تفسیر کیفی داده های مغناطیسی کانسار آهن اجت آباد سمنان

مقدمه :

کانسار آهن اجت آباد در ۶۳ کیلومترى شمال شرق سمنان، جنوب شرق روستاى اجت آباد و بین طول جغرافیایى "۴۴ َ۴۲ ْ۳۵ تا "۱ َ۴۳ ْ۳۵ و عرض جغرافیایى "۲۳ َ۴۸ ْ۵۳ تا "۴۶ َ۴۸ ْ۵۳ در بخش جنوبى جاده سمنان – دامغان قرار دارد.  بخش مورد مطالعه در داخل نقشه زمین شناسى ۱۰۰۰۰۰/۱ جام [۲] قرار مى گیرد و محدوده اى به وسعت ۳۶ هکتار (۶۰۰*۶۰۰ متر) را شامل مى شود. از نظر زمین شناسى منطقه کانى سازى شده از ماسه سنگها و آهک هاى دونین تشکیل شده و در اطراف آن سنگهاى سازند کرج شامل توف و آندزیت و سایر سنگهاى آتشفشانى و رسوبى هاى وابسته به ائوسن رخنمون دارند. علاوه بر آن در بخش هاى غربى و جنوبى ناحیه مورد بررسى، گنگلومرا و آهک کنگلومرایى مربوط به سازند فجن با سن ائوسن زیرین دیده مى شوند.

با توجه به مطالعات صحرایى و پتروگرافى می توان گفت که عمده کانی سازی آهن در این منطقه از جنس هماتیت و درصد کمتری مگنتیت می باشد که احتمالاً در اثر فعالیت هاى گرمائى ناشی از نفوذ سنگهاى آندزیت - داسیت به داخل رسوبات آهکى و کنگلومرائى و همچنین سیلیس هاى با سن ائوسن شکل گرفته باشد ‌‌‌‌‌‌‌‌[۴].

برداشت و ارائه داده ها

مغناطیس سنجی یکى از روش هاى اکتشاف ژئوفیزیکى است که با مطالعه تغییرات میدان مغناطیسى به اکتشاف ساختارهاى زیر سطحى و توده های مواد معدنی مدفون می پردازد. در مطالعه حاضر برداشت مغناطیس سنجی جمعاً در طول ۲۳ پروفیل شرقی غربی و ۳ پروفیل شمالی جنوبی در ۱۲۰۰ نقطه در یک شبکه منظم ۱۵×۲۰ متری با مگنتومتر پروتون صورت گرفت و پس از آن تصحیحات اولیه روى داده هاى شدت میدان صورت گرفت. از آنجایى که زاویه میل و انحراف میدان مغناطیسى زمین تابعى از موقیعت جغرافیایى نقاط اندازه گیرى است به همین علت شکل یک بى هنجارى مغناطیسى، علاوه بر شکل و خودپذیرى مغناطیسى ساختمان هاى زیر سطحى، به جهت القاء شوندگى مغناطیسى زمین نیز وابسته است. بنابر این مورد فوق سبب ایجاد یکسرى جابجایى و انحراف در شکل و محل آنومالى هاى مغناطیسى مى شود.  براى حذف این نامتقارنى هاى ایجادشده، از فیلتر برگردان به قطب استفاده مى شود. با اعمال این فیلتر آنومالى ها برمرکز توده هاى مولد آنها قرارمى گیرند [۱].

پس از اعمال فیلتر برگردان به قطب نقشه شدت کل میدان مغناطیسى منطقه بکمک نرم افزار Modelvision Pro  [۵] تهیه و در شکل ۱ نشان داده شده است.  اضافه مى گردد که در منطقه مورد مطالعه زاویه میل و انحراف میدان کل مغناطیسى به ترتیب ۵۳ و ۶/۳ درجه و شدت میدان کل متوسط ۴۷۵۶۷ نانو تسلا (گاما) تعیین گردیده است. 

در شکل ۱ تعدادى آنومالى با مقادیر بالاى شدت میدان مغناطیسی بالا دیده مى شوند که در یک زون  با روند عمومی جنوب غرب-شمال شرق قرار دارند. این آنومالى ها ممکن است تلفیق اثرات توده هاى آهن دار سطحى (اثرات محلى) و توده هاى عمیق نفوذى (اثرات ناحیه اى) موجود در منطقه باشند که لازم است با روش هاى مناسب از هم جدا و مورد بررسى بیشتر قرار گیرند.

تفکیک آنومالى ها و تفسیر کیفى آنها

هدف اصلى از تفکیک آنومالى هاى مغناطیسى حذف و تعدیل اثرات ناحیه اى(Regional)  از مقادیر مغناطیسى اندازه گیرى شده و رسیدن به آنومالى هاى محلى و یا باقیمانده(Residual)  که بیشتر نشان دهنده توده های معدنی کم واقع مى باشند است [۳]. در این مقاله بکمک روش هاى روند سطحى، گسترش آنومالی ها به سمت بالا و گسترش آنومالى ها به سمت پایین ابتدا آنومالى هاى مختلف را از هم تفکیک نموده و سپس با تهیه نقشه هاى مناسب مناطق امید بخش تعیین و نهایتاً آنومالى هاى حاصل مورد تفسیر کیفى و نیمه کمى قرار مى گیرند.

روش روند سطحى ارتونرمال

یکى از روش هاى تحلیلى براى محاسبه اثرات ناحیه اى، استفاده از فیلتر روند سطحى مى باشد. در این روش میدان ناحیه اى، با محاسبات ریاضى سطحى با درجات (روند) مختلف که بهترین تطابق را نسبت به مقادیراندازه گیرى شده داشته باشد، تقریب زده مى شود. به منظور ارزیابى درجه نیکویى برازش سطح مورد نظر با داده هاى اندازه گیرى شده از آزمون آمارى F استفاده مى شود [۷]. پس از محاسبه مولفه ناحیه اى و با کسر آن از میدان کل اندازه گیرى شده مولفه باقیمانده آن محاسبه  مى گردد.

◊◊◊◊◊◊◊

با استفاده از نرم افزار Modelvision Pro، سطوح روند مختلفى بر داده هاى مغناطیسى منطقه عبور داده شد و به ازاى هر سطح روند، نقشه هاى باقیمانده و ناحیه اى تهیه گردید پس از آن با استفاده از آزمون هاى آمارى مقادیر به دست آمده از روند ۷ براى تفسیر داده ها مناسب تشخیص داده شد. شکل ۲ نقشه باقیمانده میدان مغناطیسى به دست آمده روند سطحى ۷ را نشان مى دهد.

شکل ۲ اثرات باقیمانده مربوط به آنومالى هاى مغناطیسی حاصل از توده های آهن دار را پس از حذف اثرات ناحیه ای نشان می دهند. این آنومالی هاى مثبت (A, B, C, D, E, F, G) با منحنی های تراز بسته که در اکثر موارد اختلاف گرادیان مغناطیسی بالای ۵۰۰ گاما را به وجود آورده اند به خوبی قابل رویت هستند. روند­ عمومی غالب این آنومالى هاى کم عمق مغناطیسى شمال شرق- جنوب غرب است. به نظر می رسد که در مواردی آنومالی های یاد شده تشکیل دو قطبی های مغناطیسی را داده باشند [۴].

روش گسترش آنومالی ها به سمت بالا

روش گسترش آنومالى ها به سوى بالا همانند فیلتر پایین گذرى است که اثر آنومالی های سطحى با فرکانس بالا (توده های معدنی) را حذف و بدین وسیله اثر نا هنجاری های عمیق تر (سنگ های آذرین در بر گیرنده) با طول موج بیشتر را بهتر آشکار مى سازد. در این روش داده هاى مغناطیسی اندازه گیری شده توسط رابطه (۱) از سطح برداشت داده ها بر روى سطوح ترازى بالاتر از سطح برداشت تصویر مى شوند [۴].

که در آن  مقدار هم ارز میدان در یک نقطه  بر روى سطح دیگرى در بالاى سطح مبنا با فرض مثبت بودن ‌z به طرف پایین است. همچنین  مقدار میانگین میدان  در اطراف دایره اى به شعاع  مى باشد و به صورت زیر بیان مى گردد:

                                       (۲)

بر روی داده های مغناطیسی منطقه مورد مطالعه فیلتر گسترش به سمت بالا نیز اعمال شد و نقشه های گسترش یافته با ارتفاع های گسترش ۲۰، ۷۰، ۱۵۰، ۱۸۰ و۲۵۰ متر تهیه گردید که به دلیل کمبود فضاى لازم، نقشه هاى گسترش یافته مربوط به ۲۰ و ۱۸۰ متر در شکل های ۳ و ۴ نشان داده شده اند. تمامی نقشه های تهیه شده با این فیلتر، روند اصلی کانی سازی موجود در منطقه را تأئید مى کنند.  همانگونه که ملاحظه می گردد با افزایش ارتفاع گسترش، توده های معدنی کم عمق تر از روی این نقشه ها محو می گردند و منحنى هاى تراز هموارتر شده بطوری که با ارتفاع گسترش حدود ۱۵۰ متر دیگر آثاری از آنومالی های مغناطیسی دیده نمی شود. بلکه تنها اثرات مربوط به نفوذی های آذرین عمیق با خطوط تراز تقریباً خطی قابل پی گیری می باشند. از آنچه گفته شد اینگونه تصور می رود که توده های آهن کانسار اجت آباد بیشتر در اعماق کم واقع شده اند و احتمالاً اثر آنها در عمق تقریبی بیش از ۱۵۰ متر محو می گردد.

روش گسترش به سمت پایین

در روش گسترش آنومالى ها به سوى تراز پائین، اثر ناهنجاری های سطحى با فرکانس بالا و ناهنجاری های عمقی با فرکانس پائین با وضوح بیشتر و با یک حالت تیزى خاص نمایان مى گردند. فیلتر مورد نظر یک ابزار قدرتمند براى مطالعه توده هاى نزدیک سطح زمین مى باشد ولى مفید بودن این روش به چگونگى رفع نویز هاى احتمالى که یکسرى بى ثباتى را براى نتایج به همراه مى آورد، بستگى دارد. در این روش توسط فرآیند مشابه ای که در مورد روش گسترش به سمت بالا بیان شد، داده های شدت میدان مغناطیسی از سطح برداشت داده ها بر روى سطوح ترازى پائین تر از سطح برداشت داده ها تصویر مى شوند [۶].

نقشه های گسترش یافته به سمت پایین با عمق هاى گسترش متفاوت تهیه و در اینجا فقط دو مورد آن که براى عمق هاى ۱۵ و ۶۰ متر مى باشند به ترتیب در شکل های ۵ و ۶ نشان داده شده اند.

در این نقشه ها نیز محل، موقعیت و وضعیت گستردگی توده های معدنی در عمق به اثبات می رسد. اگر چه این نقشه ها اثر توام مولفه باقیمانده و مولفه ناحیه ای مربوط به توده های عمیق را شامل می گردد ولی توده های معدنی واقع در اعماق کمتر به خوبی و با یک تیزی خاص در این نقشه ها قابل تعقیب هستند. روند عمومی کانی سازی در این نقشه ها نیز قابل تشخیص است.

از مقایسه نقشه شدت کل مغناطیسى منطقه (شکل ۱) با نقشه گسترش یافته به سمت پائین تا عمق ۱۵ متر (شکل ۵) می توان به این واقعیت پی برد که چون در فرآیند گسترش به سمت پائین به منبع مولد آنومالی های مغناطیسی نزدیک می شویم بنابراین آنومالی ها بهتر نمایان می گردند. همچنین با بررسى نقشه هاى روش گسترش به سمت پایین و مقایسه آن با نقشه شدت کل مغناطیسى منطقه مشاهده مى شود که با افزایش عمق بررسى و دور شدن از منبع مولد آنومالى هاى مغناطیس، اثر آنومالى ها کمتر شده که این خود دلیل بر سطحى بودن آنومالى هاى فوالذکر مى باشد . این موضوع در شکل های ۵ و ۶ دیده می شوند.

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

بررسی های صورت گرفته نشان می دهد که غالب روش های مورد استفاده برای جداسازی اثرات محلی و ناحیه ای توده های مغناطیسى اگر به درستى مورد استفاده قرار گیرند نتایج نسبتاً مشابه ای را ارائه می دهند و به همین دلیل نقشه آنومالی باقیمانده روند سطحی مرتبه ۷ برای تفسیر کیفى و کمی آنومالی های اکتشاف شده پیشنهاد مى شود. بر اساس این نقشه که در شکل۲ آمده است تعداد هفت آنومالی مغناطیسى ملاحظه می شوند که با حرف A تا G مشخص شده اند.

با مقایسه نقشه های گسترش یافته به سمت بالا و پائین، نقشه شدت مغناطیسی منطقه و نقشه های تهیه شده سایر روش های جداسازی آنومالی ها نتیجه گرفته می شود که توده های مغناطیسى آهندار منطقه اجت آباد اکثراً در اعماق کمتر از ۱۰۰ تا ۱۵۰ متر واقع شده اند که این اعداد در حد تفسیر کیفی و نیمه کمى است و برای داشتن تفسیر کمی بایستى از مدل سازی های عددی دو و سه بعدی جهت تعیین شکل، وضع قرارگیری و عمق احتمالی توده های معدنی استفاده شود.

◊◊◊◊◊◊◊

منابع فارسى :

۱.       آگاه، آ.، دولتى ارده جانى، ف.، مرادزاده، ع.، و طباطبایى رئیسى، س. ه.، ۱۳۸۳. تلفیق داده هاى مغناطیس هوایى و زمینى جهت شناسایى پتانسیل هاى نفتى ناحیه طیس . هشتمین همایش زمین شناسى ایران، دانشگاه صنعتى شاهرود، ۱۴ تا ۱۶ شهریور، ص ۱۶-۱۱.

۲.       سازمان زمین شناسى، ۱۳۸۴. نقشه زمین شناسى ۱:۱۰۰۰۰۰ جام.

۳.       مرادزاده، ع.، دولتى ارده جانى، ف.، آگاه، آ. و طباطبایى رئیسى، س. ه.، ۱۳۸۴. اکتشاف تله هاى هیدروکربورى طبس با روش جدید وارون سازى سه بعدى داده هاى گرانی. مجله فیزیک زمین و فضا، جلد۳۱، شماره ۲، ص ۳۴-۲۳.

۴.       مرادزاده، ع.، دولتى ارده جانى، ف.، ۱۳۸۵ .  طرح پژوهشى اکتشاف و مدل سازى داده هاى مغناطیسى کانسار آهن اجت آباد سمنان. دانشگاه صنعتى شاهرود، ۸۱ صفحه

◊◊◊◊◊◊◊

References:

۵.       Encom Technology Pty Ltd, ۲۰۰۳. Reference Manual of Modelvision Pro Microsoft.

۶.       Hinze, W.j.,۱۹۹۰. The role of gravity and magnetic methods in engineering and enviromental studies. In: Ward(Ed), Geotechnical and environmental geophyics. The Society of Exploration Geophysists, ۷۵-۱۲۶.

۷.       Sarma, D.D., and Selvaraj, J.B., ۱۹۹۰. Two-dimensional orthonormal trend surfaces for prospecting. Computers and Geosciences, ۱۶, ۸۷۹-۹۰۹

کلید واژه ها: سمنان ژئوفیزیک مغناطیسسنجی کانسارآهن