اکتشافات ژئوشیمیائی در محدوده برکه ۱:۱۰۰،۰۰۰ سوریان

متن اصلی:
     زمین‌شناسی عمومی:
منطقه مورد اکتشاف (ورقه سوریان) در استان فارس و بخشی از چهارگوش زمین شناسی 1:250،000 اقلید محسوب می‌شود و در محدوده‌ای با مختصات جغرافیایی '30°53 تا '00°54 طول شرقی و '00،°30 تا '30،°30 عرض شمالی قرار گرفته و مساحتی در حدود 2500 کیلومتر مربع را دربر می‌گیرد [1].
در چهارگوش اقلید که منطقه سوریان در قسمت جنوب شرقی آن قرار دارد تمام زونهای ساختاری ـ چینه شناسی را که در ایران تعریف شده است را بجز زون ولکانیک ارومیه ـ دختر را در خود دارد. در این چهارگوش در گذر از گوشه شمال شرقی به جنوب غربی زونهای زیر مشاهده می‌شود [2]:
- زون ایران مرکزی
- زون سنندج ـ سیرجان
- زون افیولیتی ـ رادیو لاریتی
- زون شکسته زاگرس
- زون زاگرس
قدیمیترین سنگهای نمایان در برگه سوریان متعلق به اواخر پالئوزیک زیرین است که اکثراً در زون سنندج ـ سیرجان رخ نموده است. این سنگها بصورت مجموعه‌ای از مرمر، شیست، آمفیبولیت و کوارتزیت دیده می‌شود.
نمونه برداری و آنالیز نمونه‌ها:
در منطقه سوریان، پس از طراحی عملیات و تعیین نقاط نمونه برداری تعداد 869 نمونه ژئو شیمیائی جمع‌آوری و توسط یک گره چینی و زیر نظر شرکت توسعه علوم در آزمایشگاه نسبت به 20 عنصر آنالیز شیمیائی گردید. همچنین به منظور کنترل دقت آزمایشگاه و نتایج تجزیه شیمیایی از 40 نمونه تکراری استفاده شد. این نمونه‌ها بطور کاملاً تصادفی از نمونه‌های اولیه برداشت گردید. برای تخمین میزان خطاهای آنالیز شیمیایی از روش تامسون و هورات استفاده گردید [3] و براساس مقایسه نمودارهای کنترلی میزان خطای اندازه‌گیری در مورد تمام عناصر قابل قبول می‌باشد و فقط برای عناصر Hg،Cr و Zn کمی بیشتر از 10% است که بایستی با احتیاط با آن برخورد کرد. برای منطقه مذکور همچنین به دلیل حد تشخیص خوب آزمایشگاهی داده‌های سنسورد دیده نشد.
پردازش داده‌ها:
پردازش داده‌ها مرحله‌ای است که طی آن به حجم زیاد داده‌‌های خام جمع‌آوری شده سامان داده می‌شود و با اعمال محاسبات آماری مختلف به شکل قابل تفسیر در می‌آیند. از جمله عملیات این مرحله می توان از فایل بندی داده‌های خام، مراحل شناسایی و جایگزینی داده‌های سنسورد تا مطالعات آماری تک متغیره و چند متغیره و تعیین مناطق امیدبخش نام برد. در طی این مراحل معمولاً کنترلهای مختلفی صورت می‌گیرد تا از جمله خطاهای احتمالی جلوگیری شود. البته ناگفته نماند که نتایج حاصل از پردازش داده‌ها وقتی کاملاً مفید و سودمند خواهد بود که با نتایج حاصل از روشهای تکمیلی، همچون مطالعات کانیهای سنگین و کنترل ناهنجاریها مقایسه شوند و بعد نتیجه گیری کلی انجام گیرد.
مطالعات آماری تک متغیره
استفاده از آمار در حیطه علوم و فنونی که با تعداد زیادی داده سر و کار دارند بصورت حقیقتی غیر قابل اجتناب در آمده است. در اکتشافات ژئو شیمیائی رسوبات آبراهه‌ایی نیز که با انبوهی از داده‌ها و طیف وسیعی از متغیرها سر و کار دارند روشهای آماری بطور گسترده استفاده می‌شود. اولین قدم در این راه، بررسی و نگاه آماری به متغیرها است. برای اینکار فرض می‌شود که متغیرها مستقل و بهم وابستگی ندارند و سپس به پردازش آنها اقدام می‌نمایند. در مباحث همبستگی و بررسیهای چند متغیره نحوه و میزان استقلال و یا وابستگی آنها بررسی می‌گردد.
پارامترهای آماری مربوط به آنالیز شیمیائی نمونه‌های برداشت شده در ورقه سوریان در جدول شماره 1 نشان داده شده است. ستون اول تا سوم این آماره‌ها شامل میانگین، میانه و مد می‌باشد که میزان و چگونگی تمایل به مرکز داده‌ها را نشان می‌دهد. گروه دوم این آماره‌ها نظیر انحراف معیار و واریانس که به نحوه پراکندگی و پراکنش داده‌ها از میانگین می‌پردازند در ستونهای بعدی جدول مذکور ارائه شده‌اند.

جدول شماره 1_ پارامترهای آماری مربوط به آنالیز شیمیایی نمونه های برداشت شده در ورقه سوریان

همچنین برای داده‌های مذکور هیستوگرام، نمودارهای خط نرمال در سطح صفر و نرمال بدو روند در سطح صفر ترسیم گردید. با بررسی این نمودارها مشاهده گردید که هیچکدام از داده‌های خام از توزیع نرمال پیروی نمی‌کنند. از آنجا که در اکثر محاسبات آماری، فرض نرمال بودن داده‌ها بعنوان یک پیش فرض برای پردازشهای بعدی ضروری است لذا طی دو مرحله زیر فرآیند نرمال کردن داده‌ها انجام گرفت:
الف ـ در مرحله نخست نمونه‌های خارج از رده بر اساس روش Box and Whisker که بطور خلاصه بنام Box Plots نامیده می‌شود از مجموعه داده‌ها کنار گذاشته شده و سپس داده‌ مذکور به روش تبدیل کاکس و باکس به توزیع نرمال تبدیل گردیدند.
ب ـ در مرحله دوم، تمامی داده‌ها در فرآیند نرمال سازی وارد شده‌اند بطوریکه نمونه‌های خارج از رده‌ای که در ابتدا از محاسبات کنار گذاشته شده بودند با توجه به ضرایب بدست آمد از مرحله نخست برای هر عنصر نرمال گردیدند و به مرحله اول اضافه شدند.
مطالعات آماری چند متغیره:
روشهای چند متغیره به معنی گسترده آن، در برگیرنده بسیاری از روشهای استنباط آماری معمول است. تکنیکهای آماری چند متغیره، بطور همزمان اندازه‌گیریهای متعددی را در هر مشاهده مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهند. هر گروه معینی از عناصر نسبت به یکسری از شرایط محیطی کم و بیش بطور مشابه حساسیت نشان می‌دهند. شناخت ارتباط و بستگی‌های ژنتیکی متقابل موجود در میان عناصر گوناگون، می‌تواند در شناخت دقیقتر تغییرات موجود در محیط‌های ژئوشیمیایی بکار گرفته شود. در ضمن تجمع ژنتیکی بعضی از عناصر ممکن است بعنوان راهنمای مستقیمی در تفسیر نوع نهشته‌ ای که احتمالاً در ناحیه وجود دارد بکار رود و بلعکس. تجمع بعضی از عناصر نیز ممکن است دلالت بر وجود آنومالیهایی داشته باشند که بی‌اهمیت و گمراه کننده‌اند. روی هم رفته شناخت بستگی‌های ژنتیکی که درمیان عناصر وجود دارد، اطلاعات لازم را در راستای تفسیر هر چه صحیح‌تر داده‌های ژئو شیمیایی در اختیار می‌گذارد. در این میان آمار چند متغیره می‌تواند پاسخگوی مسائل فوق باشد.
در مطالعه حاضر برای بیان ارتباط ژنتیکی، از ضرایب همبستگی عناصر مختلف با یکدیگر به روش رتبه‌ای اسپیرمن، روش تجزیه و تحلیل خوشه‌ای و همچنین روش تجزیه و تحلیل فاکتوری استفاده شد. ضرایب همبستگی برای داده‌های منطقه سوریان محاسبه گردید که به صورت یک ماتریس 20 ×20 است [2]. این ماتریس بازگو کننده ارتباط و میزان همبستگی بین متغیرها می‌باشد. همچنین از روش تجزیه و تحلیل فاکتوری، برای رسم نقشه‌های چند متغیره و نتایج کلی چند متغیره استفاده گردید.
تجزیه و تحلیل خوشه‌ای:
این روش برای حل مسائلی طرح شده است که در آن با در دست داشتن مجموعه‌ای متشکل از n نمونه (نمونه‌های ژئوشیمایی) و اندازه‌گیری p متغیر (عناصر آنالیز شده)، می‌توان نمونه‌ها یا متغیرها را در کلاسهائی گروه بندی نمود که متغیر‌ها یا نمونه‌های مشابه در داخل یک گروه قرار گیرند. این روش باید کاملاً عددی باشد و تعداد کلاسهای آن مشخص نباشد. دلایل زیادی را می‌توان برای نشان دادن ارزشمند بودن روش تجزیه و تحلیل خوشه‌ای خوشه‌ای ارائه داد. اول آنکه می‌تواند در پیدا کردن گروههای واقعی موثر باشد. ثانیاً می‌تواند برای کاهش داده‌ها مفید باشد. سوم آنکه گروههای غیرقابل انتظاری را ایجاد نماید. در این صورت نتیجه حاصل بیانگر روابط جدیدی خواهد بود که باید مورد بررسی قرار گیرند [4].

شکل 1_ ساختار درختی مربوط به داده های ورقه سوریان

حاصل روش تجزیه و تحلیل خوشه‌ای ساختار درختی است که ارتباط عناصر را طوری بیان میکند که ضریب همبستگی حداکثر شود. ساختار درختی مربوط به داده‌های ورقه سوریان در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به شکل مذکور عناصر به دو گروه اصلی A و B تقسیم شده است. گروه A شامل زیرگروههای A1 و A2 است و زیر گروه A1 رده‌های C1 و C2 را در بر می‌گیرد و رده C1 نیز به نوبه خود به زیر رده‌های C1.1 و C1.2 قابل تقسیم است. گروه B فقط عناصر Hg و Zn را دربر می‌گیرد با توجه به همبودهای ژئوشیمیایی عناصر، هر گروه یا زیرگروه متعلق به یک تیپ کانی سازی یا به یک گروه سنگی و یا متأثر از عوامل زمین شناسی و سنگ شناسی خاص است، بنابراین هر گروه و زیرگروه را باید با همدیگر تعبیر و تفسیر نمود.
تجزیه و تحلیل فاکتوری:
به طور کلی روش تجزیه و تحلیل خوشه‌ای یک تفسیر کیفی از منطقه را مشخص می‌کند، برای اینکه از نظر کمی هم منطقه را مورد مطالعه قرار داده و بتوان نقشه‌های چند عنصری از آنومالیها را رسم نمود از روش تجزیه و تحلیل فاکتوری استفاده می‌شود. این روش بین مجموعه‌ای متشکل از متغیرهای گوناگون که به ظاهر بی‌ارتباط هستند، رابطه خاصی را تحت یک مدل فرضی برقرار می‌کند. در روش تجزیه و تحلیل فاکتوری، هر فاکتور به گونه‌ای محاسبه می‌گردد که واریانس عمومی را به حداکثر مقدار خود برساند یعنی در واقع حداکثر واریانس تمامی متغیرهای موجود را ارائه نماید [5].

شکل 2_ نمودار صخره ای داده های سوریان

یکی از اهداف اصلی این روش، کاهش ابعاد داده‌ها است. برای مشخص نمودن صحت و تائید تجزیه و تحلیل فاکتوری، ضریب Kmo همراه با آزمون مربع کای (خی) محاسبه گردید. مقادیر بزرگ این ضریب دلالت بر تایید تجزیه و تحلیل فاکتوری و مقادیر کوچک آن دلالت بر عدم تائید آن دارد. برای داده‌های سوریان مقدار ضریب مذکور برابر با 695/0 شد که تجزیه و تحلیل فاکتوری را در رده متوسط تا متعادل قرار می‌دهد. همچنین مقادیر ویژه، درصد واریانس، درصد تجمعی واریانس هر مؤلفه و درصد مشارکت برای هر عنصر بطور جداگانه محاسبه گردید. با توجه به موارد مذکور و نمودار صخره‌ای شکل 2، هشت مولفه برای تجزیه و تحلیل فاکتوری انتخاب شد و از تابع و ریمکس برای دوران فاکتورها استفاده شد. بعضی از نتایج آن به شرح ذیل است [2]:
فاکتور یک شامل عناصر Sb، As، B،Pb و Bi می‌باشد که در این ورقه کانی ساز بوده و به احتمال زیاد بیانگر کانی سازی تیپ اسکارن و دگرگونی است.
فاکتور دو شامل عناصر B، Co، Sn، Ti، W و Be می‌باشد که آنرا می‌توان کانی ساز و سنگ ساز در نظر گرفت.
فاکتور سوم وجود لاتریت‌های نیکل‌دار را نشان می‌دهد.
پس از مشخص شدن فاکتورها، مقدار هر فاکتور برای هر نمونه محاسبه گردید و سپس مقادیر ، و مشخص شد. با توجه به اینکه مقدار میانگین هر هشت فاکتور تقریباً صفر و انحراف معیار آن برابر یک می‌باشد، بنابراین مقادیر بالای 1، 2 و 3 به ترتیب جزء آنومالیهای درجه سه، درجه دو و درجه یک انتخاب شد.
تعیین مناطق امیدبخش:
امروزه معمولاً برای ارائه نتایج عملیات اکتشافات ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه‌ایی و نمایش مناطق امیدبخش از نقشه استفاده می‌گردد. در این مطالعه از نرم‌افزار Surfer برای رسم نقشه‌ها استفاده گردید. ابعاد شبکه مورد استفاده برابر 200×200 متر و نقشه‌ها بصورت طیفی ترسیم شدند. در محدوده برگه 1:100،000 سوریان پس از پردازش داده‌ها به روش مطالعات آماری تک متغیره و چند متغیره همچون محاسبه ضریب همبستگی، فاکتور کردن و مطالعات نمودن، تعداد 11 برگ نقشه تک متغیره و 2 برگ نقشه چند متغیره ترسیم گردید [2].
با توجه به موقعیت منطقه، تطبیق با نقشه ژئوفیزیک هوایی، مساحت منطقه، واحدهای سنگی منطقه، تعداد نمونه‌های موجود در منطقه و درجه آنومالی‌های آنها جمعاً 21 منطقه امیدبخش در برگه تعیین گردید و در هر منطقه میزان آنومالی‌های درجه 1 و 2 و 3 مورد مشخص شد