زمین شناسی و نقش آن در صنعت معدن

زمین شناسی چیست؟

زمین شناسی (Geology) از لغت یونانی Geo یعنی زمین و Logos به معنی علم گرفته شده است.  زمین شناسی علم مطالعه  زمین، شکل سطحی آن و فرآیند های فیزیکی و شیمیایی که در سطح و درون آن عمل می کنند، این علم در شاخه ها ی ذیل گسترش یافته است :

 

زمین شناسی چیست؟

زمین شناسی (Geology) از لغت یونانی Geoیعنی زمین و Logosبه معنی علم گرفته شده است. زمین شناسی علم مطالعه  زمین، شکل سطحی آن و فرآیند های فیزیکی و شیمیایی که در سطح و درون آن عمل می کنند، این علم در شاخه های ذیل گسترش یافته است :

زمین شناسی فیزیکی : بحث درباره رفتار فیزیکی زمین، چگونگی تشکیل و فرآیندهایی که بر روی آن تاثیر می گذارند یا تاثیر گذاشته اند.

ژئوفیزیک : درباره خواص فیزیکی زمین نظیر جاذبه ، ثقل ، فشار و حرارت بحث می‌کند. در قسمتی از این رشته که به نام ژئوفیزیک عملی معروف است ، نحوه استفاده از خواص زمین در پی‌گیری و اکتشاف مواد معدنی بحث می‌شود.

ژئوشیمی : مطالعه تخصصی ترکیبات زمین. این ترکیبات و فرآیند های شیمیایی در سطح و اعماق زمین تحت تاثیر دما، فشار و نیرو های تغییر شکل ، تجزیه رادیواکتیو و روابط ایزوتوپیک رخ می دهند

زمین شناسی تاریخی: درباره تاریخ زمین، تغییرات محیطی و گسترش اشکال حیات در زمین بحث می کند.

ژئوکرونولوژی : مطالعه سن سنگها، کانی ها، گیاهان، فسیل ها و حوادث را در بر می گیرد. همچون اندازه گیری نسبت تجزیه رادیواکتیو عناصر یافت شده در سنگهای موجود، تحلیل حلقه های درخت و لایه های رسوبی.

سنگ شناسی و کانی شناسی : با ترکیب شیمیایی، ویژگی های فیزیکی، ساختمان طبیعی و ساختار اتمی سنگها و کانی ها در ارتباط است. کانی ها مواد تشکیل دهنده ی همه سنگها و خاکها هستند. سنگ شناسی بررسی کانی ها و ترکیب شیمیایی سنگها و فرآیند های شیمیایی و فیزیکی مختلف که بر روی ساختمان سنگ ها تاثیر می گذارند را در بر می گیرد.

• کانی طبیعتاً هر عنصر یا ماده جامد، غیر آلی، نسبتاً متبلور،  دارای ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابت و ساختمان درونی منظم می باشد.
• سنگ ، توده های بهم پیوسته از یک نوع کانی یا بیشتر  در نتیجه فرآیند های زمین شناسی مختلف تشکیل شده اند. سنگها فقط بر طبق محتوای کانیهایشان تقسیم بندی نشده اند، بلکه همچنین بر حسب نحوه ی تشکیل شان ( آذرین، رسوبی و دگرگونی)، ترکیب شیمیایی، اندازه ذرات و ظاهر فیزیکی تقسیم بندی شده اند.

 

رسوب شناسی : شاخه ای از زمین شناسی که  در ارتباط با انتقال و ته نشست رسوبات و سنگهای رسوبی است.

آب شناسی : در ارتباط با همه جنبه های هیدروسفر زمین، تاثیر آن برروی تغییرات آب و هوایی و نوسان آب است.

زمین شناسی ساختاری : شاخه ای از زمین شناسی در ارنباط با حالت و موقعیت سازند های سنگی وابسته به همدیگر، رشته حوادثی که سبب شده تا این سازند ها به شکل کنونی خود برسند و نیروی مسئول برای این حوادث می باشد. نقشه زمین شناسی ابزار اصلی زمین شناسان ساختاری است.

زمین شناسی مهندسی:چگونگی استفاده از اطلاعات زمین شناسی در کارهای مهندسی نظیر سد سازی ، جاده‌ سازی و ... را مورد بررسی قرار می دهد.

زمین شناسی اقتصادی :تئوری ساختمان، ویژگی های شیمیایی و فیزیکی، محیط مناسب برای سازند، تکنیک ها و روش های مختلف برای اکتشاف نهشته های معدنی با پتانسیل اقتصادی دربر می گیرد. این شامل یک آشنایی با معدن کاری و تکنولوژی متالوژیکی و صنایع معدنی اقتصادی است.

زمبن شناسی همچنین شامل طبقه بندی و  نقشه برداری از ترکیب و توزیع ذخایر معدنی موجود در  زمین است.این دانش در صنعت معدن، در جهت پیدا کردن منابع معدنی بیشتر و ارتقاء منابع موجود عمل می کند.

 

فرآیند های زمین شناسی درگیر

یکی از راه های اکتشاف کانسار در نظر گرفتن فرآیندهای زمین شناسی است که مسئول تشکیل آنها می باشند. که بطور خلاصه در ذیل ارائه شده است :

فعالیت های آذرین : اتصال بعضی از عناصر به کانیهای سنگ ساز رایج، بدلیل اندازه ی یون هایشان به آسانی صورت نمی پذیرد، گاهی اوقات این عناصر در همان اوایل سرد شدن ماگما، متبلور شده و ضمن فرونشستن از محلول باقیمانده جدا می شوند. گاهی نیز دیر متبلور شده و در میان ماگمای متبلور به دام می افتند.

فعالیت های گرمابی : فعالیت آذرین غالباً منجر به چرخش محلولهای گرم در ورای منطقه ای می شود که فعالیت آذرین در آن رخ داده است. این محلولها، که برخی از آنها نیز ممکن است حاوی یونهای فلزی باشند، می توانند در میان سنگ دیواره خود حرکت کنند در اینجا همزمان با سرد شدن محلولها در شرایط فیزیکی و شیمیایی جدید، رسوبگذاری کانیها نیز ممکن است به وقوع بپیوندد.

هوازدگی : فرآیند های هوازدگی نیز در پیدایی برخی از مهمترین کانسارها دخیل است. این فرآیند به یکی از دو طریق زیر عمل می کند:

  -   هوازدگی ممکن است که باعث فروشسته شدن عناصر نامطلوب از مواد هوازده ی زمین شده و عناصر مطلوب را بصورت انباشته در مناطق بالایی خاک برجای می گذارد.

  -    ممکن است که عناصر دلخواه را در غلظت های کم، از نزدیکی سطح به مناطق عمیق تر منتقل سازد یعنی به جایی که این عناصر مجدداً در نواحی غنی شده رسوب کنند.

رسوبات پلاسر: بعضی از کانیها آنقدر سنگین بوده و در مقابل سایش نیز به حدی مقاومند که می توانند در نقاطی خاص، بصورت رسوبات لایه رودی انباشته شوند. سنگین تر بودن این کانیها از ماسه و شنار معمولی رود ممکن است که باعث شود تا بصورت انبانه هایی انباشته گردند. بر خی از این انبانه ها نشان داده اند که از نظر انباشت کانی به حدی غنی هستند که استخراج آنها از نظر اقتصادی مقرون بصرفه است اینگونه رسوبات را پلاسر می نامند.

 

 

نقش زمین شناسی در صنعت معدن

زمین شناسی نقش اساسی در صنعت معدن دارد زیرا در جهت اطمینان از استخراج سودآور مواد معدنی از ذخیره معدنی برای حداکثر سود و تعیین موقعیت ذخیره ی معدنی و تخمین مقادیر  آن کمک می کند.

نمونه هایی از وظایف زمین شناسی در صنعت معدن عبارتند از : ترسیم نقشه، ثبت و گردآوری داده های زمین شناسی در داخل و اطراف معدن، اکتشاف، تعیین سن و نمونه گیری از نهشته های معدنی، تفسیر و تهیه نقشه زمین شناسی از معدن، تهیه و ارائه داده ها، بررسی سطح کیفیت مواد معدنی تولید شده برای ارزیابی ذخیره، طبقه بندی منابع، ارزیابی ژئوتکنیک و بروز رسانی پایگاه داده و غیره.

ترسیم نقشه زمین شناسی:

  -    نشانه های زمین شناسی یک توده ی معدنی ممکن است شامل : حضور گوسان یا کلاهک لیچ شده و  سنگهای آلتره باشد

  -    تقاطع های ساختاری، برش ها، محور های چین

 

  -    انواع سنگهای مساعد

  -    ویژگی های توپوگرافی که نشان می دهد وضعیت سنگ غیر عادی است.

نمونه گیری زمین شناسی :

ژئوشیمی اکتشاف  یا معدن کاوی ژئوشیمیایی شامل هر روش اکتشاف کانسار که مبنی بر اندازه گیری سیستماتیک شیمیایی یا تاثیرات شیمیایی، ویژگی های که بطور طبیعی در مواد ایجاد می شود. مشخصه اندازه گیری شده بطور معمول نشانه تمرکز بعضی عناصر شیمیایی یا گروه عناصر می باشد. این ممکن است.

معدن کاوی زمین شناسی :

ژئوفیزیک اکتشاف یا معدن کاوی ژئوفیزیکی فقط شامل نقشه برداری ژئوفیزیکی به منظور اکتشاف مواد نمی شود، بلکه همچنین شامل نقشه برداری زیر سطحی واحد های زمین شناسی است. ردیابی و اکتشاف نهشته مواد بسادگی دست یافتنی نیست، مگر در اکتشاف مواد مغناطیسی، هادی های الکتریکی یا  به بارهای الکتریکی ویژه پاسخ دهد. بهرحال، روش های ژئوفیزیکی می تواند اطلاعات مهم درباره محیط نهشته شدن مواد، حتی بدون امکانات اکتشاف مستقیم فراهم کند. خلاصه روش های اکتشاف ژئوفیزیکی.

 

برنامه ریزی  از مهمترین جنبه های  مطالعات ژئوفیزیکی است. اول، باید محتمل ترین مدل زمین شناسی منطقه مورد نظر از لحاظ  عمق، هندسه پیکره، و مغایرت ویژگی های فیزیکی ماده معدنی و سنگ. دیگر فاکتور ها همچون عوارض زمینی، هزینه نقشه برداری، حق مالکیت زمین، شرایط محیطی، دسترسی تجهیزات ممکن است مهم باشند. ( سامنر 1992)

آنالیز تصاویر ماهواره ای و مدل های کامپیوتری در حال حاضر  از ابزار های کانه یابی مستقیم نیست اما آنها ممکن است با داده های زمین شناسی ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی ادغام شده تا کارایی برنامه اکتشاف را بهبود بخشند. آنها می توانند راهنمایی کنند تا روابط را بهتر درک کنیم و باعث کنترول کانه زایی و افزایش احتمال اکتشاف شود.