توسعه روابط تخمین مقدار زمینه واحدهای سنگی براساس داده های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای و بهبود روش های تعیین حوضه های 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 ژئوشیمیایی به روش رسوبات آبراهه ای از موفق ترین روش ها در اکتشاف کانسارها به شمار می‌رود. نمونه‌های رسوبات آبراهه‌ای، معمولاً معرف ترکیب شیمیایی ناحیه وسیعی در بالادست خود هستند و این نکته دلیل اصلی انتخاب این نوع مواد در پروژه‌های اکتشافات ژئوشیمیایی ناحیه ای است. روش‌های متعددی در تجزیه و تحلیل داده‌های رسوبات آبراهه‌ای مورد استفاده قرار گرفته است که در آن‌ها سیمای ژئوشیمیایی به دو صورت پیوسته و گسسته مدل‌سازی شده است. روش تحلیل حوضه آبریز نمونه یکی از متداول‌ترین روش‌های پردازش گسسته محسوب می‌شود و مبانی و توسعه نظری آن مربوط به دهه‌های هفتاد و هشتاد میلادی است. در روش تحلیل حوضه آبریز، دو فرآیند مهم شامل حذف اثر زمینه ژئوشیمیایی واحدهای سنگی بالادست با هدف جلوگیری از ایجاد آنومالی‌های کاذب و از دست دادن آنومالیهای واقعی و نیز تصحیح اثر رقیق شدگی آنومالی ژئوشیمیایی به منظور شناسایی مؤثرتر حوضه‌های آنومال، بر اساس تعدادی روابط ریاضی صورت می گیرد. هدف اصلی رساله حاضر ارائه روابط بهبود یافته ای در هر دو حوزه مذکور بوده است. تصحیح فرآیند رقیق شدگی با وارد ساختن پارامترهای ژئومورفولوژیکی و فیزیوگرافی حوضه های آبریز و بهبود مقادیر تخمینی زمینه با لحاظ نمودن نرخ نسبی هوازدگی در واحدهای سنگی مختلف صورت گرفته است. علاوه بر اهداف اصلی مذکور، در رساله حاضر به مقایسه روش‌های مدل‌سازی گسسته و پیوسته سیماهای ژئوشیمیایی، مقایسه کارایی روش‌های موجود در تخمین زمینه سنگ ها و تخمین زمینه حوضه‌های آبریز، بررسی نقش چگالی نمونه برداری در مقادیر تخمینی زمینه ژئوشیمیایی واحدهای سنگی و در موفقیت اکتشافی روش تحلیل حوضه آبریز و استفاده از مدل‌های اختلاط در تعیین سهم واحدهای سنگی در محتوای ژئوشیمیایی نمونه‌های رسوبات آبراهه‌ای پرداخته شده است. برای تحقق این اهداف، چهار مطالعه موردی شامل مناطقی از برگه های زمین شناسی 1:100000 سقز، ورزقان، تخت سلیمان و کوهپایه انتخاب گردید. در مناطق متعلق به برگه‌های سقز، تخت سلیمان و ورزقان از داده‌های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای برداشت شده توسط سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور استفاده شده است و در منطقه فشارک (بخشی از برگه ی زمین شناسی کوهپایه)، کلیه مراحل شامل طراحی و نمونه‌برداری از رسوبات آبراهه ای و واحدهای سنگی، آنالیز شیمیایی و تست های آزمایشگاهی در راستای اهداف این رساله انجام شده است. در این رساله، پس از مقایسه سیماهای ژئوشیمیایی حاصل از روش درون‌یابی عکس فاصله و روش تحلیل حوضه آبریز نمونه در سه مطالعه ی موردی، برتری روش تحلیل حوضه آبریز نسبت به روش درون یابی در شناسایی اندیس‌های شناخته شده، اثبات گردید. همچنین نشان داده شد که حذف اثرات زمینه واحدهای سنگی و تصحیح رقیق شدگی آنومالی های ژئوشیمیایی، نقش بسزایی در شناسایی آنومالی‌های ژئوشمیایی دارد. به منظور تصحیح اثر رقیق شدگی آنومالی‌های ژئوشیمیایی، چهار فاکتور مهم مربوط به ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی و فیزیوگرافی حوضه های آبریز شامل شیب آبراهه ی اصلی، نسبت پستی و بلندی، مساحت و چگالی زهکشی به عنوان نماینده هایی برای نسبت تحویل رسوب حوضه‌های آبریز در رابطه تصحیح رقیق شدگی وارد گردید و اعتبارسنجی روابط جدید با استفاده از چگالی نرمال شده، نقش مؤثر پارامترهای مذکور در تصحیح فرآیند رقیق شدگی آنومالی های ژئوشیمیایی را نشان داد. در این تحقیق، آنالیز حساسیتی درباره نقش چگالی نمونه‌برداری رسوبات آبراهه‌ای در تخمین زمینه واحدهای سنگی و شناسایی اندیس‌های شناخته شده در منطقه ورزقان صورت گرفته است. نتایج نشان داد که میان چگالی نمونه های رسوبات آبراهه ای و تعداد اندیس های شناسایی شده در منطقه ورزقان ارتباط خطی مستقیم و میان چگالی نمونه‌برداری و کل مساحتی که در کلاس آنومالی قرار می‌گیرد، ارتباط معکوس خطی وجود دارد. همچنین مقادیر تخمینی زمینه واحدهای سنگی وابسته به چگالی نمونه برداری بوده و با کاهش آن، میزان واریانس مقادیر تخمینی خصوصاً برای واحدهای با غلظت بالا، بیشتر خواهد بود. این رساله نشان داد که از میان روش های تخمین زمینه، روش رگرسیون چندگانه هم در تخمین زمینه واحدهای سنگی بالادست و هم در تخمین زمینه ژئوشیمیایی کل حوضه آبریز نمونه، نسبت به روش میانگین وزن دار، صحت و دقت بالاتری دارد. روش رگرسیون چندگانه به منظور تخمین زمینه یک واحد سنگی، از مساحت های همه واحدهای سنگی استفاده کرده، حال آنکه روش میانگین وزن دار تنها تغییرات مساحت واحد هدف در حوضه های مختلف را در تخمین زمینه آن واحد دخیل می کند. معادلات تخمین زمینه و تصحیح رقیق‌شدگی آنومالی های ژئوشیمیایی، مهاجرت مکانیکی عناصر در محیط های سوپرژن را در نظر می گیرند و قادر به لحاظ نمودن مهاجرت هیدرومورفیکی نیستند. همواره بخشی از مواد فرسایش یافته به صورت پراکندگی هیدرومورفیک از حوضه آبریز نمونه خارج شده و یا در آن تغلیظ می یابند. در منطقه فشارک، نشان داده شد که اکسیدهای آهن و منگنز ثانویه در تغلیظ عناصری مانند Y و Yb در رسوبات آبراهه ای نقش داشته اند و مسئول بخشی از تغییرپذیری در غلظت های عناصر در نمونه های رسوبات آبراهه ای هستند.