فصلنامه علمی علوم زمین

فصلنامه علمی علوم زمین

استفاده از الگوریتم‌ بهینه‌ساز گرگ خاکستری در جدایش مقادیر بی‌هنجاری از زمینه، مطالعه موردی : آلوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
2 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
چکیده
در این پژوهش به بررسی امکان جدایش مقدار زمینه از بی‌هنجاری­‌های زمین‌شیمایی با استفاده از الگوریتم­ بهینه‌ساز گرگ خاکستری پرداخته شده است. بدین منظور داده‌های برداشت رسوبات آبراهه‌ای برگه یکصدهزار زمین‌شناسی آلوت به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. با توجه به پتانسیل بالای این محدوده برای کانی‌سازی طلا، الگوریتم بهینه‌ساز گرگ خاکستری بر روی نقشه توزیع عناصر طلا و آرسنیک که غالبا به صورت پاراژنز در کانسارهای طلا مشاهده می­‌شوند، اعمال گردید. مقایسه نتایج به دست آمده با روش فرکتال که توسط دیگر پژوهشگران در این محدوده انجام گردیده است، نشان می‌دهد که بر خلاف روش­ فرکتال که گاه به معرفی چندین کلاس یا دسته می‌انجامد، الگوریتم گرگ خاکستری توانسته محدوده را تنها به 2 رده زمینه و بی‌هنجاری تقسیم نماید. با استفاده از این الگوریتم تعیین بی‌هنجاری به نظر کارشناس بستگی ندارد. نتایج نشان می‌دهند که ppm 24/8 حد آستانه بی‌هنجاری توزیع آرسنیک و ppb 15/7 حد آستانه بی‌هنجاری مربوط به طلا می‌باشد. دلیل ماهیت این روش که توزیع فضایی مقادیر مربوطه را در نظر می­‌گیرد، نسبت به روش‌های آمار کلاسیک از صحت و دقت بالایی برخوردار است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

احمدی، ف. و محمدپور، م. ، 1397، بررسی های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای جهت تعیین کانه زایی طلای پهنه برشی مطالعه موردی: منطقه آلوت در استان کردستان، فصلنامه زمین شناسی محیط زیست، 12(44)، 19-35.
افتخارنژاد، ج.، 1352، نقشه زمین‌شناسی مهاباد ،  مقیاس  1:250000، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
افضل، پ.، فداکارالقلندیس، ی.، خاک زاد، ا.، معارف‌‌وند، پ.، رشیدنژادعمران، ن. و اسدی هارونی، ه. 1388، جدایش آنومالی‌های ژئوشیمیایی از زمینه با استفاده از روش طیف توان - مساحت، مطالعه موردی: کانسار پورفیری مس - مولیبدن کهنگ، اصفهان. زمین و منابع، 2(2 (پیاپی 5))، 9-20.
آریافر، ا.، خسروی، و.، فرشادمهر، م. ا. و یوسفی، س.، 1399، استفاده از مدل ترکیبی فاکتوری- فرکتالی جهت شناسایی پتانسیل‌های معدنی طلا، آرسنیک و آنتیموان در ورقه 1:100000 بصیران، خراسان جنوبی، شرق ایران. پژوهش‌های دانش زمین، 11(2)، 127-142.
حسنی پاک، ع. ا.،1394، اصول اکتشافات ژئوشیمیایی، انتشارات دانشگاه تهران، 615ص.
حسنی پاک، ع. ا، 1378، گزارش اکتشافات ژئوشیمیایی سیستماتیک در محدوده برگه  1:100000 آلوت، سازمان صنایع و معادن استان کردستان.
حسنی پاک، ع.ا. و شرف الدین ، م.، 1391، تجزیه و تحلیل داده های اکتشافی، انتشارات دانشگاه تهران، 1010ص.
حسینی، س.، شاهرخی، س.، افضل، پ.، فرهادی نژاد، ط. و ایمان زاده، ح.، 1396، جدایش ناهنجاری های ژئوشیمیایی به روش های فرکتالی عیار- تعداد و عیار- مساحت برای شناسایی مناطق امیدبخش در برگه 1:100000 آلوت، کردستان. علوم زمین، 27(105 )، 199-206.
خضری، ا.، محمد زاده، م. ج.، نوری، ا.، 1392، مقایسه روش‌های شبکه عصبی و PCANN به منظور شناسایی مناطق امید بخش طلا در منطقه آلوت کردستان، پنجمین همایش زمین‌شناسی اقتصادی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.
درویش‌زاده، ع.، 1394، زمین‌شناسی ایران، چاپ ششم، انتشارات امیرکبیر،434ص.
رحیمی، م.ر.، مرادزاده، ع.، عابدی، م. و عرب امیری، ع.، 1395، به‌کارگیری تحلیل فاکتوری مرحله‌ای جهت اکتشاف طلا در برگه 1:100000 آلوت، کنفرانس ملی پژوهش در علوم زمین، تهران.
سیدرحیمی نیارق، م.، مهدیان فر، ح. و مختاری، ا.، 1402، به‌کارگیری روش‌های ساختاری ژئوشیمیایی فرکتال و آمارۀ U جهت تعیین مناطق آلوده به عنصر سرب مرتبط با فعالیت‌های معدنی در منطقۀ ایرانکوه. روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن، 13(34)، 41-55.
عمرانی، ج.، خبازنیا، ا.ر.، 1382 .  نقشه زمین‌شناسی  آلوت، مقیاس: 1:100000 ، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
کنعانیان، ع.، جعفری، م.ا. و نظرپور، ا.، 1397، جداسازی آنومالی‌های ژئوشیمیایی سرب و روی با استفاده از روش های آمار کلاسیک، مولتی فرکتال عیار-تعداد، عیار-مساحت و شاخص سینگولاریتی در ورقه 1:100000 اراک. زمین شناسی کاربردی پیشرفته، 8(3 (پیاپی 29) )، 63-74.
محمدپور، م.، رحیمی پور، غ. و غضنفری، م.،1391، بررسی ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه‌ای جهت تعیین اختصاصات پاراژنتیک کانی‌سازی طلای پهنه برشی در برگه 1:100000 آلوت، شانزدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، شیراز.
مقصودی، ع، رشیدی ، ب.و رحمانی، م.، 1384، کانسارها و نشانه‌های معدنی طلا در ایران، انتشارات آرین زمین، 388ص.
میثاقی، ف.، امانی، ا.ح. و صدیق، ع.،1399، مقایسه کارآیی الگوریتم های فرا ابتکاری گرگ خاکستری و رقابت استعماری در حوزه تخصیص بهینه آب در شبکه آبیاری و زهکشی (مطالعه موردی: شبکه صوفی چای)، فصلنامه علوم محیطی، دوره هجدهم، شماره 2، 203-2018.
هندی، ر، 1382، گزارش مطالعات ژئوشیمیایی در مناطق طلادار آلوت ، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
هندی، ر، 1383، گزارش مطالعات لیتوژئوشیمیایی در مناطق طلادار آلوت ، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
Afzal, P., Ahari, H. D., Omran, N. R., and Aliyari, F., 2013. Delineation of gold mineralized zones using concentration–volume fractal model in Qolqoleh gold deposit, NW Iran. Ore Geology Reviews, 55, 125-133. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2013.05.005
Afzal, P., Fadakar, Y., Khakzad, A., Moarefvand, P., Rashidnezhad Omran, N.A., and Asadi Harouni, H., 2010. Separation of Geochemical Anomalies from Background by Using of Power Spectral-Area Fractal Method, Case Study: Kahang Porphyry Cu-Mo Deposit, Isfahan. Journal of Earth and Resources, 2(2 (5)), 9-20 [in Persian].
Afzal, P., Mirzaei, M., Yousefi, M., Adib, A., Khalajmasoumi, M., Zarifi, A. Z., and Yasrebi, A. B., 2016. Delineation of geochemical anomalies based on stream sediment data utilizing fractal modeling and staged factor analysis. Journal of African Earth Sciences, 119, 139-149. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2016.03.009
Ahmadi, F., Mohamadpour, M., 2018. Geochemical studies of stream sediment to determine the shear zone-related gold mineralization (Case study of Alut area in Kurdistan province), Iranian Journal of Environmental Geology, 12(44), 19-35 [in Persian].
Ahmed, Q. I., Attar, H., Amer, A., Deif, M. A., and Solyman, A. A., 2023. Development of a Hybrid Support Vector Machine with Grey Wolf Optimization Algorithm for Detection of the Solar Power Plants Anomalies. Systems, 11(5), 237. https://doi.org/10.3390/systems11050237.
Aliyari, F., Rastad, E., and Arehart, G. B., 2009. Geology and geochemistry of D-O-C isotope systematics of the Qolqoleh Gold Deposit, Northwestern Iran: implications for ore genesis. Ore Geol. Rev., 36, 306–314. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2009.06.003.
Aliyari, F., Rastad, E., and Mohajjel, M., 2012. Gold Deposits in the Sanandaj–Sirjan Zone: Orogenic Gold Deposits or Intrusion‐Related Gold Systems?" Resource Geology 62.3: 296-315. https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.2012.00196.x.
Almazini, H. F., Ku-Mahamud, K. R., and Almazini, H., 2023. Heuristic Initialization Using Grey Wolf Optimizer Algorithm for Feature Selection in Intrusion Detection. Int. J. Intell. Eng. Syst, 16(1), 410-418. DOI: 10.22266/ijies2023.0228.36
Aryafar, A., Khosravi, V., Farshadmehr, M. A., and Yousefi, S., 2020. Using hybrid factor-fractal model for identification of Au, As, Sb mineral potential in Basiran 1:100000 sheet, south Khorasan, and east of Iran. Researches in Earth Sciences, 11(2), 127-142. doi: 10.52547/esrj.11.2.127 [in Persian].
Chen, Y., and Lu, L., 2023. The Anomaly Detector, Semi-supervised Classifier, and Supervised Classifier Based on K-Nearest Neighbors in Geochemical Anomaly Detection: A Comparative Study. Mathematical Geosciences, 1-23. https://doi.org/10.1007/s11004-022-10042-w .
Chen, Y., and Shayilan, A., 2022. Dictionary learning for multivariate geochemical anomaly detection for mineral exploration targeting. Journal of Geochemical exploration, 235, 106958. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2022.106958
Chen, Y., Lu, L., and Li, X., 2014. Application of continuous restricted Boltzmann machine to identify multivariate geochemical anomaly. Journal of Geochemical Exploration, 140, 56-63. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2014.02.013.
Chen, Z., Xiong, Y., Yin, B., Sun, S., and Zuo, R., 2023. Recognizing geochemical patterns related to mineralization using a self-organizing map. Applied Geochemistry, 151, 105621. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2023.105621.
Cheng, Q., and Li, Q., 2002. A fractal concentration–area method for assigning a color palette for image representation. Computers & geosciences, 28(4), 567-575. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(01)00060-7
Cui, Z. H., and GAO, X. Z., 2012. Theory and applications of swarm intelligence. J. Neural Computing and Applications. 21, 205–206. https://doi.org/10.1007/s00521-011-0523-8.
Darvishzadeh, A., 2015. Geology of Iran, Amirkabir Publication, 6th Edition, 434pp [in Persian].
Derrac, J., García, S., and Molina, D., 2011. A practical tutorial on the use of non-parametric statistical tests as a methodology for comparing evolutionary and swarm intelligence algorithms. J. Swarm and Evolutionary Computation. 1, 3–18. https://doi.org/10.1016/j.swevo.2011.02.002 .
Eftkharnejad, J., 1972. Geological map of Mahabad, scale 1:250000, Geology Survey and Mineral Exploration of Iran [in Persian].
Farhadi, S., Afzal, P., Boveiri Konari, M., Daneshvar Saein, L., and Sadeghi, B., 2022. Combination of Machine Learning Algorithms with Concentration-Area Fractal Method for Soil Geochemical Anomaly Detection in Sediment-Hosted Irankuh Pb-Zn Deposit, Central Iran. Minerals, 12(6), 689. https://doi.org/10.3390/min12060689.
Haji Aliaskari, A., Maghsoudi, A., Javandel, P., and Ghezelbash, R., 2018. Identification of geochemical popualations using PCA and U-spatial statistics model in Shamkan 100000 sheet, 10th conference of economic geology of Iran, Esfahan [in Persian].
Hassani Pak., A.A., 2015. Geochemical Exploration, University of Tehran Publication, 615pp [in Persian].
Hassani Pak., A.A., and Sharafodin, M., 2011. Exploration Data Analyses, University of Tehran Publication, 1010pp [in Persian].
Hassani Pak., A.A. 2000, Report of systematic geochemical exploration in the area of Alut, Kurdistan Industrials and Mining organization [in Persian].
Hendi, R., 2003. Report of geochemical exploration in the area of Alut, Geology Survey and Mineral Exploration of Iran [in Persian].
Hendi, R., 2004. Report of litho-geochemical exploration in the area of Alut, Geology Survey and Mineral Exploration of Iran [in Persian].
Hosseini, S.A., Shahrokhi, S.V., Afzal, P., Farhadinejad, T., and Imanzadeh, H., 2017. Separation of Geochemical Anomalies Using Concentration- Area and Concentration- Number Methods in the Alut 1:100,000 Sheet, Kurdistan. Geosciences, 27(105), 199-206 [in Persian].
Kananian, A., Jafari, M., and Nazzari, A., 2018. Discrimination of Pb and Zn geochemical anomalies using classical, multifractal (C-N) and (C-A) and singularity index statistical methods in Arak 1:100000 sheet, Journal of Advanced Applied Geology, 8(29), 63-74, doi: 10.22055/aag.2019.26910.1887. [in Persian].
Khezri, A., Mohammadzadeh, M.J., and Nouri, A., 2013. Comparison of neural network and PCANN methods in order to identify gold mineralization in Alut Area, Kurdistan, 5th conference of economic geology of Iran, Ferdowsi university of Mashhad [in Persian].
Leboucher, C., Chelouah, R., Siarry, P., and Le Ménec, S., 2012. A swarm intelligence method combined to evolutionary game theory applied to the resources allocation problem. International Journal of Swarm Intelligence Research (IJSIR), 3(2), 20-38. DOI: 10.4018/jsir.2012040102
Li, S. Y., Wang, S. M., Wang, P. F., Su, X. L., Zhang, X. S., and Dong, Z. H., 2018. An improved grey wolf optimizer algorithm for the inversion of geoelectrical data. Acta Geophysica, 66(4), 607-621. https://doi.org/10.1007/s11600-018-0148-8.
Li, S., Mao, J., and Li, Z. 2023. An EEMD-SVD method based on gray wolf optimization algorithm for lidar signal noise reduction. International Journal of Remote Sensing, 44(17), 5448-5472. https://doi.org/10.1080/01431161.2023.2249597 .
Luo, Z., Zuo, R., Xiong, Y., and Zhou, B. 2023. Metallogenic-Factor Variational Autoencoder for Geochemical Anomaly Detection by Ad-Hoc and Post-Hoc Interpretability Algorithms. Natural Resources Research, 1-19. https://doi.org/10.1007/s11053-023-10200-9.
Maghsoudi, A., Rashidi, B., and Rahmani, M., 2004.  Deposits and mine index of gold in Iran, Arian Zamin publication, 388pp [in Persian].
Mahdiyanfar, H., and Seyedrahimi-Niaraq, M., 2022. Improvement of geochemical prospectivity mapping using power spectrum–area fractal modeling of multi-element mineralization factor (SAF-MF). Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis (2022): geochem2022-015. https://doi.org/10.1144/geochem2022-015.
Mirjalili, S.A., Mirjalili, S.M., and Lewis, A., 2014. Grey wolf optimizer. Advances in engineering software 69: 46-61. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2013.12.007.
Misaghi, F., Amani, A. H., and Seddigh, A. R., 2020. Comparison of the efficiency of gray wolf optimizer and imperialist competitive algorithms in an optimal allocation of water in irrigation and drainage networks (case study: Sofi-Chay network). Environmental Sciences, 18(2), 203-218. doi: 10.29252/envs.18.2.203 [in Persian].
Mohammadi, N. M., Hezarkhani, A., and Saljooghi, B. S., 2016. Separation of a geochemical anomaly from background by fractal and U-statistic methods, a case study: Khooni district, Central Iran. Geochemistry, 76(4), 491-499. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2016.09.001.
Mohammadpour, M., Abedi, M., Rahimopor, Gh., Jozanikohan, G., and Khalifiani, F., 2019. Geochemical distribution mapping by combining number-size multifractal model and multiple indicator kriging, Journal of Geochemical Exploration, 200, 13-26. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2019.01.018.
Mohammadpour, M., Rahimipour, Gh., and Ghzanfari, M., 2012. Geochemical investigation of stream sediments to determination of paragenetic features of shear zone gold mineralization in Alut, 16th conference of the geological society of Iran [in Persian].
Mostafaei, K., and Kianpour, M., 2022. Application of Magnetometry in Manto-type Copper Deposit Exploration, Case study: Meyami, Iran. Rudarsko-geološko-Naftni Zbornik, 37(5), 1–14. https://doi.org/10.17794/rgn.2022.5.1.
Mostafaei, K., and Ramazi, H., 2018. Compiling and verifying 3D models of 2D induced polarization and resistivity data by geostatistical methods. Acta Geophysica, 66, 959-971. https://doi.org/10.1007/s11600-018-0175-5.
Mostafaei, K., and Ramazi, H., 2019. Mineral resource estimation using a combination of drilling and IP-Rs data using statistical and cokriging methods. Bulletin of the mineral research and exploration, 160(160), 177-195. https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.502794.
Mostafaei, K., Maleki, S., Jodeiri Shokri, B., and Yousefi, M., 2023a. Predicting gold grade by using support vector machine and neural network to generate an evidence layer for 3D prospectivity analysis. International Journal of Mining and Geo-Engineering. doi: 10.22059/ijmge.2023.362951.595087.
Mostafaei, K., Kianpour, M., and Yousefi, M., 2023b. Delineation of gold exploration targets based on the prospectivity models through an optimization algorithm. Journal of Mining and Environment. doi: 10.22044/jme.2023.13472.2489.
Nadimi-Shahraki, M. H., Taghian, S., and Mirjalili, S., 2021. An improved grey wolf optimizer for solving engineering problems. Expert Systems with Applications, 166, 113917.  https://doi.org/10.1016/j.eswa.2020.113917.
Omrani, J., and Khabaznia, A, R., 2003. Geological map of Alut, Scale: 1000000, Geological survey and mineral Exploration of Iran [in Persian].
Otair, M., Ibrahim, O. T., Abualigah, L., Altalhi, M., and Sumari, P., 2022. An enhanced grey wolf optimizer-based particle swarm optimizer for intrusion detection system in wireless sensor networks. Wireless Networks, 28(2), 721-744. https://doi.org/10.1007/s11276-021-02866-x.
Parpinelli, R. S., and Lopes, H. S., 2011. New inspirations in swarm intelligence: a survey. J. International Journal of Bio-Inspired Computation. 3, 1–16. https://doi.org/10.1504/IJBIC.2011.0387.
Rahimi, M.R., Moradzadeh, A., Abedi, M., and Arabamiri, A., 2016. Use the fractal analysis for gold exploration in Alut area, national conference of research in earth sciences [in Persian].
Reimann, C., Filzmoser, P., Hron, K., Kynčlová, P., and Garrett, R. G., 2017. A new method for correlation analysis of compositional (environmental) data–a worked example. Science of the Total Environment, 607, 965-971. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.06.063.
Sepahi, A. A., Ghoreishvandi, H., Maanijou, M., Maruoka, T., and Vahidpour, H., 2020. Geochemical description and sulfur isotope data for Shahrak intrusive body and related Fe‐mineralization (east Takab), northwest Iran. Island Arc, 29(1), e12367. https://doi.org/10.1111/iar.12367
Seyedrahimi-Niaraq, M., and Hekmatnejad, A., 2021. The efficiency and accuracy of probability diagram, spatial statistic and fractal methods in the identification of shear zone gold mineralization: a case study of the Saqqez gold ore district, NW Iran. Acta Geochimica, 40, 78-88. https://doi.org/10.1007/s11631-020-00413-7.
Seyedrahimi-Niaraq, M., Mahdiyanfar, H., and Mokhtari, A. R., 2023. Application of geochemical structural methods to determine lead-contaminated areas related to mining activities. Journal of Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering, 13(34), 41-55. doi: 10.22034/anm.2022.2783[in Persian].
Zhang, Z., Long, K., Wang, J., and Dressler, F., 2013. On swarm intelligence inspired self-organized networking: its bionic mechanisms, designing principles and optimization approaches. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 16(1), 513-537. https://doi.org/10.1109/SURV.2013.062613.00014.
 
دوره 34، شماره 2 - شماره پیاپی 132
تابستان 1403، سال سی و چهارم، شماره 2، پیاپی 132
تابستان 1403
صفحه 75-88