یکشنبه, ۰۷ اردیبهشت ۱۳۹۹ ۱۵:۰۹ ۸۵۰
طبقه بندی: توسعه کاربرد RS
چچ
نقش اقتصادی سنجش از دور در اکتشافات معدنی

نقش اقتصادی سنجش از دور در اکتشافات معدنی

اکتشاف معدن و بهره برداری از ذخایر معدنی زمین از جمله مهارت ها و علومی است که پیشینه تاریخی و باستانی دارد؛ به طوری ‏که تاکنون کمتر معدن فلزی شناخته شده وجود دارد که جای پای گذشتگان خود را در آن جا ندیده باشیم.

مقدمه

اکتشاف معدن و بهره برداری از ذخایر معدنی زمین از جمله مهارت ها و علومی است که پیشینه تاریخی و باستانی دارد؛ به طوری ‏که تاکنون کمتر معدن فلزی شناخته شده وجود دارد که جای پای گذشتگان خود را در آن جا ندیده باشیم. تاکنون صدها مورد ‏معادن باستانی مانند طلا، مس، آهن، سرب و روی و غیره در دنیا و حتی کشورمان ایران شناخته شده که در طول صدها سال ‏مورد بهره برداری قرار داشته اند. ولی تاریخچه مطالعات و پی جویی ها و اکتشافات معدنی هدفمند و برنامه ریزی شده در ‏کشورمان، به سال 1341 شمسی یعنی سال تاسیس سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی باز می گردد. دراین اکتشافات ‏روش های شناسایی، پی جویی و شناسایی سایت های معدنی مثل دیگر مطالعات زمین شناسی مستلزم صرف زمان بسیار ‏طولانی و هزینه های هنگفتی بوده است. ‏

در دهه های اخیر با توسعه فناوری های فضایی و استفاده از تصاویر ماهواره ای در مطالعات منابع زمینی، تحول اساسی در ‏اکتشافات معدنی رخ داده است. امروزه تصاویر و داده های ماهواره ای یکی از منابع اطلاعاتی با ارزش برای اینگونه مطالعات در ‏نظر گرفته می شوند. اهمیت این داده ها بخاطر نقش آنها در کاهش هزینه و زمان در هنگام اجرای پروژه ها در مقایسه با روش ‏های قبلی است. در این نوشتار، سعی می گردد که با نگاهی به شیوه های مختلف اکتشافات معدنی و مقایسه آن ها با روش های ‏سنجش از دور، نقش اقتصادی سنجش از دور در مطالعات و اکتشافات منابع طبیعی مورد بحث و بررسی قرار گیرد.‏

شیوه های مختلف اکتشافات معدنی
شیوه های مختلفی برای اکتشافات معدنی وجود دارد. به منظور مقایسه آنها و انتخاب روش بهتر؛ مروری به این شیوه ها و نوع ‏فناوری اکتشاف معدن در آنها می کنیم:‏

‏1.‏ اکتشاف ساده
این نوع اکتشاف، بدون فناوری خاصی صورت می گیرد و به دو نوع اکتشاف تصادفی (اکتشافی که توسط افراد غیرمتخصص و به ‏صورت تصادفی کشف گردیده اند) و اکتشاف شدادی (اکتشافی که توسط افراد بومی منطقه ای در زمان قدیم صورت گرفته) ‏تقسیم می شوند. برخی معادن کشورمان مثل معدن گل گهر سیرجان و معدن سرب و روی انگوران در استان زنجان از نوع ‏شدادی هستند).‏
.

معدن انگوران بزرگترین معدن سرب و روی خاورمیانه که در استان زنجان واقع شده، از معادن شدادی محسوب می شود.‏مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران
شکل - 1- معدن انگوران بزرگترین معدن سرب و روی خاورمیانه که در استان زنجان واقع شده، از معادن شدادی محسوب می شود.‏

.
2.‏ اکتشاف چکشی
این نوع اکتشاف توسط زمین شناسان و معدن شناسان انجام می گیرد. در این روش مناطق مختلف با آگاهی های علمی و ‏انتخاب آگاهانه با پیگردی جهت دار صورت می گیرد. در سال های گذشته این روش نتایج خوبی داشته، مثل پیدا شدن افق های ‏فسفات در بسیاری از مناطق ایران، افق های خاک نسوز در ایران مرکزی و البرز و افق های استرانسیم دار در زاگرس. البته این نوع ‏اکتشافات نیز، به هوشمندی و مهارت بالای زمین شناس و مهندسین معدن نیاز دارد.‏

نمایی از معدن خاک نسوز که به روش اکتشاف چکشی شناسایی شده. در این روش مهارت و تخصص زمین شناس ‏اهمیت بسیاری دارد.‏مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران
شکل - 2- نمایی از معدن خاک نسوز که به روش اکتشاف چکشی شناسایی شده. در این روش مهارت و تخصص زمین شناس ‏اهمیت بسیاری دارد.‏


‏3.‏ اکتشاف زمین شناختی
ذخایر معدنی در محیط های زمین شناسی خاصی تشکیل می گردند. به بیان دیگر پیدایش یک ذخیره خاص، شواهدی دارد که ‏قابل مقایسه با مناطق دیگر است. این روش اکتشافی هم به نیروی انسانی متخصص و ماهر در علم زمین شناسی نیازمند هست.‏

• اکتشاف آگاهانه
در این روش نیز ابتدا بررسی می شود که یک منطقه می تواند چه ذخایری داشته باشد و اگر از نظر زمین شناسی، آن اکتشاف ‏سودمند تشخیص داده شود؛ اقدام به عملیات اکتشافی دقیق تر که پرهزینه و زمان بر نیز هست، خواهد شد. این نوع اکتشاف از ‏نظر اکتشاف ذخایر نفت و گاز در کشور ما اهمیت دارد.‏

در اکتشاف آگاهانه نیز شناخت و تخصص زمین شناس از لایه های سنگی و ساختارهای زمین شناسی و نیز تجارب ‏قبلی از موقعیت های کشف شده ماده معدنی، اهمیت دارد.مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران
شکل - 3- در اکتشاف آگاهانه نیز شناخت و تخصص زمین شناس از لایه های سنگی و ساختارهای زمین شناسی و نیز تجارب ‏قبلی از موقعیت های کشف شده ماده معدنی، اهمیت دارد.


• اکتشاف ژئوشیمیایی
‏ در اکتشافات ژئوشیمیایی، بر اساس این تفکر که فرایندهای هوازدگی در سطح زمین موجب پراکنده شدن عناصر سازنده ذخایر ‏معدنی در آبها، خاک ها، گیاهان و هوای اطراف کانسار می شود؛ عمل می گردد. مثلا در بررسی های ژئو شیمیایی میدان های ‏نفت و گاز، از نشت صعودی گازهایی مانند متان و اتان استفاده می شود، یا واپاشی هسته ای اورانیوم، تولید هلیم و رادون در خلل ‏و فرج خاک ها کرده و به سمت بالا حر کت می کند.‏

• اکتشافات ژئوفیزیکی
در این نوع اکتشاف، خواص فیزیکی سنگ ها مانند شدت میدان مغناطیسی؛ رسانایی الکتریکی، پرتوزایی و سرعت امواج لرزه ای ‏عبور کننده از آنها اندازه گیری می شود. در برنامه های اکتشافی نفت و فلزها، معمولا از روش های ژئوفیزیکی مثل پرتوسنجی، ‏روش های الکتریکی، مغناطیس سنجی و گرانی سنجی بهره می جویند. این روش ها می تواند وجود توده های فلزی را در ژرفای ‏صدمتری و بیشتر مشخص کند.‏

‏4.‏ اکتشافات با فناوری ماهواره ای
بخش سنجش از دور در سازمان زمین شناسی در سال 1362 با هدف بهره گیری از فناوری روز ماهواره ای در بررسی های زمین ‏شناسی و اکتشافات معدنی شکل گرفت. داده های ماهواره ای در این سازمان در سال های گذشته، به صورت دو پوشش کامل ‏سراسری از داده های لندست و یک پوشش سراسری داده های رادار و به طور پراکنده داده های اسپات و کاسموس بود. ولی در ‏حال حاضر داده های ماهواره ای ابرطیفی و راداری به روز در اختیار این سازمان هست. همچنین در حال حاضر، سازمان فضایی ‏ایران انواع مختلفی از داده های ماهواره ای و راداری را در اختیار داشته و با ایجاد آزمایشگاه سنجش از دور و مجهز بودن به داده ‏های طیف سنجی، می تواند بخش های فعال کشور در اکتشافات معدنی را از نظر تامین داده ها یاری نماید.‏ به طور کلی در اجرای عملیات اکتشافی، مطالعه تصاویر ماهواره ای یک منطقه قبل از کار صحرایی به دلایل ذیل یک امر کاملا ‏مفید است:‏

  • مطالعه تصاویر ماهواره ای سبب آشنایی بیشتر با جغرافیای منطقه شده و می تواند در انتخاب محل، مسیر و غیره کمک ‏شایانی نماید.‏
  • استفاده از تصاویر ماهواره ای به علت دید بسیار وسیع (نسبت به دید زمینی و عکس های هوایی) این اجازه را به مفسر ‏می دهد که همبستگی بین عوارض مختلف زمین شناسی ناحیه را تعیین کند.‏
  • استفاده از کتابخانه طیفی و داده های ابر طیفی ماهواره هایی مثل لندست و ‏ASTER ‎‏ (که مجهز به سنسورهای جذب ‏امواج ‏EM‏ در دامنه طول موجی مرئی تا مادون قرمز (4 تا 15 باند) هستند) در تشخیص برخی کانی ها، سنگ ها و ‏زون های آلتراسیون در زمان کم و هزینه کم بسیار اهمیت دارد.‏
  • استفاده از داده های با توان تفکیک مکانی های متفاوت تصاویر ماهواره ای و دید یکپارچه حاصل از آنها در شناسایی ‏ساختارهای زمین شناسی و تکتونیکی مرتبط با نواحی کانه زایی از نظر زمانی و هزینه مقرون به صرفه می باشد.‏
  • استفاده از زوج تصاویر ماهواره ای در تهیه مدل های رقومی ارتفاعی، و تشخیص تقریبی نوع سنگ کاربرد دارند. ‏
  • علاوه بر داده های ‏Hyperion‏ که قادر به تفکیک 220 باند هستند، با استفاده از سنسورهای ‏SAR (Synthetic ‎Aparture Radar)‎‏ که امواج مایکروویو را فرستاده و انعکاس آنها را از زمین دریافت می کند (سنسورهای نوع ‏Active‏ ) امکان تشخیص انواع سنگ ها وجود دارد.‏
  • ضمنا با استفاده از امواج ‏TIR (Thermal Infrared)‎‏ نیز که توسط ماهواره های ‏ASTER‏ و ‏Hyperion‏ نیز ثبت می ‏شوند، با تشخیص میزان سیلیس در سنگ ها تا حدودی نوع سنگ ها قابل تفکیک است. این روش در تهیه نقشه های ‏زمین شناسی به خصوص در مناطق صعب العبور و کوهستانی کاربرد دارد. ‏
  • از امواج ‏TIR‏ علاوه بر تشخیص سنگ ها، در اندازه گیری گرادیان حرارتی زمین نیز استفاده می شود که جهت شناسایی ‏مناطق ژئوترمالی و ذخایر سطحی سولفوره کاربرد دارند.‏
  • همچنین ویژگی خاص امواج رادار درعبور از ابرها و گیاهان امکان تهیه نقشه در مناطق با پوشش ابری گسترده و جنگلی ‏را فراهم می کند
  • ضمنا با استفاده از سنسورهای ‏SAR‏ مناطق تکتونیکی که ممکن است جایگاه ذخایر معدنی باشند نیز به خوبی ‏شناسایی می شوند.‏

به منظور درک بهتر کارایی اقتصادی فناوری سنجش از دور در اکتشافات معدنی در شکل شماره 4 ، موارد لازم برای شناسایی ‏پتانسیل کانه زایی طلای اپی ترمال در یک منطقه نشان داده شده و همچنین در هر مورد، داده ماهواره ای که می تواند در ‏شناسایی آن مورد مفید واقع شود، بیان گردیده است. بی تردید مطالعه هر کدام از این موارد با روش های کلاسیک و زمینی ‏مستلزم صرف زمان زیاد و هزینه های بالا می باشد.‏

برای شناسایی ذخایر طلای اپی ترمال، ضروری است شواهد سطحی از کانی ها و آلتراسیون های مرتبط با چنین ‏کانساری شناسایی شود. مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران

شکل - 4 - برای شناسایی ذخایر طلای اپی ترمال، ضروری است شواهد سطحی از کانی ها و آلتراسیون های مرتبط با چنین ‏کانساری شناسایی شود. در گذشته با توجه به مطالعات صحرایی زمین شناسی، ژئو شیمیایی و ژئوفیزیکی زمان و هزینه بیشتری ‏برای چنین مطالعه ای لازم بود. فناوری سنجش از دور و استفاده از داده های مختلف ماهواره ای، ضمن صرفه جویی در هزینه ها، ‏در زمان بسیار کمتری به نتایج سودمندی در چنین پروژه هایی منتهی می شود.‏
.
سنجش از دور حرارتی
مناسب ترین ویژگی های حرارتی کانی ها، در محدوده ی طول موج های 8 تا 14 میکرومتر تشخیص داده شده است. این ناحیه ‏مادون قرمز حرارتی، با خصوصیات جذبی تعدادی مواد تشکیل دهنده در سنگ ها، مانند سیلیکات ها، کربنات ها، اکسیدها، ‏فسفات ها، سولفات ها، نیترات ها و غیره مشخص می شوند.‏ مهم ترین گام در اکتشاف، مشخص کردن واحد زمین شناسی دارای پتانسیل معدنی است که برای شناسایی آن از عوارض سطحی ‏ایجاد شده در اثر فرایند کانه زایی و تشکیل کانسار استفاده می شود. یکی از این عوارض سطحی، ‌آلتراسیون ها می باشند که در ‏اثر واکنش بین سنگ دیواره با محلول کانسار ساز ایجاد می گردند. از طرفی کانی سازی کانسارهای فلزی ارتباط نزدیکی با ‏فعالیت های گرمایی دارد و از آنجا که فعالیت های گرمایی و اثرات آن را به طور مستقیم نمی توان روی نقشه زمین شناسی نشان ‏داد و نیز گاهی تشخیص آنها روی زمین نیز مشکل است، لذا شناسایی این گونه پدیده ها به منظور تعیین موقعیت محل کانی ‏سازی و بررسی محدوده کانی سازی، از روی تصاویر ماهواره ای مفید و ضروری می باشد.‏

سنجش از دور راداری
سنجش از دور راداری ابزار نوین با اهمیتی برای زمین شناسی، کانی شناسی و اکتشافات معدنی و تعیین مخاطرات ژئوتکنیکی ‏فراهم می کند. در روش های کاربردی، تصاویر رادار به سادگی می تواند اطلاعات را نه از طریق روش های رایج نقشه برداری بلکه ‏از طریق امکان استفاده از تصاویر تکراری مورد نظر از زمین و بدون توجه به شرایط جوی فراهم آورد. رادار دارای توانمندی ‏تصویربرداری توپوگرافی و اشکال مربوط به مناظر در نواحی و مقیاس های حد واسط است و یک زمین شناس می تواند اطلاعات با ‏ارزشی را از تصاویر دورسنجی مربوط به سطوح مناظر استنتاج نماید. خلاصه ای از داده های موضوعی را که به صورت بالقوه می ‏توان از تصاویر رادار استنتاج نمود؛ به صورت زیر می توان برشمرد :‏

  • استخراج عوارض زمین و توپوگرافی نظیر سیستم های زهکشی، خطوط ساحلی، لندفرم ها، یخچال ها، زون های کافتی.‏
  • شناسایی و مطالعه سنگ بستر نظیر شناسایی انواع سنگ ها، شیب، لایه بندی و ضخامت و نحوه چین خوردگی
  • اکتشافات معدنی نظیر شناسایی آلتراسیون ها، کانی سازی مرتبط با وضعیت ساختاری و سنگ شناسی
  • اکتشافات هیدروکربنی
  • مطالعه مخاطرات زمین شناسی نظیر زمین لرزه، زمین لغزش، فرسایش ساحلی

مقایسه کارایی اقتصادی سنجش از دور در اکتشاف معادن با روش های دیگر
کانسارها از جمله منابعی هستند که می توانند به لحاظ اقتصادی نقش موثری در توسعه صنایع و امور تولید، تامین انرژی و تامین ‏پشتوانه های مالی هر کشوری داشته باشند. از آنجایی که این منابع در روی زمین به طور همگن گسترده نشده، پس برای ‏اکتشاف در مرحله اول، ضروری است که مطالعات اولیه برای مشخص نمودن مناطق امیدبخش معدنی صورت گیرد. انجام این ‏مطالعات، نقش چشمگیری در استفاده بهینه از امکانات، خواهد داشت. یکی از راه های انجام مطالعات اکتشاف مواد معدنی، تهیه ‏نقشه زمین شناسی و اکتشاف معادن به روش کلاسیک و بازدیدهای محلی و پیمایش های صحرایی است که در صورت بهره ‏گیری از متخصصین با تجربه، می تواند تا حدی راه گشا باشد. در این روش کلاسیک، خواص فیزیکی سنگ ها و خاک ها، مثل ‏کانی شناسی، ویژگی های هوازدگی، خواص ژئوشیمیایی و اشکال سطحی زمین به کار گرفته می شوند تا طبیعت و توزیع ‏واحدهای زمین شناسی را تعیین کنند و نیز مشخص کنند که برای اکتشاف فلزات و کانی های صنعتی کدام مناطق باید به عنوان ‏هدف، مورد بررسی اکتشافی قرار بگیرند. تهیه نقشه اختلافات بسیار ظریف کانی شناسی، که اغلب برای تشخیص زمین های بی ‏ثمر در مقابل معادن دارای پتانسیل های اقتصادی، بسیار با اهمیت است از روی زمین و کار میدانی، کاری بسیار مشکل و با صرف ‏هزینه و زمان می باشد. امروزه استفاده از فناوری سنجش از دور راهگشای این مشکل شده ودر فاز مطالعات اولیه می تواند ‏اطلاعات بسیار ارزشمندی را برای مدیران، در جهت تصمیم گیری فراهم کند.‏

تصاویر سنجش از دور در زمینه اکتشاف کانسارها از دو جهت حائز اهمیت می باشد: در درجه اول تهیه نقشه زمین شناسی و ‏زمین شناسی ساختاری ( گسل ها و شکستگی هایی که موقعیت ماده معدنی را مشخص می کنند) (شکل 5) و در درجه دوم ‏شناسایی سنگ های دگرسانی گرمایی به وسیله نشان های طیفی آنها (شکل 5) (‏Sabins 1999‎‏). تهیه نقشه های زمین ‏شناسی از طریق فناوری سنجش از دور بسیار کم هزینه است؛ به طوری که هزینه تمام شده آن در حدود یک دهم روش های ‏سنتی تهیه نقشه های زمین شناسی می باشد ‏‎(Xiaojia, et al. 2010)‎‏ . روش های سنجش از دور نسبت به دیگر روش های ‏جمع آوری داده ها، دارای مزایایی چون متنوع بودن، نسبتا ارزان بودن، امکان به دست آوردن داده های به روز و رقومی بودن آنها ‏می باشد؛ که علاوه بر متمایز نمودن این تکنیک ها از روش های دیگر، موجب کاربردهای فراوانی در علوم مختلف شده است.‏

استخراج سیماهای ساختاری زمین شناسی مثل گسل ها و خطواره ها در مطالعات متعدد زمین شناسی لازم است.مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران
شکل - 5- استخراج سیماهای ساختاری زمین شناسی مثل گسل ها و خطواره ها در مطالعات متعدد زمین شناسی لازم است. در تصویر لندست فوق موقعیت ‏گسل های شهر بابک در شمال شرق تصویر و گسل گل گهر خیرآباد با روند شمالی جنوبی در غرب تصویر و دیگر شکستگی ها، اشاره به چگونگی شکل گیری ‏فروافتادگی سیرجان و نیز معدن گل گهر دارند.‏


تصویر چند طیفی از شناسایی سنگ های دگرسان شده پیرامون یک کانسار طلا در نوادا.مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع مدیران
شکل - 6- تصویر چند طیفی از شناسایی سنگ های دگرسان شده پیرامون یک کانسار طلا در نوادا. در تصویر سمت راست که پردازش صورت گرفته، آلتراسیون ‏های پورفیری (سیلیسی، آرژیلیک، آرژیلیک پیشرفته سیلیسی شده) به صورت لکه های صورتی رنگ در بخش های شمالی و راست تصویر دیده می شوند.‏


نتیجه گیری
کانسارها می باشد. در این میان، اطلاعات ماهواره ای سنجش از دور به همراه سیستم اطلاعات جغرافیایی ‏‎(GIS)‎‏ ، می ‏تواند بهترین روش و راه کار را برای مهندسین معدن، متخصصین زمین شناسی اقتصادی و دیگر محققین علوم زمین و برنامه ‏ریزان ارائه نماید. استفاده از داده های ماهواره ای به دلیل میدان دید فرا منطقه ای، تکرار داده ها در مدت زمان کم، دسترسی ‏آسان، چند باندی بودن، توانایی بارزسازی و فراهم نمودن تصاویر رنگی جهت انجام پی جویی ها و مطالعات صحرایی از قبیل ‏تعیین موقعیت زون های آلتراسیون، تعیین موقعیت شکستگی ها و خطواره های ساختاری و تکتونیکی و نیز مطالعات سنگ ‏شناسی به کار گرفته شده و واضح است که سبب صرفه جویی در زمان، هزینه و نیروی انسانی می گردد.‏
با توجه به کشف و شناسایی معادن زیادی در چند دهه گذشته در سطح جهان، کشف ذخایر جدید به خصوص در مناطقی که ‏تحت پوشش فعالیت های اکتشافی در گذشته بوده اند؛ دشوارتر می شود و هر چه زمان می گذرد، با توجه به کشف شدن معادنی ‏که شواهد و نشانه های سطحی بیشتری بروز داده اند؛ کاوشگری معدنی به ناچار به سوی کشف معادنی باید باشد که از دید ‏تیزبین گذشتگان مخفی مانده اند و معمولا آثار عمده ای در سطح زمین از خود به جا نگذاشته اند. بنابراین نیاز به داده ها و ‏روش هایی نوین برای چنین مطالعاتی ضروری به نظر می رسد. سنجش از دور یکی از جدیدترین و موثرترین روش های تولید ‏انبوه داده های مرتبط با زمین است که سرعت تولید داده در آن بسیار بالا و هزینه آن بسیار پایین است. بنابراین، لازم است در ‏مطالعات اکتشافی ایران زمین، با خاک وسیع، منابع سرشار معدنی، پوسته فعال، زمین شناسی پیچیده و قرار گیری در کمربند ‏خشک کره زمین، از توانمندی های متنوع و منحصر به فرد فناوری سنجش از دور استفاده بهینه شود.‏


آدرس کوتاه شده: