریان ارسالی در زمین با قدرت بالاتری نسبت به روش‌های معمول است. در این روش حدود یکصد الکترود و یا بیشتر برروی شبکه‌ای در سطح یک کیلومترمربع و یا بیشتر قرار می‌دهند و جریان اولیه به یک الکترود وصل شده و مقاومت در همه الکترودها قرائت می‌شود، هر یک از الکترودها به‌تدریج به‌عنوان الکترود جریان اولیه عمل کرده و بدین ترتیب حجم بسیار زیادی داده جمع‌آوری می‌شود. داده‌ها با استفاده از کامپیوتر در قالب سلول‌های سه بعدی نشان داده می‌شوند و نهایتا مقاومت حجمی از ناحیه به‌صورت سه بعدی نمایش داده می‌شود. این روش در اکتشاف کانسارهای طلای اپی ترمال، نواحی ژئوترمال، پایپ‌های کیمبرلیتی و… کاربرد خوبی دارد.
۳ دستگاه‌ های جدید مگنتومتر داده‌های میدان مغناطیسی را در حافظه ثبت کرده و پس از انجام تصحیحات مربوطه با اتصال آن به پلاتر، نقشه کنتوری داده‌ها را ترسیم می‌‌کنند. همان‌طور که می‌دانیم روش مغناطیس سنجی کاربردهای فراوانی در اکتشاف انواع کانسارها دارند و در تشخیص نواحی آهن‌دار، نواحی آلتراسیون، توده‌های نفوذی پنهان، شناسایی گسل‌ها و کنتاکت‌های زمین‌شناسی در عمق و بسیاری موارد دیگر قابل استفاده هستند.
۴- روش جدیدی در تجزیه و تحلیل داده‌های IP و EM جهت تفکیک بهتر آنومالی‌ها و ارزش‌دهی به آنها مورد استفاده قرار گرفته است که به نام، ۳D EM-IP Modeling and Imaging System است. در این روش با تلفیق کردن داده‌های فوق و ساخت مدل سه بعدی، آنومالی‌ها به‌صورت واقعی‌تر ثبت می‌شوند.
۵- از روش‌های لرزه‌نگاری (Seismic) معمولا جهت اکتشاف منابع نفت و گاز استفاده می‌شده ولی جدیدا از این‌گونه روش‌ها جهت اکتشاف ذخایر فلزی واقع در اعماق بیش از ۵۰۰ متری زمین نیز استفاده می‌شود. با استفاده از روش لرزه‌نگاری انعکاسی سه بعدی (۳D-Seismic Reflection) ذخایر معدنی تا عمق ۳ کیلومتری نیز قابل شناسایی هستند و کانسارهایی از تیپ ماسیوسولفاید، Sedex، IOCG (کانسارهای مس و طلای آهن اکسیدی) با این روش مورد اکتشاف قرار گرفته‌اند. در صورتی‌که امواج از طبقات زمین خوب منعکس نشوند با حفر چاه و قراردادن سایزمومتر در عمق چاه (Borehole Seismic) نسبت به ثبت امواج اقدام می‌کنند.
۶- روش اندازه‌گیری همزمان مولفه‌های میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی زمین که به نام امواج مگنتوتلوریک(Magnetotelluric) شناخته می‌شوند در حال پیشرفت است در این روش تغییرات میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در فرکانس‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شود و قابلیت هدایت الکتریکی طبقات زمین با استفاده از نسبت بین مولفه‌های الکتریکی و مغناطیسی تعیین می‌شود (MT Apparent Resistivity). این روش با توجه به دامنه فرکانس امواج جهت اکتشاف در اعماق مختلف کاربرد دارد. نوعی از این روش که در سال‌های اخیر کاربرد زیادی در اکتشاف ذخایر معدنی پیدا کرده به نام، (CSAMT) Controlled Source Audio Magnetotelluric است که جریان الکتریکی در دامنه فرکانسی مشخص به زمین ارسال می‌شود.
دستگاه‌ های حفاری اکتشافی
دستگاه‌های حفاری بسته به اهداف مورد نظر در کار متنوع هستند و به‌طور کلی با توجه به تنوع در روش‌های حفر چاه‌های حفاری حدود ۹ مدل از این دستگاه‌ها توسط شرکت‌های سازنده تولید می‌شوند که از آنها در حفاری‌های چاه آب، نفت، مطالعات ژئوتکنیکی، حفر چاه‌های انفجاری و مطالعات اکتشافی معادن استفاده می‌‌کنند. اکثر این دستگاه‌ها در حین حفاری سنگ‌های مسیر را خرد کرده و خرده‌ سنگ‌ها از دهانه چاه خارج می‌‌شوند (Percussion Drills) و در برخی از مدل‌ها نیز سنگ‌های مسیر چاه سالم و با خردشدگی کم از چاه خارج می‌شوند (Core Drills). در چند دهه گذشته حفاری‌های اکتشافی با دستگاه‌های مغزه‌گیری (Core Drill Rigs) انجام می‌گرفته و عدم به‌کارگیری دستگاه‌های نوع Percussion به دو دلیل اختلاط خرده سنگ‌های خروجی با سنگ دیواره چاه و عدم امکان بررسی‌های سنگ‌شناسی و دیگر مطالعات بر روی خرده سنگ‌های خروجی بوده است. در اینجا به آخرین روش‌های مورد استفاده در حفاری اکتشافی اشاره می‌شود:
۱- حفاری اکتشافی به روش RC:
این روش در سال‌های اخیر به‌تدریج جای خود را در حفاری‌های اکتشافی ذخایر معدنی باز کرده است. در این روش برای عدم اختلاط خرده‌ سنگ‌های خروجی با ریزش‌های دیواره چاه، خرده سنگ‌ها با فشار هوا و یا آب از فضای بین دو لوله به بیرون رانده شده و تماس با دیواره چاه نخواهند داشت، در مدل دیگری از این دستگاه‌ها هوای فشرده و یا آب از فضای بین دو لوله وارد چاه شده و خرده سنگ‌ها از فضای لوله مرکزی به بیرون از چاه هدایت می‌شوند و بنابراین هیچ نوع آلودگی با سنگ‌های دیواره چاه ایجاد نمی‌شود. هم‌اینک بیش از نیمی از حفـــاری‌های اکتشافی در دنیــــا تـــوسط دستگاه‌های، (Reverse Circulation Drilling) RC انجام می‌یابد، سرعت زیاد و هزینه کمتر از جمله مزیت‌های عمده این نوع دستگاه‌ها نسبت به دستگاه‌های مغزه‌گیری است و در هر پروژه اکتشافی جهت شناخت اولیه و سریع از ذخیره معدنی می‌توان حفاری را با این روش آغاز کرد. درحال حاضر در پروژه‌های اکتشافی به‌منظور ایجاد سرعت و کم کردن هزینه‌های حفاری بیش از نیمی از چاه‌ها را با دستگاه‌های RC و بخش دیگر را با دستگاه‌های مغزه‌گیری حفر می‌‌کنند.
البته این روش معایبی نیز دارد مثلا در صورت افت و کم بودن فشار هوا ممکن است کانی‌های سنگین نظیر طلا به ته چاه سقوط کنند و یا اینکه در صورتی که کانی‌سازی در درزه‌های ریز باشد احتمال خروج کانه‌ها از خرده سنگ‌ها و سقوط آنها در چاه وجود دارد در حال حاضر حفاری RC تا عمق ۵۰۰ متر نیز امکان‌پذیر است.
۲- حفاری چند جهتی و یا Directional Drilling Core:
در این نوع روش حفاری پس از حفر کردن یک چاه در عمق مشخصی از چاه مذکور با توجه به اهداف موردنظر می‌توان چاه‌های انحرافی دیگری حفر کرد و بنابراین با این روش صرفه‌جویی زیادی در زمان و هزینه حفاری خواهد شد این روش در چند سال اخیر ابداع شده و هنوز به‌صورت گسترده در پروژه‌های اکتشافی در سطح جهان استفاده نمی‌شود و برای ذخایر لایه‌ای و یا رگه‌ای کاربرد بیشتری دارد در این روش جهت کنترل کردن جهت حفاری در عمق از انواع ابزارهای جانبی در دستگاه حفاری استفاده می‌شود و از جمله مهمترین آنها Steerable Core Barrels است در حال حاضر با این روش چاه‌های تا عمق ۷۰۰ متر را می‌توان حفر کرد.
۳- دستگاه‌های حفاری چند منظوره (Multipurpose Drill Rigs):
این دستگاه‌ها که معمولا برروی تراک نصب می‌گردند، بنابه اهداف مور نظر حفاری ساخته می‌شوند و در پروژه‌های اکتشافی که دو روش حفاری و یا بیشتر مدنظر است به‌کار می‌رونـد. متــداول‌ترین آنها دستگاه‌های حفــاری مغزه‌گیری المــاسه (Diamond Core Drilling) و RC هستند که حفاری الماسه تا عمق ۱۳۰۰ متر و RC تا عمق ۴۰۰ متر را نیز با این‌گونه دستگاه‌ها می‌توان انجام داد. البته لازم به ذکر است که برخی از آخرین مدل‌های دستگاه‌های حفاری مغزه‌گیری تا عمق ۳ هزار متری را نیز حفر می‌کنند.
۴- دستگاه‌های حفاری خاص:
جهت حفاری در مناطق صعب‌العبور و بدون راه دسترسی، دستگاه‌های حفاری ساخته شده که قطعات آن در عرض یک ساعت باز شده و قطعات آن را با هلیکوپتر به محل پروژه حمل می‌کنند و قطعات باز شده را در مدت کوتاهی می‌توان مونتاژ کرد، در مراحل اولیه اکتشاف از دستگاه‌های مغزه‌گیری پرتابل نیز می‌توان استفاده کرد که دستگاه‌های سبکی بوده و تا عمق ۱۰۰ متر را حفاری می‌‌کنند این دستگاه‌ها را با هلیکوپتر نیز حمل می‌‌کنند به این دستگاه‌ها Gopher گویند که کاربردهای مختلفی نیز دارند.
دستگاه‌ های جدید آنالیز
علاوه بر پیشرفت شگرفی که در آنالیز شیمیایی دستگاهی با ورود انواع روش‌هایInductively Coupled Plasma) ICP) در این شاخه ایجاد شده که کمک شایانی به اکتشافات ذخایر معدنی کرده است، دستگاه‌های آنالیز پرتابل که بتوان از آنها در محیط‌های صحرایی استفاده کرد در حال پیشرفت هستند از جمله دستگاه‌هایی که در سه سال گذشته کارآیی خوبی از خود نشان داده‌اند نوعی دستگاه X.R.F پرتابل هستند که با گذاشتن این دستگاه بر روی نمونه سنگ با دقت قابل‌قبولی دستگاه میزان عناصر موجود در نمونه را اندازه‌گیری و ثبت می‌‌کند و حدود ۲۵ عنصر توسط این دستگاه اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه‌ها فعلا امکان اندازه‌گیری عناصر سبک‌تر از کلسیم در جدول تناوبی را ندارند. وجود این دستگاه در صحرا به‌خصوص در حفاری‌های اکتشافی کمک زیــادی جهت جمع‌بندی سریع به کارشناس می‌‌کند و بــه‌کارگیری آن را در پروژه‌های اکتشافی در ایران تــوصیه می‌‌‌کنیم. از دیگر دستگاه‌هایی که در چند سال گذشته در جهت شنــاسایی صحرایی کانی‌ها کاربرد زیــادی یــافته دستگاه Portable Infra-red Mineral Analyser) PIMA) است که با این دستگاه و استفاده از کامپیوتر و نرم‌افزارهای مربوطه (Specmin) مقادیر کانی‌ها را می‌توان در نمونه مشخص کرد و مثلا با اندازه‌گیری مقادیر کانی‌ها برروی یک شبکه طراحی شده روی زمین نقشه انواع آلتراسیون‌ها را ترسیم کرد. با این اسپکترومتر دامنه وسیعی از کانی‌های سولفاته، کربنات‌ها و هیدروسیلیکات‌ها را می‌توان شناسایی کرد.