روش های اکتشاف
روش های اکتشاف
اکتشاف مس:
اكتشاف يا جستجو جهت كانسار و بررسي هاي تفضيلي بعدي، جهت امكان سنجي يك پتانسيل معدني ضروري است. روشهاي اكتشاف زمين شناسي، ژئوشيميايي و ژئو بوتاني فراواني وجود دارند، اما همه اين روشها پيچيده و پرهزينه مي باشند. اغلب، فاكتورهاي سياسي و قانوني از عوامل تكنيكي سرنوشت سازتر مي باشد. عيار متوسط مس يك فاكتور اساسي است. در سال 1900 عيار اقتصادي مس 5 درصد بود، در حاليكه امروزه، اين ميزان تقريباً 1 درصد است، بعبارت ديگر 200 برابر متوسط پوسته زمين. كانسارهاي عيار بالاي مس ( بيشتر از 6% ) روبه اتمام هستند.
به دلايل اقتصادي، معدنكاري مدرن مس بايد با ظرفيت بالا انجام شود كه به معني مكانيزاسيون گسترده است. هزينه بالاي معدنكاري و فراواني تا دو سوم قيمت نهايي مس را موجب مي شود.
روشهاي متفاوت معدنكاري كانه هاي مس شامل موارد زير است:
-معدنكاري روباز (سطحي)
-معدنكاري زيرزميني (عميق)
-ليچينگ درجا (معدنكاري انحلالي)
-معدنكاري اقيانوسي
در حال حاضر، بيشتر مس از معادن روباز و بخصوص پورفيري ها تأمين مي شود. نخستين معدن روباز در سنگهاي كانيون يوتا در آغاز اين قرن گشايش يافت، معادن روباز بزرگ ديگري در چوكي كوماتا (شيلي) و توكي بالا (پرو) يافت مي شوند. در معدنكاري روباز مقرون به صرفه به يك كانسنگ بزرگ نزديك به سطح زمين با حداقل عيار 5/0% مس ( و در برخي موارد تا 3/0% ) به شكل سولفيدي جهت فراوري هاي بعدي، احتياج است.
معدنكاري زيرزميني، هزاران سال قدمت دارد. در چند دهه اخير، معدنكاري روباز موجب شده است كه معدنكاري زيرزميني جهت مس، غير اقتصادي محسوب گردد. در كانسارهاي عميق با ذخيره خوب از روشهاي جديد. همچون open stoping يا block caving استفاده مي شود. ميزان مس در اينگونه معادن بايد بيشتر از 1 درصد باشد.
روشهاي جديد اكتشاف، برخلاف روشهاي گذشته، پيچيده و پرهزينه هستند. از لحاظ تاريخي، ذخاير پرعيار و نزديك سطح زمين ابتدا كشف گرديد. همچنين در ناحيههائي كه قبلاً مورد اكتشاف واقع نگرديده بود كشف ذخاير جديد نزديك سطح زمين، به سادگي امكانپذير شد. در اوايل عمل اكتشاف توسط يك فرد و با آموزش فني بسيار كم انجام ميشد. از آنجايي كه تاكنون جهت يافتن ذخاير واقع در نزديكي سطح زمين اغلب نقاط كره زمين مورد آزمايش و بررسي واقع گرديده است بنابراين جهت كشف ذخاير زيرزميني، شيوهها و روشهاي جديدي ابداع ميشود ميباشد توجه داشت كه كشف هر معدن جديد همواره مشكلتر و پرهزينهتر ميگردد چرا كه ميزان ذخاير كشف نشده واقع در نزديكي سطح زمين رو به كاهش گذاشته است.
فعاليتهاي اكتشافي جديد شامل عمليات زمينشناسي، ژئوشيمي، ژئوفيزيك، نمونهبرداري، آناليز آزمايشگاهي، بررسيهاي اقتصادي، ارزيابي امكانات حمل و نقل، ميزان آب، انرژي و … است. قبل از شروع عمليات استخراج از يك معدن خاص، ميبايد. از بررسيهاي فوق الذكر نتايج مطلوبي عايد شده باشد.
عمليات زمينشناسي از جمله اقدامات عمده جهت كشف يك معدن جديد بشمار ميرود. همچنين پيبردن به خصوصيات فيزيكي و شيميائي يك معدن نيز امري لازم و ضروري است. از طريق بررسيهاي ژئوشيمي و مطالعه سيستماتيك ويژگيهاي شيميائي يك كاني ميتوان به خصوصيات غيرعادي يك معدن پي برد يك ويژگي شيميائي كه اغلب مورد بررسي قرار ميگيرد درجه خلوص يك عنصر و يا گروهي از عناصر است كه در صخرهها، خاك و يا در اعماق اقيانوسها، بستر درياچه و … يافت ميشود.
در تحقيقات ژئوفيزيك نيز از اصول علم فيزيك براي يافتن آندسته از ذخاير معدني استفاده ميشود كه در زير سطح زمين قرار گرفتهاند. در اغلب بررسيهاي ژئوفيزيك از دستگاههاي الكترونيكي پيچيدهاي استفاده ميشودكه ميتوانند درباره پارهاي از خصوصيات فيزيكي از قبيل ميزان جاذبه، ميزان هدايت جريان برق، ميزان هدايت گرما، شدت حوزه مغناطيسي، سرعت ارتعاش و اطلاعاتي در دسترس قرار دهند. براي اين منظور، خواه بصورت انفرادي و خواه بصورت جمعي از شيوههائي استفاده ميگردد. كه عبارتند از روشهاي جاذبهاي، مغناطيس، الكتريكي، الكترومغناطيسي، ارتعاشي و راديو اكتيوتهاي براي اندازهگيري پارامترهاي مذكور ميتوان از هواپيما استفاده نمود. و يا از طريق سطح زمين و يا به كمك حفر چالههاي مخصوص، مبادرت به اين عمل كرد.
درساليان اخير با استفاده از هواپيما و يا ماهواره اين امكان فراهم آمده است كه بخش اعظم ذخايري كه ساختار پيچيدهاي داشته و به آساني قابل تشخيص و رويت نيستند مورد اكتشاف قرار گيرد.
بطوركلي استراتژي اكتشاف در محدودههاي مس پورفيري استفاده از روشهاي مستقيم و غيرمستقيم اكتشافي است، كه از عمليات پيجوئي شروع و به تخمين ذخيره منجر ميگردد. انتخاب روش و نحوه عمليات به تبعيت از شرايط اقليمي، ميزان پوشش، وضعيت ژئومورفولوژي، رژيم هيدروژئولوژي و مشخصات شناخته شده از شكل و نحوه كانيسازي ميباشد.
ازنظر طبقهبندي براساس نظر كوژورت و بوهمر KUZVERT & BOHMER (1986) چنانچه كانيسازي از نوع نامنظم و داراي شكل نسبتاً درهم باشد. براساس تجارب بدست آمده نسبت كارآيي روش حفاري به اكتشاف از طريق معدنكاري حدود يك به 5/3 تا 4/5 ميباشد. يعني اكتشاف معدني 5/3 تا 4/5 مرتبه بيشتر از روش حفاري معمولي مؤثر است.
دراين سيستم اكتشافي تونلهاي دستكدار، چاه اكتشافي و گزنك در جهات مختلف حدود 60 تا 87 درصد كارايي دارد، حال آنكه حفاري مغزهگيري فقط حدود 20 درصد كارايي ميتواند داشته باشد.
درصورت عدم پوشش و وجود رخنمون سنگ ميزبان و زونهاي مينراليزه تلفيق اكتشاف مستقيم يعني پيمايش و معاينه رخنمونها و اكتشاف غيرمستقيم يعني ليتوژئوشيمي ميتواند بسيار مؤثر واقع شود و بدين ترتيب پيمايش پروفيلي و نمونهبرداري متالومتري از جمله روشهاي مؤثر براي چنين محدودههاي ميباشد.
تمركز نمونهبرداري براساس كوژورت و بوهمر (1986) و گريگوريان (1975) در مقياسهاي عملياتي مختلف بشرح جدول شماره 16 ميباشد.
جدول 16: تمركز نمونهبرداري در مقياس مختلف عملياتي
به منظور پرهيز از گران بودن هزينه عمليات مندرج درجدول فوق الذكر بويژه هزينههاي نمونهبرداري و آزمايش درسالهاي اخير از طريق كاهش عمليات نمونهبرداري و آزمايشات آن از روش آماري و اكتشافات چكشي اقدام به عمليات اكتشافي مينمايند.
درصورت سولفوره بودن كانسنگ از روش الكتريكي (مقاومتسنجي و IP) عمليات ژئوفيزيكي را درمنطقه انجام ميدهند مراحل مختلف اكتشافي در اين نوع كانسارها بصورت زير انجام خواهد شد.
الف ـ مرحله اكتشاف منطقهاي
دراين مرحله از عمليات كه در مقياس 1:20000 صورت خواهد گرفت. مطالعات ذيل انجام ميشود تا تصوير مشخص و معيني از گستره كانيسازي و محدودههايي مناسب اكتشاف بدست آيد.
1)تهيه نقشه زمينشناسي با مقياس 1:20000 با استفاده از عكسهاي هوائي و برمبناي نقشه توپوگرافي با مقياس 1:50000
2)مطالعات زمينشناسي با توجه دقيق به سنگشناسي، آلتراسيون، زمينساخت و كانيسازي و تعيين رابطه آنها با تمركز مواد معدني.
3)انجام عمليات ليتوژئوشيمي به فواصل پروفيلي 1000 متر (براي يك محدوده 40 كيلومتر مربعي 40 خط) و نمونهبرداري به فاصله 100 متر روي پروفيل
4)آناليز نمونههاي ژئوشيمي براي عناصر مختلف به ويژه Cu,As,Pb,Zn,Co,Ba و تهيه نقشه ژئوشيميايي و تعيين هالههاي ژئوشيميايي و زونهاي مينراليزه
5)مطالعه پتروگرافي، كانيشناسي، مقطع صيقلي حداقل روي 50 نمونه براي سطح 40 كيلومتر مربعي
6)آناليز كامل حدود 20 نمونه براي فلزات پايه و اكسيدهاي اصلي براي تعيين مشخصات پترولوژي، آلتراسيون و روابط كانيسازي با آنها
7)انجام عمليات مهندسي اكتشاف شامل حفر ترانشه، تونل و چاه اكتشافي حدود 1000 مترمكعب و نمونهبرداري از آثار و موادمعدني و وضعيت سنگهاي ديواره حدود 100 نمونه براي عيارسنجي و 10 نمونه براي پترولوژي و آلتراسيون
8)برداشت زمينشناسي و معدني ترانشهها، تونلها و چاههاي اكتشافي در مقياس مناسب
9)جمعآوري، تجزيه و تحليل كليه اطلاعات بدست آمده و تعيين مناطق اولويتدار جهت انجام عمليات اكتشافي بعدي
ب) اكتشاف مقدماتي
دراين مرحله، اكتشاف مقدماتي، درمقياس 1:1000 و 1:5000 صورت خواهد گرفت كه معمولاً در محدودهاي به وسعت حدود 10 كيلومتر مربع انجام ميگردد. عمليات اكتشاف براساس استراتژي تعيين شده مركب از زمينشناسي صحرائي، تهيه نقشههاي زمينشناسي و تكنونيكي، ليتوژئوشيمي و عمليات مهندسي اكتشاف خواهد بود كه در ذيل خلاصه شده است.
1)تهيه نقشه توپوگرافي 1:5000 و يا 1:10000 از محدوده مورد مطالعه بعنوان نقشه مبنا براي عمليات زمينشناسي و اكتشافي
2)تهيه نقشه زمينشناسي كه دربرگيرنده ويژگيهاي زمينشناسي، نوع و رخساره سنگهاي ماگمايي، انواع آلتراسيون، وضعيت تكتونيكي و مدل زمين ساختي نواحي مينراليزه با مقياس 1:500 و 1:10000
3)تهيه نقشه ژئوشيميايي در فواصل 200 متري در مجموع 50 خط كيلومتر و نمونهبرداري 50 متري حدود 800 نمونه
4)آناليز نمونه براي عناصر Cu,As,Pb,Co,Ni روي 800 نمونه
5)كانيشناسي و تعيين آلتراسيون براساس آناليز حدود 20 نمونه از نظر اكسيدهاي اصلي و عناصر فلزي و كمياب
6)انجام عمليات مهندسي اكتشاف روي رگهها و آثار معدني براي شناخت شكل هندسي كانيسازي حدود 1000 مترمكعب
7)برداشت زمينشناسي و معدني عمليات مهندسي اكتشاف و نمونهبرداري از افقها و رگههاي مينراليزه و سنگهاي مجاور و آناليز نمونههاي مختلف براي فلزات پايه و نوع آلتراسيون
8)جمعآوري دادهها، تهيه نقشههاي مربوطه، تجزيه و تحليل زمين آماري دادههاي ژئوشيمي، تلفيق كليه دادهها و تعيين زونهاي مينراليزه و تهيه گزارش ذيربط آن.
ج) اكتشاف تفصيلي
دراين مرحله از عمليات پيشبيني شده گستره عمقي ماده معدني به شكل توده معدني، تناژ و عيار آن معين خواهد شد. مبناي اجرايي عمليات از مقياس 1:1000 تا 1:200 روي رگهها و محدودههايي خواهد بود كه مساحت كلي آن حدود 200 هكتار پيشبيني شده است. اين مرحله از عمليات شامل زمينشناسي، معدني سطحالارضي، تحتالارضي، ژئوفيزيك، حفاري با مغزهگيري، نمونهبرداري عيارسنجي ميباشد كه به صورت ذيل خلاصه شده است.
تهيه نقشه توپوگرافي 1:1000 و 1:200 از محدوده 200 هكتار
1)تهيه نقشه زمينشناسي ـ معدني در محدوده 200 هكتار در مقياس 1:1000 تا 1:200 و پياده كرده كليه دادهها و آثار كانيسازي در روي آنها.
2)انجام مطالعه ژئوفيزيكي الكتريكي (IP و مقاومتسنجي) در محدوده 200 هكتار
3)تلفيق كليه دادهها و تعيين محل حفاريهاي شناسايي براي تعيين ذخيره و حفر حدود 3000 تا 5000 متر چاه با روش مغزهگيري
4)برداشت نمونه از مغزههاي حفاري شده به تعداد حدود 500 نمونه، ترسيم ستون چينهشناسي ـ زمينشناسي و آناليزه نمونهها
5)تعيين مقاطع زمينشناسي تحتالارضي، توزيع ماده معدني در عمق و مشخصكردن شكل ماده معدني برحسب توزيع عيار و مشخصات تكتونيكي
6)تخمين ذخيره و تعيين عيار و مقدار عيارهاي مختلف به روش معمولي و زمينآماري
7)تكميل آزمايشات كانهآرايي در مقياس آزمايشگاهي و تهيه گزارش آن به منظور توجيه ادامه عمليات
8)تكميل اطلاعات عمقي از طريق حفاريها و برداشتهاي مختلف و تعيين محل نمونه نماينده
9)نمونهبرداري از محل نمونه نماينده انجام آزمايشات كانهآرايي در مقياس نيمه صنعتي
10)مطالعه زمينشناسي مهندسي براي طراحي معدن و تعيين روش استخراج
11)تهيه گزارش نهايي