ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای: روش اکتشافی بهینه برای بررسی کانه‌زایی مس در گستره چاه رستم، جنوب بیرجند
محورهای موضوعی :سمیه مرادی 1 , مسعود علی‌پوراصل 2 , افشین اکبرپور 3
1 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
2 - دانشیار، گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
3 - استادیار، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی کشور، تهران
کلید واژه: جنوب بیرجند, چاه ¬رستم, ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای, کانه‌زایی مس.,
چکیده مقاله :
گستره اکتشافی چاه¬ رستم در بلوک لوت و در شمال‌غربی نهبندان در جنوب بیرجند واقع است. واحدهای آتشفشانی و آذرآواری ائوسن- الیگوسن با ترکیب آندزیت و آندزیت بازالت پورفیری بخش عمده‌ای از این گستره را پوشش می‌دهند و به‌وسیله سنگ‌های نفوذی و نیمه‌نفوذی ائوسن پسین- الیگوسن با ترکیب گرانودیوریت، مونزودیوریت، کوارتز دیوریت پورفیری و دایک‌های داسیتی قطع شده‌اند. سیالات گرمابی مربوط به توده‌های نیمه‌نفوذی- نفوذی در کانه‌زایی مس و عناصر همراه در این ناحیه نقش مهمی داشته‌اند. نمونه‌ها از بخش منهای 80 مش رسوبات بستر آبراهه‌ها براشت شدند و پس از نرمایش، برای عنصر طلا با روش فایراسی و تعداد 22 عنصر با استفاده از روش طیف‌سنجی پلاسمای جفت شده القایی نشر نوری تجزیه شده است. تحلیلهای آماری تک‌متغیره و چندمتغیره دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، ناهنجاری‌های عناصر مس، طلا، روی، سرب، مولیبدن، آرسنیک، آنتیموان و منگنز را در گستره چاه رستم نشان می‌دهد. همیافتی ژئوشیمیایی عناصر در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای، بیان از رخداد احتمالی کانه‌زایی‌های مس پورفیری و اپی‌ترمال (به‌ویژه سامانه اپی‌ترمال) در این گستره دارد. مطالعه سنگ‌ژئوشیمیایی نمونه‌های انتخابی از رخنمون‌های سنگی و مغزه‌های حفاری در مناطق ناهنجاری رسوب آبراهه‌ای، قابلیت روش ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در ثبت هاله‌های ژئوشیمیایی مرتبط با سامانه‌های کانه‌زایی را تایید می‌کند.
The Chah Rostam prospect area is located in Lut block and in the northwest of Nehbandan at the south of Birjand. Eocene-Oligocene volcanic and pyroclastic rock units with porphyritic andesite and andesite-basalt cover a major part of this area, which are crosscutting by the Late Eocene-Oligocene intrusive and sub-volcanic rocks with composition of porphyry granodiorite, monzodiorite, quartz diorite and dacitic dikes. Hydrothermal fluids related to the subvolcanic-intrusive bodies have played an important role in the copper mineralization and accompanied elements in this area. samples were taken from the -80 mesh of stream sediments, pulverized to -200 mesh size and analyzed for Au by fire assay and 22 elements using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) methods. Univariate and multivariate statistical analysis of the stream sediment geochemical data show Cu, Au, Zn, Pb, Mo, As, Sb, and Mn anomalies in the Chah Rostam area. Geochemical association of elements in the stream sediment samples indicates the possible occurrence of porphyry and epithermal copper mineralization (especially epithermal system) in this area. Litho-geochemical surveying based on the outcrops and drilling core samples in the stream sediment anomaly areas confirms the ability of the stream sediment geochemistry method to identify geochemical halos related to mineralization systems.
ارجمند زاده، ر.، 1390. مطالعات کانی‌سازی، ژئوشیمی، سن‌سنجی و تعیین جایگاه تکتونوماگمایی توده‌های نفوذی در اندیس معدنی ده‌سلم و چاه‌شلغمی، بلوک لوت، شرق ایران. رساله دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد، 369.
- بلوریان، غ.ح.، 1387. نقشه و گزارش زمین¬شناسی کودکان، سری 100000/1، شماره 7753، سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
- بهروزی، ا.، ناصر، خ.ن. و افتخار نژاد، ج.، 1371. نقشه و گزارش زمین¬شناسی بصیران، سری 100000/1، شماره 7853، سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
- حسنی پاک، ع.ا. و شرف‌الدین، م.، 1380. تحلیل دادههای اکتشافی. انتشارات دانشگاه تهران، 971.
- حسین زاده، م.ر.، مغفوری، س.، موید، م.، هادوی چهاربرج، ز.، عامل، ن. و روانخواه، ع.ر.، 1402. زمین‌شناسی، ژئوشیمی و الگوی پراکندگی عناصر در زون‌های دگرسانی نقدوز-زایلیک، زون ماگمایی ارسباران. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 17، 65، 71-90.
- سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1379. اکتشافات ژئوشیمیایی سیستماتیک در ورقه 100000/1 بصیران. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، گزارش داخلی و منتشر نشده.
- سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1388. اکتشافات ژئوشیمیایی سیستماتیک در ورقه 100000/1 کودگان. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، گزارش داخلی و منتشر نشده.
- سهندی، م.ر.، محجل، م.، سهیلی، م.، بربریان، م.، 1371. نقشه زمین¬شناسی چهارگوش ده‌سلم (چاه‌وک)، سری250000/1، شماره K9، سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
- غیاثی زاده، م.ک.، علی‌پوراصل، م. و مشکانی، س.ا.، 1403. زمین‌شناسی، کانی‌شناسی، ژئوشیمی و الگوی تشکیل کانسار مس (طلا) کوه میل شمال‌خاور ساوه، استان مرکزی. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 18، 70، 29-50.
- کریم پور، م.ح.، ملک زاده شفارودی، آ.، حیدریان، م.ر. و عسگری، ع.، 1386. کانی‌سازی، دگرسانی و ژئوشیمی منطقه اکتشافی طلا- قلع هیرد، استان خراسان جنوبی. مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، 1، 15، 67-90.
- مدبری، س.، آذری‌فر، م.، احمدی، ث.ش. و رئیسی، د.، 1401. تلفیق دادههای زمین‌شناسی، ژئوشیمیایی، دگرسانی و دورسنجی به منظور معرفی پتانسیل‌های کانه‌زایی در منطقه سربیشه، خراسان جنوبی. فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 16، 62، 74-49.
- ملک زاده شفارودی، آ. و کریم پور، م.ح.، 1390. سن‌سنجی زیرکن به روش اورانیم-سرب در منطقه اکتشافی مس-طلا پورفیری ماهر آباد: شاهدی بر دوره متالوژنیک ائوسن میانی ذخایر پورفیری در شرق ایران. مجله زمین‌شناسی اقتصادی، 1، 3، 41-60.
- یونسی، س.د.، حسین زاده، م.ر. و موید، م.، 1396. کانی‌شناسی کانسار Zn- Cu- (Pb- Bi- Ag) ماهور، باختر ده‌سلم: رهیافتی بر ژنز و نوع کانه‌زایی. فصلنامه علمی علوم زمین، 27، 105، 295-308.
- Javidi Moghaddam, M., Karimpour, M.H., Malekzadeh Shafaroudi, A., Santos, J.F. and Mendes, M.H., 2019. Geochemistry, Sr-Nd isotopes and zircon U-Pb geochronology of intrusive rocks: Constraint on the genesis of the Cheshmeh Khuri Cu mineralization and its link with granitoids in the Lut Block, Eastern Iran. Journal of Geochemical Exploration, 202, 59-76.
- Karimpour, M.H., Zaw, K. and Huston, D.L., 2005. S-C-O isotopes, fluid inclusion micro-thermometry, and the genesis of ore bearing fluids at Qaleh-Zari Fe-Oxide Cu-Au-Ag Mine, Iran. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, 16 (2), 153-168.
- Malekzadeh Shafaroudi, A., Karimpour, M.H. and Stern, C.R., 2015. The Khopik porphyry copper prospect, Lut Block, Eastern Iran: Geology, alteration and mineralization, fluid inclusion, and oxygen isotope studies. Ore Geology Reviews, 65 (2), 522-544.
- Malekzadeh Shafaroudi, A. and Karimpour, M.H., 2015. Mineralogic, fluid inclusion, and sulfur isotope evidence for the genesis of Sechangi lead–zinc (–copper) deposit, Eastern Iran. Journal of African Earth Sciences, 107, 1-14.
- Omidianfar, S., Monsef, I., Rahgoshay, M., Zheng, J. and Cousens, B., 2020. The middle Eocene high-K magmatism in Eastern Iran Magmatic Belt: constraints from U-Pb zircon geochronology and Sr-Nd isotopic ratios. International Geology Review, 62 (1), 1-18.
- Whitney, D.L. and Evans B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95, 185-187.
- Yazdi, P., Kananian, A., Raeisi, D. and Modabberi, S., 2023. Geochemistry, petrogenesis and petrology of intrusive rocks in Shadan gold deposit, SW Birjand, Eastern Iran. Geopersia, 13 (1), 33-48.
ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای: روش اکتشافی بهینه برای بررسی کانه‌زایی مس در گستره چاه رستم، جنوب بیرجند
سمیه مرادی1، مسعود علی‌پوراصل(2,1) و افشین اکبرپور3
1. دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
2. دانشیار، گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
3. استادیار، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی کشور، تهران
تاریخ دریافت: 10/09/1403
تاریخ پذیرش: 16/10/1403
گستره اکتشافی چاه رستم در بلوک لوت و در شمال‌غربی نهبندان در جنوب بیرجند واقع است. واحدهای آتشفشانی و آذرآواری ائوسن- الیگوسن با ترکیب آندزیت و آندزیت بازالت پورفیری بخش عمده‌ای از این گستره را پوشش می‌دهند و به‌وسیله سنگ‌های نفوذی و نیمه‌نفوذی ائوسن پسین- الیگوسن با ترکیب گرانودیوریت، مونزودیوریت، کوارتز دیوریت پورفیری و دایک‌های داسیتی قطع شده‌اند. سیالات گرمابی مربوط به توده‌های نیمه‌نفوذی- نفوذی در کانه‌زایی مس و عناصر همراه در این ناحیه نقش مهمی داشته‌اند. نمونه‌ها از بخش منهای 80 مش رسوبات بستر آبراهه‌ها براشت شدند و پس از نرمایش، برای عنصر طلا با روش فایراسی و تعداد 22 عنصر با استفاده از روش طیف‌سنجی پلاسمای جفت شده القایی نشر نوری تجزیه شده است. تحلیلهای آماری تک‌متغیره و چندمتغیره دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، ناهنجاری‌های عناصر مس، طلا، روی، سرب، مولیبدن، آرسنیک، آنتیموان و منگنز را در گستره چاه رستم نشان می‌دهد. همیافتی ژئوشیمیایی عناصر در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای، بیان از رخداد احتمالی کانه‌زایی‌های مس پورفیری و اپی‌ترمال (به‌ویژه سامانه اپی‌ترمال) در این گستره دارد. مطالعه سنگ‌ژئوشیمیایی نمونه‌های انتخابی از رخنمون‌های سنگی و مغزه‌های حفاری در مناطق ناهنجاری رسوب آبراهه‌ای، قابلیت روش ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در ثبت هاله‌های ژئوشیمیایی مرتبط با سامانه‌های کانه‌زایی را تایید می‌کند.
واژه‌های کلیدی: جنوب بیرجند، چاه رستم، ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای، کانه‌زایی مس.
Stream sediment geochemistry: optimum exploration method for copper mineralization in Chah Rostam area, South of Birjand
Moradi, S.1, Alipour-Asll, M.(2,*) and Akbarpour, A.3
1. M.Sc. Graduate, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood
2. Associate Professor, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood
3. Assistant Professor, Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran
Abstract
The Chah Rostam prospect area is located in Lut block and in the northwest of Nehbandan at the south of Birjand. Eocene-Oligocene volcanic and pyroclastic rock units with porphyritic andesite and andesite-basalt cover a major part of this area, which are crosscutting by the Late Eocene-Oligocene intrusive and sub-volcanic rocks with composition of porphyry granodiorite, monzodiorite, quartz diorite and dacitic dikes. Hydrothermal fluids related to the subvolcanic-intrusive bodies have played an important role in the copper mineralization and accompanied elements in this area. samples were taken from the -80 mesh of stream sediments, pulverized to -200 mesh size and analyzed for Au by fire assay and 22 elements using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) methods. Univariate and multivariate statistical analysis of the stream sediment geochemical data show Cu, Au, Zn, Pb, Mo, As, Sb, and Mn anomalies in the Chah Rostam area. Geochemical association of elements in the stream sediment samples indicates the possible occurrence of porphyry and epithermal copper mineralization (especially epithermal system) in this area. Litho-geochemical surveying based on the outcrops and drilling core samples in the stream sediment anomaly areas confirms the ability of the stream sediment geochemistry method to identify geochemical halos related to mineralization systems.
Keywords: South of Birjand, Chah Rostam, Stream sediment geochemistry, Copper mineralization.
مقدمه
اکتشافات سیستماتیک مواد معدنی شامل مراحل شناسایی، پی‌جویی، اکتشافات عمومی و تفصیلی می‌باشد. روش ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در مرحله شناسایی و پی‌جویی مواد معدنی محسوب می‌شود. یکی از کاربردهای اساسی این روش، ثبت هاله‌های لیتوژئوشیمیایی ثانویه عناصر در محیط پیرامون سامانه‌های کانه‌زایی است. تلفیق یافته‌های ژئوشیمیایی با دادههای زمین‌شناسی، ژئوفیزیکی، دگرسانی و سنجش از دور برای معرفی پتانسیل‌های کانه‌زایی استفاده می‌شوند (مدبری و همکاران، 1401).
گستره اکتشافی چاه رستم با مساحتی حدود 40 کیلومتر مربع در مختصات جغرافیایی ''34 '57 58ₒ تا ''00 '06 59ₒ طول شرقی و ''38 '53 31ₒ تا ''23 '55 31ₒ عرض شمالی، در نه کیلومتری شمال معدن مس قلعه‌زری، حدود پنج کیلومتری غرب آبادی بصیران، فاصله 104 کیلومتری شمال‌غرب نهبندان در استان خراسان جنوبی واقع است (شکل 1-الف، ب). مناسب‌ترین راه دسترسی به گستره اکتشافی چاه رستم، جاده قلعه‌زری-بصیران است. گستره چاه رستم بخش کوچکی از چهارگوش زمین‌شناسی 1:250000 ده‌سلم (سهندی و همکاران، 1371) و چهارگوش‌های زمین‌شناسی 1:100000 بصیران (بهروزی و همکاران، 1371) و کودکان (بلوریان، 1387) می‌باشد. اکتشافات ژئوشیمیایی سیستماتیک در ورقه‌های 1:100000 بصیران و کودکان، ناهنجارهای ژئوشیمیایی مس، طلا، سرب، روی و عناصر همراه را در بخش‌هایی از این ورقه‌ها نشان می‌دهد و گستره اکتشافی چاه رستم یکی از مناطق امیدبخش معدنی است (سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1379، 1388). از آنجایی که بر روی ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی این ورقه‌ها کنترل‌های صحرایی و چکشی دقیقی انجام نشده است، اکتشافات ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای در مقیاس بزرگتر با برداشت تعداد نمونه بیشتر در واحد سطح و کنترل‌های صحرایی با برداشت نمونه‌های سنگ و در نهایت حفر گمانه‌های اکتشافی پتانسیل کانه‌زایی این گستره را آشکار می‌سازد. پهنه مورد بررسي، بخشی از کمان آتشفشانی- نفوذی سنوزوییک در بلوك لوت است. این کمربند ماگمایي مستعد شکل‌گیری کانسارهای پورفیری، اسکارن، رگه‌ای چندفلزی، رگه‌ای اپي‌ترمال و ... است. وجود معادن، کانسارها و اندیس‌های شناخته شده مس، طلا، مولیبدن، سرب، روی، آهن و غیره از قبیل معدن مس قلعه‌زری (Karimpour et al., 2005)، کانسارهای طلا- مس پورفیری خوپیک (Malekzadeh Shafaroudi et al., 2015)، مس- طلا پورفیری ماهرآباد (ملک زاده شفارودی و کریم پور، 1390)، کانسار طلای شادان در جنوب‌غرب بیرجند (Yazdi et al., 2023)، کانسار مس چشمه خوری در بلوک لوت (Javidi Moghaddam et al., 2019)، طلا- قلع هیرد (کریم پور و همکاران، 1386)، مس- مولیبدن رگه‌ای- پورفیری ده سلم و چاه شلغمي (ارجمند زاده، 1390)، چندفلزی ماهور (یونسی و همکاران، 1396) و سرب و روی سه‌چنگی (Malekzadeh Shafaroudi and Karimpour, 2015) مؤید آن است. این رخدادهای کانه‌زائی با ماگماتیسم غنی از پتاسیم ائوسن میانی تا الیگوسن پسین در کمربند ماگمائی شرق ایران مرتبط هستند (Omidianfar et al., 2020). اهمیت بالای مطالعات زمین‌شناسي و اکتشافي در بلوك لوت و وجود آثار کانه زائي مس و عناصر همراه در گستره چاه رستم، استفاده از روش ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای برای ثبت ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی مرتبط با سامانه‌های کانه‌زایی را در این گستره ضرورت مي‌بخشد.
شکل 1. الف) موقعیت گستره اکتشافی چاه رستم در استان خراسان جنوبی، ب) موقعیت جغرافیایی گستره چاه رستم نسبت به شهرهای بیرجند و نهبندان و راه‌های دسترسی به گستره اکتشافی
روش مطالعه
در این پژوهش، طراحی و برنامه‌ریزی برای برداشت 36 نمونه رسوب آبراهه‌ای در حوضه‌های آبریز انجام شد. نمونه‌های ژئوشیمی آبراهه‌ای از جزء منهای 80 مش رسوبات بستر آبراهه‌ها براشت شدند. این نمونه‌ها پس از نرمایش، برای عنصر طلا با روش غال‌گذاری (F.A.) و تعداد 22 عنصر با استفاده از روش طیف‌سنجی پلاسمای جفت شده القایی نشر نوری (ICP-OES) در آزمایشگاه مطالعات مواد معدنی زرآزما تجزیه شده است. تحلیلهای آماری تک‌متغیره و چندمتغیره دادههای ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در محیط نرم‌افزار IBM SPSS Statistics 21 انجام شده است. بر اساس نتایج پردازش‌های آماری، نقشه‌های ناهنجاری ژئوشیمیایی تک‌عنصری و چندعنصری در محیط نرم‌افزار Arc GIS 10.6 رسم شد و از ترکیب نقشه‌های ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، مناطق امیدبخش معدنی انتخاب شده است. در مرحله کنترل صحرایی ناهنجاری‌های ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای، برای مطالعات سنگ‌ژئوشیمیایی از رخنمون کانه‌زائی‌ها و دگرسانی‌ها نمونه‌گیری صورت گرفت. در ادامه، بر اساس یافته‌های ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای و سنگ‌ژئوشیمیایی مرحله اکتشاف چکشی (کنترل ناهنجاری) تعداد چهار گمانه اکتشافی حفر شده است. از مغزه‌های حفاری برای مطالعات سنگ‌نگاری، کانه‌نگاری و سنگ‌ژئوشیمیایی نمونه‌برداری انجام شده است. در نهایت، بر پایه نتایج بررسی‌های ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، کنترل ناهنجاری و مغزه‌های حفاری، برای ادامه مطالعات در گستره چاه رستم نتیجه‌گیری شده است.
زمین‌شناسی
گستره اکتشافی چاه رستم، در تقسیم‌بندی پهنه‌های زمین‌ساختی ایران در خردقاره ایران مرکزی و بلوک لوت قرار دارد. این گستره در چهارگوش 1:250000 ده‌سلم (چاه‌وک) به شماره K9 (سهندی و همکاران، 1371)، چهارگوش‌های زمین‌شناسی 1:100000 بصیران به شماره 7853 (بهروزی و همکاران، 1371) و کودکان به شماره 7753 (بلوریان، 1387) قرار دارد. بر پایه اطلاعات نقشه‌های زمین‌شناسی 1:250000 و 1:100000 و مشاهدات صحرایی مطالعه حاضر، در گستره اکتشافی چاه رستم رخنمونی از سنگ‌های آتشفشانی و توف‌های آندزیتی، آندزیت بازالتی و بازالت به سن ائوسن- الیگوسن و سنگ‌های نفوذی و نیمه‌نفوذی با ترکیب گرانودیوریت، دیوریت، کوارتز دیوریت، مونزودیوریت و داسیت (ائوسن پسین- الیگوسن) وجود دارد (شکل 2).
سنگ‌های آذرآواری: این واحد سنگی بر روی نقشه زمین‌شناسی با علامت اختصاری EOas نشان داده شده است، که تناوبی از توف و گدازه آندزیتی به سن ائوسن- الیگوسن است (شکل 2). این واحد که بیشتر در شمال‌شرق روستای متروکه کودکان گسترش دارد بیشتر از سنگ‌های آذرآواری نظیر توف و لاپیلی توف با ترکیب آندزیتی تشکیل شده است و دارای میان‌لایه‌هایی از روانه‌های گدازه آندزیتی و به مقدار کمتر گدازه‌های آندزیت بازالتی است (شکل 3). در موارد اندک سنگ‌های آذرین نیمه‌عمیق با ترکیب آندزیت (به‌صورت توده‌های کوچک و دایک) نیز در این واحد سنگی مشاهده می‌شود. گدازه‌های آندزیتی دارای بافت پورفیری با زمینه میکرولیتی است و متشکل از پلاژیوکلاز، آمفیبول، پیروکسن، آلکالی‌فلدسپار و بیوتیت هستند. کانیهای فرعی و ثانویه این سنگ‌ها عبارت از آپاتیت، کلریت، اپیدوت، کلسیت و کانیهای کدر است. سنگ‌های آندزیتی در سطح ظاهری رنگ سبز تا خاکستری تیره دارند. در برخی از رخنمون‌ها، آندزیت‌ها دارای بافت مگاپورفیری است و در بردارنده بلورهای درشت پلاژیوکلاز و آمفیبول می‌باشند.
شکل 3. همبری سنگ‌های آذرآواری با ترکیب توف و لاپیلی توف آندزیتی (EOas) با گدازه‌های آندزیتی و آندزیت بازالتی (EOap) در گستره چاه رستم (نگاه به سمت شمال‌شرق)
گدازه‌های آندزیتی و آندزیت بازالتی: این واحد سنگی بر روی نقشه زمین‌شناسی با علامت اختصاری EOap نشان داده شده است و متشکل از روانه‌های آندزیتی، تراکی‌آندزیتی، آندزیت بازالتی با بافت پورفیری و به مقدار کمتر توف آندزیتی به سن ائوسن- الیگوسن است (شکل 2). این روانه‌های گدازه‌ای با لایه‌بندی مشخص در صحرا دیده می‌شوند. شیب لایه‌بندی گدازه‌های این واحد در حدود 30 درجه به سمت جنوب‌غربی است و به صورت کاملاً هم‌شیب برروی واحد آذرآواری (EOas) قرار می‌گیرند (شکل 3). نتایج مطالعات سنگ‌نگاری نمونه‌های این واحد نشان می‌دهد، آندزیت‌ها دارای بافت پورفیری است و درشت بلورهای پلاژیوکلاز و آمفیبول در خمیره ریزدانه از پلاژیوکلاز و آلکالی‌فلدسپار حضور دارند. همچنین قالب بلورهای درشت کانیهای فرومنیزین (آمفیبول و پیروکسن) توسط کانیهای ثانویه پر شده است. کانیهای فرعی این سنگ‌ها شامل آپاتیت و کانیهای کدر است. کانیهای ثانویه نیز شامل سریسیت، کلریت، اپیدوت، کانیهای رسی و کلسیت می‌باشد. این سنگ‌های گدازه‌ای از نظر ژئوشیمیایی در قلمرو سری کالکوآلکالن غنی از پتاسیم تا شوشونیتی قرار دارند (بلوریان، 1387).
سنگ‌های آذرین نفوذی و نیمه‌نفوذی: در این منطقه، سنگ‌های آذرین نفوذی و نیمه‌نفوذی دارای ترکیب گرانودیوریت، دیوریت، کوارتز دیوریت، مونزودیوریت و داسیت می‌باشند. توده‌های مونزودیوریت و کوارتز دیوریت (qd+d) در بخش مرکزی گستره چاه رستم رخنمون دارند (شکل 2). این سنگ‌ها دارای بافت کاملاً گرانولار و درشت بلور است و در سطح رخنمون کمی هوازده هستند. این سنگ‌ها به‌صورت توده‌های کوچک (استوک) در داخل سنگ‌های آتشفشانی تزریق شده‌اند و سنگ‌های پیرامونی را کمی دگرسان کرده‌اند، به طوری که تاثیر حرارتی سنگ‌های نفوذی بر سنگ‌های اطراف به‌طور کامل واضح است. این سنگ‌ها از پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار، پیروکسن و بیوتیت تشکیل شده است. کانیهای فرعی سنگ‌ها آپاتیت، زیرکن و کانیهای کدر است. این سنگ‌ها از نظر ژئوشیمیایی در قلمرو سری کالکوآلکالن غنی از پتاسیم تا شوشونیتی قرار دارند. سن این توده‌ها و استوک‌های نفوذی در چهارگوش‌های زمین‌شناسی 1:250000 ده سلم و 1:100000 کودکان الیگوسن گزارش شده است (سهندی و همکاران، 1371؛ بلوریان، 1387). با این وجود، مطالعات سن‌سنجی به روش اورانیم- سرب بر روی کانی زیرکن از سنگ‌های نفوذی مونزونیت و کوارتز مونزونیت در ناحیه کودکان (جنوب بیرجند)، سن‌های تبلور 48/0 ± 96/40 تا 78/0 ± 78/38 میلیون سال (ائوسن پسن، بارتونین) را برای سنگ‌های نفوذی آشکار می‌سازد (Omidianfar et al., 2020).
توده‌های دیوریت و گرانودیوریتی (d+gd)، در بخش‌های شمال و شمال‌شرق گستره چاه رستم رخنمون دارند (شکل 2). این سنگ‌ها سالم و غیردگرسان هستند و دارای بافت دانه‌ای می‌باشند. کانیهای اصلی آن‌ها شامل پلاژیوکلاز، کوارتز، آلکالی‌فلدسپار و هورنبلند است و کانیهای فرعی و ثانویه آن‌ها از کلریت، اپیدوت، تورمالین و آپاتیت تشکیل شده است. این سنگ‌ها از نظر ژئوشیمیایی در قلمرو سری کالکوآلکالن غنی از پتاسیم تا شوشونیتی قرار دارند. سن این توده‌ها و استوک‌های نفوذی ائوسن پسین- الیگوسن گزارش شده است (سهندی و همکاران، 1371؛ بهروزی و همکاران، 1371؛ بلوریان، 1387).
استوک و دایک‌های نیمه‌عمیق داسیتی (d)، واحدهای سنگی دیگر را قطع می‌کنند (شکل 2). این سنگ‌ها به رنگ روشن با بافت پورفیری و به مقدار کمی دگرسان هستند.کانیهای اصلی آن‌ها شامل پلاژیوکلاز، هورنبلند و پیروکسن است. زمینه این سنگ‌ها ریزدانه و تا حدودی میکرولیتی است. کانیهای ثانویه آن‌ها از سریسیت، کلسیت و اکسیدهای آهن تشکیل شده است. این سنگ‌ها از نظر ژئوشیمیایی در قلمرو سری کالکوآلکالن غنی از پتاسیم قرار دارند. سن این استوک و دایک‌های داسیتی الیگوسن گزارش شده است (سهندی و همکاران، 1371؛ بلوریان، 1387).
طراحی، نمونه‌برداری و تجزیه ژئوشیمیایی نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای
يكي از مراحل مهم و اساسي هر طرح اكتشاف ژئوشیمیایی، طراحي نقاط نمونه‌برداري است و به‌عنوان اساس و پايه مطالعات، بايستي به صورت بهینه انجام گيرد. در این پژوهش، نخست با بررسي نقشه‌هاي توپوگرافي 1:25000 و تصاویر ماهواره‌ای گستره اکتشافی چاه رستم، حوضه‌های آبریز تکمیل شده است. سپس با استفاده از اطلاعات نقشه زمين‌شناسي منطقه، واحدهاي سنگي مستعدكانه‌زایی، توده‌هاي نفوذي، همبری‌هاي مهم، دگرسانی‌ها، سامانه‌های گسلي و نقشه ژئومغناطيس هوايي، نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای در حوضه‌های آبریز طراحی شده است. در مجموع، تعداد 36 نمونه رسوب آبراهه‌ای با تراکم یک نمونه به ازای هر کیلومتر مربع در این گستره تعیین شده است. نقشه موقعیت نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای در محیط نرم‌افزار Arc GIS 10.6 ترسیم شده و مختصات مکانی نقاط نمونه‌برداری استخراج می‌شود. موقعیت نمونه‌های ژئوشيمي رسوب آبراهه‌ای در گستره چاه رستم در شکل 4 نشان داده شده است.
شکل 4. نقشه موقعیت مکانی نمونه‌های ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در گستره اکتشافی چاه رستم
به دلیل حساسیت بالای روش‌های ژئوشیمیایی و غلظت‌های پایین عناصر در بخش سیلتی رسوبات آبراهه‌ای، نمونه انتخابی باید معرف خوبی برای ایستگاه نمونه‌برداری باشد. در گام نخست، محل برداشت نمونه با استفاده از اطلاعات نقشه توپوگرافی و یا با استفاده از دستگاه سامانه موقعیت یاب جهانی تعیین می‌شود. در ایستگاه نمونه‌برداری، هر نمونه رسوب آبراهه‌ای متشکل از 25 جزء نمونه است و در فاصله حدود 50 متر از محل ایستگاه به سمت بالادست آبراهه برداشت می‌شود. جزء نمونه‌ها از بخش‌های غیرفعال واقع در مرکز و ثقل آبراهه انتخاب می‌شوند. در محل برداشت برای اجتناب از آلودگی‌های احتمالی و حذف مواد آلی قسمت سطحی رسوبات آبراهه‌ای به ضخامت حدود پنج سانتی‌متر کنار زده شده و از بخش رس- سیلتی نمونه‌گیری انجام می‌شود. تمامی حجم رسوب 25 جزء نمونه در هر ایستگاه با استفاده از الک شماره 80 مش الک می‌شود. از رسوب زیر الک 80 مش به روش تقسیم‌بخشی حدود 250 تا 300 گرم رسوب برداشت شده و در کیسه‌های پلاستیکی مناسب بسته‌بندی می‌شود و بر روی کیسه نمونه، شماره سریال نمونه یاد داشت می‌شود. برای هر ایستگاه نمونه‌برداری، مشخصاتی از قبیل رنگ رسوب، دانه‌بندی رسوب، جنس غالب قطعات سنگی سازنده رسوب آبراهه‌ای، اثرات کانه‌زایی و دگرسانی در اجزای رسوبات بستر آبراهه، زمین‌شناسی، دگرسانی و کانه‌زایی پیرامون ایستگاه نمونه‌گیری در دفترچه صحرایی یادداشت می‌شود. در ادامه، حدود 150 گرم از رسوب زیر 80 مش برای همگن‌سازی تا اندازه زیر 200 مش آسیاب می‌شود. در حدود یک تا پنج گرم از نمونه پودر شده در مخلوط اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک (تیزاب سلطانی) در دمای 100 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت حل می‌شود. در اثر این شرایط فازهای جذب سطحی، اکسیدی و سولفیدی عناصر حل می‌شود (تخریب شیمیایی جزئی). در گام نهایی، محلول نمونه‌ها برای عناصر Ag , Al , As , Ca ,Cd , Ce , Co , Cr , Cu , Fe , La , Li ,Mg ,Mn ,Mo , Ni ,P ,Pb , Sb ,V ,Y , Zn با استفاده از روشICP-OES تجزیه شده است. عنصر طلا نیز به طور جداگانه با استفاده از روش غال‌گذاری اندازه‌گیری شده است.
بحث
پردازش دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای
در این پژوهش، پردازش دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای به ترتیب شامل: بررسی دادههای سنسورد، تحلیلهای آماری تک‌متغیره (محاسبه آماره‌های توزیع و رسم نمودارهای هیستوگرام و احتمال توزیع فراوانی عناصر بر پایه دادههای خام)، شناسایی مقادیر خارج از ردیف و جایگزینی آن‌ها، نرمال‌سازی داده‌ها با استفاده از روش تبدیل لگاریتمی و تحلیلهای آماری چندمتغیره می‌باشد.
بررسی دادههای سنسورد
دادههای سنسورد به داده‌هایی گفته می‌شود که مقدار آن‌ها بزرگتر از حد بالای حساسیت دستگاه یا کوچک‌تر از حد پایین حساسیت دستگاه باشند. دادههای سنسورد زمانی ایجاد می‌شوند که روش‌های تجزیه‌ای به اندازه کافی جهت ثبت مقادیر کوچک یک عنصر حساس نیستند و یا اینکه روش تجزیه بسیار حساس است و قابلیت ثبت تمرکز بالای عناصر را ندارد. وجود نمونه‌های دارای مقادیر سنسورد در یک سری داده ژئوشیمیایی، استفاده از نرم‌افزارهای کاربردی را برای تحلیلهای آماری، زمین‌آماری و رسم نقشه‌های ناهنجاری با مشکل مواجه می‌سازد. بنابراین قبل از شروع پردازش‌های ژئوشیمیایی باید نمونه‌های دارای مقادیر سنسورد شناسایی و جایگزین شوند. برای جایگزینی و اصلاح دادههای سنسورد از روش‌های جایگزینی ساده، ترسیمی و بیشترین درست‌نمایی کوهن استفاده می‌شود (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380). در روش جایگزینی ساده، مقادیر کمتر از حد حساسیت دستگاه با 4/3 حد حساسیت پایین و مقادیر بیشتر از حد حساسیت دستگاه با 3/4 حد حساسیت بالا جایگزین می‌شود. روش جایگزینی ساده زمانی نتایج قابل قبولی خواهد داشت و درصد نمونه‌های دارای مقادیر سنسورد در سری داده‌ها کمتر از 10 درصد کل داده‌ها باشد. در این مطالعه، حد قابل ثبت روش‌های اندازه‌گیری برای عنصر طلا پنج میلی‌گرم در تن، عناصر نقره، آرسنیک، مولیبدن، آنتیموان، کادمیوم و ایتریم پنج دهم گرم در تن، سریم، کبالت، کروم، مس، لانتانیم، لیتیم، نیکل، سرب، وانادیم و روی یک گرم در تن، منگنز، فسفر و توریم پنج گرم در تن، گوگرد 50 گرم در تن و آلومینیم، کلسیم، آهن و منیزیم 100 گرم در تن هستند. در این پژوهش، مقادیر غلظت عنصر طلا در تمامی نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای کمتر از پنج میلی‌گرم در تن بوده است و این عنصر از روند پردازش‌های آماری و رسم نقشه‌های ناهنجاری حذف شده است. مقدار غلظت عنصر مولیبدن در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای شماره‌های 5، 18، 22، 28، 38، 41، 47 و 52 کمتر از پنج دهم گرم در تن هستند و با 4/3 حد حساسیت دستگاه (یعنی 375/0) جایگزین شده است. عناصر دیگر فاقد داده سنسورد می‌باشند.
در مطالعات آماری تک‌متغیره، پردازش بر روی مقادیر یک متغیر بدون در نظر گرفتن بقیه متغیرها صورت می‌گیرد. این مطالعات شامل محاسبه پارامترهای آماری و رسم نمودارهای ستونی و احتمال فراوانی است. تمامی دادههای خام حاصل از تجزیه‌های ژئوشیمیایی پس از بررسی و جایگزینی دادههای سنسورد، در محیط نرم‌افزار IBM SPSS Statistics 25 برای محاسبه پارامترهای آماری توزیع و رسم نمودارهای ستونی و احتمال فراوانی مورد تحلیل قرار گرفت. مهم‌ترين و جامع‌ترين اطلاعات آماری با محاسبه پارامترهای آماری دادههای یک جامعه قابل دست‌یابی است. بنابراین برای اطلاع از ميانگين غلظت عناصر، نحوه پراكندگی داده‌ها پیرامون ميانگين، نوع تابع توزیع و غیره پارامترهای آماری محاسبه می‌شود. پارامترهای آماری عبارت از ميانگين، میانه، مد، انحراف معيار، پراش، چولگی، كشيدگی، کمینه، بیشینه و دامنه داده‌ها می‌باشد. در گستره اکتشافی چاه رستم، پارامترهای آماری برای عناصر بر اساس دادههای ژئوشیمیایی خام محاسبه شده است و نتایج آن در جدول 1 ارائه شده است. با بررسی دادههای پارامترهای آماری می‌توان اطلاعات با ارزشی را در ارتباط با رفتار ژئوشیمیایی، شکل تابع توزیع، تهی‌شدگی، غنی‌شدگی و تمرکز غیرعادی عناصر در جامعه بدست آورد. این ویژگی‌ها از نظر ژئوشیمی اکتشافی برای ارزیابی اهمیت عناصر بسیار سودمند می‌باشد. در ادامه، پارامترهای آماری و ویژگی‌های ژئوشیمیایی برخی از عناصر مهم از قبیل نقره و مس در گستره اکتشافی چاه رستم به اختصار شرح داده می‌شود و برای اطلاع از ویژگی و رفتار ژئوشیمیایی عناصر دیگر به دادههای جدول 1 مراجعه شود.
عنصر نقره (Ag): مقادیر غلظت نقره در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای گستره چاه رستم از کمینه 22/0 گرم در تن تا بیشینه 57/0 گرم در تن تغییر می‌کند و مقدار متوسط آن 29/0 گرم در تن است. در یک توزیع متقارن (نرمال) مقادیر چولگی و کشیدگی به ترتیب 0 و 3 می‌باشد. در آماره‌های توزیع عنصر نقره در گستره چاه رستم مقادیر چولگی و کشیدگی توزیع به ترتیب 91/2 و 20/12 است. بیان از توزیع غیرمتقارن (لاگ‌نرمال) با تمایل به سمت راست (چولگی مثبت) می‌باشد (جدول 1). وجود نمونه‌های عیار بالا و با فراوانی اندک در یک جامعه آماری عامل اصلی چولگی توزیع به سمت راست می‌باشد. به‌طور معمول در این نوع از جوامع آماری می‌توان ناهنجاری مثبت عناصر را انتظار داشت. لازم به ذکر است، همیشه ناهنجاری مثبت یک عنصر در یک پهنه دلیل بر وجود کانه‌زایی نیست، برای اینکه در مواردی وجود خطا در نمونه‌برداری، آماده‌سازی و تجزیه ژئوشیمیایی نمونه‌ها، پردازش نادرست، انواع آلودگی‌ها و فرآیندهای سنگ‌ساز سبب ایجاد ناهنجاری‌های بی‌اهمیت می‌شوند. با کنترل صحرایی و نمونه‌برداری از گستره ناهنجاری‌ها می‌توان ناهنجاری‌های مرتبط با کانه‌زایی را از انواع بی‌اهمیت و دروغین تشخیص داد. نمودارهای ستونی فراوانی و احتمال عنصر نقره نیز همانند دادههای جدول پارامترهای آماری (جدول 1)، شکل نامتقارن توزیع و تمایل آن به سمت راست را نشان می‌دهد (شکل 5-الف، ب). در گستره چاه رستم، میانگین نقره در جامعه رسوب آبراهه‌ای (29/0 گرم در تن) در مقایسه با متوسط فراوانی پوسته‌ای آن (075/0 گرم در تن) در حدود چهار برابر غنی‌شدگی نشان می‌دهد.
جدول 1. پارامترهای آماری عناصر بر پایه دادههای خام ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در گستره چاه رستم (گرم در تن)
عنصر مس (Cu): مقادیر غلظت مس در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای گستره چاه رستم از کمینه 30 گرم در تن تا بیشینه 67 گرم در تن تغییر می‌کند و مقدار متوسط آن 40 گرم در تن است. در پارامترهای آماری توزیع عنصر مس در گستره چاه رستم مقادیر چولگی و کشیدگی توزیع به ترتیب 34/1 و 30/1 است. بیان از توزیع غیرمتقارن (لاگ‌نرمال) با تمایل کمی به سمت راست (چولگی مثبت) می‌باشد (جدول 1). وجود نمونه‌های عیار بالا و با فراوانی اندک مس در جامعه آماری عامل چولگی توزیع به سمت راست می‌باشد. نمودارهای ستونی فراوانی و احتمال عنصر مس نیز همانند دادههای جدول پارامترهای آماری (جدول 1)، شکل نامتقارن توزیع و تمایل آن به سمت راست را نشان می‌دهد (شکل 5-پ، ت). در گستره چاه رستم، میانگین مس در جامعه رسوب آبراهه‌ای (40 گرم در تن) نزدیک به متوسط فراوانی پوسته‌ای آن (50 گرم در تن) است.
شکل 5. الف) نمودار ستونی فراوانی نقره، ب) نمودار احتمال فراوانی نقره، پ) نمودار ستونی فراوانی مس، ت) نمودار احتمال فراوانی مس. این نمودارها بر پایه دادههای خام ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای رسم شده‌اند و نبود تقارن توزیع‌ها و تمایل آن‌ها به سمت راست آن مشخص است
شناسایی مقادیر خارج از ردیف و جایگزینی آن‌ها
در مباحث آماری به مقاديری كه به طور معنی‌داری نسبت به ساير مقادير اختلاف دارند، مقادير خارج از رديف گفته می‌شود. مقادير خارج از ردیف گاهی به دليل وجود خطاهای تجريی از قبیل خطا در تجزیه شیمیایی نمونه‌ها ایجاد می‌شود و در مواردی نیز به دليل ناهمگنی‌های موجود در جامعه دادههای اكتشافی بروز می‌كند. به طوری که وجود مقادیر غلظت بسیار بالا و پایین در سری دادههای ژئوشیمیایی، مقادیر خارج از ردیف مثبت و منفی را سبب می‌شوند. بنابراین می‌توان گفت نمونه‌های ناهنجار، جامعه مقادیر خارج از ردیف را تشکیل می‌دهند. وجود مقادیر خارج از ردیف شکل تابع توزیع داده‌ها را از حالت نرمال خارج می‌کند و به سمت‌های مقادیر کرانه‌ای منحرف می‌سازد (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380). وجود مقادیر خارج از رده می‌تواند دلالت بر رخداد پدیده‌های زمین‌شناسی خاصی مثل کانه‌زایی یا غنی‌شدگی باشد. از آن جایی که اساس جداسازی ناهنجاری‌ها و تخمین ذخیره در اکتشافات ژئوشیمیایی بر فرض نرمال بودن داده‌ها استوار است و دادههای ژئوشیمیایی به طور طبیعی ماهیت لاگ‌نرمال دارند، از اینرو توصیه می‌شود، نمونه‌های دارای مقادیر خارج از ردیف شناسایی شده و به وسیله مقادیر مناسب جایگزین شوند. روش‌های مختلفی برای شناسايی و جایگزینی مقادير خارج از رديف وجود دارد و در این تحقیق از روش دورفل استفاده شده است. در روش دورفل حد آستانه‌ای مقادیر خارج از ردیف برای عنصر مورد نظر محاسبه می‌شود و غلظت عنصر در نمونه‌های خارج از ردیف به وسیله حد آستانه‌ای مقادیر خارج از ردیف جایگزین می‌شود (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380). به‌عنوان مثال در این پژوهش برای شناسایی نمونه‌های دارای مقادیر خارج از ردیف عنصر نقره، نخست دادههای ژئوشیمیایی نقره به صورت صعودی مرتب شده است. مقدار 57/0 گرم در تن در نمونه رسوب آبراهه‌ای شماره S-39 بیشترین مقدار برای عنصر نقره است. برای اثبات اینکه مقدار 57/0 یک مقدار خارج از ردیف است، میانگین و انحراف معیار جامعه نقره بدون در نظر گرفتن 57/0 محاسبه می‌شود. بدین ترتیب مقدار میانگین (X) برابر با 28/0 و مقدار انحراف معیار (S) برابر با 038/0 می‌باشد. برای تعداد 36 نمونه رسوب آبراهه‌ای بر اساس روش دورفل مقدار پارامتر g نیز برابر چهار می‌باشد. اگر بر اساس رابطه (1) مقدار XA یعنی 57/0 بزرگتر و یا مساوی مقدار عبارت X + (S × g) باشد، مقدار 57/0 خارج از ردیف است و باید با حد آستانه‌ای مقادیر خارج از ردیف جایگزین شود.
XA ≥ X + (S × g) = 0.57 ≥ 0.28 + (0.038 × 4) = 0.57 ≥ 0.43 (1)
با توجه به اینکه مقدار 57/0 بزرگتر از مقدار 43/0 است، پس نتیجه می‌شود که 57/0 مقدار خارج از ردیف است و باید جایگزین شود. در ادامه، مقدار 36/0 در نمونه‌های S-31 و S-32 بیشترین مقدار هستند. در این مرحله میانگین و انحراف معیار جامعه نقره بدون در نظر گرفتن مقادیر 57/0 و 36/0 محاسبه می‌شود. بدین ترتیب مقادیر میانگین (X) برابر با 276/0 و انحراف معیار (S) برابر با 034/0 می‌باشد. برای تعداد 36 نمونه رسوب آبراهه‌ای بر اساس روش دورفل مقدار پارامتر g نیز برابر چهار می‌باشد. اگر بر اساس رابطه (2) مقدار XA یعنی 36/0 بزرگتر و یا مساوی مقدار عبارت (X + S × g) باشد، مقدار 36/0 خارج از ردیف است و باید با حد آستانه‌ای مقادیر خارج از ردیف جایگزین شود.
XA ≥ X + (S × g) = 0.36 ≥ 0.276 + (0.034 × 4) = 0.36 ≥ 0.41 (2)
از آن جایی که مقدار 36/0 کوچک‌تر از مقدار (X + S × g) یعنی 41/0 است پس مقدار 36/0 برای عنصر نقره در نمونه‌های S-31 و S-32 خارج از ردیف نبوده و نیاز به جایگزینی ندارد. بنابراین حد آستانه‌ای مقادیر خارج از ردیف برای عنصر نقره در این جامعه مقدار 43/0 است و مقدار 57/0 در نمونه S-39 با مقدار 43/0 جایگزین شده است. در این پژوهش، مقادیر خارج از ردیف همانند عنصر نقره برای سایر عناصر با استفاده از روش دورفل شناسایی شده، جایگزین شده است و نتایج آن در جدول 2 آورده شده است. لازم به ذکر است که عناصر کلسیم، کادمیم، سریم، کروم، کبالت، آهن، لانتانیم، لیتیم، منگنز، نیکل، فسفر، وانادیم، ایتریم و روی بر اساس روش دورفل فاقد مقدار خارج از ردیف تشخیص داده شده‌اند.
جدول 2. نمونه‌های دارای مقادیر خارج از ردیف در برخی از عناصر و مقادیر جایگزینی آن‌ها به روش دورفل
مقدار جایگزین | شماره نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای (مقدار خارج از ردیف بر حسب ppm ) | عنصر |
0.43 | S-39 (0.57 ppm) | Ag |
24550 | S-46 (26922 ppm), S-47 (26316 ppm) | Al |
17.5 | S-08 (22.10 ppm), S-06 (6.90 ppm) | As |
58 | S-20 (67 ppm), S-8 (63 ppm) | Cu |
14500 | S-47 (16421 ppm), S-52 (15738 ppm), S-46 (15676 ppm), S-39 (15074 ppm) | Mg |
0.57 | S-08 (0.61 ppm) | Mo |
30 | S-08 (46 ppm) | Pb |
0.98 | S-49 (1.06 ppm), S-39 (1.03 ppm) | Sb |
نرمال‌سازی دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای با روش تبدیل لگاریتمی
بیشتر جوامع آماری که در پروژه‌های اکتشافی با آن‌ها سر و کار داریم، غیرنرمال هستند و دارای چولگی مثبت می‌باشند. این قبیل جوامع دارای مقادیر عیار بالا در کرانه سمت راست توزیع هستند و به جامعه زمینه یا جامعه با عیار میانگین کانسار اضافه شده‌اند. این مقادیر غیرعادی بالا در واقع ناهنجاری‌ها (در اکتشافات ناحیه‌ای) و یا پیکره‌های کانسنگ پرعیار (در اکتشافات عمومی و تفصیلی) را شامل می‌شوند. وجود مقادیر عیار بالا در بین داده‌ها سبب می‌شود تا از یک طرف نتایج غیرواقعی در مورد میانگین عیار جامعه به دست آید و از طرف دیگر برنامه‌ریزی اکتشافی و استخراجی بهینه غیرممکن شود. از آن جایی که بیشتر روش‌های آماری مورد استفاده در اکتشافات ژئوشیمیایی ناحیه‌ای (مرحله شناسایی و ثبت ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی مرتبط با کانه‌زایی) و محلی (تعیین شکل، ابعاد و ارزیابی ذخیره کانسنگ) فرض نرمال بودن توزیع داده‌ها را به همراه دارند، از اینرو این مقادیر غیرعادی عیار بالا به عنوان مقادیر خارج از ردیف شناسایی شده و تصحیح می‌شوند. اگر با شناسایی و تصحیح مقادیر خارج از ردیف توزیع داده‌ها نرمال نشود، در این شرایط می‌توان با استفاده از توابع تبدیل مختلف از قبیل تبدیل لگاریتمی طبیعی، نمودار احتمال لگاریتمی، نمودار فینی، تبدیل لگاریتمی سه پارامتری و تبدیل کاکس و باکس، داده‌ها را طوری تبدیل کرد که مقادیر تبدیل یافته آن‌ها دارای توزیع نرمال باشد (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380). از خصوصيات يك توزيع نرمال می‌توان چولگی صفر، كشيدگی در حد سه، انطباق سه آماره ميانگين، ميانه و مد، شكل زنگوله‌ای منحنی توزیع و ... را نام برد. در این پژوهش برای نرمال‌سازی داده‌ها و نزدیک کردن شکل توزیع به حالت نرمال، در گام نخست مقادیر خارج از ردیف شناسایی شده و به وسیله مقادیر مناسب جایگزین شده‌اند (جدول 2). در گام بعدی با استفاده از روش لگاریتمی، تمامی داده‌ها طوری تبدیل یافته‌اند، که مقادیر تبدیل یافته آن‌ها به توزیع نرمال و مقادیر چولگی و کشیدگی آن‌ها به ترتیب به اعداد صفر و سه نزدیک شود. به‌عنوان مثال نمودارهای ستونی فراوانی عناصر نقره و مس بر پایه دادههای تبدیل یافته به روش لگاریتمی در شکل (6-الف، ب) آورده شده است. به طوری که از این شکل‌ها مشخص است با شناسایی و تصحیح مقادیر خارج از ردیف و تبدیل لگاریتمی، شکل تابع توزیع عناصر نقره و مس به حالت نرمال نزدیک شده است.
شکل 6. الف) نمودار ستونی فراوانی نقره، ب) نمودار ستونی فراوانی مس بر پایه دادههای ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای تبدیل یافته به روش لگاریتمی که به حالت نرمال و متقارن نزدیک شده‌اند
تحلیل عاملی
تحلیل عاملی یک روش آماری چندمتغیره برای بررسی و مطالعه همزمان تغییرات متغیرهای مورد بررسی در یک جامعه آماری، انعکاس نحوه تغییرات آن‌ها و روشی برای کاهش تعداد متغیرها است. تحلیل عاملی شامل محاسبه ضرایب همبستگی بین متغیرها، تعیین تعداد عامل‌ها و روش محاسبه آن‌ها، دوران عامل‌ها و اعمال تبدیلاتی خاص بر روی آن‌ها است. مهم‌ترین مسئله در تحلیل عاملی، اصل بیان همبستگی بین مقادیر غلظت عناصر به منظور نمایش الگوی تغییرات همزمان آن‌ها در یک مکان است. هدف‌های اساسی در انجام تحلیل عاملی شامل: الف) محاسبه تمامی عامل‌ها و شناسایی عامل‌های معتبر و ب) تعیین سهم نسبی هر یک از عامل‌ها در به وجود آمدن تغییرات توزیع عناصر است. در حقیقت، هدف از تحلیل عاملی تشخیص متغیرهای کنترل کننده اصلی از متغیرهای کم‌اهمیت است، به طوری که با حداقل تعداد متغیرهای عاملی، بیشترین تغییرپذیری بین داده‌ها را توجیه کرد و سهم نسبی هر یک از متغیرهای عاملی را در توجیه تغییرپذیری مشخص کرد. به تجربه ثابت شده است که تحلیل عاملی، روش مناسبی برای کاهش داده‌ها در اکتشافات ژئوشیمیایی است.
در گستره اکتشافی چاه رستم، تحلیل عاملی بر روی 22 عنصر در 36 نمونه رسوب آبراهه‌ای و براساس دادههای تبدیل یافته به روش لگاریتمی انجام شده است. در روش عاملی برای ارزیابی درجه اعتبار تحلیل چندمتغیره از آزمون KMO و بارتلت استفاده می‌شود. هر چقدر مقدار KMO به عدد یک نزدیک باشد بیانگر درجه بالای اهمیت تحلیل فاکتوری است. در بررسی حاضر مقدار KMO برابر با 70/0 محاسبه شده است که اعتبار تجزیه عاملی انجام شده را در حد خوب نشان می‌دهد. در ضمن، در تحلیل عاملی برای اعتبارسنجی، درصد مشارکت هر یک از متغیرها نیز محاسبه می‌شود. اگر میزان درصد مشارکت متغیرها به عدد یک نزدیک‌تر باشد درجه اعتبار کار چندمتغیره بیشتر خواهد بود. در این پژوهش، درصد مشارکت برای بسیاری از عناصر بیش از 80/0 است و برای عناصر نقره، کادمیم و آنتیموان در حدود 60/0 است و بیان از درجه اعتبار بالای تحلیل فاکتوری است.
بر اساس نتایج تحلیل عاملی، تعداد شش عامل اول، حدود 86 درصد از فراوانی تجمعی جامعه را پوشش می‌دهند و جزء عامل‌های معتبر محسوب می‌شوند. دادههای جدول 3 دلالت بر آن دارد که مولفه اول قادر است حدود 40/43 درصد از کل تغییرپذیری را توجیه کند. این مقدار برای مولفه دوم افت دارد و به حدود 61/18 درصد رسیده است. مولفه‌های سوم، چهارم، پنجم و ششم به ترتیب در بردارنده 82/6، 40/6، 83/5، و 58/4 درصد از کل تغییرپذیری هستند. در مجموع، شش عامل اول توانسته است در حدود 86 درصد فراوانی جامعه را پوشش دهند.
جدول 3. محاسبه درصد پراش و درصد تجمعی پراش هر یک از عناصر در تحلیل عاملی دادههای ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای
در تحلیلهای آماری چندمتغیره به روش عاملی، دوران عامل‌ها به دو روش عمود و مایل صورت می‌گیرد. دوران‌های عمودی استقلال میان عامل‌ها را حفظ می‌کنند، در حالی که دوران‌های مایل، عامل‌ها را به هم وابسته می‌سازند. در این پردازش آماری با استفاده از روش وریمکس (دوران متعامد) بر روی ضرایب عاملی دوران صورت گرفت. مقادیر ماتریس شش مولفه معتبر برای 22 عنصر، قبل و بعد از دوران عامل‌ها در جدول 4 آورده شده است. در ماتریس مولفه‌های چرخش یافته، مقادیر بیشتر از 50/0 به عنوان غنی‌شدگی عنصر و مقادیر کمتر از 50/0- بیانگر فقیرشدگی عنصر در هر عامل می‌باشد. از اینرو در جدول ماتریس مولفه‌های چرخش یافته برای هر یک از عامل‌های شش‌گانه عناصر غنی شده مشخص شده است (جدول 4).
جدول 4. ماتریس مقادیر مولفه‌ها برای تعداد شش عامل قبل و بعد از دوران عامل‌ها به روش وریمکس
در ادامه دلایل همیافتی ژئوشیمیایی و غنی‌شدگی عناصر در هر یک از عامل‌ها به طور جداگانه توصیف می‌شود:
عامل یک: در عامل یک عناصر آهن، منگنز، کروم، کبالت، وانادیم، نیکل و ایتریم غنی‌شدگی دارند. همیافتی ژئوشیمیایی این عناصر از سنگ‌های آتشفشانی با ترکیب آندزیت، آندزیت بازالت و بازالت و سنگ‌های نفوذی تا نیمه‌نفوذی با ترکیب مونزودیوریت، گرانودیوریت و دیوریت در گستره چاه رستم تاثیر پذیرفته است و با فرآیندهای سنگ‌زایی مرتبط هستند. از آن جایی که عناصر کانسارساز از قبیل مس، روی، سرب، نقره، آرسنیک، آنتیموان، کادمیم و مولیبدن نیز در عامل یک غنی‌شدگی دارند، بنابراین این احتمال وجود دارد، بخشی از بودجه عناصر کانسارساز در سامانه‌های ماگمایی- گرمابی ناحیه چاه رستم از شستشویی گرمابی سنگ‌های آتشفشانی با ترکیب آندزیت، آندزیت بازالت و بازالت تامین می‌شود.
عامل دو: این عامل شامل عناصر سریم، لانتانیم، فسفر و ایتریم است. همیافتی ژئوشیمیایی این عناصر از سنگ‌های آتشفشانی با ترکیب آندزیت و داسیت و سنگ‌های نفوذی تا نیمه‌نفوذی با ترکیب مونزودیوریت، گرانودیوریت و کوارتز دیوریت در گستره چاه رستم تاثیر پذیرفت و با فرآیندهای سنگ‌زایی مرتبط هستند.
عامل چهار: در عامل چهار عنصر نیکل و تا حدودی کروم غنی‌شدگی دارد و به‌احتمال از سنگ‌های آتشفشانی با ترکیب آندزیت تا آندزیت بازالت تاثیر می‌پذیرند و با فرآیند سنگ‌زایی مرتبط است. عناصر کانسارساز از قبیل نقره، مس، روی و آنتیموان در این عامل فقیرشدگی دارند و از نظر کانه‌زائی مهم نیست.
رسم نقشه‌های ناهنجاری ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای و انتخاب مناطق امیدبخش
در اکتشافات ژئوشیمیایی سیستماتیک، توزیع فضایی مقادیر غلظت عناصر به صورت نقشه رسم می‌شود.
در گستره اکتشافی چاه رستم پس از پردازش دادههای ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، مقادیر حد زمینه، حد آستانه‌ای و حد آنومالی برای عناصر مختلف و عامل‌ها (تحلیل چندمتغیره) محاسبه شده است و در گام بعدی نقشه‌های ناهنجاری ژئوشیمیایی در محیط نرم‌افزار Arc GIS 10.6 رسم شده است. در تهیه نقشه‌ها، تعداد نمونه‌ها، توزیع فضایی نمونه‌ها، روش تخمین و ابعاد شبکه تخمین از اهمیت به سزایی برخوردار می‌باشند. در این پژوهش، برای تعیین حدود ناهنجاری‌ها برای رسم نقشه‌ها از روش کلاسیک Md+nS استفاده شده است و مقادیر Md+1S، Md+2S و Md+3S به ترتیب برابر با حدود زمینه، آستانه‌ای و آنومالی در نظر می‌گیرند (جدول 5). در ترسیم نقشه‌های ناهنجاری عناصر و عامل‌ها مقادیر بزرگتر از مقدار Md+3S به عنوان ناهنجاری درجه یک (رنگ قرمز)، مقادیر Md+3S تا Md+2S به عنوان ناهنجاری درجه دو (رنگ زرد)، مقادیر Md+2S تا Md+1S به عنوان ناهنجاری درجه سه (رنگ سبز) و مقادیر کمتر از Md+1S به عنوان زمینه (رنگ آبی) انتخاب شده است. دلیل انتخاب آماره میانه برای جدایش ناهنجاری‌ها به این خاطر است که میانه در مقایسه با میانگین کمتر در اثر مقادیر کرانه‌ای (مقادیر غلظت بزرگتر و کوچک‌تر) موجود در جامعه نمونه‌ها قرار می‌گیرد (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380).
جدول 5. مقادیر حدود زمینه‌ای، آستانه‌ای و ناهنجاری برای 12 عنصر مهم در گستره اکتشافی چاه رستم (مقادیر غلظت بر حسب گرم در تن)
در این مطالعه، بر پایه نتایج پردازش‌های آماری تک‌متغیره و چندمتغیره، نقشه‌های ناهنجاری ژئوشیمیایی برای تعداد 12 عنصر (نقره، آرسنیک، کبالت، کروم، مس، آهن، منگنز، مولیبدن، نیکل، سرب، آنتیموان و روی) و تعداد شش عامل رسم شده است. با این وجود، در این تحقیق به ارائه نقشه‌های ژئوشیمیایی عناصر مهم از قبیل نقره، آرسنیک، مس، روی و عامل‌های سه و شش اکتفاء شده است (شکل 7-الف- ج). از تلفیق نقشه‌های ناهنجاری ژئوشیمیایی تک‌عنصری و عاملی، محیط و حوضه‌های بالادست نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای شماره‌های سه، هشت، 10، شش، پنج، دو، نه و 12 به‌عنوان نواحی امیدبخش معدنی یک معرفی شده است. در این نواحی، عناصر مس، آرسنیک، نقره، سرب، روی، منگنز، آهن و عامل سه دارای ناهنجاری‌های مرتبه یک تا سه هستند. علاوه بر این محیط و حوضه‌های بالادست نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای شماره‌های 26،28،30،31،32،37 که دارای ناهنجاری‌های عناصر نقره، آرسنیک، آنتیموان، روی و فاکتور دو می‌باشند، به‌عنوان ناحیه امیدبخش معدنی شماره دو انتخاب شده است (شکل 7). در ادامه، برای ارزیابی ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، در هر دو ناحیه امیدبخش به‌طور همزمان اکتشافات سنگ‌ژئوشیمیایی سیستماتیک سطحی انجام شده است.