عنوان : بررسیهای ژئوشیمیایی به منظور ارائه مدل اکتشافی و تجزیه و تحلیل شبکه اکتشاف کانسار سرب و روی عمارت اراک

مقدمه:

معدن سرب و روی عمارت بین طولهای جغرافیایی َ49 , ْ30 تا  َ49 , ْ45 و عرض جغرافیایی َ00 و ْ34 تا َ33 و ْ45 و در 46 کیلومتری جنوب شرقی اراک واقع شده است. منطقه عمارت در ایالت متالوژنی ملایر - اصفهان قرار داشته و از نظر واحدهای ساختمانی و زمین شناسی نیز جزء زون سنندج - سیرجان می باشد. در منطقه عمارت فعالیتهای تکتونیکی شدید بوده که اثرات این فعالیت بصورت چین های بسیار بزرگ تا کوچک، گسلهای بزرگ ناحیه ای تا گسلهای کوچک، طاقدیس و ناودیس دیده می‏شود. در این ناحیه امتداد کلی لایه ها، شمال غرب - جنوب شرق بوده و لایه ها از حالت افقی خارج شده و اغلب 65 تا 80 درجه به سمت شمال شرق شیب دارند که این وضعیت تقریباً‌ در کل منطقه بطور یکنواخت دیده می‏شود.

نمونه برداری جهت مطالعات ژئوشیمیایی:

هدف اصلی مطالعه حاضر بدست آوردن یک مدل اکتشافی بر اساس روابط احتمالی بین متغیرهای عیارکانه در کانسار و ضخامت ماده معدنی با فاصله از رگه می باشد. شناخت این متغیرها و نحوه تغییرات آنها موجب می گردد تا در مقیاس محلی بخصوص در تونلها و گمانه های اکتشافی با رسم منحنی تغییرات عیار در سنگ درونگیر و ضخامت ماده معدنی بتوان عملیات اکتشاف را در جهت صحیح هدایت نمود.

با توجه به هدف مورد نظر، نمونه برداریها از سنگ درونگیر (کمر بالا آهک شیلی و کمر پایین آهک ماسیو) صورت گرفته و از روشهای نمونه برداری مرسوم با توجه به سختی سنگها روش لبپری مورد استفاده قرار گرفت و قطعاتی حدود 100 گرم از قسمتهای مختلف در طول یک پروفیل برداشت و نهایتا‌ً حدود یک کیلوگرم نمونه از هر فاصله گرفته شد. از مجموع 179 نمونه برداشتی، 99 نمونه از مغزه های حفاری گمانه های D  DH17 ، SE13 ، DDH22 ، SE5، BH290 و BH6 که به ترتیب روی مقاطع 1/1000 تا 6/1000 واقع شده اند انتخاب گردید و همچنین از تونل صفر 40 نمونه و از تونل دو نیز 20 نمونه از کمر بالا و کمر پایین ماده معدنی برداشت گردید و نهایتاً از معدن رو باز شماره 1 واقع در شرق معدن 20 نمونه از کمر بالا و کمر پایین ماده معدنی برداشت شد (شکل 1).

فواصل نمونه ها نسبت به رگه به ترتیب از محل کنتاکت 5/0 ، 5/1، 5/3، 5/6 ، 5/10 ، 5/15 ، 5/21، 5/28، 5/36 و 5/45 متر بوده است و فواصل نمونه برداری به ترتیب 5/0 ، 1،2،3،4،5،6،7،8 و9 متر در نظر گرفته شده است. نمونه ها پس از برداشت و آماده سازی جهت تعیین عیار عناصر سرب و روی مورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت.

چگونگی توزیع سرب و روی در سنگ درونگیر و ارتباط آن با رگه معدنی: نمودارهای ارتباط بین عیار سرب و عیار روی با فاصله از رگه در کمر بالا و کمر پایین ماده معدنی از شرق معدن (معدن روباز شماره 1) تا غرب معدن (چاه DDH17 بر روی پروفیل 1/1000) ترسیم شده است که شکلهای 2 و 3 نمونه هایی از این نمودارها را نشان می دهد. بررسی نمودارها در تمام موارد در اطراف نهشته های کانسارها یک کاهش تدریجی از غلظت عناصر موجود در رگه در سنگ درونگیر را نشان می دهد. در مورد عنصر با قابلیت تحرک بیشتر (روی) شیب کاهش غلظت کمتر و وسعت هاله بیشتر است و بر عکس در مورد عنصر با قابلیت تحرک کمتر (سرب) تغییرات غلظت شدید و وسعت هاله کم است. همچنین از بررسی منحنیها مشاهده می‏شود که تغییرات و یا همبستگی عیار سرب و روی با فاصله، در کمر بالا و کمر پایین ماده معدنی در تمام موارد توزیع نمایی دارد و این توزیع نمایی در اکثر حالات نزولی است. عدم سازگاری موضعی می تواند ناشی از خطای نمونه گیری و یا وجود رگچه های باریک مواد معدنی در فواصل مذکور باشد که باعث شده عیار ماده معدنی به یکباره بالا رود. نمودارهای ترسیم شده در مورد گمانه ها نشان می دهد که در اغلب گمانه ها همبستگی عیار سرب و روی با فاصله، بی نظمی داشته ولی بطور کلی همبستگی عیار و فاصله در اکثر موارد توزیع نمایی دارد که روند منحنیها در تمام موارد نزولی نمی باشد و علت این امر می تواند در اثر چین خوردگی شدید لایه ها و در نتیجه تکرار لایه ها و همچنین ناشی از نفوذ ماده معدنی در شکستگیهای موجود در سنگ درونگیر باشد. با مشاهده دقیق نمودارها ملاحظه می‏شود که همبستگی عیار سرب و عیار روی در کمر بالای تمام گمانه ها به استثنای گمانه های D  DH17 و SE5 حالت نمایی نزولی دارد. در این دو گمانه منحنی نمائی حالت صعودی دارد یعنی با فاصله گرفتن از رگه به جای کاهش عیار افزایش عیار دیده می‏شود. با بررسی مجدد نمودار چاهها در هنگام حفاری و موقعیت این دو گمانه به نظر می رسد که در هنگام نمونه گیری به علت چین خوردگی لایه ها، نمونه گیری از درون چین صورت گرفته که همین امر باعث ایجاد خطا در نمونه‏گیری شده است.

نتیجه و مدل نهایی همبستگی عیار و ضخامت رگه با فاصله:

در معدن عمارت لایه حاوی مواد معدنی شدیداً چین خورده است و تقریباً‌ هیچکدام از کارهای معدنی از قبیل تونلها و گمانه ها به نحوی نیستند که در هنگام نمونه‏گیری بتوان دقیقاً عمود بر امتداد لایه حرکت کرد و فاصله نمونه برداری را بطور دقیق رعایت نمود. همچنین به علت نفوذ رگچه های حاوی مواد معدنی در آهکها و شیلهای آهکی در بعضی موارد افزایش ناگهانی غلظت سرب و روی را در فاصله چندین متری رگه معدنی داریم که همین مسئله باعث افزایش شدید شیب منحنی همبستگی عیار و فاصله می‏شود با در نظر داشتن این موارد و تاثیر دادن خطاهای دیگر نتایج مطالعات تا این مرحله نشان می دهد که بین عیار و فاصله از رگه یک همبستگی وجود دارد بطوریکه با فاصله گرفتن از رگه ،‌عیار سرب و روی بصورت نمائی کاهش می یابد.

حال اگر متغیر عیار را ثابت در نظر گرفته و در یکدستگاه مختصات تغییرات فاصله از ماده معدنی و ضخامت رگه را ترسیم نماییم به مدل نهایی توزیع دست می یابیم. ابتدا نمودار تغییرات ضخامت و فاصله عیار روی را برای دو مقدار 500 و 1000 (PPm) عیار روی در یک دستگاه مختصات ترسیم می کنیم و به مدل نهائی روی در کمر بالا دست می یابیم و اگر منحنیهای تغییرات را برای دو مقدار 1000 و 3000(PPm) در کمر پایین ترسیم نماییم به مدل نهایی توزیع روی در کمر پایین دست یافته ایم.‌ اگر تغییرات عیار سرب را برای دو مقدار 100 و 400 (PPm) ثابت در نظر گرفته و در یک دستگاه مختصات تغییرات فاصله از ماده معدنی و ضخامت رگه راترسیم نماییم به مدل نهایی توزیع سرب در  کمر بالا دست یافته ایم همچنین جهت دست یابی به مدل نهایی توزیع سرب در کمر پایین مقادیر 500 و 1500 (PPm) را در نظر گرفته و منحنیهای مربوطه را ترسیم می نماییم (شکل 4).

اعداد بالا تقریباً عیار متوسط حد داده های عیار بالا و داده های عیار پایین می باشند  و گفتنی است که جهت بالا بردن دقت می توان برای تمام عیارها منحنی را ترسیم نمود و سپس بر اساس آنها یک منحنی کلی ترسیم کرد که با متوسط گیری نیز نتیجه ای تقریباً‌ یکسان دارد. این مدلها در مورد تونلها و معدن رو باز قابل انطباق تراز گمانه ها می باشند که علت آن همانطور که قبلاً‌ بیان گردید اولاً عدم چین خوردگی زیاد لایه در این نقاط و ثانیاً‌ امکان انتخاب بهتر نمونه می باشد.

کاربرد مدلهای بدست آمده: مدلهای حاصله در تخمین فاصله از انتهای حفاری انجام شده (تونل و یا گمانه) تا لایه مینرالیزه و همچنین در تخمین ضخامت احتمالی لایه مورد نظر می تواند کاربرد داشته باشد که در این مورد کافی است از دیواره تونلهای حفر شده در کمر بالا یا کمر پایین ماده معدنی و یا مغزه گمانه ها نمونه برداری کرد و سپس عیار آن را با یکی از مدلهای بدست آمده مقایسه نمود و بر اساس آن دو پارامتر مجهول فاصله از رگه و ضخامت رگه را حدس زد.

تجزیه و تحلیل چگالی شبکه اکتشاف:

مساحت سطح کانسار به ازای واحد کار اکتشافی که کانسار را قطع کرده باشد به نام چگالی شبکه اکتشافی خوانده می‏شود. جهت تعیین چگالی شبکه اکتشاف منطقه مورد مطالعه از بین روشهای مختلف از روش تحلیلی استفاده کرده و در نهایت با کانسارهای مشابه مقایسه می نماییم.

طریقه تحلیلی در حقیقت بیان ریاضی درجه تغییرات خواص کانسار (ضریب تغییرات) است که طی آن حجم کارهای اکتشافی لازم جهت اکتشاف کانسار مشخص می‏شود. در مورد این تیپ کانسارها و مرحله اکتشافی موجود بهتر است خصوصیات تغییر پذیری کانسار در چند جهت و یا حداقل در دو جهت عمود بر هم (موازی با امتداد لایه و به موازات خط بزرگترین شیب لایه) محاسبه گردد. بدیهی است در این روش هر چه تعداد داده های اکتشافی بیشتر باشد دقت کار نیز بیشتر خواهد بود. با توجه به فواصل کارهای اکتشافی موجود نمی توان مدل واقعی تغییرات عیار و ضخامت کانسار را تعیین نمود از این رو برای بدست آوردن ایده کلی از تغییر پذیری کانسار (بر اساس داده های حاصل از گمانه ها و تونل) به محاسبه یکسری از پارامترهای آماری مورد نیاز می پردازیم و سپس ضریب تغییرات را برای دو امتداد بدست آورده و در مورد شبکه اکتشافی اظهار نظر می نماییم.

عیار و ضخامت متوسط ماده معدنی (براساس عیار حدی 5 درصد سرب و روی) در گمانه ها و تونل های اکتشافی موجود مطابق جدول 1 می باشد.

بر اساس داده های جدول 1 نتایج آماری داده های عیار و ضخامت مطابق جدول 2 می باشد.

داده های جدول 2، تغییر پذیری زیاد عیار  و ضخامت در کانسار را نشان می دهد. مقدار درصد ضریب تغییرات در ستون آخر جدول از رابطه  بدست آمده است.

به منظور درک بهتر تغییر پذیری کانسار، ضریب تغییرات در دو جهت عمود بر هم امتداد کانسار و خط بزرگترین شیب کانسار محاسبه می گردد. از آنجائیکه بین تغییرپذیری ضخامت و عیار کانسار رابطه نزدیکی وجود دارد از این رو در محاسبات ذیل ضریب تغییرات عیار بصورت وزن دار شده توسط ضخامت گمانه بر آورد می گردد.

برای محاسبه ضریب تغییرات در امتداد گسترش طولی (امتداد شرقی - غربی) و  در امتداد موازی با خط بزرگترین شیب ماده معدنی (امتداد شمالی - جنوبی) ابتدا ضریب تغییرات را در هر یک از مقاطع اکتشافی (در امتداد مورد نظر) محاسبه و سپس با متوسط گیری از اعداد بدست آمده ضریب تغییرات کلی در این جهت را بدست می آوریم که نتایج در جداول 3 و 4 خلاصه شده است.

با توجه به ضریب تغییرات بدست آمده برای دو امتداد فوق الذکر به نظر می رسد که شبکه اکتشافی مناسب بایستی بصورت مستطیلی باشد بطوریکه طول آن موازی با روند گسترش کانسار و عرض آن در جهت شیب ماده معدنی است.

برای محاسبه چگالی شبکه اکتشاف خطای مجاز میانگین را 15 درصد فرض می نماییم و بر این اساس تعداد دهانه های اکتشافی لازم (اعم از گمانه و تونل) در سطح اعتماد 95 درصد را با استفاده از فرمول زیر بدست می آوریم.