تکنيک هاي مدل سازي درمحيط GIS جهت تعيين محدوده هاي پتانسيل دار معدني مس وطلا

(مطالعه موردي زون اکتشافي ميانه)

ناظمه اشرفيان فر- مريم عرفاتي - سيده رقيه موسوي- پانته آگياهچي- شيدا اسکندري

چكيده :

فناوري هاي نوين اكتشافي امروزه به عنوان ابزاري قدرتمندجهت شناسايي پتانسيل هاي معدني محسوب ميگردند.درراستاي بررسي هاي اكتشافي سيستماتيك ناحيه اي و بابهره گيري از سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي، زون اکتشافي ميانه كه درشمال غرب كشورواقع شده ودربرگيرنده قسمتي از استان آذربايجان شرقي مي باشد موردمطالعه قرارگرفته است.دراين ناحيه جهت شناسايي پتانسيل هاي معدني مس و طلا و در نهايت مشخص نمودن نواحي اميد بخش معدني،بررسي ووزن دهي پارامترهاي زايشي CRC  (CRC:Critical Recognition Criteria)لايه هاي اطلاعاتي مربوط به نقشه هاي زمين شناسي، ژئوفيزيك هوايي، دورسنجي وساختارهاي منطقه درمحيطGIS ( Geographical Information System) صورت گرفت.سپس مدلسازي هاي مرتبط با مدل متالوژني منطقه (طلاي اپي ترمال ومس پورفيري) انجام پذيرفت وماحصل آن تعيين واحد هاي کانه زا ( IGU:Intrinsic Geologic Unit) IGUناحيه موردمطالعه گرديد( جهت شناسايي پتانسيل هاي معدني مربوط به عناصرمس وطلا).براساس اين نقشه ها اولويت بندي مناطق اكتشافي امكان پذيرميگردد.

Abstract:

Nowadays, new exploration technologies are considered as a powerful means of recognizing mining potentials. Along with regional systematic exploratory researches, while making use of the geographical data systems, Mianeh exploration zone, located in North West use of the country and including part of East Azarbaydjan province has been studied. In this region, some researches on generic parameters weighing of data layers related to geological maps, airborne geophysics, remote sensing and regional structure studies has been carried out in GIS to identity the mining potentials for Copper, Gold and finally determine the promising mining areas; then some modeling related to the regions metrology model (porphyry) were done resulting in the related to elements   of maps. Also some priorities of exploration regions have been made possible.

مقدمه :

سيستم اطلاعات جغرافيايي  برنامه اي دقيق و تدوين شده براي جمع آوري و مرتب سازي لايه هاي اطلاعاتي ميباشد. اين سيستم شامل سه مرحله جمع آوري ، پردازش و تفسير و نهايتاً تركيب و تلفيق اطلاعات مي باشد كه سرانجام مي تواندياريگرمتخصصين امر، در رسيدن سريعتر  و دقيقتر به  اهداف هر پروژه باشد. زون اكتشافي ميانه از جمله نواحي جديد معرفي شده براي انجام مطالعات اكتشافي مي باشد كه درشمال غرب كشور قرار گرفته است. با توجه به وضعيت زمين شناسي و متالوژني موجود درمنطقه، اين زون جهت اكتشاف ذخاير طلا ومس در نظر گرفته شده است. هدف از مطالعه اين زون اکتشافي رامي توان  در موارد زيرخلاصه نمود : انجام مطالعه اكتشافي در مقياس ناحيه اي براي تعيين نواحي مستعد كاني سازي اقتصادي شامل معرفي مدل اكتشافي براي اين زون اكتشافي با هدف پي جويي ذخايرطلا ومس و معرفي نواحي پتانسيل دار براي اكتشاف تفضيلي طبق مدل فوق.روش مطالعه:در اين پروژه ابتدا با توجه به شرايط زمين شناسي ونوع كانسارهاي محتمل والگوهاي كاني سازي درمنطقه مدل اكتشافي لازم براي اين نوع كاني سازيها مشخص گرديده است.در اين مدل عوامل زيرمورد توجه قرار مي گيرد: بررسي سنگ ميزبان ،سنگ منشاوساختارهاي موثر برآنها .براي دستيابي به اطلاعات فوق، اطلاعات زمين شناسي ومعدني، ساختاري ،دورسنجي وژئوفيزيك هوايي زون (CRC) جمع آوري گرديده  و  مدل اکتشافي براي طلا (اپي ترمال)و مس(پورفيري)در نظر گرفته شد .منظور از مدل اکتشافي در واقع استفاده ازلايه هاي اطلاعاتي مختلف (CRC)  در\" جاي مناسب\" و با\" ارزش متناسب\" مي باشد که البته با اشراف کامل به شرايط متالوژني منطقه مقدور مي باشد وشرح کامل آن در اينجا مقدور نيست ،ولي تمامي مراحل انجام پروژه اکتشافي(جمع آوري،پردازش و تلفيق داده ها)وتعيين واحد هاي کانه زا         IGU)) با توجه به آن صورت گرفته است.     

بحث:

 - موقعيت جغرافيايي و راههاي دسترسي به منطقه: ناحيه مورد مطالعه درمحدوده اي با طول جغرافيايي َ00وْ46 تا َ00وْ48 خاوري وعرض جغرافيايي َ00وْ37 تا َ00وْ38 شمالي قرار گرفته است وبراساس تقسيمات كشوري دراستان آذربايجان شرقي واقع مي باشد(نقشه 1) .آب وهواي اين منطقه از نوع كوهستاني است. نواحي مرتفع ورشته‌كوههاي مهم ناحيه بيشتر دربخش‌شمالي ومركز پراكنده‌شده اندكه بلندترين ارتفاعات مربوط به قله سهند با ارتفاع 3500 متر وپست ترين نقاط داراي ارتفاعي حدود1000 متر از سطح دريا مي باشد.تعداد زيادي راه شوسه وفرعي كه شهرهاي بزرگ را به روستاها وصل مي كند ودرمجموع دسترسي به منطقه آسان مي باشد.- گردآوري اطلاعات موجود :1- داده هاي زمين شناسي:  داده هاي زمين شناسي يكي از مهترين لايه هاي اطلاعاتي در تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني مي‎باشد. در اينجا جهت مطالعه زمين شناسي وچينه شناسي زون ،از نقشه هاي زمين شناسي زون استفاده شده است . محدوده زون اكتشافي ميانه شامل هشت ورقه000،1:100 زمين شناسي ميانه،سراب، قره چمن، بستان آباد ،قره  آغاج ،سراسكندر، اسکو ومراغه مي باشد. جهت آماده سازي اين لايه اطلاعاتي ،طبق نظرمشاور زون، واحدهاي نفوذي مهم كانه زا شامل واحدهاي آپليت،داسيت-ريوداسيت،گرانيت- گرانوديوريت،دياباز،ديوريت-گرانوديوريت،گرانيت،ميكروديوريت ،بازالت-آندزيت-تراكيت، همينطور واحد سينيتي از واحدهاي ديگر جدا گرديد. از نظر زماني نيز واحدهاي ائوسن، اوليگوسن، ميوسن وقسمتي از واحدهاي پالئوزوئيك جدا شدند. محدوده هاي آلتراسيوني نقشه هانيز از ساير واحدها جدا شده وبه اين ترتيب لايه زمين شناسي جهت بدست آوردن نقشه آنتروپي زمين شناسي و تلفيق آماده گرديد.  - داده هاي ژيوفيزيك هوايي : دادهاي ژئوفيزيك هوايي موجود براي بررسي زون ميانه شامل داده هاي مغناطيس سنجي وراديومتري بوده و به شرح زيرميباشد: لايه نواحي آلتراسيون پتاسيك ، لايه آلتراسيون کلي زون، لايه نواحي با پتاسيم بالا(High Potash) ، لايه توده هاي نفوذي كم عمق (Shallow depths)، لايه همايندهاي بازالتي وريوداسيتي در زون، لايه داسيت هاي منطقه- داده هاي دورسنجي: داده هاي ماهواره اي استفاده شده در اين پروژه، داده هاي سنجنده⁺ ETM از ماهواره LANDSAT 7 بوده است . لايه اطلاعاتي آلتراسيون دورسنجي منتج از اين  داده ها مي باشد.   

- جمع آوري اطلاعات ساختاري(گسل ها وساختارهاي حلقوي):با توجه به اهميت عوارض ساختاري در ارتباط با كاني زايي،براي تهيه يك نقشه حتي المقدور كامل، از چندين منبع اطلاعاتي استفاده شده است كه به ترتيب عبارتند از:الف)گسل هاي استخراج شده از نقشه هاي زمين شناسي با مقياس1:100،000ب) گسل هاي عمقي وساختارهاي حلقوي حاصل از استنتاج اطلاعات ژئوفيزيك هوايي5/7 كيلومتري ج)گسل ها وكليه عوارض خطي وساختارهاي حلقوي حاصل از تفسير تصاوير ماهواره اي TM. پس از انجام تصحيحات  مکرر و حذف گسله هاي تکراري لايه کلي گسله ها ي زون  آماده گرديد. - جمع آوري اطلاعات ژئوشيمي و معدني: به علت نداشتن لايه ژئوشيمي وانديسهاي معتبر و کافي ،اين لايه در تلفيق نهايي استفاده نشده و تنها از چند انديس محدود که در دست بود جهت مشاهده تطابق و يا عدم تطابق آنها با نقشه هاي نهايي استفاده شده است. پردازش داده ها و تهيه نقشه هاي نشانگر : پس از جمع آوري لايه هاي اطلاعاتي مورد نياز براي يك پروژه سيستم اطلاعات جغرافيايي، اين اطلاعات بايد مورد پردازش قرار گيرد، بدين معني كه بتوان هر لايه اطلاعاتي را به بهترين نحو براي هدف نهايي (تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني) مورد استفاده قرار داد. در نتيجه اين پردازشها بر روي هر لايه اطلاعاتي، نقشه جديدي بدست مي آيد كه به آنها نقشه هاي نشانگر اطلاق مي گردد. بنابراين براي هر سري از داده ها ، با توجه به هدف مورد نظر، مي توان نقشه يا نقشه هاي متعدد نشانگر بدست آورد. نقشه هاي نشانگر مي توانند به صورت دوتايي (داراي دوكلاس) Binary و يا به صورت چندكلاسي ((Multi-class تهيه شوند. در نقشه هاي دوتايي، مناطق باارزش باكلاس يك و مناطق ديگر باكلاس صفرو يا بيشتر مشخص مي شوند، اما در نقشه هاي چندكلاسي، عوارض مي توانند از گستره ارزش دار وسيعتري برخوردار باشند. در اين گزارش، براي تهيه نقشه هاي نشانگر مس وطلا،ازهر دو نقشه نشانگر فوق در  روشهاي  منطق فازيFuzzy Logic)) وSimple Overlay استفاده شده است.- نقشه نشانگر واحدهاي زمين شناسي: دراين مرحله با استفاده از نقشه رمين شناسي که در قسمت جمع آوري داده ها اشاره شد،نقشه نشانگر واحد هاي زمين شناسي  (نقشه 2) و در نهايت نقشه آنتروپي زمين شناسي (با مقياس 1:100،000) بدست آمد.(نقشه 3) ( آنتروپي در واقع بيشترين بي نظمي در مرز واحدهاي زمين شناسي را نشان مي دهد كمه احتمال بروز كانه زايي در اين نواحي بالاتر است) . ازلايه اطلاعاتي زمين شناسي بدست آمده طبق مراحل فوق،درمرحله تلفيق ومدلسازي،با ارزش دادن به واحدهاي مختلف با توجه به مدلهاي اكتشافي وتلفيق ،استفاده مي شود. - پردازش وتهيه نقشه هاي نشانگر گسله ها وساختارهاي حلقوي:دراين مرحله ابتدا گسل هاي تصحيح شده در سه گروه با روندهاي (NW,NS,NE) تفكيك شدند،زيرا طبق نظر مشاور زون هر روند اهميت خاص خود را در كاني سازي داشته است. از آنجا كه گسل ها نه در مفهوم خطوط بلكه در وسعت زون يا زون هاي گسله مد نظر هستند به منظور ارزش دار كردن اين محدوده ومشخص نمودن بهترين شعاع از نظر داشتن بيشترين ارتباط با كاني سازي،نقشه بافرگسل ها دريك كلاس 500متري بري هر سه گروه طبق نظرمشاوران  زون تهيه شد. البته لازم به ذكراست كه بعد از مدل سازي اوليه،طبق نظر مشاور زون تصميم گرفته شد كه درمورد گسل ها تجديد نظر شود وفقط محل تقاطع بافرگسل ها درمدل سازي تأثير داده شود،زيرا محل تقاطع عوارض خطي بهترين مكان براي كاني سازي مي باشند(نقشه 4- الف،ب،ج ) ،بدين ترتيب دراين مرحله نيز نقشه نشانگر گسله ها بعد از ارزش دهي تهيه شده و درمدل سازي نهايي مورد استفاده قرارگرفت.ساختارهاي حلقوي حاصل از تفسير اطلاعات ماهواره اي وژئوفيزيك هوايي نيز بعد از تصحيح هركدام جداگانه براساس مساحت به سه گروه (ساختارهاي بزرگ،متوسط وكوچك) تقسيم شدند،زيرا اين عوارض نيز براساس مساحت تأثير خاص خود را دركاني سازي داشته اند.وبدين ترتيب نقشه نشانگرآنها نيز تهيه گرديد. پردازش وتهيه نقشه هاي نشانگر لايه هاي اطلاعاتي ژئوفيزيکي و آلتراسيون دورسنجي: اين دو گروه داده ابتدا به Grid  تبديل شده وطبق ارزش مورد نظر در مدل متالوژني، ارزش داده شده است. ولي به علت تعدد آنها ،ارائه آنها در اينجا مقدور نبود. مدلسازي ومعرفي نواحي اميد بخش معدني: - مدل اپي ترمال : دراين مدل كه جهت پي جويي طلا پيشنهاد شد،لايه هاي اطلاعاتي زيرمورد استفادده قرار گرفتند.1- لايه تقاطع گسله ها2-لايه نواحي داراي آلتراسيون پتاسيك (ژئوفيزيك هوايي)3- لايه آلتراسيون (ژئوفيزيك هوايي)4- لايه آلتراسيون دورسنجي5- لايه زمين شناسي6- لايه رينگهاي حاصله از مطالعات دورسنجي 7- لايه رينگهاي حاصله از مطالعات ژئوفيزيك هوايي8- لايه هاي توده هاي نفوذي كم عمق (shallow depths)(ژئوفيزيك هوايي)9- لايه توده هاي همايندهاي بازالتي وريوداسيتي (ژئوفيزيك هوايي)10- لايه داسيت هاي منطقه(ژئوفيزيك هوايي)11- لايه آنتروپي زمين شناسي12- لايه آلتراسيون موجود در برگه ميانه(نقشه زمين شناسي ميانه)13- لايه آلتراسيون  برگه قره چمن(نقشه زمين شناسي قره چمن)14- لايه زون سيليسي برگه قره چمن(نقشه زمين شناسي قره چمن). براي بدست آوردن نقشه نواحي اميد بخش براي مدل اپي ترمال،از دو روش Simple overlay وفازي Fuzzy logic استفاده شده است.در روش Simple overlay ،با توجه به تأثير هركدام لايه هاي اطلاعاتي دركانه زايي از نوع اپي ترمال، ارزشهاي متفاوتي به اين لايه ها داده شده وسپس تلفيق نهايي انجام پذيرفته است.(نقشه5الف).در روش فازي نيز لايه هاي اطلاعاتي فوق بين صفرتا يك ارزش گذاري شده وسپس تلفيق نهايي انجام پذيرفت.(نقشه5ب).با ملاحظه نقشه هاي  5الف وب،ملاحظه مي شود كه نتايج حاصل از دو روش Simple overlay وFuzzy logic بسيار نزديك مي باشد . واين مسئله با توجه به متفاوت بودن اساس دو روش فوق الذكر نشاندهنده صحت نسبي مدلسازي هاي انجام شده است. 2- مدل پورفيري: دراين مدل كه براي طلا ومس پورفيري پيشنهاد شد،لايه هاي اطلاعاتي زير مورد نظر قرار گرفتند: 1- لايه اطلاعاتي تقاطع گسل ها 2- لايه نواحي آلتراسيون پتاسيك(ژئوفيزيك هوايي)3- لايه نواحي با پتاسيم بالا(High Potash) (ژئوفيزيك هوايي)4- لايه آلتراسيون ژئوفيزيك هوايي5- لايه آلتراسيون دورسنجي 6- لايه زمين شناسي7- لايه رينگهاي حاصل از مطالعات دورسنجي8- لايه رينگهاي حاصل از مطالعات ژئوفيزيك هوايي9-لايه توده هاي نفوذي كم عمق زون (ژئوفيزيك هوايي)10- لايه آلتراسيون موجود در برگه ميانه(نقشه زمين شناسي ميانه)11- لايه آلتراسيون برگه قره چمن(نقشه زمين شناسي قره چمن) 12- لايه آنتروپي زمين شناسي .جهت بدست آوردن نقشه هاي نواحي اميد بخش براي مدل پورفيري نيز مانند مدل اپي ترمال،از روشهاي  Simple overlay (نقشه6 الف) وFuzzy logic  (نقشه6 ب) استفاده شده است. دراينجا نيز نتايج حاصل از دو روش مذكور نزديكي وهمپوشاني زيادي را نشان مي دهند .جداول 1و2 نشان دهنده ارزش(Score )هرلايه اطلاعاتي در روش  Simple overlay. ميباشد.همانطور که قبلا ذکر شد،در روش  Fuzzy logicنيز متناسب با اين ارزشها، لايه هاي اطلاعاتي بين صفر و يک ارزش دهي شده اند ولي ارائه جداول آن در اين بحث نمي گنجد و تنها شبکه استنتاجي آن به صورت شماتيک ترسيم شده است.

نتيجه گيري:

 با توجه به نزديک بودن نتايج دو روش استفاده شده در تلفيق، مي توان نتيجه گرفت که تلفبق نهايي از درصد صحت نسبي  بالايي برخوردار بوده است. به عبارتي، با استفاده ازلايه هاي اطلاعاتي زون (CRC) (با توجه به خطا هاي موجود در تمامي داده ها) وبابهره گيري از مدلهاي اکتشافي مربوطه ،به نتيجه مطلوبي در تعيين نقشه هاي اميد بخش معدني و يا (IGU) مورد نظر رسيده است . در هر نقشه نهايي محدوده هايي جهت  عمليات  اکتشافي معرفي گرديد(نقشه هاي 5و6)که با انجام عمليات صحرايي، تعدادي از آنها براي مطالعات بيشتر در نظر گرفته شده اند.

منابع فارسي :

1- گزارش بررسي‌هاي اكتشافات سيستماتيك ناحيه‌اي وشناسايي نواحي اميد بخش معدني در زون ميانه.

3- نقشه زمين شناسي( مقياس 1:100،000 )  ورقه هاي ميانه ،سراب،قره چمن ،بستان آباد،هشترود،مراغه واسكودر ،سازمان زمين شناسي

4- گزارش پروژه تهيه نقشه متالوژني استان آذربايجان شرقي،مهندسين مشاور پيچاب كاوش، 79-1380.

Refrences:

1-       Bonham – Garter, G.F., 1994, Geographic Information System for geoscientists : Modelling with GSI, Pergamony Oxford, 398 P.

نويسندگان :

ناظمه اشرفيان فر،کارشناس ارشد پترولوژي،پژوهشکده علوم زمين1380 ،کارشناسGIS گروه اطلاعات زمين مرجع سازمان زمين شناسي.

مريم عرفاتي،دانشجوي کارشناسي ارشد زمين شناسي اقتصادي در دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال کارشناسGIS گروه اطلاعات زمين مرجع سازمان زمين شناسي.

سيده رقيه موسوي،کارشناس ارشد پترولوژي، پژوهشکده علوم زمين1382 کارشناسGIS گروه اطلاعات زمين مرجع سازمان زمين شناسي.

پانته آگياهچي، دانشجوي دکتري ژئو مورفولوژي ، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم تحقيقات، کارشناسGIS، معاون گروه اطلاعات زمين مرجع سازمان زمين شناسي.

شيدا اسکندري،کارشناس زمين شناسي، دانشگاه تربيت معلم تهران، کارشناسGIS گروه اطلاعات زمين مرجع سازمان زمين شناسي.

-Pic-1موقعيت جغرافيايي رون ميانه

Pic-2- نقشه نشانگر واحدهاي زمين شناسي

Pic-3- نقشه آنتروپي زمين شناسي