مطالب تخصصی

کاربرد سنجش از دور در اکتشاف معدن

احمد نجفی
نوشته شده توسط احمد نجفی

سنجش از دور علم بررسی. پردازش و تفسیر تصاویری است که که حاصل ثبت و تعامل انرزی الکترومغناطیس با سطح زمین بدون تماس مستقیم و فیزیکی می باشد. يکي از کاربردهاي علم سنجش از دور و تصاوير ماهواره اي استخراج اطلاعات مورد نیاز براي کشف معادن بر روي زمین مي باشد سنجش از دور در تمام مراحل اکتشافی مانند برسی نقاطی که ارزش اکتشافی دارندتا خود اکتشاف،استخراج مواد معدنی، بسته شدن معدن و احیای ان کاربرد دارد.هدف از این تحقیق این است که کاربرد های سنجش از دور در اکتشاف معدن را مورد مطالعه قرار دهد.
معدن و انواع معادن
اکتشاف معدن :به بحث و بررسی پیرامون عملیات پی جویی و اکتشاف کانسار (ذخیره معدنی ) می پردازد
معدن : ذخيره معدني است كه بهره ‏برداري از آن مقرون به صرفه باشد.

ث – اكتشاف : تجسس اداري به منظور يافتن كانسار است كه شامل عملياتي از جمله موارد زير مي‏باشد:
1- آثاريابي و نمونه ‏برداري و آزمايشات كمي و كيفي.
2- بررسيهاي زمين شناسي ژئوفيزيكي و ژئوشيميايي مانند آنها و انجام اموري كه براي اين گونه بررسي‏ها لازم باشد.
3- حفاري روباز و زيرزميني.
4- تعيين شكل و كيفيت و كميت ذخيره معدني و تهيه نقشه‏هاي مربوطه.
مواد معدني به شرح زير طبقه ‏بندي مي‏شوند:
الف – مواد معدني طبقه يك عبارت هستند از : سنگ آهك سنگ گچ شن و ماسه معمولي خاك رس معمولي صدف دريايي پوكه معدني نمك آبي و سنگي مارن سنگ لاشه ساختماني و نظاير آنها.
ب – مواد معدني طبقه دو عبارت هستند از :
1- آهن طلا كرم قلع جيوه سرب روي مس تيتان آنتيموان موليبدان كبالت تنگستن كادميوم و ساير فلزات.
2- نيتراتها فسفاتها براتها نمكهاي قليايي سولفاتها كربناتها كلرورها (به استثناي مواد ياد شده در طبقه يك) و نظاير آنها.
3- ميكا گرافيت تالك كائولن نسوزها فلدسپات سنگ و ماسه سيليسي پرليت دياتوميت زئوليت بوكسيت خاك سرخ خاك زرد خاكهاي صنعتي و نظاير آنها.
4- سنگهاي قيمتي و نيمه قيمتي مانند الماس زمرد ياقوت يشم فيروزه انواع عقيق و امثال آنها.
5- انواع سنگهاي تزئيني و نما.
6- انواع زغال سنگها و شيلهاي غيرنفتي.
7- مواد معدني قابل استحصال از آبها و نيز گازهاي معدني به استثناي گازهاي هيدروكربوري
ج ـ مواد معدني طبقه سه عبارت هستند از:

كليه هيدروكربورها به استثناي زغال سنگ مانند: نفت خام گاز طبيعي قير پلمه سنگهاي نفتي سنگ آسفالت طبيعي و ماسه ‏هاي آغشته به نفت و امثال آنها. قير پلمه سنگهاي نفتي و سنگ آسفالت طبيعي در صورتي كه مورد عمل وزارت نفت شركتها و واحدهاي تابعه و وابسته به آن وزارت نباشد جزو معادن طبقه دو محسوب مي‏گردد.

تاریخچه اکتشاف معدن در ایران وجهان
سرزمین ما ایران به لحاظ داشتن پوسته ای ناهمگن وتاثیر حوادث مختلف زمین شناسی در شکل گیری آن، از نظر مواد معدنی، سرشار است چرا که تقریبا از تمامی مواد معدنی دنیا برخوردار است.
اکتشاف معدن ایران به طریق علمى از 1318 شمسی آغاز گردید.

معادن مهم کشور عبارتند از: معادن ذغال سنگ، نیکل، کبالت، نقره، گوگود، و اورانیوم
ارتباط مواد معدنی با رفاه و آسایش بشر آن چنان قدمتی دارد که محققان اعصار فرهنگی بشر را بر اساس مواد معدنی تقسیم بندی کرده اند (این اعصار به ترتیب عبارتند از: عصر حجر تا ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد، عصر برنز از ۴۰۰۰ تا ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد، عصر آهن از ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد تا ۱۷۸۰ میلادی، عصر فولاد از سال ۱۷۸۰ میلادی تا ۱۹۴۵ میلادی و عصر اتم از سال ۱۹۴۵ میلادی)
در بسیاری از مراحل بارز در تاریخ بشری ( از جمله سفر مارکوپولو به چین، کشف دنیای جدید توسط کلمپ، هجوم جویندگان طلا به سرزمین های کالیفرنیا، آفریقای جنوبی، استرالیا آلاسکای کانادا) دست یابی به مواد معدنی به عنوان هدف و مشوق اولیه مطرح بوده است.
معدنکاری به عنوان یکی از قدیمی ترین فعالیت های بشر دارای تاریخچه ای طولانی است. ابزارهای آتش زنه (سنگ چخماق) به همراه اجساد انسان های دوران پارینه سنگی نشان میدهند که بشر در حدود ۴۵۰۰۰۰ سال قبل معدنکاری را شروع کرده است. اولین کارهای معدنی به صورت ترانشه و حفره های روباز بوده است. بعدها بشر روش های زیرزمینی را برای اسنخراج مواد معدنی به کار برد. با شروع عصر حجر با حفر فضاهایی به ارتفاع ۶/۰ تا ۹/۰ متر و عمق بیش از ۹ متر استخراج زیرزمینی را شروع کرد. ابزاری که برای این حفاری ها به کار می رفت، کلنگ هایی بود که با استفاده از سنگ های آتش زنه ساخته می شد.
قدیمی ترین معدن زیرزمینی شناخته شده، یک معدن هماتیت در کشور سوئیس بوده که متعلق به عصر حجر است و اعتقاد بر این است که ۴۰۰۰۰ سال سن داشته باشد.
معدنکاران قدیمی برای کنترل زمین، تهویه، بالابری، روشنایی و کندن سنگ ها از روش های ابتدایی استفاده می کرده اند. بر اساس اطلاعات موجود اولین کارهای معدنی توسط مصریان برای استخراج فیروزه در صحرای سینا پنینسولا در حدود ۳۴۰۰ سال قبل از میلاد انجام شده است.
تحقیقات تاریخی نشان داده است که در حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد، نقره توسط بابلی ها استخراج می شده است و به عنوان واحد پول به کار میرفته است. در زمان قدیم عمده طلا از نوبیا واقع در جنوب سودان استخراج می شده است. برای استخراج طلا، چاه های کوچکی حفر و سپس مخلوط طلا و شن به وسیله سینی های چدنی و به روش شستشو از هم جدا می شده است. به نظر میرسد که کار استخراج معادن طلا از حدود ۴۰۰۰ سال قبل در این منطقه شروع شده باشد.
اولین آهنی که در صنعت به کار رفته است از نوع سنگ های آسمانی بوده و با توجه به نادر بودن این سنگ ها، احتمالا قیمت آهن اولیه از طلا نیز گرانتر بوده است. با توجه به مشاهده آثار سرب در خرابه های تِروی که متعلق به ۲۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح است، میتوان گفت که این فلز نیز از زمان های خیلی قدیم استخراج می شده است.
در ابتدا بشر از فلزات به شکل طبیعی استفاده می کرد با شروع عصر برنز و آهن، بشر ذوب را کشف کرد و تبدیل مواد معدنی به فلزات را فرا گرفت. فن خرد کردن سنگ ها سابقه بسیار طولانی دارد و در زمان های مختلف روش های گوناگونی برای این منظور به کار می رفته است.
بشر ابتدا با استفاده از استخوان، چوب و سنگ، ماده معدنی را از دل زمین استخراج می کرد. این روش کارآیی چندانی برای سنگ های سخت نداشت مگر آن که شکافی در سنگ وجود داشته باشد و یا درزه هایی در آن ایجاد شود و با گوه گذاری در سنگ بتوان آن را جدا کرده است.
با کشف روش آتش افروزی معدن کاران با افروختن آتش فراوان، سنگ ها را داغ می کردند و پس از آن که سنگ ها به اندازه کافی گرم می شدند، به طور ناگهانی آب بر روی آنها می ریختند. سرد شدن ناگهانی سنگ ها باعث ایجاد شکاف های متعدد در سنگ ها می شد و در مرحله بعد به کمک دیلم، قطعات خرد شده سنگ را از هم جدا می کردند این روش در بسیاری از معادن قدیمی به کار میرفته است و در آن زمان، هر معدن به میزان زیادی سوخت برای آتش افروزی نیاز داشت.
بعدها در مصر باستان روش حفر به وسیله گوه برای استخراج سنگ های لازم برای ساختن اهرام ثلاثه به کار رفت. در این روش ابتدا به وسیله قلم و چکش تعدادی چال در سنگ حفر و سپس داخل آن گوه های چوبی خشک فرو می کردند. هنگامی که به تعداد کافی چال پر شده آماده می شد، روی گوه های چوبی آب می ریخته و آنها را مرطوب می کرده اند. در اثر رطوبت حجم چوب ها زیاد می شده و فشار ناشی از این ازدیاد حجم به قدری زیاد بوده که باعث خرد شدن قطعات عظیم سنگ می شده است.
تکنیک ها و روش های مختلف اکتشاف معدن

داده‌های حاصل از ماهواره‌ها در تشخیص برخی کانی‌ها، زون‌های آلتراسیون، ساختمان‌های زمین‌شناسی و تکتونیکی، استفاده در توپوگرافی، تشخیص تقریبی نوع سنگ کاربرد دارند.
ژئوشیمی اکتشافی

احتمال ثبت نشدن آنومالی‌هایی از عناصر در مناطق تحت پوشش اکتشافات ژئوشیمیایی همواره از دغدغه‌های عمده کارشناسان مربوطه بوده است و جهت ثبت کردن کلیه آنومالی‌ها هر چند کوچک در مناطق اکتشافی روش‌های زیادی در چند دهه گذشته مورد آزمایش و اجرا شده است. از جمله این روش‌ها که البته چندان هم جدید نیست ولی در کشور ما هنوز هم در برخی از پروژه‌های ژئوشیمیایی بدان توجه نمی‌شود انتخاب مناسب‌ترین اندازه دانه‌های خاک و یا نمونه خردایش شده است که عنصر و یا عناصر معدنی مورد نظر در آن سایز بیشترین تمرکز را دارا هستند (Orientation Survey) با این روش و مشخص کردن سایز بهینه باعث می‌شود که آنومالی‌های احتمالی موجود در ناحیه به نحو بارزتری نمایان شوند.
بسیــاری از عناصر در فازهای شیمیــایی خاصی تمرکز بیشتری می‌یـــابند. در چنــد سال اخیر جهت جدا کردن فازهای مذکور از کل نمونـــه و در نتیجه بازیــابی عنصر مورد نظر روش‌های مختلفی آزمـــایش و تجربــــه شده است. این روش‌ها را به‌صورت کلی، Partial Geochemical Analysis نامیده‌اند و در مواردی که ضخامت زیادی از خاک بر روی ذخیره معدنی قرار داشته باشد و فاصله ذخیره تا سطح زمین زیاد باشد کارآیی خود را نشان داده‌اند. معمولا یون‌های عناصر از عمق به‌صورت عمودی حرکت کرده و آثاری از خود (معمولا ناچیز) در پوشش بالا قرار می‌دهند که با استفاده از این روش‌ها امکان ثبت آنومالی‌ها بیشتر می‌شود. در این روش‌ها تقریبا تمرکز عناصر را در ۶ فاز تعریف کرده‌اند که شامل نمک‌های حل شدنی، کانی‌های رسی، کربنات‌ها و سولفات‌ها، اکسیدهای آهن و منگنز و غیره هستند. با توجه به تمرکز بیشتر هر عنصر در فاز به‌خصوص، با جدا کردن فاز مربوطه از کل نمونه، آنومالی احتمالی به‌صورت واضح‌تری خود را نشان می‌دهد.
کارآیی این روش‌ها نسبت به روش‌های معمول اکتشافات ژئوشیمیایی در محدوده‌هایی که آثار عناصر معدنی و غلظت آنها در خاک سطحی ناچیز بوده است بسیار بیشتر بوده و آنومالی‌های حاصله کشف معادن جدیدی را سبب شده‌اند. ذیلا به چند روش جداسازی اشاره می‌شود:
۱- روش Bulk Leach Extractable Gold – BLEG:
این روش عمدتا برای شناسایی آنومالی‌های طلا کاربرد دارد، در این روش نمونه خاک به‌وسیله سیانید سدیم (NaCn) لیچد شده و محلول حاصل را آنالیز می‌‌کنند. با استفاده از این روش تاکنون چندین معدن طلا در سطح جهان کشف شده و از جمله متدهای مطمئن در اکتشافات ژئوشیمیایی طلا است.
۲- روش Enzyme Leach:
برخی از عناصری که از ذخیره معدنی موجود در عمق زمین وارد پوشش خاک سطحی می‌شوند جذب اکسیدهای منگنز موجود در خاک شده و در آن فاز قرار می‌گیرند. در این روش با استفاده از واکنش آنزیمی، اکسیدهای منگنز در نمونه خاک را به‌صورت Selective جدا می‌کنند و عناصر وجود در آن که عمدتا فلزات پایه و قیمتی هستند اندازه‌‌‌گیری می‌شود. این روش برای اکتشافات ژئوشیمیایی طلا، فلزات پایه و همچنین کیمبرلیت‌های الماس دار کاربرد دارد.
۳- روش Mobile Metal Ion Extraction – MMI:
در این روش یون‌های فلزی موجود در خاک سطحی را جدا می‌کنند، در صورت وجود ذخایر معدنی فلزی در عمق زمین، یون‌های عناصر به سمت بالا حرکت کرده و با پیوند ضعیفی در خاک‌های سطحی تمرکز می‌یابند. در این روش یون‌های فلزاتی نظیر Ag, Ni, Zn, Pb, Cu, Au را با به‌کارگیری حلال‌های شیمیایی متفاوت از نمونه خاک استحصال کرده و محلول حاصله را با روش ICP آنالیز می‌کنند. این روش در اکتشاف عناصر نادر خاکی (REE) نیز ثمربخش بوده است. در سال‌های اخیر چندین معدن طلا و مس با روش MMI کشف شده است. از سوی دیگر یون‌های عناصر گاهی در فاز گازی با جدا شدن از ذخایر مدفون در عمق زمین به سمت بالا حرکت کرده و در پوشش خاک سطحی و یا در هوای نزدیک سطح زمین تمرکز می‌یابند بر همین اساس، گازهای موجود در خاک و یا هوای سطحی را جهت پی بردن به وجود ذخایر در عمق نمونه‌گیری و آنالیز می‌کنند. این نوع نمونه‌گیری در اکتشاف ذخایر نفت و گاز از دیرباز کاربرد خوبی داشته است و استفاده از آن در اکتشاف ذخایر فلزی نیز در حال گسترش است.
۴- روش ژئوشیمی آب (Aqueous Geochemistry):
نمونه‌برداری از آب‌های عمقی (آب زیرزمینی) و سطحی در اکتشاف منابع معدنی و ردیابی ذخایر معدنی همواره مطرح بوده است. در سال‌های اخیر با ورود دستگاه‌ها و تکنیک‌های جدید آنالیز مانند ICP-MS که مقادیر بسیار جزیی عناصر را نیز اندازه‌گیری می‌کند، اکتشافات ژئوشیمیایی آب در حال گسترش است. از این روش به‌خصوص در مناطق مستعد معدنی که چاه‌های آب کشاورزی حفر شده‌اند در اکتشاف ذخایر معدنی می‌توان استفاده کرد.
اکتشافات ژئوفیزیکی

همان‌طور که می‌دانیم ژئوفیزیک اکتشافی شامل پنج روش اصلی الکتریکی ـ مغناطیس‌سنجی، رادیومتری، گراویمتری و لرزه‌نگاری است که هر یک از این روش‌ها به‌صورت مستقل و یا همراه با دیگر روش‌ها جهت اکتشاف ذخایر معدنی و حوضه‌های نفت و گاز کاربرد دارند، در سال‌های اخیر شرکت‌های سازنده تجهیزات ژئوفیزیکی همواره در جهت ساخت دستگاه‌های فرستنده که توان انتشار قوی‌تر و کنترل شده امواج به زمین را دارا باشند و گیرنده‌هایی که توان ثبت واقعی‌تر داده‌های برگشتی از زمین را داشته باشند تلاش کرده‌اند و کارشناسان ژئوفیزیک در سه بخش ارتقای تکنولوژی دستگاه‌ها، بهینه کردن روش‌های اندازه‌گیری هوایی و زمینی و همچنین کامل‌تر کردن نرم‌افزارهای مربوطه به‌منظور واقعی‌تر کردن محل، شکل و ابعاد آنومالی‌های کشف شده تلاش می‌کنند. در اینجا به چند مورد جدید و کاربردی اشاره می‌شود:
۱- روش اندازه‌گیری۲۴- Titan: این روش از جدیدترین روش‌های الکتریکی است که در آن پارامترهای مقاومت (RS)، شارژ ابیلیته (IP) و مقاومت مگنتوتلوریک (MT) در طبقات زمین اندازه‌گیری می‌شود و می‌توان تا عمق ۵/۱ کیلومتری را مورد مطالعه و اندازه‌گیری قرار داد و بنابراین جهت اکتشاف معادن عمیق و پنهان در اعماق زمین بسیار کارآیی دارد، مقادیر IP تا عمق ۷۵۰ متری و مقادیر MT تا عمق ۵/۱ کیلومتری در این روش قابل اندازه‌گیری است، اندازه‌گیری‌ها بر روی یک خط یا شبکه و همزمان در ۲۴ ایستگاه انجام می‌یابد و با تلفیق داده‌های فوق، درجه اطمینان آنومالی‌های حاصله افزایش می‌یابد. این تکنیک از جمله روش‌هایی است که در چند سال اخیر در سطح جهان در پروژه‌های اکتشافی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
۲- روش E-scan Surveys: این روش نیز از جمله روش‌های جدید الکتریکی است که نوعی اندازه‌گیری مقاومت و IP است. عمق اندازه‌گیری آن تا ۶۰۰ متر بوده و نفوذپذیری جریان ارسالی در زمین با قدرت بالاتری نسبت به روش‌های معمول است. در این روش حدود یکصد الکترود و یا بیشتر برروی شبکه‌ای در سطح یک کیلومترمربع و یا بیشتر قرار می‌دهند و جریان اولیه به یک الکترود وصل شده و مقاومت در همه الکترودها قرائت می‌شود، هر یک از الکترودها به‌تدریج به‌عنوان الکترود جریان اولیه عمل کرده و بدین ترتیب حجم بسیار زیادی داده جمع‌آوری می‌شود. داده‌ها با استفاده از کامپیوتر در قالب سلول‌های سه بعدی نشان داده می‌شوند و نهایتا مقاومت حجمی از ناحیه به‌صورت سه بعدی نمایش داده می‌شود. این روش در اکتشاف کانسارهای طلای اپی ترمال، نواحی ژئوترمال، پایپ‌های کیمبرلیتی و… کاربرد خوبی دارد.
۳ دستگاه‌ های جدید مگنتومتر داده‌های میدان مغناطیسی را در حافظه ثبت کرده و پس از انجام تصحیحات مربوطه با اتصال آن به پلاتر، نقشه کنتوری داده‌ها را ترسیم می‌‌کنند. همان‌طور که می‌دانیم روش مغناطیس سنجی کاربردهای فراوانی در اکتشاف انواع کانسارها دارند و در تشخیص نواحی آهن‌دار، نواحی آلتراسیون، توده‌های نفوذی پنهان، شناسایی گسل‌ها و کنتاکت‌های زمین‌شناسی در عمق و بسیاری موارد دیگر قابل استفاده هستند.
۴- روش جدیدی در تجزیه و تحلیل داده‌های IP و EM جهت تفکیک بهتر آنومالی‌ها و ارزش‌دهی به آنها مورد استفاده قرار گرفته است که به نام، ۳D EM-IP Modeling and Imaging System است. در این روش با تلفیق کردن داده‌های فوق و ساخت مدل سه بعدی، آنومالی‌ها به‌صورت واقعی‌تر ثبت می‌شوند.
۵- از روش‌های لرزه‌نگاری (Seismic) معمولا جهت اکتشاف منابع نفت و گاز استفاده می‌شده ولی جدیدا از این‌گونه روش‌ها جهت اکتشاف ذخایر فلزی واقع در اعماق بیش از ۵۰۰ متری زمین نیز استفاده می‌شود. با استفاده از روش لرزه‌نگاری انعکاسی سه بعدی (۳D-Seismic Reflection) ذخایر معدنی تا عمق ۳ کیلومتری نیز قابل شناسایی هستند و کانسارهایی از تیپ ماسیوسولفاید، Sedex، IOCG (کانسارهای مس و طلای آهن اکسیدی) با این روش مورد اکتشاف قرار گرفته‌اند. در صورتی‌که امواج از طبقات زمین خوب منعکس نشوند با حفر چاه و قراردادن سایزمومتر در عمق چاه (Borehole Seismic) نسبت به ثبت امواج اقدام می‌کنند.
۶- روش اندازه‌گیری همزمان مولفه‌های میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی زمین که به نام امواج مگنتوتلوریک(Magnetotelluric) شناخته می‌شوند در حال پیشرفت است در این روش تغییرات میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در فرکانس‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شود و قابلیت هدایت الکتریکی طبقات زمین با استفاده از نسبت بین مولفه‌های الکتریکی و مغناطیسی تعیین می‌شود (MT Apparent Resistivity). این روش با توجه به دامنه فرکانس امواج جهت اکتشاف در اعماق مختلف کاربرد دارد. نوعی از این روش که در سال‌های اخیر کاربرد زیادی در اکتشاف ذخایر معدنی پیدا کرده به نام، (CSAMT) Controlled Source Audio Magnetotelluric است که جریان الکتریکی در دامنه فرکانسی مشخص به زمین ارسال می‌شود.

 

دستگاه‌ های حفاری اکتشافی
دستگاه‌های حفاری بسته به اهداف مورد نظر در کار متنوع هستند و به‌طور کلی با توجه به تنوع در روش‌های حفر چاه‌های حفاری حدود ۹ مدل از این دستگاه‌ها توسط شرکت‌های سازنده تولید می‌شوند که از آنها در حفاری‌های چاه آب، نفت، مطالعات ژئوتکنیکی، حفر چاه‌های انفجاری و مطالعات اکتشافی معادن استفاده می‌‌کنند. اکثر این دستگاه‌ها در حین حفاری سنگ‌های مسیر را خرد کرده و خرده‌ سنگ‌ها از دهانه چاه خارج می‌‌شوند (Percussion Drills) و در برخی از مدل‌ها نیز سنگ‌های مسیر چاه سالم و با خردشدگی کم از چاه خارج می‌شوند (Core Drills). در چند دهه گذشته حفاری‌های اکتشافی با دستگاه‌های مغزه‌گیری (Core Drill Rigs) انجام می‌گرفته و عدم به‌کارگیری دستگاه‌های نوع Percussion به دو دلیل اختلاط خرده سنگ‌های خروجی با سنگ دیواره چاه و عدم امکان بررسی‌های سنگ‌شناسی و دیگر مطالعات بر روی خرده سنگ‌های خروجی بوده است. در اینجا به آخرین روش‌های مورد استفاده در حفاری اکتشافی اشاره می‌شود:
۱- حفاری اکتشافی به روش RC:
این روش در سال‌های اخیر به‌تدریج جای خود را در حفاری‌های اکتشافی ذخایر معدنی باز کرده است. در این روش برای عدم اختلاط خرده‌ سنگ‌های خروجی با ریزش‌های دیواره چاه، خرده سنگ‌ها با فشار هوا و یا آب از فضای بین دو لوله به بیرون رانده شده و تماس با دیواره چاه نخواهند داشت، در مدل دیگری از این دستگاه‌ها هوای فشرده و یا آب از فضای بین دو لوله وارد چاه شده و خرده سنگ‌ها از فضای لوله مرکزی به بیرون از چاه هدایت می‌شوند و بنابراین هیچ نوع آلودگی با سنگ‌های دیواره چاه ایجاد نمی‌شود. هم‌اینک بیش از نیمی از حفـــاری‌های اکتشافی در دنیــــا تـــوسط دستگاه‌های، (Reverse Circulation Drilling) RC انجام می‌یابد، سرعت زیاد و هزینه کمتر از جمله مزیت‌های عمده این نوع دستگاه‌ها نسبت به دستگاه‌های مغزه‌گیری است و در هر پروژه اکتشافی جهت شناخت اولیه و سریع از ذخیره معدنی می‌توان حفاری را با این روش آغاز کرد. درحال حاضر در پروژه‌های اکتشافی به‌منظور ایجاد سرعت و کم کردن هزینه‌های حفاری بیش از نیمی از چاه‌ها را با دستگاه‌های RC و بخش دیگر را با دستگاه‌های مغزه‌گیری حفر می‌‌کنند.
البته این روش معایبی نیز دارد مثلا در صورت افت و کم بودن فشار هوا ممکن است کانی‌های سنگین نظیر طلا به ته چاه سقوط کنند و یا اینکه در صورتی که کانی‌سازی در درزه‌های ریز باشد احتمال خروج کانه‌ها از خرده سنگ‌ها و سقوط آنها در چاه وجود دارد در حال حاضر حفاری RC تا عمق ۵۰۰ متر نیز امکان‌پذیر است.
۲- حفاری چند جهتی و یا Directional Drilling Core:
در این نوع روش حفاری پس از حفر کردن یک چاه در عمق مشخصی از چاه مذکور با توجه به اهداف موردنظر می‌توان چاه‌های انحرافی دیگری حفر کرد و بنابراین با این روش صرفه‌جویی زیادی در زمان و هزینه حفاری خواهد شد این روش در چند سال اخیر ابداع شده و هنوز به‌صورت گسترده در پروژه‌های اکتشافی در سطح جهان استفاده نمی‌شود و برای ذخایر لایه‌ای و یا رگه‌ای کاربرد بیشتری دارد در این روش جهت کنترل کردن جهت حفاری در عمق از انواع ابزارهای جانبی در دستگاه حفاری استفاده می‌شود و از جمله مهمترین آنها Steerable Core Barrels است در حال حاضر با این روش چاه‌های تا عمق ۷۰۰ متر را می‌توان حفر کرد.
۳- دستگاه‌های حفاری چند منظوره (Multipurpose Drill Rigs):
این دستگاه‌ها که معمولا برروی تراک نصب می‌گردند، بنابه اهداف مور نظر حفاری ساخته می‌شوند و در پروژه‌های اکتشافی که دو روش حفاری و یا بیشتر مدنظر است به‌کار می‌رونـد. متــداول‌ترین آنها دستگاه‌های حفــاری مغزه‌گیری المــاسه (Diamond Core Drilling) و RC هستند که حفاری الماسه تا عمق ۱۳۰۰ متر و RC تا عمق ۴۰۰ متر را نیز با این‌گونه دستگاه‌ها می‌توان انجام داد. البته لازم به ذکر است که برخی از آخرین مدل‌های دستگاه‌های حفاری مغزه‌گیری تا عمق ۳ هزار متری را نیز حفر می‌کنند.
۴- دستگاه‌های حفاری خاص:
جهت حفاری در مناطق صعب‌العبور و بدون راه دسترسی، دستگاه‌های حفاری ساخته شده که قطعات آن در عرض یک ساعت باز شده و قطعات آن را با هلیکوپتر به محل پروژه حمل می‌کنند و قطعات باز شده را در مدت کوتاهی می‌توان مونتاژ کرد، در مراحل اولیه اکتشاف از دستگاه‌های مغزه‌گیری پرتابل نیز می‌توان استفاده کرد که دستگاه‌های سبکی بوده و تا عمق ۱۰۰ متر را حفاری می‌‌کنند این دستگاه‌ها را با هلیکوپتر نیز حمل می‌‌کنند به این دستگاه‌ها Gopher گویند که کاربردهای مختلفی نیز دارند.
دستگاه‌ های جدید آنالیز
علاوه بر پیشرفت شگرفی که در آنالیز شیمیایی دستگاهی با ورود انواع روش‌هایInductively Coupled Plasma) ICP) در این شاخه ایجاد شده که کمک شایانی به اکتشافات ذخایر معدنی کرده است، دستگاه‌های آنالیز پرتابل که بتوان از آنها در محیط‌های صحرایی استفاده کرد با این دستگاه و استفاده از کامپیوتر و نرم‌افزارهای مربوطه (Specmin) مقادیر کانی‌ها را می‌توان در نمونه مشخص کرد و مثلا با اندازه‌گیری مقادیر کانی‌ها برروی یک شبکه طراحی شده روی زمین نقشه انواع آلتراسیون‌ها را ترسیم کرد. با این اسپکترومتر دامنه وسیعی از کانی‌های سولفاته، کربنات‌ها و هیدروسیلیکات‌ها را می‌توان شناسایی کرد.

روش ها و تکنیک های سنجش از دور در اکتشاف معدن

1- تلفيق داده هاي ماهواره‌اي مختلف و تهيه عكس – نقشه هاي ماهواره‌اي(Satellite Photomap) در مقياس‌هاي 1:100000 و 1:50000:
تهيه اين عكس – نقشه ها در مقياس‌هاي يك صدهزار و يك پنجاه هزار براي بدست آوردن ديد كلي از چگونگي گسترش واحدهاي سنگي، رسوبات آبرفتي كواترنر، چين خوردگي ها، شكستگي‌هاي عمده، گسترش پوشش گياهي، چگونگي توزيع شبكه آبراهه ها، جاده ها و گسترش آبادي‌ها و شهرها و بسياري از پارامترهاي ديگر بسيار مناسب است.
بر اساس تفسير تصاوير رنگي مجازي حاصل از تركيب باندهاي مختلف و بر اساس نقشه زمين‌شناسي منطقه مي توان گسترش واحدهاي سنگي گوناگون را بر اساس اين داده ها بيان نمود.
2- تهيه نقشه خطواره ها و نقشه شكستگي ها و تفسير زمين ساخت ناحيه بر اساس آن:
شكستگي ها بويژه گسل ها عامل مهم و اساسي در تشكيل ذخاير معدني مي‌باشند. شناسايي عناصر ساختاري و تشخيص ساختار هر منطقه كمك بسيار ارزنده اي جهت شناسايي و اكتشاف مواد معدني مي‌باشد، زيرا شناخت عناصر ساختاري مانند گسل هاي عادي، شكستگي‌هاي كششي و ساختمان‌هاي هورست و گرابن كه پي آمد آن تشخيص ساختارهاي كششي است يا گسل‌هاي راندگي، چين خوردگي‌ها و گسل‌هاي راستالغز چپ رو و راست رو كه نهايت آن تشخيص ساختارهاي فشاري است، با توجه به درازاي گسل ها و همچنين محل تلاقي گسل هاي اصلي با گسل هاي ديگر، مي تواند محل مناسبي براي نفوذ ماگما و سپس كانه زايي باشد؛ پس همگي مي توانند کليدهاي مناسبي جهت شناخت و اكتشاف ذخاير معدني باشند.

خطواره هاي مشخص شده بر روي تصوير ماهواره لندست
در تهيه نقشه شكستگي ها از روش‌هاي زير مي توان استفاده نمود:
2-1- استفاده از تأثير مجازي زاويه تابش خورشيد(Shaddow):
از آنجا كه تشخيص اشكال سطحي به مقدار قابل توجهي به اختلاف انعكاس نور خورشيد بستگي دارد و ميزان انعكاس نيز با زاويه و جهت تابش خورشيد تغيير مي نمايد(هر اندازه زاويه تابش كمتر باشد، اختلاف انعكاس بيشتر شده و در نتيجه سايه زياد مي شود). با ايجاد اختلاف انعكاس، سطوح شكستگي و لايه بندي ها مشخص تر شده و تصاوير مختلفي جهت شناسايي آنها ساخته مي‌شوند.

2-2- استفاده از نقشه هاي توپوگرافي و زمين شناسي:
در تعيين شكستگي‌ها، تغييرات ناگهاني توپوگرافي، نوع و سن واحدهاي سنگي و ارتباط آنها با يكديگر، چين‌خوردگي‌ها، جابجايي رودخانه ها و واحدهاي چينه‌اي، مخروط افكنه ها و … همگي مي توانند پارامترهاي تشخيص باشند.
2-3- استفاده از نشانه هاي زمين‌ريخت‌شناسي:
به منظور تعيين ساز و كار گسل‌ها، از نشانه هاي زمين‌ريخت‌شناسي مي‌توان استفاده کرد. بطوريكه گسلهاي راستالغز بعلت شيب زياد، اثري تقريباًخطي، گسلهاي عادي اثري دالبري و گسلهاي راندگي اثري نامنظم ازخود نشان مي‌دهند و بيشتر از توپوگرافي تبعيت مي كنند. همچنين ايجاد پرتگاه‌هاي گسلي(Scarp Fault) در گسل هاي راستالغز نسبت به گسل هاي عادي و راندگي به جز موارد ويژه، كمتر مشاهده مي شود.
3- تعيين محدوده هايي با ساختمان‌هاي گنبدي:
يكي از اهداف اين بررسي‌ها تهيه نقشه اي مربوط به گسترش ساختمان‌هايي مانند باتوليت، استوك، دم(گنبد)، دايك، كالدرا، ساختمان‌هاي حلقوي و رگه ها مي‌باشد. همانطور كه اشاره شد با بكارگيري روش هاي مختلف پردازش و ايجاد تصاوير رنگي، واحدهاي سنگي مختلف شناسايي مي‌شوند و بر اين اساس گسترش سنگ‌هاي ماگمايي اسيدي و بازيك در منطقه مشخص مي‌گردند. بر اساس مساحت گسترش توده هاي نفوذي و نيمه عميق، مساحت‌هاي بيشتر از 100 كيلومتر مربع بعنوان باتوليت و گسترش هاي كمتر بعنوان استوك در نظر گرفته مي‌شوند.
دايك‌ها، دم‌هاي اسيدي و رگه‌هاي كوارتزي نيزمي‌توانند قابل شناسايي باشند.
تشخيص گسترش سنگ‌هاي ماگمايي با نوع ساخت و زمان آن مي تواند راهنماي خوبي براي تشخيص وجود يا عدم وجود ذخاير معدني باشد(مطالعه متالوژني منطقه).
توده بازيک بازالتي و آلتراسيون‌هاي سيليکاتي اطراف آن
4- تهيه نقشه نواحي دگرساني( آلتراسيون ها):
شناخت نواحي دگرساني يكي از عوامل تشخيص مناطق كانه دار مي باشد. اگر در تشخيص اين مناطق، نوع دگرساني نيز مشخص شود، مي تواند در تعيين الگويي مناسب جهت كانه زايي منطقه، مفيد باشد. با استفاده از روش‌هاي مختلف پردازش و بكارگيري توابع رياضي و روش هاي آماري ذكر شده درنهايت نواحي دگرسان با رنگ ويژه اي مشخص مي‌شوند(High Light).

5- تعيين نقشه نواحي اميدبخش معدني با استفاده از بررسي هاي دورسنجي:
با تلفيق نتايج بدست آمده از بررسي هاي دورسنجي مناطق مورد مطالعه(نوع واحدهاي سنگي، ‌ساختار تكتونيكي، ساختمان‌هاي ماگمايي و دگرساني‌ها)،‌ مناطقي به عنوان نواحي اميدبخش معرفي مي‌شوند كه نسبت به ساير مناطق داراي احتمال بيشتري براي كاني‌زايي هستند.
زمینه های اصلی و عمده ی کاربرد سنجش از دور در اکتشاف معادن عبارتند از: لجستیک(پشتیبانی)، تهیه نقشه های ساختمانی و لیتولوژی و مکان یابی مناطق دگرسانی. همچنین تصاویر اسکنر هوایی می تواند در عملیات نقشه برداری تفضیلی کاوشهای معدنی به کار رود. در همه سطوح برنامه اکتشاف معدن دورسنجی می تواند سودمند باشد به شرطی که با سایر منابع اطلاعاتی همچون نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی و داده های ژئوفیزیکی و ژئوشیمی همراه باشد.

تکنولوژی سنجش از دور و فواید استفاده از آن

سنجش از دور دانش پردازش و تفصیر تصاویری است که حاصل ثبت تعامل انرژی الکترو مغناطیس و اشیا میباشد. سنجش از دور علم و هنر یا فناوری به دست آوردن اطلاعات درباره ی یک شیء،منطقه یا پدیده از طریق پردازش و آنالیز داده های اخذ شده به وسیله ی یک دستگاه(بدون تماس مستقیم با شیء، منطقه یا پدیده مورد مطالعه) است.
انواع سنجش از دور : سنجش از دور اپتیک(نور مرئی و مادون قرمز حرارتی).سنجش از دور مادون قرمز حرارتی .سنجش از دور میکرو موج
کاربردهای سنجش از دور:
هواشناسی و نظارت بر محیط زیست
کاربردهای کشاورزی
کاربردهای مناطق جنگلی
کاربردهای زمین شناسی
نقشه های زمین شناسی (با هزینه کمتر نسبت به سابق)
امروزه انجام مطالعات اکتشافی با استفاده از روش ها و فناوری های مدرن یکی از اولویت های مطالعاتی در کشورهای جهان می باشد.ماهواره های مختلفی برای نیاز های زمین شناسی و مطالعات ان به فضا پرتاب شده اند.از جمله این ماهواره ها و سنجنده ها ASTER , LANDSAT (ETM+,MMS , TM, ).HYPERION, می باشد.بنا برین از تصاویر این سنجنده ها می توان به عنوان ابزار های نیرومند در اکتشاف معدن با هزینه کم و دقت بالا استفاده کرد.روش های پردازش تصاویراز جمله.تصاویر رنگی کادب.نسبت باندی.تبدیل موللفه هی اصلی(PCA) .نقشه بردار زاویه و نمایه ها برای این منظور استفاده شده میشوند.
علل استفاده از داده هاى ماهواره اى در پروژه هاى اکتشافى بشرح زير مى باشد:

1- توجه خاص به مناطقى که درآنها مطالعه جزئيات روى زمين با کنترل زمينى داراى اهميت بيشترى است

2- استفاده از تصاوير ماهواره اى به علت ديد بسيار وسيع نسيت به عکس هاى هوائى اين اجازه را به مفسر مى دهد که همبستگى بين عوارض مختلف زمين شناسى ناحيه را تعيين کند 3- مطالعه وپردازش داده هاى ماهواره اى در تشخيص عوارض نظير نوع سنگ ،مرز بين واحدها ،ساختارهاى خطى وحلقوى ، آلتراسيون ها وغيره امکانات زيادى را در اختيار زمين شناسى قرار مى دهد تشخيص اين عوارض مى تواند بطور مستقيم يا غير مستقيم در اکتشاف منطقه اى ذخاير معدنى موثر باشند

سنجنده های مورد استفاده در اکتشاف معادن و دلایل استفاده از آنها:

سیستم های ماهواره ای اصلی که امروزه توسط زمین شناسان و مهندسین اکتشاف معدن مورد استفاده قرار میگیرد عبارتند از نقشه بردار موضوعی لندست توسط ناسا دارای اسکنرهای چند طیفی)MSS)وسنجندهای ( (TMو (ETM)ماهواره های SPOT) ) فرانسه،IRS))هندوستان Fuyo-1,ژاپن ASTER وماهواره های لندست از زمان اولین نصب MSSدر لندست(جولای1972)در صنعت اکتشاف مواد معدنی استفاده میشود.

نقشه بردار موضوعی بر روی لندست4و5 نصب شده که باندهایی در محدوده قابل دید،فروسرخ و کوتاه برای برای ثبت اکسید اهن و کانیهای حاوی هیدروکسیل(که در زون های التراسیون کانسارها دیده میشود)دارد و همچنین دارای تفکیک مکانی خوبی است.لندست دارای نقشه بردار موضوعی پیشرفته ETM))است. سنجنده لندست عملکردی همچون سنجنده MSS(Multi scan system)دارد.یعنی به صورت مولتی اسپکترال بازتاب طیفی انرزی الکترو مغناطیسی تابیده به سطح زمین را از طیف مریی تا ناحیه فروسرخ را برداشت میکند. یک صحنه اطلاعاتی ETMدارای ابعادی در حدود185*185 کیلومتر یعنی وسعت 35000 کیلومتر مربع را پوشش میدهد.سنجنده ETMعلاوه بر باند های طیفی موجود در TMدارای یک باند پانکروماتیک 15متری است. با استفاده از باند پانکرو ماتیک میتوان کیفیت تصاویر را بهبود بخشید و همچنین استفاده همزمان ان ها در مواردی برای ثبت اکسید اهن مفید گزارش شده است.

دولت هندوستان یک سری ماهواره ای منابع طبیعی را از سال 1988به فضا پرتاب کرد.ERS-ECدر سال 1955 به فضا پرتاب شد که دارای سنجنده پانکروماتیک با تفکیک مکانی8\5 متر و عرض برداشت70کیلومتر میباشد و در ضمن یک سنجنده چند طیفیII LISS- با 4باند VNIRمریی و قدرت تفکیک مکانی 5’23متری و یک باند SWIR،70 متری و یک سنجنده دیگر به نام WIFSبا تفکیک مکانی3’188متری میباشد. با استفاده از سنجنده هاي ابرطیفي میتوان طیف کانیها را از تصوير استخراج و با استفاده از روشهاي پردازش تصوير، محدوده ي کانیهاي دگرساني را مشخص کرد. سنجنده ي هايپريون که بر روي ماهواره EO-1 ،و در گستره طیفي 2/4تا 0/4 میکرومتر نصب شده است.و در 242 باند طیفي تصويربرداري مي کند. با توجه به اينکه در اين سنجنده برخي از باندها نسبت نویز به سیگنال بالايي دارند و کالیبره نشده اند تنها 198 باند آن قابل استفاده است. سامانه تصوير برداري فوق نوري با پهناي 7.5 کیلومتر و پیکسلهايي با ابعاد30*30 متري را براي تمامي باندها برداشت مي کند.

سنجنده ASTER که 14 باند با قدرت جدايش طیفي بالاتري نسبت به داده هاي ماهواره اي TM دارد. دسترسي به اطلاعات طیف الکترومغناطیس به نحو چشمگیري افزايش يافته است. قدرت تفکیک بهتر و تنوع باندهاي سنجنده ASTER ، امکان بررسي در محدوده مادون قرمز نزدیک (VNIR) فروسرخ طول موج کوتاه SWIR)، و مادون قرمز حرارتي (TIR) امکان بررسي دقیق تر رفتار طیفي کاني هاي شاخص زون هاي دگرسان شده را میسر ساخته است.

   

۲ دیدگاه

  • سلام علیکم
    لطفا”چندمقاله وپایان نامه درخصوص سنجش از دور وطیفهای رذگی ونوری وحرارتی درزمین شناسی واکتشاف معدنی بهمزاه منابع بزای اینجانب ارسال فرمایید . باتشکر واحترام فراوان

  • فقط خاستم از زحمات شما و کیفیت مطالب علمی که با پیشرفتهای لحظه ای علم در جهان بروزشده و جدید هستند و به رایگان در اختیار دانشجویان و دانش پژوهان هموطن میگزارین سپاسگزاری کنم و دست مریزاد و خدا قوت بگم .

    خودم در رشته سنجش از دور زمین شناختی در حال “فارغ شدن” هستم.!

دیدگاهتان را بنویسید

توجه: همه محصولات پستی که از تاریخ 27 اسفند ثبت می شوند بعد از 15 فروردین ارسال خواهند شد
+ +