توسعه روابط تخمين مقدار زمينه واحدهاي سنگي براساس داده هاي ژئوشيميايي رسوبات آبراهه اي و بهبود روش هاي تعيين حوضه هاي آنومال

STUDENT

DEGREE

YEAR

Geochemical exploration based on stream sediment sampling is one of the most successful tools in regional exploration of mineral deposits. Stream sediment samples commonly represent average chemical compositions of lithologic units in the drainage basin upstream of a certain sample location. It is why these materials are collected in the regional geochemical surveys. Various methods have been used in interpretation of stream sediment data in which geochemical landscapes are proposed to be modeled as either continuous or discrete fields. The sample catchment basin approach (SCBA) is one of the mostly-used discrete field techniques which its theoretical development date back to 1970s and 1980s. In SCBA, two main processes including correcting the geochemical background due to lithology and dilution correction are applied to avoid the creation of false anomalies and missing true anomalies and to more effectively delineation of anomalous catchment basins based on mathematical equation. This dissertation aims at presenting the improved equations in both aforementioned scopes. Dilution correction process is done by introducing the geomorphological and physiographical parameters of catchment basins in downstream dilution correction equation and the improvement in estimation of geochemical background is achieved by incorporating relative weathering rate of various lithological units. In addition to main aims of the present study, the results of applying discrete and continuous field mapping approaches, the efficiency of equations of geochemical background estimation of lithologies and catchment basins, the role of sampling density on mineralization detection and usefulness of the mixing models in determining relative contributions of upstream lithologies in geochemical content of stream sediment samples are also demonstrated. To do these tasks, four areas are selected including portions of the1:100,000 Saghez, Varzaghan, Takht-e-Soleiman and Kohpayeh geological maps. The datasets used here are a subset of stream sediment geochemical data from the Saghez, Varzaghan and Takht-e-Soleiman sheets, in which regional geochemical prospecting were conducted by the Geological Survey of Iran, while stream sediment geochemical data acquisition process including sampling design, sampling from stream sediments and upstream lithologies, sampling analysis and laboratory test from the Feshark (a part of Kohpayeh geological map) are conducted during current work. In this work, superiority of SCBA over the inverse distance weighting approach (IDWA) is demonstrated by comparing results of applying SCBA and IDWA to stream sediment geochemical datasets collected from three different regions containing different types of ore deposits. Also, the results demonstrate that dilution-correction and background-correction processes have significant role on anomaly delineation.

اکتشافات ژئوشيميايي به روش رسوبات آبراهه اي از موفق ترين روش ها در اکتشاف کانسارها به شمار مي‌رود. نمونه‌هاي رسوبات آبراهه‌اي، معمولاً معرف ترکيب شيميايي ناحيه وسيعي در بالادست خود هستند و اين نکته دليل اصلي انتخاب اين نوع مواد در پروژه‌هاي اکتشافات ژئوشيميايي ناحيه اي است. روش‌هاي متعددي در تجزيه و تحليل داده‌هاي رسوبات آبراهه‌اي مورد استفاده قرار گرفته است که در آن‌ها سيماي ژئوشيميايي به دو صورت پيوسته و گسسته مدل‌سازي شده است. روش تحليل حوضه آبريز نمونه يکي از متداول‌ترين روش‌هاي پردازش گسسته محسوب مي‌شود و مباني و توسعه نظري آن مربوط به دهه‌هاي هفتاد و هشتاد ميلادي است. در روش تحليل حوضه آبريز، دو فرآيند مهم شامل حذف اثر زمينه ژئوشيميايي واحدهاي سنگي بالادست با هدف جلوگيري از ايجاد آنومالي‌هاي کاذب و از دست دادن آنوماليهاي واقعي و نيز تصحيح اثر رقيق شدگي آنومالي ژئوشيميايي به منظور شناسايي مؤثرتر حوضه‌هاي آنومال، بر اساس تعدادي روابط رياضي صورت مي گيرد. هدف اصلي رساله حاضر ارائه روابط بهبود يافته اي در هر دو حوزه مذکور بوده است. تصحيح فرآيند رقيق شدگي با وارد ساختن پارامترهاي ژئومورفولوژيکي و فيزيوگرافي حوضه هاي آبريز و بهبود مقادير تخميني زمينه با لحاظ نمودن نرخ نسبي هوازدگي در واحدهاي سنگي مختلف صورت گرفته است. علاوه بر اهداف اصلي مذکور، در رساله حاضر به مقايسه روش‌هاي مدل‌سازي گسسته و پيوسته سيماهاي ژئوشيميايي، مقايسه کارايي روش‌هاي موجود در تخمين زمينه سنگ ها و تخمين زمينه حوضه‌هاي آبريز، بررسي نقش چگالي نمونه برداري در مقادير تخميني زمينه ژئوشيميايي واحدهاي سنگي و در موفقيت اکتشافي روش تحليل حوضه آبريز و استفاده از مدل‌هاي اختلاط در تعيين سهم واحدهاي سنگي در محتواي ژئوشيميايي نمونه‌هاي رسوبات آبراهه‌اي پرداخته شده است. براي تحقق اين اهداف، چهار مطالعه موردي شامل مناطقي از برگه هاي زمين شناسي 1:100000 سقز، ورزقان، تخت سليمان و کوهپايه انتخاب گرديد. در مناطق متعلق به برگه‌هاي سقز، تخت سليمان و ورزقان از داده‌هاي ژئوشيميايي رسوبات آبراهه اي برداشت شده توسط سازمان زمين شناسي و اکتشافات معدني کشور استفاده شده است و در منطقه فشارک (بخشي از برگه ي زمين شناسي کوهپايه)، کليه مراحل شامل طراحي و نمونه‌برداري از رسوبات آبراهه اي و واحدهاي سنگي، آناليز شيميايي و تست هاي آزمايشگاهي در راستاي اهداف اين رساله انجام شده است. در اين رساله، پس از مقايسه سيماهاي ژئوشيميايي حاصل از روش درون‌يابي عکس فاصله و روش تحليل حوضه آبريز نمونه در سه مطالعه ي موردي، برتري روش تحليل حوضه آبريز نسبت به روش درون يابي در شناسايي انديس‌هاي شناخته شده، اثبات گرديد. همچنين نشان داده شد که حذف اثرات زمينه واحدهاي سنگي و تصحيح رقيق شدگي آنومالي هاي ژئوشيميايي، نقش بسزايي در شناسايي آنومالي‌هاي ژئوشميايي دارد. به منظور تصحيح اثر رقيق شدگي آنومالي‌هاي ژئوشيميايي، چهار فاکتور مهم مربوط به ويژگي‌هاي ژئومورفولوژيکي و فيزيوگرافي حوضه هاي آبريز شامل شيب آبراهه ي اصلي، نسبت پستي و بلندي، مساحت و چگالي زهکشي به عنوان نماينده هايي براي نسبت تحويل رسوب حوضه‌هاي آبريز در رابطه تصحيح رقيق شدگي وارد گرديد و اعتبارسنجي روابط جديد با استفاده از چگالي نرمال شده، نقش مؤثر پارامترهاي مذکور در تصحيح فرآيند رقيق شدگي آنومالي هاي ژئوشيميايي را نشان داد. در اين تحقيق، آناليز حساسيتي درباره نقش چگالي نمونه‌برداري رسوبات آبراهه‌اي در تخمين زمينه واحدهاي سنگي و شناسايي انديس‌هاي شناخته شده در منطقه ورزقان صورت گرفته است. نتايج نشان داد که ميان چگالي نمونه هاي رسوبات آبراهه اي و تعداد انديس هاي شناسايي شده در منطقه ورزقان ارتباط خطي مستقيم و ميان چگالي نمونه‌برداري و کل مساحتي که در کلاس آنومالي قرار مي‌گيرد، ارتباط معکوس خطي وجود دارد. همچنين مقادير تخميني زمينه واحدهاي سنگي وابسته به چگالي نمونه برداري بوده و با کاهش آن، ميزان واريانس مقادير تخميني خصوصاً براي واحدهاي با غلظت بالا، بيشتر خواهد بود. اين رساله نشان داد که از ميان روش هاي تخمين زمينه، روش رگرسيون چندگانه هم در تخمين زمينه واحدهاي سنگي بالادست و هم در تخمين زمينه ژئوشيميايي کل حوضه آبريز نمونه، نسبت به روش ميانگين وزن دار، صحت و دقت بالاتري دارد. روش رگرسيون چندگانه به منظور تخمين زمينه يک واحد سنگي، از مساحت هاي همه واحدهاي سنگي استفاده کرده، حال آنکه روش ميانگين وزن دار تنها تغييرات مساحت واحد هدف در حوضه هاي مختلف را در تخمين زمينه آن واحد دخيل مي کند. معادلات تخمين زمينه و تصحيح رقيق‌شدگي آنومالي هاي ژئوشيميايي، مهاجرت مکانيکي عناصر در محيط هاي سوپرژن را در نظر مي گيرند و قادر به لحاظ نمودن مهاجرت هيدرومورفيکي نيستند. همواره بخشي از مواد فرسايش يافته به صورت پراکندگي هيدرومورفيک از حوضه آبريز نمونه خارج شده و يا در آن تغليظ مي يابند. در منطقه فشارک، نشان داده شد که اکسيدهاي آهن و منگنز ثانويه در تغليظ عناصري مانند Y و Yb در رسوبات آبراهه اي نقش داشته اند و مسئول بخشي از تغييرپذيري در غلظت هاي عناصر در نمونه هاي رسوبات آبراهه اي هستند.