استفاده از روش فرکتالی عیار- حجم در جدایش زون‌ها در کانسارهای پورفیری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی

2 گروه زمین‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 دانشکده معدن، متالورژی و نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

4 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

5 مرکز پژوهش های زمین شناسی و معدن، دانشگاه بریسبین، استرالیا

چکیده

شناسایی زون‌های گوناگون در کانسارهای پورفیری، یکی از مهم‌ترین اهداف اکتشاف این کانسارها است زیرا این امر، بویژه شناسایی درست زون برون‌زاد، نقشی بسزا در تعیین پتانسیل اقتصادی ‌بودن کانسار ایفا میکند. روش‌های سنتی مبتنی بر مطالعه دگرسانی‌ها و کانی‌های موجود در این زون‌ها در بسیاری موارد جوابگوی نیازهای این کار نیستند، چون تنها بر پایه مطالعات سنگ‌شناسی و کانه‌نگاری هستند. روش‌های جدیدتری نیز که بر اساس مطالعه میانبارهای سیال و ایزوتوپ‌ها ارائه شدند، شواهدی غیرمستقیم هستند و بیشتر برای تفکیک دگرسانی‌ها به‌کار می‌روند. روش‌های فرکتالی به‌دلایلی چون استفاده از تمام داده‌ها، درنظر گرفتن پراکندگی فضایی آنها و نیز شکل هندسی بی‌هنجاری‌ها، با وجود عمر کوتاهشان کاربرد مؤثری در بررسی‌های سطحی زمین‌شناسی و ژئوشیمیایی دارند. در این پژوهش، برای نخستین بار روش فرکتالی عیار- حجم ارائه شده که براساس آن زون‌های برون‌زاد، درون‌زاد و اکسیدان و نیز سنگ دیواره، با تکیه بر عیار عنصر اصلی در کانسارهای پورفیری، از یکدیگر جدا می‌شوند. پس از بررسی اساس ریاضی این روش، به کمک تابع توانی شاخص و تابع تقسیم برای مدل‌سازی‌های فرکتالی و مولتی‌فرکتالی، روش عیار- حجم در کانسار مس پورفیری چاه‌فیروزه در شهربابک استان کرمان مورد بررسی قرار‌ گرفته ‌است. در این مطالعه، نخست پراکندگی عنصر مس در چاه‌فیروزه با استفاده از روش‌های زمین‌آماری برآورد ‌ و نمودار لگاریتمی عیار- حجم برای این کانسار رسم شد و نقاط شکست نمایانگر مرزهای عیاری زون‌ها و مرز کانی‌سازی با سنگ دیواره مشخص شدند. همزمان مدل‌های توزیع دگرسانی، کانی‌شناسی و زون‌بندی بر اساس مشاهدات زمین‌شناسی نیز در چاه‌فیروزه ساخته شدند‌ و با نتایج حاصل از این روش مورد مقایسه قرارگرفتند. نتایج نشانگر این است که زون‌های جداشده با کمک روش فرکتالی عیار- حجم افزون بر همپوشانی با مدل‌های زمین‌شناسی به‌علت استفاده از عامل عیار که مهم‌ترین متغیر مستقیم و کمی است، کارآمدتر از دیگر روش‌های جداسازی در شناخت این گونه کانسارها است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Introduction to New Concentration-Volume Fractal Method for Separation Zones in Porphyry Deposits

نویسندگان [English]

  • P. Afzal 1
  • A. Khakzad 2
  • P. Moarefvand 3
  • N. Rashid Nezhad Omran 4
  • Y. Fadakar Alghalandis 5
1 Department of Mining Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Geology Department, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Mining and Metallurgy Faculty, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
4 Geology Department, Faculty of Basic Science, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
5 WH BryanMining & Geology Research Centre, SMI, the University of Queensland, Brisbane, Australia
چکیده [English]

Determination of different zones in porphyry deposits is on of important goals in their exploration because this operation especially determination supergene zone is important for economical study in these deposits. Traditional methods based on alterations and mineralogical studies are not proper in many cases because these methods are based on petrogaraphical and mineralographical studies, only. Later methods were introduced basis fluid inclusions and isotopes are indirect methods and applied for alterations separation. Fractal methods are applicable in surface geological and geochemical studies for many reasons such as using all data, according to spatial distribution and anomalies geometrical shapes. In this research, concentration-volume method entitled new fractal method is introduced for separation of supergene, hypogene, oxidant and host rock based on major element grade in porphyry deposits. Mathematical base of this method by using of power-law function and partition function for fractal and multifractal modeling, concentration-volume is used for zones separation in Chah-Firuzeh Cu porphyry deposit in Shahrbabak in Kerman province. First, Cu distribution in this deposit was evaluated by geostatistical methods and concentration-volume logarithmic diagram that break points show grade boundaries of different zones and boundary between mineralization and host rock. Also, alteration, mineralogical and zonation models were constructed based on geological observation and compared by results from concentration-volume fractal method. Separated zones by this fractal method are smaller and near to fact and correlated by geological models. Usage of grade parameter that is most important direct and quality parameter constructed reality results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concentration-Volume fractal method
  • Porphyry deposits
  • Supergene zone
  • Chah-Firuzeh
  • Kerman
کتابنگاری

اصغریان، ا.، 1386- شبیه‌سازی زمین‌آماری داده‌های سیالات درگیر برای جدایش آلتراسیون‌ها در کانسار مس سونگون اهر، پایان‌نامه دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

شرکت مهندسین مشاور کان ایران، 1384- گزارش اکتشافی کانسار مس چاه فیروزه شهر بابک، استان کرمان.

 

References

 

Agterberg, F. P., Cheng, Q., Brown, A. & Good, D., 1996- Multifractal modeling of fractures in the Lac du Bonnet batholith, Manitoba, Comput. Geosci. 22: 497-507.

Asghari, O. & Hezarkhani, A., 2008- Appling Discriminant Analysis to Separate the Alteration Zones within the Sungun Porphyry Copper Deposit, Journal of Applied Sciences, 24: 4472-4486.

Bodnar, R. J., 1995- Fluid-inclusion evidence for a magmatic source for metals in porphyry copper deposits. In: Thompson, J.F.H. Ed., Magmas, Fluids, and Ore Deposits, Mineral. Assoc. Can., Short Course Series, 23: 139–152.

Cheng, Q., Agterberg, F. P. & Ballantyne, S. B., 1994- The separartion of geochemical anomalies from background by fractal methods, Journal of Geochemical Exploration, 51: 109–130

Cheng, Q. & Agterberg, F. P., 1996- Multifractal modeling and spatial statistics, Math. Geo, 28: 1-16.

Cheng, Q. & Li, Q., 2002- A fractal concentration–area method for assigning a color palette for image representation, Comput. Geosci., 28: 567-575.

Cox, D. & Singer, D., 1986- Mineral deposits models, U.S. geological survey bulletin, 1693 p.

David, M., 1977- Geostatistical Ore Reserve Estimation, Amsterdam: Elsevier, 283 p.

Davis, John C., 2002- Statistics and data analysis in Geology, 3nd edition. John Wiley & Sons Inc., New York, 639 p.

Evertsz, C. J. G. & Mandelbrot, B. B., 1992- Multifractal measures (appendix B) Chaos and Fractals, Springer, New York, 921-953.

Goncalves, M. A. & Mateus, A. & Oliveira, V., 2001- Geochemical anomaly separation by multifractal modeling, Journal of Geochemical Exploration, 72: 91-114.

Goncalves, M. A., 2001- Characterization of geochemical distributions using multifractal models, Math. Geol, 33: 41-61.

Hezarkhani, A. & Williams-Jones, A. E., 1998- Controls of alteration and mineralization in the Sungun porphyry copper deposit, Iran: Evidence from fluid inclusions and stable isotopes, Economic Geology, 93: 651–670.

Hezarkhani, A., 2006- Mineralogy and fluid inclusion investigations in the Raigan Porphyry System, Iran, the Path to an uneconomic porphyry copper deposit, Journal of Asian Earth Sciences, 27: 598-612.

Hezarkhani, A., 2009- Hydrothermal fluid geochemistry at the Chah-Firuzeh porphyry copper deposit, Iran, Evidence from fluid inclusions, Journal of Geochemical Exploration, 101: 254-264.

Jones, B. K., 1992- Application of metal zoning to gold exploration in porphyry copper systems, J. Geochem. Explor., 43: 127-155.

Li, C. & Ma, T. & Shi, J., 2003- Application of a fractal method relating concentrations and distances for separation of geochemical anomalies from background, Journal of Geochemical Exploration, 77: 167–175.

Lima, A., De Vivo, B., Cicchella, D., Cortini, M. & Albanese, S., 2003- Multifractal IDW interpolation and fractal filtering method in environmental studies: an application on regional stream sediments of (Italy), Campania region, Applied Geochemistry, 18: 1853–1865.

Lowell, J. D. & Guilbert, J. M., 1970- Lateral and vertical alteration-mineralization zoning in porphyry ore deposits, ECONOMIC GEOLOGY, 65: 373-408.

Mandelbrot, B. B., 1983- The Fractal Geometry of Nature, W. H. Freeman, San Fransisco, 468 p.

Melfos, V., Vavelidis, M., Christo.des, G. & Seidel, E., 2002- Origin and evolution of the Tertiary Maronia porphyry copper-molybdenum deposit, Thrace, Greece, Mineralium Deposita, 37: 648–668.

Nash, J. T., 1976- Fluid inclusion petrology‑data from porphyry copper deposits and applications to exploration, U. S. GEOLOGICAL SURVEY PROFFESSIONAL PAPER, v. 907‑D, 16 p.

Roedder, E., 1971- Fluid inclusion studies on the porphyry-type ore deposits at Bingham, Utah, Butte, Montana, and Climax, Colorado, Econ. Geol., 66: 98–120.

Sillitoe, R. H. & Gappe, I. M., 1984- Philippine porphyry copper deposits: geologic setting and characteristics, Common coordination joint resource (CCOP) Tech Publ, 14: 1-89

Sillitoe, R. H., 1976- Andean mineralization: A model for metalogeny of convergent plate margins.  In: STRONG (ed.) Metallogeny and Plate Tectonics, Geol. Assoc. Canada, 14: 59-100

Ulrich, T., Gunther, D. & Heinrich, C. A., 2001- The evolution of a porphyry Cu–Au deposit, based on La-ICP-MS analysis of fluid inclusions, Bajo de la Alumbrera, Argentina, Economic Geology, 96: 1743–1774.

White, W. H., Bookstrom, A. A., Kamilli, R. J., Ganster, M. W., Smith, R. P., Ranta, D. E. & Steininger, R. C., 1981- Character and origin of Climax-type molybdenum deposits; in Skinner, Economic Geology Seventy-Fifth Anniversary Volume, 1905-1980: Economic Geology Publishing Co., 270-316.

Wilson Alan, J., David, R., Cooke, B., Harper, M., Benjamin, J. & Deyell, Cari L., 2007- Sulfur isotopic zonation in the Cadia district, southeastern Australia: exploration significance and implications for the genesis of alkalic porphyry gold–copper deposits, Miner Deposita, 42: 465–487.

Zuo, R., Cheng, Q. & Xia, Q., 2009- Application of fractal models to characterization of vertical distribution of geochemical element concentration, Journal of Geochemical Exploration, 102: 37-43.