کاربرد سنجش از دور در اکتشاف معدن

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. یکی از کاربردهای علم سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای استخراج اطلاعات مورد نیاز برای کشف معادن بر روی زمین می 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 : ذخیره معدنی است که بهره ‏برداری از آن مقرون به صرفه باشد.

ث – اکتشاف : تجسس اداری به منظور یافتن کانسار است که شامل عملیاتی از جمله موارد زیر می‏باشد:
۱- آثاریابی و نمونه ‏برداری و آزمایشات کمی و کیفی.
۲- بررسیهای زمین شناسی ژیوفیزیکی و ژیوشیمیایی مانند آنها و انجام اموری که برای این گونه بررسی‏ها لازم باشد.
۳- حفاری روباز و زیرزمینی.
۴- تعیین شکل و کیفیت و کمیت ذخیره معدنی و تهیه نقشه‏های مربوطه.
مواد معدنی به شرح زیر طبقه ‏بندی می‏شوند:
الف – مواد معدنی طبقه یک عبارت هستند از : سنگ آهک سنگ گچ شن و ماسه معمولی خاک رس معمولی صدف دریایی پوکه معدنی نمک آبی و سنگی مارن سنگ لاشه ساختمانی و نظایر آنها.
ب – مواد معدنی طبقه دو عبارت هستند از :
۱- آهن طلا کرم قلع جیوه سرب روی مس تیتان آنتیموان مولیبدان کبالت تنگستن کادمیوم و سایر فلزات.
۲- نیتراتها فسفاتها براتها نمکهای قلیایی سولفاتها کربناتها کلرورها (به استثنای مواد یاد شده در طبقه یک) و نظایر آنها.
۳- میکا گرافیت تالک کایولن نسوزها فلدسپات سنگ و ماسه سیلیسی پرلیت دیاتومیت زیولیت بوکسیت خاک سرخ خاک زرد خاکهای صنعتی و نظایر آنها.
۴- سنگهای قیمتی و نیمه قیمتی مانند الماس زمرد یاقوت یشم فیروزه انواع عقیق و امثال آنها.
۵- انواع سنگهای تزیینی و نما.
۶- انواع زغال سنگها و شیلهای غیرنفتی.
۷- مواد معدنی قابل استحصال از آبها و نیز گازهای معدنی به استثنای گازهای هیدروکربوری
ج ـ مواد معدنی طبقه سه عبارت هستند از:

کلیه هیدروکربورها به استثنای زغال سنگ مانند: نفت خام گاز طبیعی قیر پلمه سنگهای نفتی سنگ آسفالت طبیعی و ماسه ‏های آغشته به نفت و امثال آنها. قیر پلمه سنگهای نفتی و سنگ آسفالت طبیعی در صورتی که مورد عمل وزارت نفت شرکتها و واحدهای تابعه و وابسته به آن وزارت نباشد جزو معادن طبقه دو محسوب می‏گردد.

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 ۱۳۱۸ 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 سوییس 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.
ژیوشیمی اکتشافی

احتمال ثبت نشدن آنومالی‌هایی از عناصر در مناطق تحت پوشش اکتشافات ژیوشیمیایی 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 ژیوشیمیایی 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 ژیوشیمیایی 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 مطمین در اکتشافات ژیوشیمیایی 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 ژیوشیمیایی 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 ژیوشیمی 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 ژیوشیمیایی 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 ژیوفیزیکی

همان‌طور که می‌دانیم ژیوفیزیک 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 ژیوفیزیکی 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 ژیوفیزیک 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 قرایت 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 ژیوترمال، 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 ژیوتکنیکی، 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

۱- تلفیق داده های ماهواره‌ای مختلف و تهیه عکس – نقشه های ماهواره‌ای(Satellite Photomap) در مقیاس‌های ۱:۱۰۰۰۰۰ و ۱:۵۰۰۰۰:
تهیه این عکس – نقشه ها در مقیاس‌های یک صدهزار و یک پنجاه هزار برای بدست آوردن دید کلی از چگونگی گسترش واحدهای سنگی، رسوبات آبرفتی کواترنر، چین خوردگی ها، شکستگی‌های عمده، گسترش پوشش گیاهی، چگونگی توزیع شبکه آبراهه ها، جاده ها و گسترش آبادی‌ها و شهرها و بسیاری از پارامترهای دیگر بسیار مناسب است.
بر اساس تفسیر تصاویر رنگی مجازی حاصل از ترکیب باندهای مختلف و بر اساس نقشه زمین‌شناسی منطقه می توان گسترش واحدهای سنگی گوناگون را بر اساس این داده ها بیان نمود.
۲- تهیه نقشه خطواره ها و نقشه شکستگی ها و تفسیر زمین ساخت ناحیه بر اساس آن:
شکستگی ها بویژه گسل ها عامل مهم و اساسی در تشکیل ذخایر معدنی می‌باشند. شناسایی عناصر ساختاری و تشخیص ساختار هر منطقه کمک بسیار ارزنده ای جهت شناسایی و اکتشاف مواد معدنی می‌باشد، زیرا شناخت عناصر ساختاری مانند گسل های عادی، شکستگی‌های کششی و ساختمان‌های هورست و گرابن که پی آمد آن تشخیص ساختارهای کششی است یا گسل‌های راندگی، چین خوردگی‌ها و گسل‌های راستالغز چپ رو و راست رو که نهایت آن تشخیص ساختارهای فشاری است، با توجه به درازای گسل ها و همچنین محل تلاقی گسل های اصلی با گسل های دیگر، می تواند محل مناسبی برای نفوذ ماگما و سپس کانه زایی باشد؛ پس همگی می توانند کلیدهای مناسبی جهت شناخت و اکتشاف ذخایر معدنی باشند.

خطواره های مشخص شده بر روی تصویر ماهواره لندست
در تهیه نقشه شکستگی ها از روش‌های زیر می توان استفاده نمود:
۲-۱- استفاده از تأثیر مجازی زاویه تابش خورشید(Shaddow):
از آنجا که تشخیص اشکال سطحی به مقدار قابل توجهی به اختلاف انعکاس نور خورشید بستگی دارد و میزان انعکاس نیز با زاویه و جهت تابش خورشید تغییر می نماید(هر اندازه زاویه تابش کمتر باشد، اختلاف انعکاس بیشتر شده و در نتیجه سایه زیاد می شود). با ایجاد اختلاف انعکاس، سطوح شکستگی و لایه بندی ها مشخص تر شده و تصاویر مختلفی جهت شناسایی آنها ساخته می‌شوند.

۲-۲- استفاده از نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی:
در تعیین شکستگی‌ها، تغییرات ناگهانی توپوگرافی، نوع و سن واحدهای سنگی و ارتباط آنها با یکدیگر، چین‌خوردگی‌ها، جابجایی رودخانه ها و واحدهای چینه‌ای، مخروط افکنه ها و … همگی می توانند پارامترهای تشخیص باشند.
۲-۳- استفاده از نشانه های زمین‌ریخت‌شناسی:
به منظور تعیین ساز و کار گسل‌ها، از نشانه های زمین‌ریخت‌شناسی می‌توان استفاده کرد. بطوریکه گسلهای راستالغز بعلت شیب زیاد، اثری تقریباًخطی، گسلهای عادی اثری دالبری و گسلهای راندگی اثری نامنظم ازخود نشان می‌دهند و بیشتر از توپوگرافی تبعیت می کنند. همچنین ایجاد پرتگاه‌های گسلی(Scarp Fault) در گسل های راستالغز نسبت به گسل های عادی و راندگی به جز موارد ویژه، کمتر مشاهده می شود.
۳- تعیین محدوده هایی با ساختمان‌های گنبدی:
یکی از اهداف این بررسی‌ها تهیه نقشه ای مربوط به گسترش ساختمان‌هایی مانند باتولیت، استوک، دم(گنبد)، دایک، کالدرا، ساختمان‌های حلقوی و رگه ها می‌باشد. همانطور که اشاره شد با بکارگیری روش های مختلف پردازش و ایجاد تصاویر رنگی، واحدهای سنگی مختلف شناسایی می‌شوند و بر این اساس گسترش سنگ‌های ماگمایی اسیدی و بازیک در منطقه مشخص می‌گردند. بر اساس مساحت گسترش توده های نفوذی و نیمه عمیق، مساحت‌های بیشتر از ۱۰۰ کیلومتر مربع بعنوان باتولیت و گسترش های کمتر بعنوان استوک در نظر گرفته می‌شوند.
دایک‌ها، دم‌های اسیدی و رگه‌های کوارتزی نیزمی‌توانند قابل شناسایی باشند.
تشخیص گسترش سنگ‌های ماگمایی با نوع ساخت و زمان آن می تواند راهنمای خوبی برای تشخیص وجود یا عدم وجود ذخایر معدنی باشد(مطالعه متالوژنی منطقه).
توده بازیک بازالتی و آلتراسیون‌های سیلیکاتی اطراف آن
۴- تهیه نقشه نواحی دگرسانی( آلتراسیون ها):
شناخت نواحی دگرسانی یکی از عوامل تشخیص مناطق کانه دار می باشد. اگر در تشخیص این مناطق، نوع دگرسانی نیز مشخص شود، می تواند در تعیین الگویی مناسب جهت کانه زایی منطقه، مفید باشد. با استفاده از روش‌های مختلف پردازش و بکارگیری توابع ریاضی و روش های آماری ذکر شده درنهایت نواحی دگرسان با رنگ ویژه ای مشخص می‌شوند(High Light).

۵- تعیین نقشه نواحی امیدبخش معدنی با استفاده از بررسی های دورسنجی:
با تلفیق نتایج بدست آمده از بررسی های دورسنجی مناطق مورد مطالعه(نوع واحدهای سنگی، ‌ساختار تکتونیکی، ساختمان‌های ماگمایی و دگرسانی‌ها)،‌ مناطقی به عنوان نواحی امیدبخش معرفی می‌شوند که نسبت به سایر مناطق دارای احتمال بیشتری برای کانی‌زایی 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 ژیوفیزیکی و ژیوشیمی 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 مریی 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 زیر مى باشد:

۱- توجه خاص به مناطقى که درآنها مطالعه جزییات روى زمین با کنترل زمینى داراى اهمیت بیشترى است

۲- استفاده از تصاویر ماهواره اى به علت دید بسیار وسیع نسیت به عکس هاى هوایى این اجازه را به مفسر مى دهد که همبستگى بین عوارض مختلف زمین شناسى ناحیه را تعیین کند ۳- مطالعه وپردازش داده هاى ماهواره اى در تشخیص عوارض نظیر نوع سنگ ،مرز بین واحدها ،ساختارهاى خطى وحلقوى ، آلتراسیون ها وغیره امکانات زیادى را در اختیار زمین شناسى قرار مى دهد تشخیص این عوارض مى تواند بطور مستقیم یا غیر مستقیم در اکتشاف منطقه اى ذخایر 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-۱,ژاپن ASTER وماهواره های لندست از زمان اولین نصب MSSدر لندست(جولای۱۹۷۲)در صنعت اکتشاف مواد معدنی استفاده میشود.

نقشه بردار موضوعی بر روی لندست۴و۵ 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 حدود۱۸۵*۱۸۵ کیلومتر یعنی وسعت ۳۵۰۰۰ کیلومتر مربع را پوشش میدهد.سنجنده ETMعلاوه بر باند های طیفی موجود در TMدارای یک باند پانکروماتیک ۱۵متری 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 ۱۹۸۸به فضا پرتاب کرد.ERS-ECدر سال ۱۹۵۵ به فضا پرتاب شد که دارای سنجنده پانکروماتیک با تفکیک مکانی۸۵ متر و عرض برداشت۷۰کیلومتر میباشد و در ضمن یک سنجنده چند طیفیII LISS- با ۴باند VNIRمریی و قدرت تفکیک مکانی ۵’۲۳متری و یک باند SWIR،۷۰ متری و یک سنجنده دیگر به نام WIFSبا تفکیک مکانی۳’۱۸۸متری میباشد. با استفاده از سنجنده های ابرطیفی میتوان طیف کانیها را از تصویر استخراج و با استفاده از روشهای پردازش تصویر، محدوده ی کانیهای دگرسانی را مشخص کرد. سنجنده ی هایپریون که بر روی ماهواره EO-۱ ،و در گستره طیفی ۲/۴تا ۰/۴ میکرومتر نصب شده است.و در ۲۴۲ باند طیفی تصویربرداری می کند. با توجه به اینکه در این سنجنده برخی از باندها نسبت نویز به سیگنال بالایی دارند و کالیبره نشده اند تنها ۱۹۸ باند آن قابل استفاده است. سامانه تصویر برداری فوق نوری با پهنای ۷.۵ کیلومتر و پیکسلهایی با ابعاد۳۰*۳۰ متری را برای تمامی باندها برداشت می کند.

سنجنده ASTER که ۱۴ باند با قدرت جدایش طیفی بالاتری نسبت به داده های ماهواره ای TM دارد. دسترسی به اطلاعات طیف الکترومغناطیس به نحو چشمگیری افزایش یافته است. قدرت تفکیک بهتر و تنوع باندهای سنجنده ASTER ، امکان بررسی در محدوده مادون قرمز نزدیک (VNIR) فروسرخ طول موج کوتاه SWIR)، و مادون قرمز حرارتی (TIR) امکان بررسی دقیق تر رفتار طیفی کانی های شاخص زون های دگرسان شده را میسر ساخته است.