بکارگیری تکنیک¬های مختلف به¬منظور اکتشاف، مدل¬سازی و تخمین ذخیره کانسار گچ در ناحیه شمال¬غرب تفرش، استان مرکزی
محورهای موضوعی :
1 - عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اراک
کلید واژه: گچ, شمال¬غرب تفرش, دورسنجی, لندست 8 (OLI), تخمین ذخیره, خطوط تراز,
چکیده مقاله :
در پژوهش حاضر به منظور اکتشاف ذخایر گچ در ناحیه شمال¬غرب تفرش، فرآیند اکتشافات سیستماتیک از مراحل پی¬جویی تا تخمین ذخیره صورت گرفته است. در این راستا برای شناسایی و تعیین پتانسیل¬های معدنی، ابتدا محدوده وسیعی به مساحت 4500 کیلومتر مربع با عملیات دورسنجی به کمک تصویربردار عملیاتی زمین (OLI) ماهواره لندست 8 مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تکنیکهای پیش¬پردازش و پردازش مناسب همانند تحلیل مولفه¬های اصلی، ترکیب رنگی کاذب، کمترین مربعات رگرسیون¬شده و نگاشت زاویه طیفی بر روی تصاویر، تعداد 17 محدوده امیدبخش به¬صورت پراکنده در سطح ناحیه شناسایی شد. بر پایه بررسی¬ها و مطالعات میدانی دقیق¬تر مناطق امیدبخش، تمرکز ویژه بر روی کانسار گچ دربر واقع در مجاورت روستای دربر صورت گرفت. بنابراین، فعالیت¬های اکتشافی متنوعی شامل احداث شش رشته ترانشه اکتشافی با حجم کلی 61/135 مترمکعب، ایجاد سینه¬کار اکتشافی، تهیه نقشه 1:1000 توپوگرافی- زمین¬شناسی، تجزیه شیمیایی تعداد 9 نمونه و حفر یک حلقه گمانه اکتشافی با عمق حدود 40 متر انجام شد. نتایج تجزیه شیمیایی نمونه¬ها نشان می¬دهد که مجموع درصد ترکیبات SO3 و CaO برای تمام نمونه¬های آزمایش شده، بیش از 76 درصد است. همچنین نتیجه آزمون بازاریابی و کاربردی از طریق انجام آزمایش¬های تعیین ویژگی¬های کیفی سنگ و قابلیت پخت در مقیاس صنعتی توسط کارخانه سیمان نیزار قم، مطلوب ارزیابی شد. مدل¬سازی و تخمین ذخیره گچ این کانسار نیز با روش کلاسیک خطوط تراز و به کمک نرم¬افزار Surfer انجام شد. براساس محاسبات صورت گرفته، میزان ذخیره برجای کانسار گچ دربر حدود 5982610 تن برآورد گردید که میزان ذخیره قابل توجهی می¬باشد.
In the present research, to explore gypsum reserves in the northwest of Tafresh district, a complete process including prospecting to reserve estimation has been carried out. To achieve this goal, first, an extensive area of 4500 km2 was investigated using remote sensing operation through Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) images. Using proper pre-processing and processing techniques containing principal component analysis, false color band combination, least squares regression and spectral angle mapper on the images, 17 promising areas scattered in the region were identified. Based on more detailed studies and field surveys of the promising areas, it was specially focused on Darbar gypsum deposit located nearby Darbar village. Therefore, a variety of exploratory activities comprising six trenches with a total volume of 135.61 m3, one stope (selective mining unit), 1:1000 topographic-geological map, chemical analysis of 9 samples and drilling of one exploratory borehole with a depth of about 40 m was performed. The results of the chemical analysis of the samples show that the total percentage of SO3 and CaO compounds for all tested samples is more than 76%. In addition, the result of the technological test to determine the quality characteristics of the stone and baking ability in the pilot scale evaluated by Nizar Cement Factory of Qom is desirable. Gypsum modeling and reserve estimation of this deposit were also done with the classical method of contour lines using Surfer software. Based on the calculations, the in-place reserve of Darbar gypsum deposit was estimated 5982610 tons which is a very significant..
احمدی، ر. و سلطانعلی، م.، 1402. شناسایی و تعیین¬محل کانسارهای خاک¬زرد (لیمونیت) در سطح استان مرکزی به¬کمک تحلیل و پردازش داده¬های ماهواره¬ای، چهارمین کنفرانس ملی داده¬کاوی در علوم زمین، دانشگاه صنعتي اراک، اراک، ایران.
احمدی، ر. و قره¬شیخ¬بیات، ع.، 1400. تلفیق روش¬های سنجش از دور و مغناطیس-سنجی به¬منظور اکتشاف کانسار آهن در گستره مراغ بندرچارک، فصلنامه زمین¬شناسی ایران، 15، 59، 49-67.
احمدی، ر.، 1399. مقایسه نتایج روش¬های زمین¬آماری خطی و غیرخطی در مدلسازی و ارزیابی ذخیره کانسار مس نارباغی شمالی ساوه، فصلنامه زمین¬شناسی ایران، 14، 56، 43-59.
آقاجانی، ح.، تاجیک، م. و احمدی، ج.، 1385. شناسایی مناطق امیدبخش معدنی منطقه جبال بارز (محدوده شهرهای جیرفت- بم) با استفاده از دادههای ماهوارهای، دهمین همایش انجمن زمین¬شناسی ایران.
آقانباتی، ع.، 1385. زمین¬شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین¬شناسی و اکتشاف معدنی کشور، 586.
حسني‌پاك، ع.ا.، 1377. زمين‌آمار (ژئواستاتيستيك)، انتشارات دانشگاه تهران، 314.
رفیعی، ی.، علوی¬پناه، س.، ملک¬محمدی، ب.، رمضانی مهربان، م. و نصیری، ح.، 1390. تهیه نقشههای پوشش اراضی به کمک سنجش از دور با استفاده از خوارزمیک درخت تصمیم¬گیری (مطالعه موردی: پارک ملی و پناهگاه حیات وحش بختگان)، مجله جغرافیا و برنامه¬ریزی محیطی، 93-110.
رنجبر، ح.1. و معصومی، ف.ا.، 1390. نقشه¬برداری مناطق دگرسانی شده با استفاده از تصویرهای سنجنده‌های استر و ETM در نیمه شمالی نقشه زمین¬شناسی 1:100000 بافت، علوم زمین، 79، 121-128.
عطائی¬پور، م.، 1398. مبانی مدل¬سازی دوبعدی ذخائر معدنی، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 326.
کیانی، ا. و طباطبایی، س.ح.، 1396. شناسایی مناطق آلتراسیون مرتبط با کائولن در اطراف معدن کوه لخت، اصفهان، کنگره بین¬المللی تخصصی علوم زمین.
مدني، ح.، ۱۳۷۶. اصول پي¬جویي، اکتشاف و ارزيابي ذخاير معدني. انتشارات خانه فرهنگ، 816.
هدایت، ب. و طباطبایی، س.ح.، 1392. شناسایی و تعیین آلتراسیون‌های منطقه اکتشافی کانسار طلای ساری¬گونای در استان کردستان با استفاده از دادههای ماهواره استر، اولین کنفرانس ملی مهندسی اکتشاف منابع زیرزمینی.
Adiri, Z., Lhissou, R., Harti, A.E., Jellouli, A. and Chakouri, M., 2020. Recent advances in the use of public domain satellite imagery for mineral exploration: A review of Landsat-8 and Sentinel-2 applications. Ore Geology Reviews, 117, 103, 10.1016/j.oregeorev.2020.103332.
Annels, A.E., 2012. Mineral deposit evaluation: A practical approach. Springer Science & Business Media, Springer Netherlands, 436.
Dimitrakopoulos, R., 2020. Ore Reserve Estimation and Strategic Mine Planning: Stochastic Models and Optimizations with Case Studies, Springer-Verlag New York Inc., 325.
Donoghue, M.O., 2006. Gems, Sixth edition, Elsevier, 378.
Erickson, Jr.A.J., 1992. Geological interpretation, modeling and representation. In: H. Hartman (Editor), SME Mining Engineering Handbook. SME-AIME, New York, 333-343.
Feizi, F. and Mansouri, E. 2013. Introducing the iron potential zones using remote sensing studies in South of Qom Province, Iran. Open Journal of Geology.
Girouard, G., Bannari, A., El Harti, A. and Desorchers, A., 2004. Validated Spectral Angle Mapper Algorithm Geological Mapping: Comparative Study Between Quichbird and Landsat-Tm, Isprs Conferences, Istanbul.
Haldar, S.K., 2018. Mineral Exploration: Principles and Applications, Second Edition, Elsevier Inc., 360.
Jones, O., Aspandiar, M.F., Dugdale, A. and Smith, B., 2019. The Business of Mining: Mineral Deposits, Exploration and Ore-Reserve Estimation. London, CRC press, 194.
Khan, A., Faisal, S., Shafique, M., Khan, S. and Bacha, A.S., 2020. ASTER-based remote sensing investigation of gypsum in the Kohat Plateau, north Pakistan. Carbonates and Evaporates, 35(1), 1-13.
Paola, J.D. and Schowengerdt, R.A., 1997. The effect of neural-network structure on a multispectral land-use/land-cover classification. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 63(5), 535-544.
Revuelta, M.B., 2017. Mineral Resources: From exploration to sustainability assessment. Springer International Publishing, Switzerland, 653.
Revuelta, M.B., 2018. Mineral Deposits: Types and Geology. In: Mineral Resources, Springer, Cham, 71.
Sabins Jr, F.F., 1987. Remote sensing principles and interpretation. WH Freeman and company.
Shuai, S., Zhang, Z., Lv, X.B. and Hao, L., 2022. Assessment of new spectral indices and multi-seasonal ASTER data for gypsum mapping. Carbonates and Evaporites, 37 (2), 1.
Thakur, B.R., Kishan, H., Ujjainkar, G., Gupta, V.K., 2023. Numerical methods and scientific computation, Ram Prasad Publications, 296.
Tutorial- Golden software, 2024. www.goldensoftware.com/surfer27
Yilmaz, I., Marschalko, M. and Bednarik, M., 2011. Gypsum collapse hazards and importance of hazard mapping. Carbonates and Evaporites, 26(2), 193-209.
بکارگیری تکنیکهای مختلف بهمنظور اکتشاف، مدلسازی و تخمین ذخیره کانسار گچ در ناحیه شمالغرب تفرش، استان مرکزی
رضا احمدي (11)
1. استادیار گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک
چكيده
در پژوهش حاضر به منظور اکتشاف ذخایر گچ در گستره شمالغرب تفرش، فرآیند اکتشافات سیستماتیک از مراحل پیجویی تا تخمین ذخیره صورت گرفته است. در این راستا برای شناسایی و تعیین پتانسیلهای معدنی، ابتدا گستره وسیعی به مساحت 4500 کیلومتر مربع با عملیات دورسنجی به کمک تصویربردار عملیاتی زمین (OLI) ماهواره لندست هشت مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تکنیکهای پیشپردازش و پردازش مناسب همانند تحلیل مولفههای اصلی، ترکیب رنگی کاذب، کمترین مربعات رگرسیونشده و نگاشت زاویه طیفی بر روی تصویرها، تعداد 17 پهنه امیدبخش بهصورت پراکنده در سطح ناحیه شناسایی شد. بر پایه بررسیها و مطالعات میدانی دقیقتر مناطق امیدبخش، تمرکز ویژه بر روی کانسار گچ دربر واقع در مجاورت روستای دربر صورت گرفت. بنابراین، فعالیتهای اکتشافی متنوعی شامل احداث شش رشته ترانشه اکتشافی با حجم کلی 61/135 مترمکعب، ایجاد سینهکار اکتشافی، تهیه نقشه 1:1000 توپوگرافی- زمینشناسی، تجزیه شیمیایی تعداد نه نمونه و حفر یک حلقه گمانه اکتشافی با عمق حدود 40 متر انجام شد. نتایج تجزیه شیمیایی نمونهها نشان میدهد که مجموع درصد ترکیبات SO3 و CaO برای تمام نمونههای آزمایش شده، بیش از 76 درصد است. همچنین نتیجه آزمون بازاریابی و کاربردی از طریق انجام آزمایشهای تعیین ویژگیهای کیفی سنگ و قابلیت پخت در مقیاس صنعتی توسط کارخانه سیمان نیزار قم، مطلوب ارزیابی شد. مدلسازی و تخمین ذخیره گچ این کانسار نیز با روش کلاسیک خطوط تراز و به کمک نرمافزار Surfer انجام شد. براساس محاسبات صورت گرفته، میزان ذخیره برجای کانسار گچ دربر حدود 5982610 تن برآورد گردید که میزان ذخیره قابل توجهی میباشد.
واژههای کليدي: گچ، شمالغرب تفرش، دورسنجی، لندست 8 (OLI)، تخمین ذخیره، خطوط تراز
[1] نویسنده مرتبط:Rezahmadi@gmail.com
مقدمه
گچ یکی از انواع مواد معدنی غیرفلزی است که در صنایع مختلفی ازجمله صنعت ساختمان، سیمان، ساخت چینی، کاشی و سرامیک، قالبسازي و پزشکی کاربرد دارد. مهمترین کانیهای گچ را ژیپس1، انیدریت2، سلنیت3، ساتیناسپار4، آلاباستر5 و مارینگلاس6 تشکیل میدهند (آقانباتی، 1385؛ Donoghue, 2006). ژیپس متداولترین و فراوانترین نوع کانی گچ است که نوع معمول و متراکم آن به گچ سنگی معروف است. بطورکلی ذخایر گچ بر اساس نحوه تشکیل و پیدایش، به دو نوع سنگی و خاکی تقسیم میشوند. ذخایر گچ سنگی به تجمعی از سولفات کلسیم آبدار و یا بیآب با ناخالصیهایی مانند کلسیت، کوارتز، دولومیت و با میانلایهها یا مخلوطی از گلسنگ، شیل، لایسنگ و سنگآهک، و ذخایر گچ خاکی به تجمعی از مخلوطهاي گچ و خاك رس در افقهاي سطحی خاك گفته میشود. سنگ گچ ممکن است نودولیشکل (گرهکی)، تودهاي، ورقهاي (لایهاي)، رشتهای و بلورین باشد. سنگ گچ از سنگهاي رسوبی است و بهدلیل ميل تركيبي شديد، بطور خالص يافت نميشود. همواره ذخایر معدنی گچ بهدلیل ماهیت انعطاف‌پذیر خود به شکل لایه‌های منظم با رسوبات کمعمق و یا چشمه‌های دریایی دیده میشوند (Yilmaz et al., 2011).
هر نوع کانی که نسبت به سایر کانیها دارای ویژگیها و طیف متمایز باشد، در سنجش از دور قابل تشخیص و تفکیک خواهد بود. ازآنجاییکه عوامل مختلفی همانند انواع نوفهها بر روی دادهها و تصویرهای ماهوارهای تاثیرگذارند و امکان حذف کامل یا تضعیف آنها امکانپذیر نیست، درنتیجه همواره نتایج حاصل از این روشها صددرصد درست نبوده و با مقداری خطا همراه خواهد بود. درهرصورت این روشها بهعنوان راهنمای اولیه بوده و با هدف اکتشاف مواد معدنی همانند گچ در مراحل شناسایی اولیه، پیجویی و اکتشاف مقدماتی مورد استفاده قرار میگیرند. تاکنون در بسیاری از کشورها از جمله عمان، ترکیه، اسپانیا، پاکستان و ایران از این روش برای اکتشاف کانسارهای گچ استفاده شده (Khan et al., 2020; Sabins, 1987) و در موارد بکارگرفته شده نتایج قابل قبولی حاصل شده است.
شناخت کیفی و کمی از نحوه گسترش ماده معدنی در سطح و عمق، مستلزم اجرای عملیات اکتشافی دقیق و علمی میباشد. عملیات اکتشاف مواد معدنی شامل مراحل شناسایی، پیجویی، اکتشاف عمومی و تفصیلی است. مراحل شناسایی و پیجویی شامل مطالعه بر روی نقشههای زمینشناسی پایه و بررسی احتمال باارزش یا بدون ارزش اقتصادی بودن کانسار میباشد. در مرحله عمليات اکتشاف عمومی، نواحی قابل اهميت از نقطهنظر مواد معدنی مورد بررسی بیشتر قرار می‌گیرد. تجزيه و تحليل زمين‌شناسی عمومی و ساختمانی، نمونه‌برداری سیستماتیک، مطالعات مينرالوژيکی (کانیشناسی)، تعيين محدوده کانسار در حد امکان، تهيه نقشه‌ها، گزارش اکتشاف نهایی و پيشنهادها، ازجمله کارهای مرحله اکتشاف تفصیلی میباشد.
در پژوهش حاضر، ابتدا از قابلیتهای سنجنده لندست 8 (OLI7) بهکمک تکنیکهای دورسنجی برای بارزسازی و شناسایی محدودههای با پتانسیل بالای نهشتههای گچ در ناحیه وسیعی از شمالغرب تفرش استفاده شد. سپس، عملیات اکتشاف، ارزیابی کیفی و کمی کانسار گچ شناساییشده با پتانسیل معدنی در بخش محدودی از این ناحیه (بهنام کانسار گچ دربر) صورت گرفت.
موقعیت جغرافیایی و زمینشناسی گستره مورد مطالعه
پهنه مورد مطالعه، یک گستره وسیع با مساحت 4500 کیلومتر مربع واقع در شمالغرب شهر تفرش میباشد. شکل 1 حد و مرز پهنه مورد مطالعه را بر روی تصویر Google Earth نشان میدهد (چهارضلعی زردرنگ). بطورکلی این گستره در دو پهنه ساختاری ایران مرکزی و سنندج– سیرجان قرار دارد و بخشی از چهارگوشهای زمینشناسی قم و ساوه میباشد. عملیات دورسنجی بر روی این ناحیه وسیع صورت گرفته و منجر به شناسایی پتانسیل معدنی گچ دربر شده که نقشه توپوگرافی- زمینشناسی با مقیاس 1:1000 این کانسار در شکل 2 نشان داده شده است. این نقشه بر اساس کلیه اطلاعات بهدستآمده از مرحله پیجویی و کنترل بر روی ورقه زمینشناسی 1:100000 فرمهین، تهیه شده و بر روی نقشه توپوگرافی برداشت شده هوایی با پهپاد، منطبق شده است. بر روی این نقشه، واحدهای لیتولوژی، نحوه گسترش ماده معدنی و حد و مرز منطقه اکتشافی ثبتی (بصورت یک نهضلعی غیرمنتظم) نمایش داده شده است. با توجه به این نقشه تنوع لیتولوژی زیادی از انواع سنگها بیشتر شامل سنگهای رسوبی شیل، ماسهسنگ، کنگلومرا، آهک، آهک مارنی، مارن، مارن رسی و گاهی سنگهای آذرآواری و توفها با سن الیگوسن، میوسن و الیگومیوسن در این منطقه مشاهده میشود. مطابق راهنمای رنگی این نقشه، واحد مشخص شده با رنگ آبی (Egy) مربوط به سنگ گچ در گستره کانسار میباشد که به ائوسن بالایی نسبت داده شده است.
شکل 1. موقعیت پهنه اکتشافی مورد مطالعه بر روی تصویر Google Earth (چهارضلعی زردرنگ)
|
