Separation of geochemical anomalies of gold-copper by concentration -Number Fractal (C-N) method in southeast of Nain
Subject Areas :B. Gholipour 1 , A. Kananian 2 , Sh. Niroomand 3 , A. Tarhani 4 , M. Fersowsi Rashed 5
1 - University of Tehran
2 - Tehran University
3 - University of Tehran
4 -
5 -
Keywords: Elemental logging, Concentration-number fractal, Qalehdar mining area, Geochemical anomaly.,
Abstract :
In this paper, concentration-number fractal method was used to study regional exploration and geochemical anomaly separation; also anomalies of index elements including gold, arsenic, silver, copper, antimony, lead, zinc and molybdenum in the Qalehdar exploration area (Isfahan province) was investigated. For this purpose, 336 samples of rock units were collected and analyzed by ICP-MS. Then the chemical analysis data were categorized and prepared after replacing the sensor data for processing..Using concentration-number fractal method, elemental anomalies in that area was identified and the anomalies were mapped. The results of geochemical studies in the area showed that different geochemical anomalies of Au, Mo, Cu, As, Sb, Pb, Zn are closely related to alteration zones and shallow plutons. These studies also led to the identification of a geochemical system.. After drawing the geochemical maps and identifying the anomalous regions, the anomalies of the various elements were correlated and a zoning was recognized. In this zoning from the center to the outside of the system,the anomalies respectively, include molybdenum (Mo), copper-molybdenum (Cu Mo), lead-zinc (Pb Zn) anomalies and finally the gold-arsenic anomaly (As Au) which is located at the periphery of the system.
سامانی، ب.، 1396. گزارش پایانی اکتشاف طرح ارزیابی استعداد منابع معدنی پهنه نطنز- نائین (استان اصفهان)، 73.
حسنی‌پاک، ع.الف. و شرف¬الدین، م.، 1384. تحلیل دادههای اکتشافی. موسسه انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم، 987.
شرکت مهندسی معدن شیب آزما، 1396. تهیه نقشه زمینشناسی 1:25000 قلعهدار (I4).
محمدی‌اصل، ز.، سعیدی، ع.، آرین، م.، سلگی، ع.، فرهادی نژاد، ط.، 1399. جداسازی آنومالی‌های ژئوشیمیایی از زمینه با استفاده از روش فرکتالی عیار-تعداد در محدوده وشنوه (جنوب قم). فصلنامه زمینشناسی ایران،53، 61-73.
-Afzal, P., Eskandarnejad Tehrani, M., Ghaderi, M. and Hosseini, M.R., 2016. Delineation of supergene enrichment, hypogene and oxidation zones utilizing staged factor analysis and fractal modeling in Takht-e-Gonbad porphyry deposit, SE Iran". Geoscience, 161, 119-127.
-Afzal, P., Fadakar Alghalandis, Y., Moarelvand, P., Rashidnejad Omran, N. and Asadi Haroni, H., 2012. Application of power-spectrum fractal method for detecting hypogene, supergene enrichment, leached and barren zone in Kahang Cu porphyry deposit, central Iran. Journal of Geochemical Exploration. 112, 131-138.
-Berberian M., 1976. Contribution to the seismotectonics of Iran, part II. Tehran: Geological Survey of Iran. 39.
-Carranza, E.J.M., 2009. Controls on mineral deposit occurrence inferred from analysis of their spatial pattern and spatial association with geological features. Ore Geology Reviews, 35(3-4), 383-40
-Cheng, Q., 1999. Spatial and scaling modelling for geochemical anomaly separation. Journal of Geochemical exploration, 65, 175-194.
-Cheng, Q., Agterberg, F.P. and Ballantyne, S.B., 1994. The separation of geochemical anomalies from background by fractal methods. Journal of Geochemical Exploration, 51(2), 109-130.
-Deng, J., Wang, Q., Yang, L., Wang, Y., Gong, Q. and Liu, H., 2010. Delineation and exploration of geochemical anomalies using fractal models in the Heging area, Yunnan Province, China. Journal of Geochemical Exploration, 105, 95-105.
-Ford, A. and Blenkinsop, T.G., 2008. Combining fractal analysis of mineral deposit clustering with weights of evidence to evaluate patterns of mineralization: Application to copper deposits of the Mount Isa Inlier, NW Queensland, Australia. Ore Geology Review, 33, 435-450.
-Hassanpour, S. and Afzal, P., 2013. Application of concentration–number (C–N) multifractal modeling for geochemical anomaly separation in Haftcheshmeh porphyry system, NW Iran. Arabian Journal of Geosciences, 6(3), 957-970.
-Mao, Z., Peng, S., Lai, J., Shao, Y. and Yang, B., 2004. Fractal study of geochemical prospecting data in south area of Fenghuanshan copper deposit, Tongling Anhui. Journal of Earth Sciences and Environment, 26 (4), 11–14.
-Martin, H., Smithies, R.H., Rapp, R., Moyen, J.F. and Champion, D., 2005. An overview of adakite, tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTTG), and sanukitoid: relatinships and some implications for crustal evolution. Lithos, 79, 1-24.
-Nabavi, M.H., 1976. A preface to Iran’s geology. Geology survey and mineral exploration of Iran, 109.
-Nezafati, N., 2015. Mineral resources of Iran; an overview. 66 of Conference of Berg-und Hüttenmännischer Tag (BHT), At Freiberg, Germany, 66, 1–33.
-Richards, J., 2014. Tectonic, magmatic and metallogenic evolution of the Tethyan orogeny: from subduction to collision. Ore Geology Reviews, 70, 323-345.
-Sadeghi, B., Moarefvand, P., Afzal, P., Yasrebi, A.B. and Daneshvar Saein, L., 2012. Application of fractal models to outline mineralized zones in the Zaghia iron ore deposit, Central Iran. Journal of Geochemical Exploration, Special Issue Fractal Analysis, 122, 9-19.
-Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonic of Iran, a review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 52, 1229-1258.
-Turcotte, D.L., 1986. A fractal approach to the relationship between ore grade and tonnage. Economic Geology, 81(6), 1528-153.
جدایش ناهنجاریهای ژئوشیمیایی طلا-مس به روش فرکتال عیار-تعداد (C-N) در گستره قلعهدار، جنوب شرق نایین
بهنام قلی پور1، علی کنعانیان(2،1)، شجاع‌الدین نیرومند3، امین طرهانی4و مهرداد فردوسی راشد5
1. کارشناسی ارشد پترولوژی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
2. استاد گروه پترولوژی و زمینشناسی اقتصادی، دانشکده زمینشناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
3. استادیار گروه پترولوژی و زمینشناسی اقتصادی، دانشکده زمینشناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
4. کارشناس ارشد زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.
5.کارشناس ارشد زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
چکیده
در اين مقاله به منظور مطالعات اکتشاف ناحیه‌ای و جدایش ناهنجاری ژئوشیمیایی از زمینه از روش فرکتالی عیار-تعداد استفاده شده است. ناهنجاریهای عناصر شاخص شامل طلا، آرسنیک، نقره، مس، آنتیموان، سرب، روی و مولیبدن در گستره اکتشافی قلعهدار (استان اصفهان) بررسی شده است. بدین منظور 336 نمونه از واحدهای سنگی گستره بهروش ICP-MSمورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت. سپس دادههای حاصل از آنالیز شیمیایی پس از جایگزینی دادههای سنسورد برای پردازش دسته‌بندی و آماده‌سازی شدند. با استفاده از روش فرکتالی عیار- تعداد ناهنجاریهای عناصر در این گستره شناسایی و نقشههای ناهنجاری‌ها رسم شد. نتایج مطالعات ژئوشیمی در گستره نشان داد، ناهنجاریهای ژئوشیمیایی مختلف از عناصر Au, Mo, Cu, As, Sb, Pb, Zn ارتباط نزدیک و تنگاتنگی با هاله‌های دگرسانی و تودههای نیمه عمیق دارد. همچنین این مطالعات منجر به تشخیص یک سامانه ژئوشیمیایی شد. پس از رسم نقشههای ژئوشیمی و مشخص کردن مناطق ناهنجار، تلفیق و انطباق ناهنجاری عناصر مختلف با یکدیگر انجام شد و در نهایت، منطقه‌بندی از عناصر صورت پذیرفت. به ترتیب منطقه‌بندی از مرکز به سمت خارج سیستم شامل ناهنجاریهای مولیبدن (Mo)، مس-مولیبدن (Cu+Mo)، سرب-روی (Pb+Zn) و در نهایت ناهنجاری طلا-آرسنیک (As+Au) نیز که در حاشیه سیستم قرار میگیرد.
واژه‌های کلیدی: پهنه‌بندی عناصر، فرکتال عیار-تعداد، گستره معدنی قلعهدار، ناهنجاری ژئوشیمیایی.
Separation of geochemical anomalies of gold-copper by concentration -Number Fractal (C-N) method in southeast of Nain
Gholipour, B.1, Kananian, A.2, Niroomand, Sh.3, Tarhani, A.4 and Ferdowsi Rashed, M.5
1- MSc. in Petrology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.
2- Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.
3- Assistant professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.
4- MSc in Economics Geology, Faculty of Basic Sciences, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran.
5- MSc in Economics Geology, Faculty of Basic Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
Abstract
In this paper, concentration-number fractal method has been used to study regional exploration and geochemical anomaly separation; also anomalies of index elements including gold, arsenic, silver, copper, antimony, lead, zinc and molybdenum in the Qalehdar exploration area (Isfahan province) has been investigated. For this purpose, 336 samples of rock units were collected and analyzed by ICP-MS. Then the chemical analysis data were categorized and prepared after replacing the sensor data for processing. Then the chemical analysis data were categorized and prepared after replacing the sensor data for processing.Using concentration-number fractal method of elemental anomalies in that area was identified and maps of the anomalies were drawn. The results of geochemical studies in the area showed that different geochemical anomalies of Au, Mo, Cu, As, Sb, Pb, Zn are closely related to alteration zones and shallow plutons. These studies also led to the identification of a geochemical system. These studies also led to the identification of a geochemical system. After drawing the geochemical maps and identifying the anomalous regions, the anomalies of the various elements are correlated together and this zoning is recognized which from the center to the outside of the system, respectively, including molybdenum (Mo), copper-molybdenum (Cu Mo), lead-zinc (Pb Zn) anomalies and finally the gold-arsenic anomaly (As Au) which is located at the periphery of the system.
Keywords: Elemental logging, Concentration-number fractal, Qalehdar mining area, Geochemical anomaly.
[1] * نویسنده مسئول: kananian@ut.ac.ir
مقدمه
ژئوشیمی اکتشافی در یک محیط سنگی، یک روش اکتشافی برای کانسارهای پنهان بخصوص در مناطق کوهستانی است. استفاده از این روش برای شناسایی هاله‌های اولیه کانسارها حتی تا فاصله زیاد از محل کانسار و تشخیص منطقه‌بندی عناصر در اطراف کانسار و تشخیص عمق فرسایش بسیار سودمند است. مطالعات ژئوشيمي در مراحل مختلف اکتشاف ذخاير معدني، مورد استفاده کارشناسان بخش اکتشاف میباشد. در مرحله پي‌جوئي براي مشخص کردن ناهنجاری‌ها در رابطه با مناطق امیدبخش، نمونه‌برداري از محيط‌های سنگی و خاکی صورت پذیرفت و سپس مورد آناليز شيميائي قرار گرفت. در مراحل اکتشافات مقدماتي و تفصيلي، نحوه توزيع عناصر و ترکيب‌های مختلف در کانسار مورد مطالعه مشخص مي‌شود. در گستره پيشنهادي مطالعات ژئوشيمي که از نتايج مطالعات زمين‌شناسي حاصل مي‌شود، با هدف بيان تغييرات سنگ‌شناسی در محدوده مورد مطالعه، نمونه‌برداری‌های لازم انجام مي‌شود و با روش‌های مورد نظر، ناهنجاریهای مربوطه تعيين میشود. انتخاب روش مورد استفاده در مرحله تفسير از مهم‌ترین عوامل در موفقيت مطالعات اکتشافی است (حسنی پاک، ١٣٨۴).
مطالعات انجام شده توسط Cheng et al., 1994 همبستگی فرکتال بین عیار و تمرکز عناصر و خصوصیات هندسی، پراکندگی ژئوشیمیایی آنها را نشان دادند. میان میزان ذخیره تجمعی در یک کانسار با عیارهای متوسط بخش‌های مختلف آن، رابطه فرکتالی وجود دارد (Turcotte, 1986). روش‌های فرکتال متعددی برای اکتشاف ژئوشیمیایی و تشخیص ناهنجاری‌ها به کار صورت می‌پذیرد و شامل روش‌های عیار-مساحت (Cheng et al., 1994)، روش طیف توان-مساحت روش عیار–فاصله (Cheng, 1999)، و روش عیار-تعداد (Hassanpour and Afzal, 2013) میباشد. توزیع فضایی اغلب عناصر در محیط ژئوشیمیایی–زمینشناسی نتیجه فرآیندهای زمینشناسی از قبیل فعالیت‌های آتشفشانی یا تودههای نفوذی، فرآیندهای رسوبی، تکتونیک، فرآیندهای دگرگونی و کانهزایی می‌باشند. این فرآیندها دارای مشخصات مشابهی هستند، از این‌رو می‌توانند فرکتال یا مولتی فرکتال تلقی شوند (Afzal et al., 2016). از تلفیق نتایج حاصل از مدل فرکتال با شواهد زمینشناسی دید بهتری از مراحل کانی‌زایی و نیز پراکندگی ثانویه عناصر به دست می‌آید (محمدی‌اصل و همکاران، 1399).
یکی از کاربردهاي مهم هندسه فرکتال در اکتشاف، تعیین آستانه داده‌هاي ژئوشیمیایی براي تعیین نواحی ناهنجاری است (Afzal et al., 2012; Deng et al., 2010). یکی از روش‌های مهم در این میان روش فرکتالی عیار-تعداد است و کاربرد گسترده‌ای در جداسازی جوامع زمینشناسی دارد (Mao et al., 2004). با توجه به اینکه توزیع فرکتالی عناصر در جهت گمانه‌ها برای جدایش هاله‌های کانهزایی در آنها در سال 2009 توسط Carranza در کانسار مس پورفیری گولونگ تبت مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داد استفاده از روش‌های فرکتالی کمک زیادی به بررسی وضعیت کانهزایی در امتداد گمانه‌ها می‌کند، در این مقاله از این روش برای جدایش هاله‌های کانهزایی در گستره اکتشافی قلعهدار استفاده شده است.
گستره قلعهدار در حدود 40 کیلومتری جنوب‌غربی شهرستان نایین در استان اصفهان واقع شده است (شکل 1). این گستره شامل سه گستره به نام‌های B,A وC است. به لحاظ جغرافیایی گستره مطالعاتی قلعهدار در استان اصفهان و در مرز بین شهر اصفهان و شهر نایین واقع میشود. نزدیک‌ترین شهر به این گستره نایین میباشد. گستره اکتشافی I4 (قلعهدار) یکی از گستره‌های به دست آمده از فاز شناسایی و پی‌جویی در پهنه وسیع نائین-نطنز میباشد (سامانی، 1396). فاز ژئوشیمی ناحیه‌ای و تهیه نقشه زمینشناسی 1:25000 در سال 1396 توسط شرکت مهندسی معدن شیب آزما در گستره‌ای به وسعت 83 کیلومتر مربع (با نام قلعهدار) به انجام رسید و حاصل این مطالعات معرفی گستره امیدبخش عناصر طلا-مس I4 به وسعت 22 کیلومتر مربع میباشد. در گستره مطالعاتی ناهنجاریهای ژئوشیمیایی مختلف از عناصر Au, Mo, Cu, As, Sb, Pb, Zn که ارتباط نزدیک و تنگاتنگی با پهنههای دگرسانی و تودههای نیمه عمیق دارد، مشاهده میشود.
هدف نهایی از انجام مطالعات حاضر انجام مطالعات اکتشاف ناحیه‌ای، جدایش ناهنجاری ژئوشیمیایی از زمینه با استفاده از روش فرکتالی عیار- تعداد، ناهنجاریهای عناصر شاخص شامل طلا، آرسنیک، نقره، مس، آنتیموان، سرب، روی و مولیبدن، مشخص کردن هاله‌های غنی‌شدگی و تهی‌شدگی در سطح گستره، مشخص کردن پدیده‌های کانهزایی و کنترل‌کننده‌های آن صورت پذیرفت.
شکل 1. موقعيت قرارگيري گستره مطالعاتي در كشور و استان اصفهان
زمینشناسی گستره مورد مطالعه
گستره قلعهدار در تقسیم‌بندی زمینشناسی-ساختاری بخشی از کمربند آتشفشانی ارومیه-دختر است (شکل 2) و از شمال‌غربی ایران تا جنوب‌شرقی گسترش دارد (Nabavi, 1976; Stocklin, 1968).
به لحاظ جایگاه ساختاری، این گستره در حد فاصل پایانه شمال باختری گسل دهشیر و پایانه جنوبی گسل زفره قرار دارد. عملکرد این کمربند ترافشاری به‌گونه‌ای است که با ایجاد یک تنش فشاری در منطقه با راستای شمال‌شرقی-جنوب‌غربی، باعث چرخش واحدهای سنگی در پهنه شده است و تودههای نفوذی راستای شمال‌غربی-جنوب‌شرقی به خود گرفته‌اند (Berberian, 1976). گسل دهشیر حدود 50 کیلومتر واحدهای سنگی پهنه به سن ائوسن و الیگوسن را به‌صورت امتدادلغز راست‌گرد جابجا کرده است، بنابراین آخرین فعالیت این گسل را می‌توان به نئوژن ارتباط داد (Berberian, 1976). این میزان جابجایی روی گسل اصلی و همچنین حرکات جزئی‌تر بر روی شاخه‌های فرعی این گسل، باعث جابجایی و چرخش تودههای نفوذی شدهاند. بنابراین این‌گونه بیان میشود، حضور و عملکرد گسل‌های دهشیر و زفره و همچنین گسل‌های فرعی به وجود آمده در نتیجه حرکت آنها، نقش بسیار مهمی در جایگیری و کشیدگی تودههای نفوذی و دایک‌ها در پهنه ایفا کرده‌اند.
واحدهای سنگ‌شناسی در گستره قلعهدار شامل سنگ‌های آتشفشانی، آذرآواری و واحدهای ساب ولکانیک و نفوذی با ترکیب‌های مختلف است. با توجه به قرارگیری این گستره در نقشه 1:100000 کجان، سن واحدهای خروجی و آذرآواری ائوسن تا پلیوسن تعیین شده، ولی تودههای نفوذی و دایک‌ها به زمان بعد از ائوسن نسبت داده می‌شوند. ساب ولکانیک‌های با ترکیب حدواسط واحدهای ائوسن را قطع کردند و به علت نبود سن مطلق این واحدها، تنها براساس شواهد چینه‌شناسی می‌توان آنها را به بعد از ائوسن نسبت داد. کهن‌ترین واحدهای سنگی پهنه از نوع سنگ‌های دگرگونی شیست سبز و مرمر است و سن آنها پالئوزوئیک است.
شکل 2. کمربندهای ساختاری ایران، گستره مورد مطالعه در کمربند آتشفشانی ارومیه-دختر نشان داده شده است (Stocklin, 1968 (اصلاح شده توسط Nezafati, 2015))
بر اساس مطالعات انجام شده، دگرسانی پروپیلیتیک به عنوان دگرسانی غالب در گستره است و بعد از آن دگرسانی کوارتز-سریسیت (همراه با کوارتز-سریسیت-ترکیبات آهن) و آرژیلیک (همراه با آرژیلیک پیشرفته) در ردههای بعدی میباشد. بر این اساس مشخص میشود، فرآیند دگرسانی در گستره قلعهدار کم و بیش در بیشتر واحدهای سنگ‌شناسی دیده میشود (شکل 3).
نحوه پراکندگی و گسترگی دگرسانیهای گستره اکتشافی مشابه با سیستمهای اپی‌ترمالی است و می‌تواند نشان از بخش بالایی سیستم پورفیری باشد. در واقع این سطح رخنمون یافته از دگرسانیهای پهنه را می‌توان به عنوان لیتوکپ1 در نظر گرفت که به عنوان فوقانی‌ترین بخش از سیستمهای پورفیری بیان میشود (Richards,
2014).
[1] 1.Lithocap
شکل 3 نقشه زمینشناسی 1:5000 محدود I4
روش مطالعه
آماده‌سازی دادههای اکتشافی
نمونه‌برداری لیتوژئوشیمی در منطقه قلعهدار به صورت سیستماتیک به مساحت 22.36 کیلومتر مربع، انجام گرفت نمونه لیتوژئوشیمی سیستماتیک 250*250 متر طراحی شد. همچنین از بخش‌های با احتمال کانهزایی نیز نمونههای غیر سیستماتیک برداشت گردید. در مجموع تعداد 336 نمونه از این محدوده جمعآوری شد. از این تعداد، 326 نمونه سیستماتیک و 10 نمونه غیرسیستماتیک است. در شکل 4 جانمایی نمونههای جمعآوری شده ارائه شده است.
نمونههای جمعآوری شده در این مرحله برای انجام آنالیز به آزمایشگاه شرکت زرآزما ارسال شد. بر روی نمونهها آنالیز ICP MASS با پکیج 34 عنصری و طلا به روشFire Assay صورت پذیرفت.
دادههای حاصل از آنالیز شیمیایی پس از جایگزینی دادههای سنسورد برای پردازش دسته‌بندی و آماده‌سازی شد. این پردازش‌ها بر روی دادههای خام (پس از جایگزینی دادههای سنسورد) صورت پذیرفت. نمونههایی که مقادیر آن کمتر از حد تشخیص دستگاه است، با 4/3 حد تشخیص و نمونههایی که مقادیر آن بیشتر از حد تشخیص دستگاه است با 3/4 حد تشخیص جایگزین میشود (حسنی‌پاک و شرفالدین، 1384).
بحث
رسم نقشه ژئوشیمی عناصر
برای رسم نقشههای ژئوشیمیایی ابتدا نیاز است، حدود ناهنجاری برای هر عنصر مشخص شود. با توجه به اینکه در این پروژه از دادههای خام استفاده شد، بنابراین روش فرکتالی عیار–تعداد انتخاب شد. در این روش در یک نمودار ابتدا مقدار لگاریتیمی هر نمونه (محورX) به همراه مقدار لگاریتیمی فراوانی تجمعی متناظر با همان نمونه (محورY) آورده میشود و سپس نقاط عطف1 به عنوان حدود ناهنجاری بیان میشود. پس از تعیین حدود ناهنجاری، واریوگرافی بر روی دادهها انجام گرفت تا از چگونگی روند تغییرات عیاری در کل گستره و همچنین جهت (های) اصلی گسترش کانهزایی اطلاعات کاملی به دست آید. در نهایت پس از مشخص شدن راستای همسانگردی اقدام به درون‌یابی به روش کریجینگ و تهیه نقشه ژئوشیمیایی برای عناصر مختلف شد. این نقشهها برای عناصر مهم و اصلی از قبیل طلا، آرسنیک، نقره، مس، آنتیموان، سرب، روی و مولیبدن رسم شد. برای اینکار ابتدا نمودارهای تمام لگاریتمی عیار–تعداد برای هر یک از عناصر رسم و نقاط شکستگی در آنها شناسایی و جوامع ژئوشیمیایی مختلف، مشخص شدند.
پس از جداسازی گستره ناهنجاری از زمینه به کمک روش فرکتال عیار-تعداد نقشه مربوط به هر یک از عناصر به کمک نرم‌افزار ArcGIS رسم شدند.
[1] 2.Breakdown
شکل 4 . جانمایی نمونههای برداشت شده شبکه لیتوژئوشیمی بر روی تصویر ماهوارهای
روش فرکتال عیار-تعداد
اساس این روش بر مبنای رابطه معکوس بین عیار و فراوانی تجمعی هر عیار با عیارهای بالاتر از آن است (Mao et al., 2004). در اکتشافات ژئوشیمیایی تمرکزهای بالا همراه با فرایندهای کانهزایی، می‌تواند جوامع مختلفی را نسبت به مقدار زمینه منعکس کند. به عبارت دیگر بعد فرکتالی کانهزایی با مقدار بعد زمینه متفاوت خواهد بود (حسنی پاک و شرفالدین 1380). مقدار شکستگی بین خطوط به عنوان عیار حد برای جدایش مقادیر ژئوشیمیایی استفاده میشود (Ford and Blenkinsop, 2008). خوبی این روش در این است که قبل از تخمین، با دادههای خام اکتشافی محاسبات را انجام میدهد (Sadeghi et al., 2012). این روش براساس رابطه زیر به دست می‌آید:
N(≥𝐶) ∞𝜌−𝛽
در این رابطه N(≥𝐶) برابر تعداد نمونههایی که دارای عیار مساوی و بالاتر از C هستند، میباشد. 𝜌 برابر عیار و 𝛽 برابر بعد فرکتای است (Sadeghi et al., 2012; Ford and Blenkinsop, 2008; Mao et al., 2004).
حداقل مقدار طلا، در نمونههای به حد تشخیص رسیده، پنج ppb و بالاترین مقدار آن 318ppb است. این حد مقدار برای عنصر نقره 19/0 ppm و حداکثر آن 1/42 ppm و برای عنصر آرسنیک که از آن به عنوان ردیاب طلا استفاده میشود، کمترین مقدار آن 5/1 ppm و بالاترین مقدار در نمونهها، 3/99 ppm میباشد. عنصر مس که به عنوان یکی از عناصر اصلی در ذخایر پورفیری و اپیترمال شناخته میشود و بالاترین تمرکز آنها در مرکز سیستمهای پورفیری میباشد، پراکندگی این عنصر بین دو تا 639 گرم در تن میباشد. برای عنصر مولیبدن پراکندگی بین 5/0 تا 3/122 گرم در تن، برای آنتیموان که از جمله عناصری است که با طلا به صورت پاراژنز است و همانند آرسنیک ردیاب به‌نسبت خوبی برای طلا میباشد، کمترین مقدار این عنصر 8/0 ppm و حداکثر آن 9/73 ppm میباشد. مقادیر عنصر سرب پنج ppm تا 1988 ppm و مقادیر عنصر روی از پنج ppm تا 745 ppm در تغییر است. همچنین پارامترهای آماری و نمونههای دارای مقادیر آنومال عناصر به ترتیب در جدول 1 گزارش شده است. نمودار ستونی توزیع عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی در نمونههای لیتوژئوشیمی سیستماتیک در شکل 5 نشان داده شده است.
واریوگرافی بر روی دادههای خام عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی صورت گرفت و جهتهای اصلی بیضوی ناهمسانگردی تعیین شد. واریوگرافی برروی هشت عنصر یاد شده نتیجه مناسبی را ارئه میدهد و میزان انطباق مدل تجربی و استاندارد، بسیار قابل قبول و مناسب است (شکل 6). بیشترین همسانگردی در جهت آزیموت به ترتیب برای عناصر طلا (8/150)، آنتیموان (8/144)، سرب (8/141)، روی (7/132)، ، آرسنیک (7/127)، مس (7/127)، نقره (7/123) و مولیبدن (7/123) میباشد (شکل 6).
جدول 1 . نمونههای دارای مقادیر آنومال عناصر در گستره I4
Statistics | Mean | Median | Mode | Std. Dev | CV | Skewness | Kurtosis | Min | Max |
Au (ppb) 9 | 6.23 | 3.75 | 3.75 | 18.72 | 3.01 | 14.488 | 233 | 5 | 318.00 |
Ag (ppm) | 0.43 | 0.27 | .27 | 2.31 | 5.39 | 18 | 319 | .19 | 42.10 |
As (ppm) | 20.60 | 11.05 | >100 | 27.15 | 1.32 | 2.787 | 8.051 | 1.5 | > 100 |
Cu (ppm) | 46.75 | 23.00 | 4.0 | 80.69 | 1.73 | 5.143 | 30.870 | 2.0 | 639.0 |
Mo (ppm) | 1.38 | 0.69 | .620 | 7.06 | 5.01 | 15.532 | 260.570 | .5 | 122.3 |
Sb (ppm) | 2.83 | 1.03 | 1.00 | 10.96 | 3.87 | 8.084 | 75.562 | .80 | >100 |
Pb (ppm) | 42 | 14 | 13 | 177 | 4.24 | 8.702 | 81.497 | 5.0 | 1988.0 |
Zn (ppm) | 75.51 | 72.00 | 75.0 | 58.68 | 0.78 | 6.836 | 68.111 | 5.0 | 745.0 |
شکل 5. نمودار ستونی توزیع عناصر a) طلا (Au)، b) نقره (Ag)، c) آرسنیک (As)، d) مس (Cu)، e) مولیبدن (Mo)، f) آنتیموان (Sb)، g) سرب (Pb)، h) روی (Zn)، در نمونههای لیتوژئوشیمی سیستماتیک
شکل 6 . واریوگرام تجربی برای عناصر a) طلا (Au)، b) نقره (Ag)، c) آرسنیک (As)، d) مس (Cu)، e) مولیبدن (Mo)، f) آنتیموان (Sb)، g، سرب (Pb)، h) روی (Zn) در شبکه لیتوژئوشیمی سیستماتیک 250 در250 متر
نمودارهای فرکتال عیار-تعداد عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی در شکل 7 مشاهده میشود. مطابق با این نمودارها و جدول 2 مقادیر به عنوان حد زمینه، ناهنجاریهای ضعیف، متوسط و ناهنجاریهای قوی برای عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی مشخص شده است. همچنین حدود زمینه و ناهنجاری عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی به روش فرکتال عیار-تعداد در جدول 2 گزارش شده است. نقشه توزیع عیار عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، آنتیموان، سرب و روی در گستره I4، در شکل 8 مشاهده میشود.
جدول 2 . حدود زمینه و ناهنجاری عناصر به روش فرکتال عیار-تعداد
Elements | Low Background | Background | Low Anomaly | Medium Anomaly | High Anomaly |
Au (ppb) | 9 | 16 | 27 | 95 | > 95 |
Ag (ppm) | 0.27 | 0.38 | > 0.38 | - | - |
As (ppm) | 2 | 7 | 33 | 75 | >75 |
Cu (ppm) | 8 | 25 | 107 | 151 | >151 |
Mo (ppm) | 0.72 | 0.99 | 5.5 | >5.5 | - |
Sb (ppm) | 0.98 | 1.15 | 24.2 | >24.2 | - |
Pb (ppm) | 12 | 17 | 62 | 158 | >158 |
Zn (ppm) | 16 | 47 | 94 | 152 | >152 |
شکل 7 . نمودار فرکتال عیار-تعداد و تعیین حدود ناهنجاری برای عناصر a) طلا (Au)، b) نقره (Ag)، c) آرسنیک (As)، d) مس (Cu)، e) مولیبدن (Mo)، f) آنتیموان (Sb)، g) سرب (Pb)، h) روی (Zn) 
شکل 8 . نقشه توزیع عیار عناصر a) طلا (Au)، b) نقره (Ag)، c) آرسنیک (As)، d) مس (Cu)، e) مولیبدن (Mo)، f) آنتیموان (Sb)، g) سرب (Pb)، h) روی (Zn)، در گستره I4
مقایسه جهت همسانگردی برای عناصر مختلف در گستره اکتشافی
واریوگرافی یکی از پارامترهای ارزشمند است، چرا که با در دست داشتن راستای اصلی همسانگردی ناهنجاریهای عناصر و نیز تلفیق آن با وضعیت زمینشناسی پهنه می‌توان وضعیت گسترش کانهزایی احتمالی را مشخص کرد.
همانطور که در جدول 3 مشخص است جهت اصلی همسانگردی برای عناصر نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن و تا حدودی روی بهم نزدیک است و در آزیموت 7/123 تا 7/132 قرار دارند. ولی راستای همسانگردی عناصر طلا، سرب و آنتیموان در آزیموت بین 8/141 تا 8/150 قرار دارد و اختلاف به نسبت کمی با عناصر دیگر دارد. این موضوع نشان‌دهنده گسترش کانهزایی احتمالی با روند تقریبی NW-SE است و نشان دهنده تاثیر و کنترل عوامل ساختاری در کانهزایی است. این روند از راستای پهنه‌بندی ژئوشیمیایی عناصر نیز تبعیت می‌کند.
جدول 3 . مقایسه جهت همسانگردی برای عناصر مختلف در گستره اکتشافی I4
آزیموت جهت اصلی همسانگردی | عنصر |
150.8 | Au (ppb) |
123.7 | Ag (ppm) |
127.7 | As (ppm) |
127.7 | Cu (ppm) |
123.7 | Mo (ppm) |
144.8 | Sb (ppm) |
141.8 | Pb (ppm) |
132.7 | Zn (ppm) |
پهنه‌بندی شیمیایی
مطالعات لیتوژئوشیمیایی با تکیه بر قوانین حاکم بر تمرکز فلزات در سنگ‌ها انجام میشود. عناصر معرف نقش کلیدی در تشخیص سیستم کانهزایی دارند. تفاوت در میزان تحرک عناصر، علت ایجاد اختلاف در توانایی مهاجرت عنصرها است. همین مسئله موجب شکل‌گیری پهنه‌بندی1 ژئوشیمیایی میشود و در شناسایی مناطق کانساری بسیار موثر است. در برخی از سامانههای کانساری مانند پورفیریها که حجم وسیعی از سیالات ماگمایی و جوی در کانهزایی و دگرسانی‌ها نقش دارند گستره قابل توجهی از محیطهای زمینشناسی تحت تاثیر قرار می‌گیرند. در این مدل کانسارها، منطقه‌بندیهای مشخص از عناصر مهم رخ میدهد و توسط افراد مختلفی در سراسر دنیا این مسئله مورد مطالعه قرار دارد (Martin et al., 2005). در شکل 9، پهنه‌بندی عناصر As+Au, Pb+Zn, Cu+Mo, Mo در گستره I4 بر روی تصویر ماهوارهای و در شکل 10 تلفیق ناهنجاریهای طلا، مس و مولیبدن و پهنه‌بندی ژئوشیمیایی عناصر در این گستره نشان داده شده است.
[1] . Zoning
شکل 9 . پهنه‌بندی عناصر As+Au, Pb+Zn, Cu+Mo, Mo در گستره I4 بر روی تصویر ماهوارهای
شکل 10. تلفیق ناهنجاریهای طلا، مس و مولیبدن و پهنه‌بندی ژئوشیمیایی عناصر در گستره .I4
نتیجهگیری
با توجه به مطالعات لیتوژئوشیمیایی سیستماتیک انجام شده در گستره، منطقه‌بندی و توالی ژئوشیمیایی با نظم خاصی دیده میشود. هرچند که این پهنه‌بندی‌ها به شکل ناهنجاریهای ژئوشیمیایی است ولی قابل مقایسه با توالی‌های شیمیایی موجود در ذخایر شناخته شده است.
با توجه به نتایج حاصل از مطالعات لیتوژئوشیمی و تفسیرهای زمینشناسی در گستره مطالعاتی، به نظر میرسد این گستره منطبق بر دگرسانیهای آرژیلیک تا آرژیلیک پیشرفته همراه با اکسید آهن و کلاهک سیلیسی است. رگههای گرمابی سیلیسی- سولفیدی که در اثر اکسایش حاصل از هوازگی به اکسیدهای آهن تبدیل شدهاند، آن را همراهی می‌کنند. در همین بخش از گستره ناهنجاریهای به نسبت قوی مس، مولیبدن و طلا به همراه سرب و روی نیز مشاهده میشود. همچنین تودههای نفوذی با ترکیب گرانودیوریت تا کوارتز دیوریت در این بخش از محدوده نفوذ و سبب دگرسان شدن واحدهای آتشفشانی و آذراواری شده است. پس از رسم نقشههای ژئوشیمی و مشخص نمودن مناطق ناهنجار، تلفیق و انطباق ناهنجاری عناصر مختلف با هم دیگر صورت گرفت و در نهایت پهنه‌بندی عناصر با توالی‌های پاراژنزی از بخش خارجی سیستم به سمت داخل متشکل از As+Au, Pb+Zn, Cu+Mo, Mo میباشد و مرکز سیستم کم و بیش منطبق بر ناهنجاری مولیبدن میباشد. مرکز این سیستم که ناهنجاری مولیبدن (MO) را نشان میدهد، منطبق بر دگرسانیهای سیلیسی (کلاهک سیلیسی) و آرژیلیک پیشرفته است و آثاری از رگه-رگچه‌های اکسید آهن (خارج از گستره) در آن دیده میشود. بخش بیرونی مرکز سیستم، منطبق بر ناهنجاری مس- مولیبدن (Cu+Mo) است و این ناهنجاری هم بر روی دگرسانی آرژیلیک قرار میگیرد. هاله سرب-روی منطبق بر دگرسانیهای آرژیلیک به همراه رگههای سیلیسی میباشد. در نهایت هاله طلا- آرسنیک (Au+As) نیز که در حاشیه سیستم قرار میگیرد، بر دگرسانیهای پروپلیتیک و آرژیلیک ضعیف منطبق میشود.
منابع
سامانی، ب.، 1396. گزارش پایانی اکتشاف طرح ارزیابی استعداد منابع معدنی پهنه نطنز- نائین (استان اصفهان)، 73. ##حسنی‌پاک، ع.الف. و شرفالدین، م.، 1384. تحلیل دادههای اکتشافی. موسسه انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم، 987. ##شرکت مهندسی معدن شیب آزما، 1396. تهیه نقشه زمینشناسی 1:25000 قلعهدار (I4). ##محمدی‌اصل، ز.، سعیدی، ع.، آرین، م.، سلگی، ع.، فرهادی نژاد، ط.، 1399. جداسازی آنومالی‌های ژئوشیمیایی از زمینه با استفاده از روش فرکتالی عیار-تعداد در محدوده وشنوه (جنوب قم). فصلنامه زمینشناسی ایران،53، 61-73.##-Afzal, P., Eskandarnejad Tehrani, M., Ghaderi, M. and Hosseini, M.R., 2016. Delineation of supergene enrichment, hypogene and oxidation zones utilizing staged factor analysis and fractal modeling in Takht-e-Gonbad porphyry deposit, SE Iran". Geoscience, 161, 119-127. ##-Afzal, P., Fadakar Alghalandis, Y., Moarelvand, P., Rashidnejad Omran, N. and Asadi Haroni, H., 2012. Application of power-spectrum fractal method for detecting hypogene, supergene enrichment, leached and barren zone in Kahang Cu porphyry deposit, central Iran. Journal of Geochemical Exploration. 112, 131-138. ##-Berberian M., 1976. Contribution to the seismotectonics of Iran, part II. Tehran: Geological Survey of Iran. 39. ##-Carranza, E.J.M., 2009. Controls on mineral deposit occurrence inferred from analysis of their spatial pattern and spatial association with geological features. Ore Geology Reviews, 35(3-4), 383-40##-Cheng, Q., 1999. Spatial and scaling modelling for geochemical anomaly separation. Journal of Geochemical exploration, 65, 175-194. ##-Cheng, Q., Agterberg, F.P. and Ballantyne, S.B., 1994. The separation of geochemical anomalies from background by fractal methods. Journal of Geochemical Exploration, 51(2), 109-130. ##-Deng, J., Wang, Q., Yang, L., Wang, Y., Gong, Q. and Liu, H., 2010. Delineation and exploration of geochemical anomalies using fractal models in the Heging area, Yunnan Province, China. Journal of Geochemical Exploration, 105, 95-105. ##-Ford, A. and Blenkinsop, T.G., 2008. Combining fractal analysis of mineral deposit clustering with weights of evidence to evaluate patterns of mineralization: Application to copper deposits of the Mount Isa Inlier, NW Queensland, Australia. Ore Geology Review, 33, 435-450. ##-Hassanpour, S. and Afzal, P., 2013. Application of concentration–number (C–N) multifractal modeling for geochemical anomaly separation in Haftcheshmeh porphyry system, NW Iran. Arabian Journal of Geosciences, 6(3), 957-970. ##-Mao, Z., Peng, S., Lai, J., Shao, Y. and Yang, B., 2004. Fractal study of geochemical prospecting data in south area of Fenghuanshan copper deposit, Tongling Anhui. Journal of Earth Sciences and Environment, 26 (4), 11–14. ##-Martin, H., Smithies, R.H., Rapp, R., Moyen, J.F. and Champion, D., 2005. An overview of adakite, tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTTG), and sanukitoid: relatinships and some implications for crustal evolution. Lithos, 79, 1-24. ##-Nabavi, M.H., 1976. A preface to Iran’s geology. Geology survey and mineral exploration of Iran, 109. ##-Nezafati, N., 2015. Mineral resources of Iran; an overview. 66 of Conference of Berg-und Hüttenmännischer Tag (BHT), At Freiberg, Germany, 66, 1–33. ##-Richards, J., 2014. Tectonic, magmatic and metallogenic evolution of the Tethyan orogeny: from subduction to collision. Ore Geology Reviews, 70, 323-345. ##-Sadeghi, B., Moarefvand, P., Afzal, P., Yasrebi, A.B. and Daneshvar Saein, L., 2012. Application of fractal models to outline mineralized zones in the Zaghia iron ore deposit, Central Iran. Journal of Geochemical Exploration, Special Issue Fractal Analysis, 122, 9-19. ##-Stocklin, J., 1968. Structural history and tectonic of Iran, a review. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 52, 1229-1258. ##-Turcotte, D.L., 1986. A fractal approach to the relationship between ore grade and tonnage. Economic Geology, 81(6), 1528-153.##
