روشهای اکتشاف مواد معدنی-بخش نخست
شناسایی و ارزیابی یک زون ناهنجار با استفاده از روشهای مختلف می تواند توسط حفاری برای تعیین اینکه آیا آنومالی عیار و اندازه تبدیل به یک کانسار معدنی را دارد، قابل پیگیری می باشد. حفاری و آزمونهای اضافی برای کیفی نمودن یک منبع معدنی اندازه گیری شده و شاخص شده و سرانجام یک ذخیره کانسنگ، مورد استفاده قرار می گیرد. هیچ روش یا فن آوری واحدی استفاده نمی شود و بسیاری از آنها به صورت ترکیبی به کار گرفته می شوند. اجتناب از تعصب، مهم است، زیرا ممکن است یک فن آوری مفید در یک اکتشاف برای دیگری مناسب نباشد، چرا که ممکن است موقعیت زمین شناسی و نوع کانسنگ متفاوت باشد. در حالیکه ممکن است روشهای مختلفی در اکتشاف دخیل باشند، حفاری به طور مداوم ابزار اصلی اکتشاف است، زیرا این تنها روش مقرون به صرفه برای اندازه گیری ماهیت و میزان کانی سازی زیرسطحی می باشد.
روشهای اصلی کاوش
در آغاز قرن بیستم، پی جویی سطح زمین حدود 70 درصد اکتشافات را به خود اختصاص داده است، که بسیاری از آنها نزدیک به کانسارهای شناخته شده نبودند (از اینرو موقعیت greenfield نامیده شدند). پس از جنگ جهانی دوم، فن آوریهای ژئوفیزیکی که برای مقاصد جنگ توسعه یافته بودند و به دنبال آن فنون ژئوشیمیایی تازه توسعه یافته، نقشهای فزاینده مهمی در کاوش و اکتشاف داشتند. سهم مشترک آنها در کاوش تا اواسط دهه 1970 به اوج خود رسید، و در حدود 40 درصد اکتشافات مشارکت داشته اند. با اینحال، در اوایل نخست قرن بیست و یکم، اکتشافات مبتنی بر برونیابی کانی سازی شناخته شده در نزدیک موقعیت معدنی (brownfield) به روش کاوش غالب تبدیل شده است و تقریباً نیمی از کاوشها را به خود اختصاص داده است.
روشهای اولیه جستجو در مقیاس یک پروژه برای کانسارهای مس، نیکل، سرب و روی جهت تصمیمگیری برای اینکه کدام ناحیه سرانجام مورد کاوش قرار گیرد (930 کانسار با داده های موجود از 1568 کاوش).
هیچ روش یا فن آوری واحدی استفاده نمی شود و بسیاری از آنها به صورت ترکیبی به کار گرفته می شوند. اجتناب از تعصب، مهم است، زیرا ممکن است یک فن آوری مفید در یک اکتشاف برای دیگری مناسب نباشد.
زمین شناسی
نقشه زمین شناسی در مقیاسهای مختلف و مشاهدات زمین شناسی برای اکتشاف ضروری می باشند و ابزارهایی را برای شناسایی کانسارهای معدنی قابل استخراج را فراهم می سازند. نقشه های متالوژنی (فلز زایی) که برخی از سازمانهای دولتی تهیه می کنند، توسط زمین شناسان اکتشافی مورد استفاده قرار می گیرد. این نقشه ها اطلاعات ارزشمندی در رابطه با کانی سازی ارائه می دهند که زمین شناسان در رابطه با مدلهای کانسنگ از آنها استفاده می کنند تا ارزیابی کنند که چگونه ممکن است یک منطقه برای انواع مختلف کانسار مستعد باشد.
تهیه نقشه همچنین ممکن است شواهد زمین شناسی (به عنوان مثال، دگرسانی هیدروترمال) که منجر به کشف یک کانسار زیرسطحی می شود، را شناسایی نماید. به طور معمول، تهیه نقشه ها در مقیاسهای 1:250000 تا 1:50000 یا بیشتر توسط سازمانهای زمین شناسی انجام می شود. نقشه های ناحیه ای در مقیاسهای 1:100000 تا 1:25000 چارچوب زمین شناسی را برای برنامه ریزی و انجام برنامه های اکتشاف فراهم می نمایند، اکنون تهیه نقشه با استفاده از تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا و مدلهای رقومی ارتفاعی جایگزین استفاده از عکس هوایی یا نقشه توپوگرافی شده است. نقشه برداری زمین شناسی دارای سه کاربرد اساسی در اکتشاف است. اولین مورد، تهیه یک مبنا و بنیان زمین شناختی با کیفیت بالا برای پی جوییها و نشان دادن وجود محیطها و ویژگیهای زمین شناسی قابل کاوش، مانند ساختارهای منطقه ای، سنگهای آتشفشانی مناسب و نفوذی یا حوضه های رسوبی و غیره است. مورد دوم، شناسایی و ثبت شواهد معدنی، اعم از آثار کانیهای معدنی تا دگرسانی هیدروترمال مشخص و جستجوی پهنه بندی در این سیماها می باشد. در Oyu Tolgoi واقع در صحرای گبی مغولستان، مشاهدات از این نوع به طور مستقیم منجر به کشف یک کانسار پورفیری مس در کلاس جهانی شد.
کاربرد سوم شناسایی و مکانیابی ویژگیهای زمین شناسی است که ممکن است کانی سازی را مخفی یا دور نماید از قبیل گسلش یا رسوب مواد پوششی پس از کانی سازی. بسته به نوع کانسار مورد نظر، شناسایی شواهد کانی سازی، با سرنخهای ظریف که اغلب در تهیه نقشه اولیه از مناطق بزرگتر از دست می روند، ممکن است دشوار باشد.
تهیه نقشه زمین شناسی در طول اکتشاف در چندین مقیاس انجام می شود، شروع ایده آل از 1:10000 است که نقشه های ناحیه ای قابل اعتماد از طرف سازمانهای دولتی در دسترس می باشد. تهیه نقشه در این مقیاس به طور معمول مساحتی به طول 50 کیلومتر مربع را در بر می گیرد و اطلاعات مربوط به کانی سازی، از جمله چالهای قدیمی کاوش و معادن متروکه، مناطقی از رگه ها/ رگچه ها و دگرسانی هیدروترمال همراه، و همچنین ویژگیهای اساسی زمین شناسی از جمله انواع سنگ، کنتاکتها و ساختارها را ثبت می نماید.
هنگامیکه یک منطقه غیر عادی (دارای آنومالی) وجود داشته باشد، تهیه دقیق نقشه زمین شناسی در مقیاس 1:5000 تا 1:1000 (معمولاً با استفاده از GPS تفاضلی برای مکانیابی) بسته به نوع و اندازه بالقوه کانسار هدف انجام خواهد شد تا ویژگیهای مربوط به کانی سازی تا شناسایی شود. نقشه ها معمولاً در بیش از یک مقیاس تولید می شوند و مکان، شکل و زمین شناسی کلیه رخدادهای ثبت شده به همراه نقشه تفسیری زمین شناسی را نشان می دهند. این تهیه نقشه توسط اطلاعات اندازه گیریهای ژئوشیمیایی و احتمالاً ژئوفیزیکی تکمیل شده است، تا به همراه رابطه با زمین شناسی برای تصمیم گیری در مورد ضرورت کاوشهای بیشتر، احتمالاً منجر به حفاری، مورد استفاده قرار می یگرد.
ژئوشیمی
ژئوشیمی اکتشافی، یا کاوش ژئوشیمیایی، در کشورهای غربی در دهه 1940 به موازات پیشرفت در تجزیه و تحلیل عناصر کمیاب، حدود 15 سال پس از نخستین ژئوشیمی اکتشافی تحلیلی در سال 1932 روی خاکهای اتحاد جماهیر شوروی، انجام پذیرفت. انواع مختلفی از پی جوییهای ژئوشیمیایی بسته به نوع کانسار هدف و موقعیت زمین شناسی آن با استفاده از مناسبترین میانه ها - به عنوان مثال زهکشی (رسوب جریان)، خاک یا تالوس، سنگ، پوشش گیاهی و آب زیرزمینی - برای محیط استفاده می شود. روشهای ژئوشیمیایی برای استفاده در زمینهایی که ممکن است کانسار پوشانده شود، به طور فزاینده مورد آزمایش قرار می گیرند. بررسیهای ژئوشیمیایی زهکشی که به دنبال آن بررسیهای خاک انجام می شود، بطور معمول به روش مکمل، برای تمرکز جستجو برای یک کانسار جزئی یا کاملاً رخنمون یافته در یک منطقه بزرگ، متداولترین فنون ژئوشیمیایی می باشند. نمونه برداری از رسوب با فاصله گسترده (یک نمونه در هر چند کیلومتر مربع) ابتدا برای شناسایی مناطق دارای مقادیر فلزی غیر عادی (دارای ناهنجاری) انجام می شود، با کاهش وسعت نواحی غیر عادی (ناهنجار) به تدریج فاصله نمونه برداری از آبراهه ها (از فاصله چند کیلومتری به100 متر یا کمتر) کاهش می یابد. سپس مناطق دارای آنومالی با استفاده از ترکیبی از نمونه برداری از خاک و سنگ و تجزیه و تحلیل شیمیایی مرتبط، توسط جمع آوری نمونه ها از پادگانه ها یا از یک شبکه منظم، با جزئیات بیشتر مورد بررسی قرار می گیرند.
پیشرفتهای عمده در شیمی تحلیلی طی چند دهه گذشته، با آزمایشگاه های تجاری با کیفیت بالای موجود جهت فراهم نمودن تجزیه و تحلیل طیف وسیعی از انواع نمونه ها را با دقت بالا، حد تشخیصهای عناصر نادر در سطح ppb ، و زمان سریع تحویل، برای اکتشاف مواد معدنی کاربرد یافته اند.
نمونه برداری از رسوب با فاصله گسترده (یک نمونه در هر چند کیلومتر مربع) ابتدا برای شناسایی مناطق دارای مقادیر فلزی غیر عادی (دارای ناهنجاری) انجام می شود، با کاهش وسعت نواحی غیر عادی (ناهنجار) به تدریج فاصله نمونه برداری از آبراهه ها (از فاصله چند کیلومتری به100 متر یا کمتر) کاهش می یابد.
فن آوریهای موجود در حال حاضر برای ژئوشیمیستهای اکتشاف شامل آنهایی است که توسط سرنامهای متعدد از جمله: ICP-MS ، LA-ICP-MS و ICP-AES ، μLRS ، TIMS ، IDTIMS، SHRIMP ، SIMS ، GS و PIXE شناخته می شوند. برای کارهای میدانی، مهمترین تحولات فناوری، ابزارهای آنالیز دستی بوده که امکان تجزیه و تحلیل زمان واقعی خاک و سنگ را برای غلظت طیف وسیعی از عناصر اصلی و جزئی با استفاده از طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF) و شناسایی کانی را با استفاده از روشهای مادون قرمز موج کوتاه (SWIR) فراهم می سازند.
ژئوفیزیک
از روشهای ژئوفیزیکی می توان برای اندازه گیری نیروی جاذبه، شدت میدان مغناطیسی، رادیواکتیویته و چندین نوع پاسخ الکتریکی، از جمله آنهایی که در اثر اثرات مگنتوتلوریک تولید می شوند، استفاده نمود. اکثر این کاوشها به صورت زمینی و هوایی قابل انجام می باشند. روشهای لرزه ای مبتنی بر زمین می باشند و اگرچه در اکتشاف نفت و زغال سنگ مفید هستند اما تشخیص بازتاب کننده های کانسنگ احتمالی از واحدهای زمین شناسی در محیطهای غیر رسوبی یک محدودیت است.
در اکتشاف فلزات، معمولاً از خواص مغناطیسی، رادیومتری و هم پلاریزاسیون القایی (IP) یا الکترومغناطیس (EM) استفاده می شود. عمق نفوذ به نوع روش ژئوفیزیکی مورد استفاده و مصالح مورد بررسی وابسته است. کاوشهای لرزه ای سطحی، ثقل سنجی و مغناطیس سنجی، داده ها را تا عمق چندین کیلومتر ثبت می نمایند، در حالیکه ظرفیت نفوذ روشهای الکتریکی، معمولاً به کمتر از500 متر محدود می شوند. روشهای IP با نفوذ عمیق (بیش از 1 کیلومتر) اخیراً توسعه یافته اند و می توان با استفاده از فنون درون گمانه ای، سودمندی EM و IP را افزایش داد. فنون ژئوفیزیکی الکتریکی اختصاصی و تجاری توسعه یافته توسط شرکتهای مختلف برای کاوش کانسنگهای سولفید فلزی با موفقیت متفاوت مورد استفاده قرار گرفته اند.
عمق نفوذ به نوع روش ژئوفیزیکی مورد استفاده و مصالح مورد بررسی وابسته است.
با توسعه پیوسته و استفاده فزاینده از فنون ژئوفیزیکی، اندازه گیریهای اضافی ویژگیهای پتروفیزیکی سنگها برای بهبود مدلسازی (تفسیر) اندازه گیریهای ژئوفیزیکی، اکنون با استفاده از فنون پیچیده وارونسازی انجام که محتملترین منبع مسئول پاسخ ژئوفیزیکی را پیش بینی می کند، مورد نیاز می باشند.
---
پایان بخش نخست