اشکال ذخایر معدنی
مدلسازی و تخمین ذخیره کانسار جزو مهمترین فعالیت‌های معدنکاری می‌باشند که پیش‌نیاز طراحی معدن و برنامه‌ریزی تولید در طول بهره‌برداری از آن هستند.
محاسبه ذخیره یکی از هدف‌های مهم عملیات اکتشافی است و تنها پس از این مرحله است که می‌توان در مورد کانسار قضاوت و امکان استخراج اقتصادی آن را بررسی کرد. نکته مهمی که در مورد محاسبه ذخیره باید در نظر داشت آن است که چون ذخیره ماده معدنی براساس اطلاعات محدود انجام می‌گیرد، لذا به هر حال، توأم با خطا خواهد بود.
البته بسته به میزان و دقت اطلاعات موجود، اعتبار ذخایر مختلف متفاوت است و همان گونه که خواهیم دید، ذخایر محاسبه شده را بر این اساس، به گروه‌های مختلف تقسیم می‌کنند. در واقع می‌توان گفت که ذخیره حقیقی ماده معدنی هنگامی به دست می‌آید که آخرین ذرات ماده معدنی استخراج شده باشد.
نکته مهم دیگر آنکه در پایان مراحل مختلف اکتشاف یک کانسار، ذخیره آن مرحله محاسبه می‌شود و بدیهی است هر مرحله، اعتبار ویژه خود را دارد و همزمان با تکمیل اکتشافات، ذخایر محاسبه شده نیز در مراحل بعدی چه از نظر کمیت و چه از نظر کیفیت تغییر می‌کند و دقیق‌تر می‌شود.
بعد از انجام عملیات اکتشاف و دریافت اطلاعات اکتشافی ذخیره مدلسازی می‌گردد، که این ذخایر دارای شکل‌های متفاوتی هستند که در زیر به توضیح آن می‌پردازیم.
ذخایر ایزومتریک
گسترش این ذخایر در سه بعد یکسان و نسبتا زیاد است. این ذخایر در صورت واقع شدن در سطح زمین به روش روباز قابل بهره‌برداری هستند در غیر این صورت به روش‌های زیرزمینی استخراج می‌گردند. مهمترین اشکال ذخایر ایزومتریک عبارتند از:
+ نوع استوک
حالت گنبدی تجمع موادمعدنی را در یک نقطه استوک (stock) می‌گویند. نظیر گنبدهای نمکی، گچی و بعضی از ذخایر سرب، روی و مس جانشینی در کربنات‌ها و در برخی ذخایر مس پورفیری کانی‌سازی از انواع پراکنده و به شکل استوک است.
+ نوع استوک ورک
شکل کلی ذخیره حالتی از استوک است اما بافت ذخیره حالتی از استوک ورک دارد. محلول‌های ماگمایی که در تشکیل ذخایر مس و مولیبدن پورفیری نقش اساسی دارند در مرحله خاصی از تبلور ماگما در سنگ‌های فوقانی موجب تشکیل درزه و شکاف‌هایی می‌شوند که توسط محلول‌ها پر شده و بافت استوک ورک را بوجود آورند.
+ نوع کیسه‌ای
هرگاه محلول گرمایی و یا ماگمایی از یک سنگ کربناته و دارای تخلخل مفید و قابلیت واکنش پذیری نسبتا خوب به یک سنگ غیر قابل نفوذ برسند ماده‌معدنی در سنگ کربناته در مرز با سنگ دیگری تجمع پیدا می‌کند و تشکیل ذخایر کیسه‌ای را می‌دهد.
ذخایر صفحه‌ای
ذخایر صفحه‌ای در جهت طول و عمق گسترش زیاد دارند حال آنکه در جهت عرض بسیار محدود می‌باشند. ذخایر صفحه‌ای را به دو دسته لایه‌ای و رگه‌ای تقسیم می‌کنند.
الف) ذخایر لایه‌ای
اکثر ذخایر رسوبی از نوع لایه‌ای هستند. و این ذخایر همزمان با رسوب‌گذاری تشکیل می‌شوند که از جمله می‌توان ذخایر رسوبی شیمیایی آهن و منگنز را نام برد. در این نوع ذخایر تغییرات مورفولوژیکی زیادی دیده نمی‌شود. از ذخایر دارای منشأ ماگمایی به کرومیت و مگنتیت در سنگ‌های اولترامافیکی می‌توان اشاره نمود.
ذخایر جانشینی در شرایط خاص حالت لایه‌ای دارند و این در صورتی است که سنگ‌های واقع در اطراف گسل، به صورت تناوبی از سنگ‌های کربناته (با تخلخل بالا و واکنش پذیر) و سنگ‌های غیرقابل نفوذ و مقاوم تشکیل شده باشد و محلول‌های گرمایی و ماگمایی در سنگ‌های کربناته نفوذ و ضمن انجام واکنش، موادمعدنی برجای گذاشته شوند و در لایه‌های غیرقابل نفوذ تغییری رخ ندهد.
از ذخایر رسوبی نوع لایه‌ای می‌توان به کانسارهای آهن (BIF) اشاره کرد که مهمترین آهن‌های دنیا محسوب می‌شوند. اینها مربوط به پرکامبرین هستند. این کانسارها به دو دسته آلگوما Algoma، دریاچه سوپریور (Lake superior) تقسیم می‌شوند.
ذخایر آلگوما
ذخایر آلگوما با سنگ‌های آتشفشانی در ارتباط اند به طور عمده در آرکئن تشکیل شده‌اند، کوچک‌اند و یک زون بندی رخساره‌ای را نشان می‌دهند. به طوری که در حاشیه اکسیدی بعد کربنات‌های آهن و بعد رخساره سولفیدی قرار می‌گیرد.
ذخایر دریاچه سوپریور
ذخایر آهن دریاچه سوپریور نسبتا بزرگ و در اعماق کم‌اند سن آنها ۲ میلیارد سال قبل قرار می‌گیرد. و از ذخایر لایه‌ای دارای منشأ ماگمایی به کرومیت و مگنتیت در سنگ‌های اولترامانیکی می‌توان اشاره کرد. به خصوص کانسارهای کرومیت بوشوار در آفریقای جنوبی استیل واتر آمریکا کمپلکس دایک بزرگ رودزیا این کانسارها از اهمیت اقتصادی خاصی برخوردارند و کانسارهای لایگون احتمالاً نتیجه جایگزینی ماگما در مناطق آرام از جمله کراتون‌ها تشکیل می‌شوند.
سن این کانسارها پرکامبرین است. سنگ میزبان آنها دونیت، پریدوتیت، پیروکسنیت‌های کم سرپانتینی شده است. ۹۸% کرومیت های دنیا را می سازد. و مهمترین یا عظیم ترین ذخایر آهن در لوپولیت‌های لایگون حادث شده اند مثل ذخایر آهن موجود در کمپلکس بوشوار، استیل واتر، اسکالگارو.
ب) ذخایر رگه‌ای
گسل‌ها و شکستگی‌ها در صورتی که توسط محلول‌های گرمایی و یا ماگمایی پرشوند ذخایر رگه‌ای تشکیل می‌شوند. ذخایر رگه‌ای برخلاف حالت لایه‌ای اکثرا اپی‌ژنتیک هستند. ذخایر رگه‌ای به صورت ساده و پیچیده هستند. شکل ذخایر رگه، تابع نوع گسل‌ها و شکستگی‌های منطقه است که خود توسط مقاومت مکانیکی سنگ‌ها، فشار و نحوه توزیع نیروها عمق و عوامل دیگر کنترل می‌شود. رگه‌ای مهم عبارتند از: رگه‌های ساده، شعاعی، حلقوی، پلکانی، بادبزنی، موازی، دم اسبی و غیره.
رگه‌های شعاعی:
اکثرا در بالای توده‌های نفوذی به خصوص در قسمت‌های فوقانی ذخایر مس پورفیری واقع می‌شوند و به کمک آن می‌توان موقعیت توده نفوذی و ذخایر پورفیری را در اعماق مشخص نمود.
رگه‌های حلقوی:
اکثرا در اطراف دهانه‌های آتشفشانی گزارش شده‌اند. که خروج ماگما با حجم زیاد موجب ریزش دهانه می‌شود که گسل‌های نرمال حلقوی در حاشیه دهانه بوجود می‌اید که توسط محلول‌های گرمایی و یا ماگمایی پر می‌شوند و رگه‌های حلقوی تشکیل خواهند شد.
رگه‌های زین اسبی:
این نوع ذخایر در تاقدیس‌ها تشکیل می‌شوند.
ذخایر استوانه‌ای
گسترش آنها در یک جهت نسبتاً زیاد است. محلول‌های گرمایی و ماگمایی که در شرایط خاصی در سنگ‌های کربناته جانشین شوند تشکیل ذخایر استوانه‌ای را خواهند داد. غارهای موجود در سنگ‌های کربناته که توسط محلول‌های گرمایی و یا ماگمایی پر شده‌اند تشکیل ذخایر استوانه‌ای را می‌دهند. این ذخایر را نسبت به وضعیت طول آنها به دو دسته تقسیم می‌کنند. ذخایر دودکشی (chimney) یا تنوره‌ای که طول استوانه عمود یا تقریباً عمود است و در صورتی که طول استوانه حالت افقی داشته باشد به آن مانتو (Manto) گفته می‌شود.
کانسارهای نابرجای حاصل از هوازدگی در این کانسارها فرآیندهای هوازدگی مواد با ارزش را می‌شوید از محیط اولیه خارج و در محیط مناسب دیگری نهشته می‌کند. مانند کانسارهای اورانیوم این کانسارها از تون های اسیدی و پگماتیت‌های رخنمون یافته در سطح زمین شسته شده و پس از انتقال از محیط اکسیدان سطحی و رسیدن به محیط های احیایی مناسب که معمولاً چنین شرایطی در محیط های رودخانه‌ای حاصل می‌شوند نهشته می‌گردند.
اورانیوم جزو عناصر کمپلکس ساز است که جانشین کمپلکس‌های تترا نمی‌شود و در مراحل آخر وارد پگماتیت‌ها می‌شود. کانسارهای اورانیوم رودخانه‌ای به سه گروه تقسیم می‌شوند.
گروه Roll front اینها به حالت کنگره‌ای یا لوله‌ای شکل با صدها متر طول ده‌ها متر عرض و ضخامت کم درصد چند متر تشکیل می‌شوند و کانسارهای آبراهه‌ای و مسطح نیز مطرح‌اند ولی اولویت چندانی ندارند و بیشتر حالت مانتو دارند.
ذخایر عدسی
در بعضی از ذخایر به دلیل وضعیت خاص منطقه کانی‌سازی و شرایط تبلور ذخیره شده حالت عدسی به خود می‌گیرد، نظیر ذخایر ماسیوسولفید و عدسی‌های کرومیت.
– ذخایر ماسیوسولفاید
ذخایر ماسیوسولفاید دارای مشخصات زیر می‌باشند. ۶۰-۲۰% سولفید، همزمان با تشکیل سنگ‌های آتشفشانی زیردریایی، شکل عدسی، بافت توده‌ای و مواد معدنی همراه مس، روی، سرب، نقره، طلا می‌باشد.
اقسام تکتونیکی کانسارهای ماسیوسولفاید
از لحاظ تکتونیکی این کانسارها را به دو دسته کانسارهای ماسیوسولفاید واقع در محل گسترش کف اقیانوس‌ها، ماسیوسولفید همراه با روش‌های فرورانش ماسیوسولفایدها به نوع کروکو همراه با سنگ‌های آتشفشانی اسیدی تا حد واسط کارک آلکاسن در روش‌های فرورانش یافت می‌شود. ماسیوسولفاید نوع قبرس همراه سنگ های آتشفشانی نوع تولئیتی درزون گسترش کف اقیانوس، نوع پس شی همراه سنگ‌های آذرآواری و سنگ‌های آتشفشانی مافیک یافت می‌شود.
عدسی‌های کرومیت یا کرومیت‌های تیپ آلپی
همراه با مجموعه‌های افیولیتی در کمربند آلپ هیمالایا یافت می‌شوند این کانسارها در لایه جبه زمین تشکیل می‌شوند و سپس در نتیجه فرآیندهای تکتونیکی به محیط‌های بسیار ناآرام پوسته‌ای وارد می‌شوند. سنگ میزبان این کرومیت‌ها شدیداً سرپانتینی شده و به شکل نیام یا عدسی یا انبان هستند.
جایگاه تشکیل اینها در پشته‌های میان اقیانوس یا حوضه‌های پشت قوسی است سن این کانسارها پالئوزوئیک – مزوزوئیک و ترشیری است. فقط ۲% از ذخایر کرومیت دنیا را می‌سازند این کانسارها در اورال روسیه و کلیه کشورهای واقع در کمربند آلپ – هیمالایا از جمله ایران، ترکیه، عمان، کرومیت‌های ایران از جمله آلپی و در سبزوار، نیریز، جنوب شرق خراسان، بیرجند – بندان شناخته شده‌اند.
– ذخایر پروفیری
مانند ذخایر مس – مولیبدن پورفیری که مشخصات آن تناژ زیاد و عیار کم (عیار مس ۰٫۵ -۱%) است. شکل کانسارهای پورفیری بیضوی تا بیضوی ناقص‌اند. گسترش سطحی آنها از گسترش عمقی آنها بیشتر است. نحوه برداشت روباز و نحوه پراکندگی آن افشان یا انتشاری یا رگچه‌ای و استوک درک یا داربستی است.
سنگ میزبان آن سنگ‌های نفوذی حد واسط تا اسیدی پورفیری با خصلت کالک آلکالن از نظر بافت پورفیری رژیم تکتونیکی کانسارهای مس پورفیری رژیم فرورانشی پوسته اقیانوس به زیر پوسته اقیانوسی (در جزایر قومی) و پوسته‌ای اقیانوس به زیر قاره‌ای در حاشیه قاره‌ها از لحاظ سنی دوران دوم و سوم تعلق دارند. و یکی از مسائل مهم در سیستم پورفیری زون‌های آلتراسیون است که در بالای توده نفوذی بعد که بخش اعظم ذخیره در آن است بعد پتاسیک و بعد سرسیتیک است.
ذخایر سولفید توده‌ای آتش‌فشان‌زاد (VMS)
ذخایر VMS به علت پراکندگی گسترده، تناژ قابل توجه (0/1 تا 500 میلیون تن) و عیار نسبتا بالا، منبع با اهمیتی برای مس و سایر فلزات به حساب می‌آیند. فلزات گران‌بها، از قبیل نقره و طلا محصولات جانبی این نوع ذخایر می‌باشند. کان‌تن ذخایر VMS بزرگ بوده و به صورت لنزهای چینه‌کران و صفحه‌هایی روی کف دریا تشکیل می‌شود که ناشی از تخلیه سیالات هیدروترمال غنی از فلز است.
این ذخایر در محیط‌های تکتونیکی کششی از قبیل مراکز گسترش در بستر دریا و کمان‌های اقیانوسی با نمونه‌هایی در عهد حاضر تشکیل می‌گردند. بدنه یک توده سولفیدی چینه‌کران که تپه شکل می‌باشد معمولا به یک زون تغذیه کننده استوک‌ورکی منتهی می‌گردد. به طور کلی این ذخایر به وسیله تناوب‌های مشخص چینه‌شناسی داخل یک حوزه محدود می‌شوند و معمولا به صورت خوشه‌ای مشاهده می‌گردند.
ذخایر VMS بر اساس کانی‌شناسی می‌توانند به سه دسته اصلی تیپ‌های کروکو، بشی و قبرس تقسیم شوند. این ذخایر به طور قابل توجهی در اندازه متغیر می‌باشند اما معمولا دارای عیار بالا و تناژ پایین هستند. هرچند در این میان تعدادی ذخیره غول پیکر همچون ریو تینتو اسپانیا، که دارای حدود 250 میلیون تن ذخیره همراه با عیار 1 درصد مس، 2 درصد روی و یک درصد سرب می‌باشد مشاهده می‌شود (گالی و همکاران).
ذخایر بروندمی رسوبی (SEDEX)
این ذخایر منابع با اهمیت سرب، روی و نقره به شمار می‌روند. همچنین وجود مس به عنوان محصول فرعی در برخی از این ذخایر امکان پذیر است. ذخایر SEDEX (مخفف عبارت sedimentary exhalative به معنی بروندمی رسوبی) ذخایری هستند که به واسطه بروندم شورابه‌ها داخل آب دریا یا رسوبات کف دریا و ته‌نشست کانی‌ها همزمان با سرد شدن شورابه ایجاد می‌شوند.
ذخایر SEDEX شباهت زیادی به ذخایر VMS نشان می‌دهند، اما بر خلاف ذخایر VMS ارتباط نزدیکی با فعالیت‌های آتشفشانی ندارند. به طور معمول این ذخایر به شکل صفحه‌ای یا عدسی‌های تیغه‌ای شامل نوارهایی از سولفید دانه‌ریز با میان‌لایه‌هایی از شیل، سیلت و سنگ میزبان کربناته دیده می‌شوند. ضخامت بدنه سولفیدی معمولا در حدود تنها چند متر می‌باشد ولی به صورت جانبی تا بیش از یک کیلومتر می‌تواند امتداد پیدا کند.
تناژ میانگین برای ذخایر با مقیاس جهانی 15 میلیون تن با عیار 6/5 درصد روی، 2/8 درصد سرب و 30 گرم در تن نقره در نظر گرفته شده است (Briskey, 1986). این ذخایر ممکن است تا یک درصد مس در بر داشته باشند. بروکن هیل، مک آرتور ریور و مونت ایسا در استرالیا، مگن و راملسبرگ در آلمان و Tynagh در ایرلند ذخایری از نوع SEDEX هستند که دارای مس می‌باشند.
ذخایر اپی‌ترمال (polymetallic deposits)
ذخایر اپی‌ترمال از نظر تولید طلا دارای اهمیت می‌باشند اما ممکن است مقادیری از نقره، مس و سایر فلزات را نیز در بر داشته باشند. این ذخایر با محیط‌های فرورانش در حاشیه صفحات مرتبط هستند. این ذخایر ممکن است به شکل رگه‌ای، استوک‌ورکی یا برشی به سن ترشیری (2 تا 63 میلیون سال قبل) تا کواترنری (2 میلیون سال قبل تاکنون) مشاهده شوند. این ذخایر معمولا در اعماق کم پوسته (300 تا 600 متری) و به واسطه چرخش سیال ماگمایی داخل سنگ‌های آتشفشانی شکل می‌گیرند. این ذخایر اغلب در ارتباط با ذخایر پورفیری هستند.
کانه‌های اصلی آنها شامل کالکوسیت، کوولیت، بورنیت و طلای آزاد با مقدار کمتری کالکوپیریت می‌باشد. این ذخایر دارای بازه گسترده‌ای از عیار و تناژ می‌باشند و همچنین می‌توانند ذخایر بزرگی همچون ال ایندیو در شیلی با عیار بیش از 178 گرم در تن طلا، 109 گرم در تن نقره و 3/87 درصد مس را شامل شوند (Panteleyev, 1996).
ذخایر اسکارن
اسکارن، سنگ متامورفیکی به شمار می‌آید که در نتیجه دگرسانی شیمیایی به وسیله سیالات گرمابی و نیز سایر سیالات ایجاد می‌شود. اسکارن‌های مس‌دار در اغلب موارد در مکان‌هایی که توده نفوذی گرانیتی داخل سکانس‌های کربناته از قبیل سنگ آهک یا دولومیت موجود در حاشیه قاره وارد می‌شود و موجب دگرسانی شدید و جانشینی کانی‌ها می‌شوند، گسترش می‌یابند.
این ذخایر دارای اشکال بسیار متفاوتی از عدسی‌های پهن تا لوله‌های عمودی با زون‌های کانی‌سازی نامنظم که به وسیله همبری توده نفوذی کنترل می‌شود، می‌باشند. اسکارن‌های بزرگ مس، با ذخایر مس پورفیری در ارتباط هستند. کانی‌سازی مس به صورت رگه‌ای و رگچه‌ای و افشان داخل توده تفوذی و همچنین سنگ میزبان دربردارنده آن مشاهده می‌شود. کالکوپیریت کانی اصلی این نوع ذخیره محسوب می‌شود که می‌تواند بورنیت و تنانتیت را نیز به همراه داشته باشد. اسکارن‌های مس یک تا دو درصد مس جهان را به خود اختصاص می‌دهند و به طور کلی این ذخایر می‌توانند دارای یک تا 100 میلیون تن کانسنگ مس باشند، اگرچه در برخی موارد استثنا میزان ذخیره از 300 میلیون تن نیز فراتر رفته است. از اسکارن‌های بزرگ مس می‌توان اسکارن مرتبط با سیستم پورفیری اوک تدی در پاپوآ گینه‌نو را نام برد.
ذخایر سطحی‌زاد (سوپرژن – Supergene)
غنی‌شدگی ثانویه می‌تواند در تعداد زیادی از ذخایر معدنی تغییراتی را ایجاد کند. دگرسانی سطحی‌زاد، غنی‌شدگی ثانویه برجای یک ذخیره می‌باشد. به طوری که کانسنگ‌های اولیه اکسید شده و انحلال پیدا می‌کنند و به واسطه اکسایش در سطح ایستابی بازته‌نشین می‌شوند. غنی‌شدگی سطحی‌زاد در بالای کانسنگ‌های اولیه ژرفازاد شکل می‌گیرد و به طور جانبی و عمودی گسترش می‌یابد (تا ده‌ها متر به سمت پایین می‌تواند گسترش داشته باشد). این فرآیند با توجه به این که می‌تواند روی اقتصاد معادن خصوصا ذخایر VMS و ذخایر پورفیری عیار پایین تاثیرگذار باشد حائز اهمیت است.
پوشش‌های غنی‌شده حاوی کانی‌های مسی عیار بالا از قیبل کالکوسیت، کوولیت و بورنیت می‌باشند، امکان افزایش عیار متوسط کانسنگ مس از یک تا 3 درصد وجود دارد. غنی‌شدگی سطحی‌زاد معمولا در سنگ‌های نفوذپذیر نسبت به آب‌های جوی و دارای مقادیر فراوان پیریت صورت می‌پذیرد زیرا امکان تشکیل اسیدهای اکسید کننده فراهم می‌باشد. حضور کانی‌های فلزی قابل حل در اسید و سد اکسایشی (به طور مثال سطح ایستابی آب) در عمق امکان ایجاد ذخایر سطحی‌زاد را بیشتر می‌کند.
غنی‌شدگی سطحی‌زاد یا سوپرژن یک عامل اصلی در توسعه تعداد زیادی از ذخایر مس پورفیری می‌باشد. در معدن لااسکوندیدا شیلی، پوشش‌های سطحی‌زاد حدود 65 درصد از منبع مس این ذخیره را تشکیل می‌دهند. عیار مس تا 3/5 درصد در این زون‌ها گزارش شده است. کلاهک‌های آبشوییده حاوی عیارهای پایین‌تر مس و مولیبدن روی سولفیدهای غنی‌شده را می‌پوشانند.
اطلاعات خوبی در مورد تخمین ذخیره بود ممنون
با سلام و احترام، سپاس از توجه شما و حسن نظرتون، خوشحالیم براتون مفید بوده