عنوان: ارزیابی ذخیره کانسارتپه سرخ از مجتمع معادن ایرانکوه به روشهای زمین آماری و کلاسیک و مقایسه نتایج آنها

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده رضا احمدی
تاريخ برگزاری ۲۷ مهر ۱۳۸۴

Abstract

۱>

The exploration activities in the Tappeh-Sorkh mine of Irankuh mining complex have been carried out using both direct (deep and shallow drill holes) and indirect methods (geophysical and geochemical exploration).

In the current study the structural variography of the deposit and its reserve estimation has been carried out using both geostatistical ore reserve eastimation and conventional triangulation methods. Regarding variography analysis at different directions it was found that the best variogram model fitted to the experimental variogram data is spherical modal with geometrical anisotropy. The major axis of the ellipsoid of anisotropy is in the azimuted direction of ۱۶۴ degrees with anisotropic ratio of ۲.۵۹ for deep drill hole data with ۱% cutoff grade limit and ۱.۷۱ with ۳% cutoff grade limit. A comparison between ore reserve estimations using different methods shows the high difference between results obtained from surface kriging of deep drill hole data and triangulation methods so that this difference for deep drill hole data with ۳% cutoff grade limit is more than ۱۰% Due to the increased discontiniouty in mineralization caused by ۳% cutoff grade limit. The estimation error for triangulation method has been increased and consequently the difference with surface kriging results has been increased as well

چکیده :
در منطقه تپه سرخ از مجتمع معادن ایرانکوه فعالیتهای اکتشافی به دو روش مستقیم (عملیات حفاری گمانه های عمیق و چالهای واگن دریل) و غیرمستقیم (اکتشافات ژئوفیزیکی) صورت گرفته است. مطالعه حاضر، مطالعات تغییرپذیری ساختاری کانسار و ارزیابی ذخیره منطقه تپه سرخ با استفاده از روشهای تخمین زمین آماری کریجینگ و روش کلاسیک مثلث بندی می باشد. از نقطه نظر ساختار فضایی مطالعه واریوگرامهای امتدادی مختلف نشان می دهد که اکثر واریوگرامهای ترسیم شده با یک مدل کروی انطباق می یابند و محدوده مورد مطالعه دارای ناهمسانگردی هندسی بوده که قطر بزرگ بیضی ناهمسانگردی در امتداد 164 درجه قرار دارد و نسبت ناهمسانگردی برای داده های گمانه های عمیق با دو عیار حد 1 و 3 درصد به ترتیب برابر با 49/2 و 71/1 می باشد. مقایسه نتایج تخمین ذخیره نشان می دهد اختلاف میزان ذخیره محاسبه شده به دو روش کریجینگ سطحی و مثلث بندی نسبتاً‌ زیاد بوده و در مورد گمانه های عمیق با عیار حد 3 درصد بیش از 10 درصد است که در مورد گمانه های عمیق با عیار حد 3 درصد به علت افزایش ناپیوستگی کانیسازی خطای تخمین به روش مثلث بندی افزایش یافته و این امر موجب افزایش اختلاف ذخیره محاسبه شده به این روش و روش کریجینگ گردیده است
مقدمه:
کانسار تپه سرخ یکی از معادن مکشوفه رشته کوه ایرانکوه می باشد. رشته کوه ایرانکوه در فاصله 20 کیلومتری جنوب غربی اصفهان دارای امتداد کلی شمال غرب - جنوب شرق بوده و دارای طولی در حدود 25 کیلومتر و عرضی حدود 3 کیلومتر می باشد. در هر دو یال شمالی و جنوبی این رشته کوه نهشته های کانساری سرب و روی وجود دارد که نهشته های گوشفیل، تپه سرخ و گردنه عمده ترین کانسارهای مکشوفه آن در یال شمالی می باشند. سنگهای اصلی معدن تپه سرخ از آهکهای دولومیتی ، دولومیتهای قهوه ای تیره تا قهوه ای قرمز و خاکستری ماسه ای تشکیل شده که در کنار شیلهای ژوراسیک قرار گرفته اند و علت نامگذاری منطقه تپه سرخ به این نام بدلیل قرمز و قهوه ای بودن این دولومیتها می باشد. جهت شناسایی منطقه از چالهای واگن دریل با حداکثر 45 متر عمق (440 حلقه چال با شبکه منظم 25 ´ 20 متر در وسعتی حدود 35 هکتار) و گمانه های عمیق (بیش از 40 حلقه چاه) نمونه تهیه شده و نمونه های تهیه شده برای عناصر pb ، Zn و Fe مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفته است. با وجود اطلاعات اکتشافی موجود مطالعات تغییر پذیری ساختاری و ارزیابی ذخیره منطقه مورد مطالعه بر روی داده های عیار مجموع سرب و روی با دو عیار حد 1 و 3 درصد صورت گرفته است.
مطالعات تغییر پذیری ساختاری:
پردازش کلاسیک: قبل از انجام محاسبات تخمین ذخیره لازم است که ابتدا روی داده های موجود مطالعات آماری صورت گیرد. شکل 1 موقعیت پراکندگی گمانه های عمیق (موقعیت تخصیص یافته به داده های گمانه های عمیق با عیار حد 1 درصد) و شکل 2 نمودار پراکندگی گمانه های عمیق با عیار حد 3 درصد را نشان می دهد. تخصیص این موقعیت ها بدین صورت است که ابتدا هر گمانه بااستفاده از روش میانگین متحرک وزن دار (که نسبت به ضخامت وزن دار شده است) و با در نظر گرفتن عیار حد به چند بخش تقسیم می‏شود که هر بخش (ضخامت)، ماده معدنی یا باطله خواهد بود سپس عیار متوسط هر گمانه برای محدوده هایی (ضخامتهایی) که به عنوان ماده معدنی شناخته شده اند با استفاده از رابطه 1 تعیین می گردد.
(1)
در این رابطه Ciها عیار ماده معدنی در بخشهای داخل گمانه (شناخته شده به عنوان ماده معدنی)  و  ti  ها ضخامت ماده معدنی نظیر Ciها می باشند. بدین ترتیب موقعیت گمانه های قائم همان مختصات دهانه آنها در سطح زمین خواهد بود اما برای گمانه های مایل بایستی عیار متوسط اندازه‏گیری شده با رابطه (1) را به نقطه ای از گمانه که تقریباً مبین مرکز محدوده ماده معدنی می باشد نسبت داده و سپس آن را به سطح تصویر نمود که محل تصویر این نقطه در سطح زمین معرف موقعیت گمانه مایل خواهد بود و در این گمانه ها ضخامت قائم ماده معدنی در محاسبات مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 3 نیز موقعیت پراکندگی چالهای واگن دریل را در منطقه تپه سرخ نشان می دهد.
برای تمام داده های عیار مجموع سرب و روی گمانه های عمیق و چالهای واگن دریل بطور جداگانه با دو عیار حد 1 و 3 درصد آماره های مختصر را تعیین کرده و هیستوگرام و نمودار توزیع احتمال تجمعی را ترسیم می نماییم. نتایج در این مورد نشان می دهد که توزیع مقادیر در تمام موارد از نوع لاگ نرمال می باشد که با یک تبدیل لگاریتمی به حالت نرمال تبدیل می‏شود.
واریوگرافی کانسار تپه سرخ: برای دستیابی به نحوه توزیع ساختار فضایی منطقه، آگاهی از میزان تداوم کانی سازی و همسانگرد یا ناهمسانگرد بودن منطقه ترسیم واریوگرام کلی (برای تمام داده ها) و واریوگرامهای جهتی در امتدادهای مختلف صورت می گیرد. از آنجایی که توزیع داده ها در تمام موارد از نوع لاگ نرمال می باشد لذا در ترسیم واریوگرامها از مقادیر لگاریتم طبیعی داده ها استفاده می‏شود. به عنوان نمونه جدول 1 مشخصات مدلهای واریوگرام تئوری منطبق بر واریوگرامهای تجربی مقادیر لگاریتم عیار مجموع سرب و روی گمانه های عمیق با عیار حد 1 درصد و شکل های 4 و 5 به ترتیب واریوگرام کلی و واریوگرامهای امتدادی را برای این مقادیر نشان می دهد.
کنترل اعتبار واریوگرامها: کنترل اعتبار در واقع تخمین هر نقطه نمونه برداری شده در یک ناحیه با استفاده از مقادیر نمونه های همسایه (بدون در نظر گرفتن مقدار خود آن نمونه) با روش کریجینگ می باشد. به منظور آگاهی از این که آیا مدل واریوگرام فرضی و پارامترهای تجسس همسایگی در تخمین کریجینگ بدرستی تغییرات فاصله ای مقادیر اندازه‏گیری شده نمونه ها را لحاظ می کنند مقادیر تخمینی با مقادیر واقعی مقایسه
می شوند. این روش کریجینگ به نام کریجینگ جک نایف معروف است. برای تمام داده های لگاریتم عیار مجموع سرب و روی گمانه های عمیق و چالهای واگن دریل با دو عیار حد 1 و 3 درصد واریوگرامهای مختلف صحت سنجی شده و با استفاده از روشها و تکنیکهای مختلف نمایشی نظیر رسم هیستوگرام خطا، ترسیم نمودار پراکندگی مقادیر اندازه‏گیری شده و مقادیر تخمینی در یک دستگاه محورهای مختصات و بررسی میزان پراکندگی نقاط حول خط نیمساز ربع اول نیز تصویری کیفی از حدود اعتبار تخمین بدست آمده است که به عنوان نمونه جدول 2 مشخصات و پارامترهای بهینه واریوگرامهای تئوری منطبق بر واریوگرامهای تجربی داده های گمانه های عمیق با عیار حد 1 درصد را بعد از کنترل اعتبار نشان می دهد و شکل 6 هیستوگرام خطا، شکل 7 ، نمودار توزیع پراکندگی مقادیر واقعی در مقابل مقادیر تخمینی و شکل 8 نقشه میزان خطا در نقاط مختلف را برای این داده ها نشان می دهند. در شکلهای 7 و 8 منظور از خطا اختلاف بین مقدار اندازه‏گیری شده و مقدار تخمینی در هر نقطه می باشد. موقعیت نمونه ها با علائم ' + ' برای تخمین های بزرگتر از مقدار واقعی (مقدار تخمینی منهای واقعی بزرگتر از صفر) و ' ´ ' برای اختلافات منفی (مقدار تخمینی منهای مقدار واقعی کوچکتر از صفر) مشخص می‏شود که بزرگی علامت متناسب با مقدار خطا است به گونه ایکه نقاط دارای اختلافات زیاد مثبت یا منفی به آسانی قابل تشخیص می باشند.  شکلهای 6 تا 8 و سایر اشکال ترسیم شده برای موارد دیگر (که آورده نشده است) نشان می دهند که تخمین ها تا حدود زیادی رضایتبخش می باشند.
نتایج کنترل اعتبار واریوگرامها در تمام موارد برای منطقه مورد مطالعه ناهمسانگردی از نوع هندسی را نشان می دهد که جزئیات آن در جدول 3 خلاصه شده است.
تخمین ذخیره: بعد از اکتشاف یک ذخیره کانساری و قبل از هر گونه تصمیم گیری یک ارزیابی از تناژ و عیار کانیسازی ضروری است. نکته مهم و قابل توجه در مورد محاسبه ذخیره این است که چون تخمین ذخیره ماده معدنی بر اساس اطلاعات محدود انجام می گیرد بنابراین به هر حال با مقداری خطا توام خواهد بود البته بسته به میزان و دقت اطلاعات موجود و روش محاسبه ذخیره، خطای برآورد ذخایر متفاوت می باشد. بطور کلی روشهای تخمین ذخیره به دو دسته روشهای کلاسیک یا هندسی و روشهای زمین آماری یا وزن دهی آماری تقسیم می شوند. عملیات تخمین ذخیره برای کل منطقه تپه سرخ بر اساس داده های مجموع سرب و روی با دو عیار حد 1 و 3 درصد با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ و روش کلاسیک مثلث بندی صورت گرفته است. در محاسبه ذخیره، متوسط وزن مخصوص ماده معدنی با عیار حد 1 درصد، 8/2 گرم بر سانتی متر مکعب و برای عیار حد 3 درصد، 3 گرم بر سانتی متر مکعب در نظر گرفته می‏شود.
تخمین ذخیره به روش زمین آماری: با استفاده از نرم افزار Geoeas عملیات تخمین لاگ کریجینگ معمولی بلوکی روی داده های لگاریتم مجموع سرب  و روی گمانه های عمیق و چالهای واگن دریل منطقه تپه سرخ انجام گرفته است و برای هر مورد (گمانه های عمیق یا چالهای واگن دریل) با دو عیار حد 1 و 3 درصد منطقه بلوک بندی شده و مقادیر تخمینی برای هر بلوک در مرکز بلوک ثبت گردیده است که برای نمونه شکل 9 تقسیم توده کانسار به بلوکهای مشخص را برای گمانه های عمیق با عیار حد 1 درصد و شکل 10 تقسیم توده کانسار به بلوکهای مشخص را برای چالهای واگن در یل باعیار حد 1 درصد نشان میدهند. برای محاسبه ذخیره بایستی مساحت سطح هر بلوک را در ضخامت ماده معدنی گمانه یا چالی که در داخل بلوک وجود دارد ضرب نمود تا حجم ماده معدنی نظیر آن بلوک بدست آید. حجم کل ماده معدنی برای منطقه مجموع حجم های ماده معدنی برای تمام بلوکها می باشد که نتایج محاسبه ذخیره  در جدول 4 خلاصه شده است.
تخمین ذخیره به روش مثلث بندی: با توجه به پراکندگی موقعیت گمانه های عمیق، تخمین ذخیره ماده معدنی کل منطقه با استفاده از گمانه های عمیق و بخش مرکزی منطقه تپه سرخ با استفاده از چالهای واگن دریل با روش مثلث بندی به کمک نرم افزار Rockware برآورد گردیده که نتایج آن در جدول 5 خلاصه شده است.
مقایسه : جدول 6 خلاصه نتایج تخمین ذخیره به روشهای مذکور را نشان می دهد. نتایج این جدول نشان می دهد که میزان ذخیره محاسبه شده به روشهای کریجینگ و مثلث بندی متفاوت بوده بطوریکه این اختلاف در مورد گمانه های عمیق با عیار حد 3 درصد بیش از 10 درصد می باشد و زیاد بودن اختلاف در این مورد به علت افزایش تغییر پذیری و ناپیوستگی کانیسازی است که موجب کاهش دقت روش مثلث بندی شده و با وارد کردن مقداری باطله به عنوان ماده معدنی میزان ذخیره ماده معدنی را بیش از مقدار واقعی آن نشان میدهد. از مهمترین ویژگیهای روش های زمین آماری (کریجینگ) آن است که به ازای هر تخمین خطای مرتبط با آن را می توان محاسبه کرد بنابراین برای هر مقدار تخمین زده شده می توان دامنه اطمینان آن تخمین را محاسبه نمود در حالیکه در روشهای کلاسیک (مثلث بندی) چنین نخواهد بود. در جدول 6 متوسط خطای برآورد ذخایر برای عیار حدهای 1 و 3 درصد روش کریجینگ نیز آورده شده است.
نتیجه گیری: نتایج حاصل از مطالعات زمین آماری تغییر پذیری ساختاری کانسار تپه سرخ و تخمین ذخیره این منطقه به دو روش مختلف را می توان بصورت زیرخلاصه نمود.
1-  مطالعه ساختار فضایی محدوده مورد مطالعه نشان میدهد که این منطقه دارای ناهمسانگردی هندسی بوده بطوریکه قطر بزرگ بیضی ناهمسانگردی تقریباً‌ در راستای 164 درجه است.
2-  مقایسه نتایج تخمین ذخیره به دو روش کریجینگ سطحی و مثلث بندی نشان میدهد که بین نتایج حاصل از این دو روش اختلاف وجود دارد ولی یقیناً‌ نتایج روش کریجینگ به علت نااریب بودن و حداقل بودن خطای تخمین دقیقتر بوده و از درجه اعتبار بیشتری برخوردارند ضمن این که با استفاده از روش کریجینگ میزان خطای تخمین و حدود اطمینان ذخیره محاسبه شده نیز تعیین گشته و متوسط خطای تخمین کریجینگ 15 درصد برآورد گردیده است.
3-  با افزایش تغییر پذیری و کاهش پیوستگی کانیسازی اختلاف بین میزان ذخیره محاسبه شده به روشهای زمین آماری و روشهای کلاسیک افزایش می یابد (نتایج محاسبه ذخیره منطقه مورد مطالعه برای گمانه های عمیق با عیار حد 3 درصد موید این مطلب می باشد).
4-  در تخمین ذخایر معدنی به منظور کنترل نتایج باید از چند روش مختلف و بویژه روشهای زمین آماری استفاده نموده و نتایج روشهای مختلف را با یکدیگر مقایسه کرد. ذخیره واقعی منطقه را می توان با متوسط گیری ریاضی ساده از نتایج روشهای مختلف بدست آورد.
.
 
 

کلید واژه ها: سایر موارد