پایان نامه کشف معادن مس با توجه به اهمیت کانه مس و کاربرد وسیع آن در صنایع متفاوت

1-1- مقدمه

در سال‌های اخیر بنابر نظریه تکتونیک صفحه‌ای و پیدایش ذخائر مس در ارتباط با صفحات لیتوسفری در زمین و به عبارتی وابستگی با لبه‌های آنها، زون‌های فرورانش و محورهای گسترش آنها در زمان و مکان تاکید شده است. نمونه توده‌های مس پورفیری را در چهارچوب الگوی تکتونیک صفحه‌ای به نواحی قوس‌های آتشفشانی و قوس‌های پشته‌ای که در طرف قاره جای دارند، به فرورانش پوسته اقیانوسی نسبت می‌دهند [24]، از این رو بین عوامل تکتونیکی و ساختاری با زون‌های کانی‌سازی شده ارتباط تنگاتنگی قابل پیش‌بینی است.. بنابراین با توجه به تاثیر عوامل تکتونیکی و عناصر ساختاری در تمرکز و پیدایش ذخائر مس پورفیری، تعیین این ارتباط لازم به نظر می‌آید. تحقیق حاضر نیز با هدف تعیین این ارتباط و در ادامه، اولویت‌بندی برای اکتشاف و تعیین مناطق دارای پتانسیل مناسب برای اکتشاف مس در بخشی از کمربند آتشفشانی ایران مرکزی (محدوده 1:100000 چهارگنبد) صورت گرفته است.

محدوده مورد مطالعه بخش جنوب غربی چهارگوش 1:100000 چهارگنبد با مختصات ˚56  االی́ 15 ˚56 طول شرقی و ΄30 ˚29 الی ΄45 ˚29 عرض شمالی، بعلت عدم دسترسی به داده‌های ژئوفیزیک هوائی با مقیاس مناسب از کل منطقه (مرکز ژئوفیزیک سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور در کل برگه 1:100000 چهارگنبد برداشت هوائی با فاصله خطوط پرواز km 5/7 داشته ولی تنها در بخش جنوب‌غربی برگه برداشت هوائی با فاصله خطوط پرواز m 200 انجام گرفته است) انتخاب گردید، منطقه چهارگنبد بخشی از نقشه 1:250000 سیرجان است.

به‌منظور تامین هدف تحقیق، نوشتار حاضر به 5 فصل مجزا اما مرتبط تقسیم‌بندی گردیده است. در فصل اول کلیاتی از روند انجام تحقیق، اهمیت موضوع مورد تحقیق، محدوده مورد مطالعه، اهداف قابل دستیابی و روش کلی انجام آن آورده شده است، در فصل دوم به‌منظور تعیین عناصر ساختاری موثر در کانه‌زائی مس پورفیری، با استفاده از فایلهای رقومی مربوطه و تصویر ماهواره‌ای لندست منطقه، تهیه شده از سازمان نقشه‌برداری کرمان، به شناسائی عناصر و پارامترهائی که در کانه‌زائی مس پورفیری موثر باشند، پرداخته و لایه‌های اطلاعاتی مرتبط تشکیل شده است. در فصل سوم جهت تهیه نقشه پتانسیل کانی‌زائی منطقه از دو روش منطق فازی[1] و وزنهای نشانگر[2] استفاده شده است که برای تعیین ارتباط بین عناصر ساختاری موثر و پتانسیل‌یابی مس از روش وزنهای نشانگر این ارتباط مکانی به طور کمی اندازه‌گیری و تعیین شده، سپس با استفاده از روش منطق فازی و بر اساس نتایج به‌دست آمده از روش وزنهای نشانگر، اقدام به تعیین مناطق با پتانسیل مناسب شده است. فصل چهارم تحت عنوان ژئوفیزیک اکتشافی ارائه شده است. با توجه به اینکه داده‌های دیجیتال با مقیاس مناسب از منطقه در اختیار نبوده و بخش ژئوفیزیک سازمان زمین‌شناسی کشور تنها نقشه‌ تهیه شده از داده‌های مغناطیس‌سنجی با خطوط پرواز 200 متر را در اختیار قرار داده است، از نقشه‌های موجود امکان استفاده برای تشکیل لایه اطلاعاتی در محیط  GISنبود و از این اطلاعات که شامل داده‌های دیجیتال ژئوفیزیک هوائی km) 5/7) و نقشه‌های شمارش عناصر رادیواکتیو و نقشه‌های مغناطیس‌سنجی هوائی 200 متر می‌باشد، در راستای تایید تفاسیر بررسیها در محیط GIS استفاده گردید. در پایان و در فصل پنجم، نتیجه‌گیری کلی از کار انجام گرفته و نتایج حاصله در طی انجام تحقیق آورده شده است و علاوه بر آن در این فصل پیشنهاداتی نیز جهت بهبود روشهای به‌کار گرفته و همینطور پیشنهاد و بهره‌گیری از روش‌های دیگر نیز گنجانده شده است.

در این تحقیق برای پردازش داده‌های ماهواره‌ای از نرم‌افزارهایArcviewfull ، ENVI4، Microstation، ArcGIS9 استفاده شده است. علاوه بر آن نرم‌افزارهاي MagPick و Surfer8 نیز در تهیه و تحلیل نقشه‌هاي مغناطيس‌سنجی هوائی به‌کار گرفته شده‌اند. همچنین در راستای گردآوری و تهیه داده‌های مورد نیاز (فایل‌های رقومی مربوطه، تصویر ماهواره‌ای منطقه و داده‌های ژئوفیزیک هوائی منطقه)، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، سازمان نقشه‌برداری کشور، سازمان زمین‌شناسی استان کرمان و سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی استان کرمانشاه همکاری صمیمانه داشته‌اند که در اینجا از تمامی این سازمانها قدردانی و تشکر می‌شود.

1-2- ضرورت استفاده از سنجش از دور در مطالعات اکتشافي

براي مطالعه کره‌اي که بر روي آن زندگي مي‌کنيم، به‌کارگيري تمامي رشته‌‌هاي علمي به درک محيط و عوامل مؤثر بر تغييرات آن كمك مي‌كند. يکي از ابزارهاي مؤثر در زمينه مطالعات محيط زيست و علوم زمين، استفاده از فناوري سنجش از دور و بهره‌گيري از داده‌های ماهواره‌اي است. شناخت بسياري از منابع نظير خاک، آب، معادن، پوشش گياهي و پايش پديده‌هاي زيانباري مانند سيلاب‌ها، بيابان‌زايي، فرسايش آبي و بادي، حرکت تپه‌هاي ماسه‌اي، شوري آب، لازمه دستيابي به توسعه پايدار است [8]. استفاده از فن‌آوري دورسنجي و به‌کارگيري داده‌هاي ماهواره‌اي به دلايل زير حائز اهميت مي‌باشند:

الف- داده‌هاي ماهواره‌اي منطقه وسيعي را نسبت به ساير داده‌ها نظير عکسهاي هوايي و نقشه‌برداري زميني، پوشش مي‌دهند.

ب- ثبت انعکاسات انرژي الکترومغناطيسي علاوه بر طيف مرئي، در طول موجهاي خارج از اين طيف نيز صورت مي‌گيرد.

ج- پوشش تکراري داده‌هاي ماهواره‌اي، در يک فاصله زماني منظم، امکان مطالعه و نمايش تغييرات فرآيند‌هاي پويا را براي مناطق مختلف امکانپذير مي‌سازد.

د- بکارگیری داده‌های ماهواره‌ای اغلب موجب کاهش هزینه و افزایش دقت و سرعت مي‌گردد [8].

کاربرد سنجش ازدور در مطالعات اکتشافي نيز گسترده مي‌باشد. تصاوير ماهواره‌هاي مختلف با توجه به تفکيک‌هاي طيفي گسترده (تصاوير چند طیفی[3] و استر) داراي قابليت ثبت امواج الکترومغناطيسي بازتابي پديده‌هاي مختلف از جمله مواد معدني مي‌باشند. از جمله کاربرد‌هاي آن استفاده از روشهاي دورسنجي مانند روش کروستا در بارزسازي اکسيدهاي آهن و بوکسيت [6] مي‌باشد. همچنين تعيين هاله‌هاي دگرساني هيدروترمال و جدايش انواع آلتراسيونها و جدا کردن انواع کاني‌هاي مختلف نيز از توانايي‌هاي شگرف علم سنجش از دور مي‌باشد.

1-3- تلفيق سنجش از دور و [4]GIS  

سنجش از دور حجم زيادي از اطلاعات را توليد مي‌كند. اين اطلاعات نه فقط در يك زمان، بلكه در دوره‌ها و زمانهاي مختلف توليد و جمع‌آوري مي‌شود كه مي‌توان از آنها براي كشف و مطالعه پديده‌ها استفاده نمود. بسياري معتقدند تلفيق [5]RS و GIS پتانسيل استفاده از داده‌هاي سنجش از دور را به ميزان قابل ملاحظه‌اي افزايش مي‌دهد. سامانه اطلاعات جغرافيايي مي تواند به راحتي با اطلاعات سنجش از دور تلفيق شود.

در گذشته انتخاب، ارزيابي وترکيب شواهد و مدارک ذخاير معدني با کمک يکسري ميز‌هاي سبک و مجهز به سيستم روشنايي انجام مي‌شد، بدين‌ترتيب که نقشه‌هاي گوناگون بر روي کاغذهاي شفاف تهيه شده و سپس نقشه را به طور فيزيکي روي يک ميز سبک روي هم قرار مي‌دادند تا روابط مشترک ميان آنومالي‌ها تعيين شود. با افزايش تعداد نقشه‌ها، اين فرايند مشکل و گاهي غير‌ممکن مي‌باشد. در سالهاي اخير با توجه به رشد روزافزون داده‌هاي فضايي و غير‌فضايي در زمين‌شناسي و همچنين قابليتهاي متعدد سنجش از دور و GIS در جمع‌آوري، مديريت و تجزيه و تحليل داده‌ها، توجه زيادي به اين فن‌آوري‌ها (RS&GIS) در علوم زمين شده است.

در تعيين ارتباط بين پارامترهاي ساختاري موثر در کانه‌زائي مس، بعضي از پارامترها مانند لايه آلتراسيون مناسب از تکنيکهاي سنجش از دور تهيه شده وآنگاه همراه با لايه‌هاي ديگر در محيط GIS با ايجاد يک پايگاه مناسب داده‌ها، فضاي مناسبي را براي دسترسي به اطلاعات معدني و تحليل داده‌ها و تعيين مناطق جديد اکتشافي پديد مي‌آورد. همچنين توسط اين سيستم مي‌توان در مقياس‌هاي مختلف به طراحي شبکه برداشت، تعيين مکانهاي حفر گمانه، تونل و چاه اکتشافي، تهيه مقاطع مختلف و نظاير آن پرداخت. از جمله خصوصيات و ويژگيهاي GIS که توانايي اين فناوري را در زمينه‌هاي مختلف کاربردي نمايان مي‌سازد، مي توان به موارد زير اشاره کرد:

الف. مدل‌سازي جهان واقعي: نمايش جهان واقعي، با همه ويژگيها و پيچيدگيهاي آن در رايانه امري غيرممكن و غير‌ضروري است. هنر GIS آن است که اطلاعات مورد استفاده را مختصر و جهان واقعي را ساده‌سازي مي‌نمايد. به بيان بهتر GIS تنها آن بخش از جهان واقعي را كه مورد نياز است، انتخاب و بر اساس آن يك مدل مفهومي[6] ايجاد مي‌كند كه تحليلهاي لازم بر روي اين مدل انجام گرفته و سرانجام نتايج به همان جهان واقعي که اطلاعات اوليه و پايه از آنجا آمده است، مرتبط مي‌گردد [8].

ب. مديريت همزمان داده‌هاي توصيفي و مكاني:  GISبا استفاده از سيستم مديريت پايگاه داده‌ها[7] مي‌تواند جهت اداره عناصر گرافيکي و غيرگرافيکي داده‌هاي توصيفي و مکاني به‌کار رود. علاوه برآن يك سيستم مديريت پايگاه داده مناسب مي‌تواند پشتيباني براي كاربران و پايگاه داده‌هاي چندگانه بشمار رفته و يك شيوه بهنگام‌سازي كارآمد، كاهش اطلاعات تكراري (زايد) و نيز استقلال، امنيت و انسجام داده‌ها را ميسر سازد.

ج. توانايي تلفيق داده‌هاي توصيفي و مکاني: از جمله مزاياي منحصر بفرد سيستمهاي اطلاعات جغرافيايي، كه در ديگر سيستمهاي مبتني بر داده كمتر ديده مي‌شود، توانايي اين سيستم در بكارگيري همزمان داده‌هاي توصيفي ارتباط داده شده با مکان مي‌باشد، که بر مبناي سيستم مختصات مرجع جهاني يا محلي، زمين مرجع[8] شده‌اند.

د. تحليل و آناليز داده‌ها: يک سيستم GIS اين قابليت و توانايي را دارد که بر روي داده‌هاي ورودي شامل عوارض با خصوصيات و توصيفات مختلف تحليلهاي ويژه‌اي نظير روي هم‌اندازي، همسايگي، درون‌يابي، شبکه و را انجام داده و خروجي‌هاي مناسب را از آن تهيه و نمايش دهد.

1-4- اهميت و اهداف طرح

همانطور که در مقدمه نيز اشاره شد، با توجه به اهميت کانه مس و کاربرد وسيع آن در صنايع متفاوت، و با توجه به محدود بودن ذخيره معادن فعال موجود، لزوم شناخت مناطق داراي پتانسيل مناسب بسيار ضروري بنظر مي‌رسد. در همين راستا و با توجه به مشخص شدن و به اثبات رسيدن تاثير عوامل ساختاري و پارامترهاي ديگر در هدايت محلولهاي غني از عناصر معدني و بخصوص مس‌ پورفيري [24]، در اين تحقيق سعي گرديده است به اين ترتيب اهداف زير دنبال شود:

1- تعيين عوامل ساختاري و پارامترهاي مؤثر در کانه‌زائي مس‌ پورفيري.

2- تهيه و يا گردآوري داده‌هاي مورد نياز جهت تعيين ارتباط.

3- بارز‌سازي نواحي آلتراسيون هيدروترمال با استفاده از پردازش تصاوير ماهواره‌اي منطقه.

4- طبقه‌بندي سازندهاي زمين‌شناسي بر اساس ميزان مطلوبيت در کانه‌زايي مس.

5- تهيه اطلاعات مربوط به كليه انديس‌هاي مس موجود در محدوده مورد مطالعه.

6- تعيين ارتباط بين عناصر ساختاري وکانه‌زايي مس پورفيري.

7- در نهايت تعيين مناطق داراي پتانسيل مطلوب براي مس پورفيري در محدوده مورد مطالعه، با استفاده از منطق فازي.

8- استفاده از داده‌های ژئوفیزیک هوایی (مغناطیس‌سنجی هوایی و رادیومتری) منطقه در راستای تایید مناطق پتانسیل‌یابی شده.

1-5- موقعيت جغرافيايي و راههای ارتباطی منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه، بخش جنوب‌غربی برگه چهارگنبد، بخشی از چهارگوش سیرجان است که با مختصات ˚56 الی́ 15  ˚56 طول شرقی و ΄30 ˚ 29 الی΄45 ˚ 29 عرض شمالی در شمال شرقی شهرستان سیرجان در استان کرمان جای دارد (شکل1-1).

مهمترین رودخانه در این برگه، رودخانه سرخ است که از شمال شرقی وارد منطقه مورد مطالعه شده و در حین گذر از پهنای برگه مذکور به آبهای روان از دامنه شمالی کوه "چهلتن" و دامنه جنوبی "کوه‌پنج" می‌پیوندد.

ریخت کوهستانی به همراه بارندگی کم، موجب گشته تا کشاورزی تنها در معدود بخش‌هایی از ورقه مورد مطالعه رونق داشته باشد. آب و هوای منطقه کوهستانی است بطوریکه دارای تابستانهای نسبتا گرم و زمستانهای سرد و خشک است.

. اصلی‌ترین راه ارتباطی در منطقه مذکور، راه ترانزیت کرمان-سیرجان-بندرعباس است که تقریبا با راستای شرقی- غربی پهنای برگه را پیموده و آنگاه به سوی جنوب (سمت سیرجان) ادامه می‌یابد.

[1]Fuzzy Logic

[2]Weights of Evidence

[3]High spectral

[4]Geographical Information Systems

[5]Remote Sensing

[6]Conceptual Model

[7]DBMS

[8]Georeference