مقایسه نتایج روش¬های زمین¬آماری خطی و غیرخطی در مدلسازی و ارزیابی ذخیره کانسار مس نارباغی شمالی ساوه
محورهای موضوعی :
رضا احمدی
1
(دانشگاه صنعتی اراک)
کلید واژه: کانسار مس نارباغی شمالی ساوه, کریجینگ شاخص چندگانه, لاگ کریجینگ, Datamine, SGeMS ,
چکیده مقاله :
در پژوهش حاضر ارزیابی کانسار مس نارباغی شمالی ساوه با استفاده از روش¬های تخمین زمین¬آماری خطی و غیرخطی صورت گرفته و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. برای این منظور ابتدا متوسط عیار و میزان ذخیره کانسار با روش¬های لاگ کریجینگ و کریجینگ شاخص چندگانه با استفاده از نرم¬افزار SGeMS2 برای عیار حدهای 1000، 1500، 2000 و 2500 گرم¬برتن (ppm) محاسبه شد و نمودارهای عیار- تناژ کانسار رسم شد. سپس به کمک نرم¬افزار Datamine مدلسازی کانسار صورت گرفت و متوسط عیار و میزان ذخیره کانسار با روش کریجینگ معمولی بلوکی نیز تخمین زده شد. نتایج پژوهش نشان میدهد که اختلاف ذخیره روشهای لاگ کریجینگ و کریجینگ معمولی بلوکی به¬ازای عیار حدهای مذکور به¬ترتیب برابر با 96/0، 18/19، 81/9 و 44/10 درصد است. همچنین اختلاف ذخیره بین روشهای کریجینگ شاخص و کریجینگ معمولی بلوکی نیز به¬ازای عیار حدهای مذکور به¬ترتیب برابر با 45/13، 21/9، 73/14 و 63/11 درصد است. بهطورکلی نزدیک بودن نتایج تخمین متوسط عیار و میزان ذخیره توسط سه روش مورد استفاده، دلیلی بر صحت نتایج و عملکرد پژوهش است. بالاتر بودن متوسط عیار در روش کریجینگ شاخص چندگانه نسبت به روش¬های دیگر، به¬دلیل اختلاط کمتر کانسنگ و باطله و درنتیجه درجه خلوص بیشتر بلوک¬های ماده معدنی در این روش است. همچنین علت بیشتر بودن میزان ذخیره با روش کریجینگ معمولی بلوکی به کمک نرم-افزار Datamine دخالت کاربر در تعیین منطقه تاثیر گمانه¬ها در فواصل عمقی کانی¬سازی شده در داخل گمانه¬هاست.
In this research, Saveh North-Narbaghi copper deposit was evaluated by using linear and nonlinear geostatistical methods and their results were compared. To achieve the goal, in the first step, average grade and ore reserve were calculated using log-kriging and indicator kriging with cut off grades of 1000, 1500, 2000, and 2500 (ppm) by SGeMS2. Then the deposit was simulated by Datamine software and the average grade and ore reserve were estimated through ordinary kriging method. The results of the research show that the differences between log-Kriging and ordinary Kriging with applied cut off grades for the ore reserve are 0.96%, 19.18%, 9.81% and 10.44% respectively. Also, the discrepancy between indicator Kriging and ordinary kriging methods with applied cut off grades are 13.45%, 9.29%, 14.73% and 11.63% respectively. In general, the accuracy of the results and research performance are understood from the proximity of the results of average grade and amount of ore reserve estimation employed by all three methods. However, the average grade with different cut off grades by multiple indicator Kriging method is higher than the other methods due to lower blending ore and gangue in this method and high degree of purity of ore blocks compared with the other methods. Also, the reason of overestimation obtained by ordinary block kriging using Datamine software is related to the user's intervention in determining the mineralized intervals in the boreholes on the basis of experience and recognition of the deposit condition.
احمدی، ر.، 1388. کاربرد الگوهای آماری در ارزیابی ذخایر معدنی با نگرشی بر معدن مس علی¬آباد یزد. گزارش طرح پژوهشی طرف قرارداد با دانشگاه علم و صنعت اراک، 102.
احمدي، ر.، 1398. درسنامه ديجيتال (الکترونيکي) ارزيابي ذخاير معدني. انتشارات دانشگاه صنعتی اراک، 250.
پیچاب کانسار، مهندسین مشاور، 1394. گزارش پایانی عملیات اکتشافی در محدوده اکتشافی مس نارباغی شمالی، 356.
جلالي، م.، رحیمی پور، غ.ل.، دیانتی، م.ر. و تقوایی نژاد، م.، 1388. بررسي اعتبار برآوردگرهاي کريجينگ خطي و غيرخطي در پهنهبندی بلوک¬هاي کانسنگ و باطله در معدن مس سرچشمه. کنفرانس ملی علوم زمین، سال بیستم، 79، 95-10.
حسنی پاک، ع.ا. و شرف‌الدین، م.، 1380. تحلیل دادههای اکتشافی، انتشارات دانشگاه تهران، 987.
حسني‌پاك، ع.ا. و خالصی، م.ر.، 1382. مدیریت خطا و ریسک در اکتشاف، موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه تهران، 382.
حسنی¬پاک، ع.ا.، 1377. زمین¬آمار (ژئواستاتیستیک)، انتشارات دانشگاه تهران، 314.
قاجار، ی. و سلطانی محمدی، س.، 1393. مقایسه روش¬های کریجینگ شاخص و لاگ کریجینگ در تفکیک کانسنگ¬های هماتیتی و مگنتیتی در معدن آهن جلال¬آباد، همایش ملی زمین¬شناسی و اکتشاف منابع، شیراز.
کایدانی، م. و دلبری، م.، 1389. پهنه¬بندی شوری خاک و ارزیابی ریسک شوری در منطقه میانکنگی (سیستان) با استفاده از روش¬های زمین¬آماری، مجله علمی کشاورزی، 35، 1، 60-49.
مدنی، ح.، 1374. مبانی زمین¬آمار. انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر- واحد تفرش، 659.
مدني، ح.، ۱۳۷۶. اصول پي¬جویي، اکتشاف و ارزيابي ذخاير معدني. انتشارات خانه فرهنگ، 816.
Alavi, M., 1991. Sedimentary and structural characteristics of the paleo-Tethys remnants in Northeastern Iran. Geological Society of America Bulletin, 103, 8, 983- 992.
Annels, A.E., 2012. Mineral Deposit Evaluation: A Practical Approach, Chapman and Hall, London, XV, 436.
Bohling, G., 2007. SGeMS Tutorial Notes in Hydrogeophysics: Theory, Methods, and Modeling. Boise State University, Boise, Idaho, 26.
Choudhury, S., 2015. Comparative Study on Linear and Non-Linear Geostatistical Estimation Methods: A Case Study on Iron Deposit, Procedia Earth and Planetary Science, 11, 131–139.
Gossage, B., 1998. The Application of Indicator Kriging in the Modeling of Geological Data, Proceedings of a one day symposium: Beyond ordinary kriging. October 30th, Perth Western Australia. Geostatistical Association of Australasia.
Journel, A.G., 1983. Nonparametric estimation of spatial distributions: Mathematical Geology, 15, 445–468.
Journel, A.G., 1989. Fundamentals of Geostatistics in Five Lessons, Short Course in Geology, American Geophysical Union, 8, 57.
Remy, N., Boucher, A. and Wu, J., 2006. SGeMS User’s Guide, Stanford University, Stanford, 129.
Remy, N., Boucher, A. and Wu, J., 2009. Applied Geostatistics with SGeMS: A User's Guide, Cambridge University Press, New York, 284.
Rendu, J.M., 1981. An Introduction to Geostatistical Methods of Mineral Evaluation, South African Institute of Mining and Metallurgy monograph series, Johannesburg, 84.
Stoecklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: A Review. American Association of Petroleum Geologists, 52, 7, 1229–1258.
Switzer, P., 1977. Estimation of spatial distributions from point sources with application to air pollution measurement: Bulletin of the International Statistical Institute., 47, 123–137.
مقایسه نتایج روشهای زمینآماری خطی و غیرخطی در مدلسازی و ارزیابی ذخیره کانسار مس نارباغی شمالی ساوه
رضا احمدي1و*
1. استادیار گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک
چکيده
در پژوهش حاضر ارزیابی کانسار مس نارباغی شمالی ساوه با استفاده از روشهای تخمین زمینآماری خطی و غیرخطی صورت گرفته و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. برای این منظور ابتدا متوسط عیار و میزان ذخیره کانسار با روشهای لاگ کریجینگ و کریجینگ شاخص چندگانه با استفاده از نرمافزار SGeMS2 برای عیار حدهای 1000، 1500، 2000 و 2500 گرمبرتن (ppm) محاسبه شد و نمودارهای عیار- تناژ کانسار رسم شد. سپس به کمک نرمافزار Datamine مدلسازی کانسار صورت گرفت و متوسط عیار و میزان ذخیره کانسار با روش کریجینگ معمولی بلوکی نیز تخمین زده شد. نتایج پژوهش نشان میدهد که اختلاف ذخیره روشهای لاگ کریجینگ و کریجینگ معمولی بلوکی بهازای عیار حدهای مذکور بهترتیب برابر با 96/0، 18/19، 81/9 و 44/10 درصد است. همچنین اختلاف ذخیره بین روشهای کریجینگ شاخص و کریجینگ معمولی بلوکی نیز بهازای عیار حدهای مذکور بهترتیب برابر با 45/13، 21/9، 73/14 و 63/11 درصد است. بهطورکلی نزدیک بودن نتایج تخمین متوسط عیار و میزان ذخیره توسط سه روش مورد استفاده، دلیلی بر صحت نتایج و عملکرد پژوهش است. بالاتر بودن متوسط عیار در روش کریجینگ شاخص چندگانه نسبت به روشهای دیگر، بهدلیل اختلاط کمتر کانسنگ و باطله و درنتیجه درجه خلوص بیشتر بلوکهای ماده معدنی در این روش است. همچنین علت بیشتر بودن میزان ذخیره با روش کریجینگ معمولی بلوکی به کمک نرمافزار Datamine دخالت کاربر در تعیین منطقه تاثیر گمانهها در فواصل عمقی کانیسازی شده در داخل گمانههاست.
واژههای کلیدی: کانسار مس نارباغی شمالی ساوه، کریجینگ شاخص چندگانه، لاگ کریجینگ، Datamine،SGeMS
مقدمه
تخمین ذخیره یکی از مهمترین مراحل عملیات اکتشافی است و ازآنجاییکه اغلب براساس اطلاعات اکتشافی معدود انجام میشود، نیاز به‌دقت بالایی دارد. تخمین ذخایر معدنی به روشهای گوناگونی انجامپذیر است که تفاوت این روشها در دقت و سرعت الگوریتم محاسبه و دادههای مورد نیاز آن روشها است. به همين دلیل انتخاب بهترین روش تخمین و برآورد خطای تخمین، اهمیت زیادی دارد. ازآنجایی که ذخایر معدنی در سطح زمین یا در اعماق آن، به شکلهای بسیار متفاوتی یافت میشوند، انتخاب روش محاسبه ذخیره، تابع وضعیت ماده معدنی و مشخصات کارهای اکتشافی است (مدنی، 1376). تخمینگرهای مختلف، دارای توانایی و محدودیتهایی هستند که سازگار بودن یا نبودن آنها با کانسار مورد تخمین میتواند در کیفیت تخمینها موثر واقع شود (مدنی، 1374؛ احمدی، 1388).
بهطورکلی روشهای تخمین ذخایر معدنی را میتوان به دو دسته روشهای کلاسیک (هندسی) و زمینآماری (وزندهی آماری) تقسیمبندی کرد (مدنی، 1376؛ احمدی، 1398). در روشهاي سنتي تخمين ذخيره كه مبتني بر آمار كلاسيك هستند، به ساختار دادهها و تغييرپذيري عيار و يا ضخامت آنها توجه نميشود، به همين دلیل تخمينهاي حاصل، اغلب داراي خطاي نظامدار هستند (مدنی، 1374). بهدليل اثرات نامطلوب خطاي تخمين در افزايش ريسك سرمايهگذاري، لازم است دقيقترين روش تخمين ذخيره كه بتواند کمترین خطاي تخمين را تضمين نماید، بهكار گرفته شود. روشهای تخمین زمینآماری به خاطر ویژگیهای خاص خود قادرند بهترین برآورد را از متغیرهای مورد بررسی در زمینههای مختلف ازجمله معدنکاری ارائه کنند (حسنی پاک، 1377). بهطورکلی در روشهای زمینآماری به بررسی آن دسته از متغیر‌ها پرداخته میشود که ساختار فضایی از خود بروز می‌دهند و تخمین براساس ساختار فضایی موجود در محیط انجام میشود. بدین‌صورت که ابتدا به بررسی وجود یا نبود ساختار فضایی بین دادهها پرداخته میشود، سپس در صورت وجود ساختار فضایی، تحلیل دادهها انجام میگیرد (حسنی پاک و شرف‌الدین، 1380).
هدف اصلی پژوهش حاضر تعیین متوسط عیار و تخمین دقیق ذخیره کانسار مس نارباغی شمالی ساوه براساس اطلاعات اکتشافی موجود با استفاده از روشهای زمینآماری کریجینگ خطی و غیرخطی و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر است. زیرا طراحی درست و برنامهریزی برای عملیات بهرهبرداری بهینه از کانسار، مستلزم آگاهی از میزان نزدیک به واقعیت عیار و تخمین تاحدممکن دقیق ذخیره کانسار است. روشهای زمینآماری ازجمله روشهای نوین تخمین میباشند که همواره محل چالش بوده و تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام است. در ارتباط با موضوع پژوهش، بهتازگی پژوهشهایی انجام شده که در ادامه به چند مورد از مهمترین آنها اشاره میشود.
جلالی و همکاران (1388) به بررسي اعتبار تخمینگرهاي کريجينگ خطي و غيرخطي در پهنهبندي بلوکهاي کانسنگ و باطله در معدن مس سرچشمه پرداختند. هدف از پژوهش آنها تعیین مرز بهينه کانسنگ و باطله در پله 5/2462 معدن به کمک تخمینگر غيرخطي کريجينگ شاخص و ارزيابي اعتبار تخمینگر خطي کريجينگ معمولي است. بررسی آماري نتایج اين دو تخمینگر نشان داد که از مجموع 25629 بلوک تخمیني در فضاي مورد نظر، 2905 بلوک با استفاده از کريجينگ شاخص بهطور صددرصد باطله اعلام شد درحاليکه تخمینگر خطي کريجينگ معمولي، 2475 بلوک را بهعنوان باطله معرفي کرد. کایدانی و دلبری (1389) با استفاده از روشهای زمینآماری كريجينگ معمولي و كريجينگ شاخص، پهنهبندی شوری خاک و ریسک شوری در منطقه میانکنگی (سیستان) را مورد مطالعه قرار دادند. براي مقايسه روشها از تكنيك اعتبارسنجی متقابل و معيارهاي ارزيابي مجذور ميانگين مربعات خطا2 (RMSE) و ميانگين انحراف خطا3 (MBE) استفاده شد. نتايج نشان داد كه در تخمين شوري خاك هر دو روش زمينآماري از دقت مشابهي برخوردارند.
قاجار و سلطانی محمدی (1393) به مقایسه روشهای کریجینگ شاخص و لاگ کریجینگ در تفکیک کانسنگهای هماتیتی و مگنتیتی در معدن آهن جلالآباد پرداختند. در اين تحقيق از نتايج حاصل از آناليز 2662 نمونه برداشت شده از 86 گمانه (بهطول 25/616 متر) در معدن سنگ آهن جلالآباد زرند براي مطالعه نسبت Fe/FeO بهعنوان متغير ناحيهاي استفاده شده و نتايج حاصل از دو تخمينگر در تعيين مرز مواد معدني هماتيتي و مگنتيتي، مورد بررسي و مقايسه قرار گرفت. نتايج بيانگر آن است كه روش كريجينگ شاخص ضمن آشكارسازي بهتر پيوستگي متغير ناحيهاي نسبت Fe/FeO، تعداد بيشتري از بلوكهاي با تركيب هماتيتي قطعي (تعداد 105 بلوك) را نسبت به روش لاگ كريجينگ (تعداد 78 بلوك) معرفي ميكند. Choudhury (2015) به مطالعه مقایسهای بین تخمینگرهای خطی و غیرخطی برای ارزیابی منابع یک ذخیره آهن پرداخته است. روش کریجینگ معمولی در رویکرد زمینآمار خطی و روش کریجینگ شاخص بهعنوان زمینآمار غیرخطی انتخاب شده است. پس از برآورد پارامترهای آماری، هر دو نتیجه نسبت به دادههای خام مقایسه شده و مشخص شد که پیشبینی روش کریجینگ شاخص نسبت به روش کریجینگ معمولی بهتر است.
منطقه اکتشافی نارباغي شمالی در شمال شرق استان مركزي، 26 كيلومتري شمال شرق شهرستان ساوه و در برگه 1:100.000 زاويه واقع شده است. راه ارتباطي منطقه از طريق آزادراه تهران– ساوه ميسر است که پس از گذر از عوارضي ساوه (10 كيلومتري شهرستان ساوه) و عبور از زيرگذر شهرك صنعتي، از طریق یک راه خاکی به طول 15 كيلومتر به سمت روستاي عباسآباد نارباغي، دسترسي به بخش‌هاي مختلف منطقه، امکانپذیر است (پیچاب کانسار، 1394).
براساس تقسيم‌بندي ساختاري ايران توسط علوي (1991) و Stoecklin (1968) گستره اكتشافي مس نارباغي شمالی در زون آتشفشاني تيپ آندي اروميه- دختر واقع است. رخنمونهای سنگی منطقه شامل توالیهای آتشفشانی- رسوبی ائوسن با ترکیب آندزیت و توف بلورین- خردهسنگی است که توسط تودههای نفوذی نیمه‌عمیق با ترکیب دیوریت و مونزودیوریت الیگوسن قطع شدهاند. این کانسار دارای جهتیافتگی تقریبی شمال غربی- جنوب شرقی است. کانیزایی بیشتر بهصورت مالاکیت و کمتر کالکوسیت به دو صورت افشان و پرکننده شکستگیها (رگه و رگچهای) مشاهده میشود و تا حدودی تحت دگرسانی آرژیلیک و سریسیتیک (فیلیک) قرار گرفته است. دگرسانی فیلیک به‌وسیله جایگزینی سریسیت و کوارتز به‌جای بیشتر کانیهای سیلیکاتی سنگساز (همانند فلدسپاتها) مشخص میشود. دگرسانی سوپرژن باعث تبدیل بخشی از کانیهای سولفیدی به کانیهای کربناتی و نیز اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن به همراه جاروسیت شده است. دگرسانی پروپیلیتیک آخرین فاز دگرسانی و گستردهترین دگرسانی موجود در منطقه اکتشافی است که بهصورت جانبی دگرسانیهای دیگر را دربر میگیرد و به‌وسیله کانیهای کلریت و اپیدوت مشخص میشود (پیچاب کانسار، 1394).
مهمترين و بزرگ‌ترين توده نفوذي در منطقه اكتشافي نارباغي شمالی داراي تركيبي در حد گرانيت- گرانودیوریت پورفیری است كه با رنگ خاکستری خود به‌خوبی از واحدهاي دربرگيرنده به‌ویژه آندزيت متمايز است. اين توده بهصورت تپه‌هاي فرسايش‌يافته برونزد دارد و بلندترين ارتفاعات منطقه اكتشافي را تشكيل مي‌دهد. توده مذكور، بافت دانهای تا پورفيري دارد و رگههایی از آندزيت در داخل اين سنگ‌ها ديده مي‌شود (پیچاب کانسار، 1394). در بخش شمالی و مرکزی گستره، تودههای نفوذی میکروگرانیتی زرد تا قهوهای روشن و صورتی‌رنگ دیده میشود. این تودههای نفوذی در بخشهایی حاوی رگچههای سیلیسی، کالکوپیریت، پیریت، کالکوسیت، مالاکیت و تنانتیت میباشد و بیشتر کارهای اکتشافی ازجمله حفاریها در این تودههای نفوذی انجام شده است.
در منطقه مورد مطالعه فعالیتهای اکتشافی بهنسبت گستردهای انجام شده که شامل تهیه نقشه توپوگرافی- زمینشناسی با مقیاس 1:1000، برداشتهای ژئوفیزیکی، برداشت نمونههای سطحی، انجام حفاریهای سطحی (ترانشه) و عمیق (گمانه) است. در این گستره تعداد 11 عدد ترانشه اکتشافی به طول 234 متر نیز حفر شده است. پس از انجام عملیات مرحله پیجویی و مطالعات زمینشناسی و ژئوفیزیکی در منطقه، دو گستره امیدبخش کانیسازی مس پورفیری بهصورت دو استوک کوارتز مونزونیتی با دگرسانی فیلیک و پتاسیک، شناسایی شده و تعداد 23 حلقه گمانه اکتشافی قائم به نامهای NNB1 تا NNB23 در گستره دو استوک، شامل 18 گمانه در استوک غربی و پنج گمانه در استوک شرقی حفر شده است. شکل 1 نقشه توپوگرافی- زمینشناسی منطقه کانسار نارباغی شمالی را همراه با موقعیت پراکندگی گمانهها و ترانشههای اکتشافی حفر شده، نشان میدهد. در مجموع حدود 2425 متر گمانه حفاری شده که عمق حفاریها از 52 متر (گمانه NNB9) تا 224 متر (گمانه NNB1) متغیر است. از تمامی گمانهها برای مطالعات پتروگرافی، کانهنگاری و تجزیه شیمیایی، مغزهگیری و برداشت زمینشناسی انجام شد. از این گمانهها تعداد 558 نمونه برای عنصر مس مورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت که نتایج تجزیه شیمیایی نمونهها عیار مس را متغیر بین (ppm)2 تا 2/12 درصد نشان میدهد (پیچاب کانسار، 1394). کانیسازی در مغزههای حاصل از حفاریهای این منطقه بیشتر بهصورت مالاکیت، آزوریت، پیریت و کمتر کالکوپیریت و کالکوسیت است که بهصورت پراکنده، رگه و رگچهای در سنگ میزبان دیده میشود.