مقدمه

امروزه جدایش آنومالی از زمینه و جداسازی آنومالیهای با درجات شدت گوناگون، مهمترین کار در مطالعات ژئوشیمیایی است. روشهای مبتنی بر هندسه فرکتال با توجه به خصوصیاتی چون استفاده از تمام دادهها، در نظرگرفتن شکل-هندسی در برگیرنده عیارهای گوناگون و توجه به نوع توزیع دادهها از بهترین روشها در جدایش آنومالی ژئوشیمیایی از زمینه می باشد ( Cheng, et al., .(1994 نتایج حاصل از روشهاسُنّتیی مبتنی بر آمارکلاسیک تا مدتها به عنوان تنها روشهای تحلیلدادهها مورداستفاده قرار میگرفت که دارای نقایصی از قبیل شرط تبعیت ازتوزیع نرمال، حذف تعدادی ازدادهها بهعنوان خارج از ردیف، عدم توجه به توزیع فضایی دادهها و نیز عدم توجه به شکلهندسی آنومالیها می-باشد .(Davis, 2002) روش فرکتال عیار- مساحت در اکتشافات ژئوشیمیایی برای جدایش جوامع آنومال از زمینه، نخستینبار توسط( Cheng, et al., (1994 براساس رفتار فرکتالی توزیعهای ژئوشیمیایی در طبیعت ارائه شده است. نمودار لگاریتمی عیار در برابر مساحت تجمعی در نقاطی میشکند یا به عبارتی تغییر شیب تند میدهد که این نقاط نمایانگر تغییر از زمینه به آنومالیهای درجات مختلف و بهتبع آن تغییرات در شرایط زمینشناسی به خصوص کانی-سازی است .(Agterberg, et al., 1996) بهطورکلی دادههای ژئوشیمیایی رفتار مولتیفرکتال یا چندفرکتالی دارند که این نشانگر میزان تغییرات در شرایط زمینشناسی، ژئوشیمیایی، دگرسانی، هوازدگی سطحی، کانیسازی و بهدنبال آن مراحل غنیشدگی یکعنصر است .(Goncalves, et al., 2001) لذا، در انتخاب روشیمعیّن از میان روشهای مختلف موجود جهت تعیین آنومالیهای ژئوشیمیایی، باید به این نکته توجه نمود که هیچیک از روشهای موجود جهت تعیین و شناسایی آنومالیها، مستقل از دانش زمینشناسی نبوده و جهت هر گونه تفسیری از نتایج بدست آمده، بایستی آنها را با اطلاعات زمینشناسی منطقه

منطبق نمود. روش فرکتال عیار- مساحت مبتنی بر میزان مساحتی است که هر عیار خاص در منطقه مورد مطالعه اشغال نموده است. هر چه عیارعنصر افزایش یابد، میزان مساحت اشغالی توسط آن کاهش می یابد. یکی از رایجترین روشها برای نمایش توزیع عیار یکعنصر در یک منطقه ترسیم نقشهکنتوری (منحنی-میزان) همعیار عنصرمربوطه در منطقه موردمطالعه است. اگر مقدار هرکنتور عیاری برابر با در نظر گرفته شود، می توان یک معادلهتوانی بصورت زیر برای تمرکز مواد با خواص فرکتال ارائه نمود ( Cheng, et al., 1994; Carranza, .(2009

– A( )

A( ) مساحت تجمعی محصورشده توسط خطوط همعیاری است که عیارمتناظر آنها بزرگتر یا مساوی است. مقدار نیز در حقیقت نمانگری بُعدفرکتال مربوطبه دامنههای متفاوت میباشد. با ترسیم تغییراتمساحت دربرابر عیار در نموداری لگاریتمی میتوان بُعد هرجامعه را از طریق شیب خطبرازششده بهآن حساب نمود. نقاطشکست (تغییرشیب خطبرازششده) در این نمودار بیانگر تغییر یک-جامعه به جامعهدیگر است، بهگونهای که علاوه بر جداکردن زمینه، میتوان آنومالیهای با درجات شدت مختلف یکعنصر و حتی دربرخیموارد کانیسازی-های اصلی و فرعی مربوط به آنعنصر را از یکدیگر جدانمود ( Li, et al., .(2003 تغییر از جامعهای به جامعهای دیگر نشاندهنده شرایط زمینشناسی، ژئوشیمیایی و کانیشناسی است. این توانایی منحصربهفرد بهخاطر ماهیت فرکتالی توزیععناصر درطبیعت است. این مسأله سبب میشود که نیازی به حذف مقادیر خارجازردیف نباشد زیرا بهدلیل ماهیتفرکتالی دادهها بهطورخودکار این دادهها خنثی میشوند ( Agterberg, et al., 1996; Goncalves, et al., .(2001 محدوده ۲۰۰۰کیلومترمربعی اطراف معدنانگوران از پتانسیلمعدنی بسیاربالایی برخورداراست و آثار کانیسازی رگهای سرب، روی و مس در بخش

۴۳

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

های میانی و شمالی آن به چشم میخورد. کانسار سرب و روی انگوران موجب شده است که این منطقه و نواحی اطراف آن بهعنوان خاستگاه صنعت و قطب سرب و روی ایران مطرح شود و همواره مورد مطالعه قرارگیرد (شکورزاده و رهبر، .(۱۳۸۵ اولین مطالعات اکتشافی در تاریخچه فعالیتهای اکتشافی منطقه انگوران توسط سازمان زمینشناسی ژاپن در سال ۱۹۶۸ توسط آقای هیرایاما انجام گرفته است که نتیجه آن تحتعنوان »مطالعات زمینشناسی معدنانگوران، گزارش شماره۲۲۶، سازمان زمینشناسی ژاپن، «۱۹۶۸ ثبت شده است ( Pride, et al., .(2004

طی سالهای ۱۹۶۶ تا ۱۹۶۸ سازمان زمینشناسیایران، عملیات صحرایی و برداشتهای زمینشناسی مربوطبه تهیه نقشه زمینشناسی چهارگوش تکاب-شاهیندژ در مقیاس۱:۲۵۰/۰۰۰ را انجام داده است که نقشه مذکور، بعد از ده سال، در سال ۱۹۷۶ آماده چاپ شد. گزارش شماره ۵۰ سازمان زمینشناسی ایران، از سال ۱۹۸۲ به همراه نقشه مذکور (در پشت آن) چاپ و منتشر میشود .(Pride, et al., 2004) چهارگوش تکاب- شاهیندژ شامل شش برگه به مقیاس ۱:۱۰۰/۰۰۰ است که هریک دارای ۳۰ ثانیه طولجغرافیایی ۴۵)کیلومتر) و ۳۰ ثانیه عرضجغرافیایی ۵۵/۳)کیلومتر) هستند یعنی هر برگه مساحت تقریبی در حدود ۲۴۹۰ کیلومترمربع را پوشش میدهد. برگه تختسلیمان یکی از آنهاست که منطقه انگوران در آن واقع شده است .(Pride, et al., 2004) در این مقاله، برای اولینبار، روش فرکتال عیار- مساحت برای تشخیص زونهای کانیسازی در منطقه انگوران بهکار رفته است.

زمینشناسی منطقه انگوران

منطقه موردمطالعه از نظر ساختمانی در محل برخورد زون البرز-آذربایجان، زون ایرانمرکزی و زون سنندج- سیرجان واقع بوده و از آنرو دارای ویژگیهای زونهای یاد شده نیز می باشد (باباخانی و قلمقاش، ۱۳۸۰؛ شکورزاده و رهبر، .(۱۳۸۵ مهمترین واحدهای سنگی رخنمونیافته در منطقه موردمطالعه، براساس باباخانی و همکاران، ۱۳۸۱، عبارتنداز: سنگآهک منسوب به سازندقم که قسمت اعظم بخش شمالی منطقه را تشکیل داده است. در بخش جنوبی آن، سنگهای دگرگون بادرجهدگرگونی کم تا متوسط شامل آمفیبولیت-سرپانتینیتشیست، از شمالباختری تا مرکز کشیده شده شدهاند. شمال آهکقم را نیز یکرخنمون دگرگون دیگر شامل گنایسفلدسپاتدار بهخود اختصاص داده است که تا شمال خاوری امتداددارد. رخنمونهای نواری مرمر معمولاً در لابلای سنگهای دگرگون پراکندهاند.

یکرخنمون سنگآهک تودهای تا ضخیملایه منسوب به آهکانگوران هم از مرکز به سمت باختر امتداد یافته است. در نیمهپایینی منطقه، سنگهای آذرین-روشن شامل آندزیت- داسیت دیده میشود. چندرخنمون پراکنده بازالت و یک-رخنمون تراورتن نیز در بخش خاوری منطقه جایدارند. امتداد گسلهای غالب منطقه نیز شمالباختری- جنوبخاوری است (شکل.(۱ در منطقهمذکور، کانی-سازی عناصر سرب، روی، مس، منگنز و آرسنیک بهوضوح قابلمشاهدهاند. رخنمونهای گالن و زرنیخ در نیمهشمالی منطقه، بهخصوص در آثار معدنکاری قدیمی و داخل ترانشههای قدیمی واقع در شمالخاوری وجوددارد. در جنوب-باختری، رگههای حاوی کالکوپیریت، پیریت، مالاکیت دیده میشوند. در بخش-های آهکی منطقه نیز، آنکریتهای حاوی رگههای منگنز دندریتی فراواناند.

پاییز ۹۲، شماره ۹

نمونهبرداری و آنالیزنمونهها

اکتشافات ژئوشیمیایی در منطقهانگوران، شامل برداشت ۲۵۸نمونه رسوب-آبراههای است که از جزء -۸۰ مشخاک برداشتشد و پس از آمادهسازی اولیه، برای آنالیز به آزمایشگاه SGS کانادا ارسالگردید. نمونهها با استفاده از روشICP-MS برای ۳۵عنصر و روشFire Assay برای عنصرطلا موردآنالیزقرارگرفت (جدول.(۱

شناخت و جدایش جوامعسنگی

در محیط GIS با استفاده از نقشه زمینشناسی، توپوگرافی، آبراههها و موقعیت نمونهها، انواع سنگ بالادست هر نمونه مشخصگردید. در اینحالت با مشخصکردن حوضهآبریز هرنمونه، تمامی واحدهای سنگی که رسوبات حاصل از فرسایش آنها، سهمی در تشکیل نمونه داشته اند، شناسایی شدند (جدول.(۲ سپس تعداد نمونههای هر زیرجامعه یکسنگی، دوسنگی و بیش از دوسنگ و نیز سهم هریک در جامعه کل نمونهها تفکیک شدند. در زیرجامعه تکسنگی بیشترین نمونهها مربوط به جامعه سنگآهک و در دوسنگی مربوط به جامعه آمفیبولیت-کلریت شیست با میان لایههای آهک تودهای تا ضخیملایه است.

بدیهیاست هرچه بر تعداد نمونههای زیرجامعه تکسنگی افزوده شود و از تنوع گونههای سنگ بالادست کاسته گردد، محیط همگنتری از نظر منشاء رسوبات آبراههای در منطقه وجودخواهدداشت و از شدت تأثیر این عامل بر غیرنرمال شدن جامعه نمونههای ژئوشیمیائی کاسته می شود.

بررسی زمینه محلی در هر یک از جوامع سنگی و مقایسه آنها با جامعهکلی
بررسی جدول کلارک عناصر مختلف در سنگهای گوناگون نشان میدهد که توزیع عناصر کانیساز در واحدهای سنگی مختلف متفاوت است. بهعنوان مثال زمینه عنصر نیکل در سنگهای اولترابازیک حدود ۲۰۰۰ پیپیام است، در حالی که در سنگهای گرانیتی ۴/۵ پیپیام غلظت دارد. لذا اگر جامعه نمونههای ژئوشیمیائی برداشت شده از این دو محیط با هم تشکیل یک جامعه را بدهند اکثر نمونههای بهظاهر آنومال را نمونههای برداشت شده از مناطق تحت پوشش سنگهای اولترابازیک تشکیل خواهند داد. درحالیکه ممکن است غلظت نیکل در این نمونهها در حدزمینه سنگهای اولترابازیک باشد و از لحاظ کانیسازی اهمیتی نداشته باشد (درفاز سیلیکاتی باشد). (جدول(۳ مقدار فراوانی عناصر را در تیپهای سنگی آذرین و رسوبی با گسترش نسبتاً زیاد را نشان میدهد.

بیشترین حساسیت از آن مس با ضریب ۸۷ (ماکزیمم مقدار آن درسنگهای بازیک و حداقل آن در سنگهای آهکی است) سپس نیکل ۶۵ و آرسنیک ۱۳ میباشد. این ارقام نشان میدهد که مقدار یک عنصر در حوضهآبریز تا جائی که به لیتولوژی حوضهآبریز مربوط میشود، به شدت تغییرپذیر بوده و بدون نرمالایزکردن مقدار عنصر نسبت بهجنس سنگهای بالادست در حوضه آبریز امکان دستیابی به یک جامعه همگن که بتوان براساس آن مقدار زمینه، حد آستانهای و آنومالی ها را در آن مشخص کرد غیرممکن میباشد. لازم بهیادآوری است که مقدار زمینه یکسنگ از یک ناحیه به ناحیه دیگر ممکن است تغییرکند. در اکتشافاتناحیهای مناسبتر آن است که بهجای کلارک جهانی از مقدار زمینه ناحیهای بهرهجست. این مقدار را میتوان معادل میانه جامعه در نظر گرفت (حسنیپاک و شرفالدین، .(۱۳۸۴

۴۴

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز ۹۲، شماره ۹

شکل.۱ موقعیت نمونههای برداشت شده، زمینشناسی و مقطع عرضی A-A منطقه انگوران( براساس باباخانی، ع. ر.، و همکاران، ۱۳۸۱ با اندکی تغییرات).

جدول.۱ نتایج آنالیز نمونههای شماره ۲۱۱ تا ۲۵۰ برای عناصر سرب، روی، مس، نیکل، منگنز، آرسنیک و طلا.

عنصر Pb Zn Cu Ni Mn As Au

روش آنالیز ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 ICP80 FA301

واحد ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppb

حدحساسیت دستگاهی ۲ ۰/۵ ۰/۵ ۱ ۲ ۳ ۱

شماره نمونه

۲۱۱ ۱۶۷۰ ۲۸۵ ۱۴/۵ ۱۴ ۷۷۷ ۱۰۷ ۶
۲۱۲ ۸۴ ۹۰ ۱۰/۸ ۱۴ ۸۰۹ ۹ ۱۳
۲۱۳ ۷۹ ۶۵ ۱۱/۳ ۱۶ ۷۳۶ ۵ ۶
۲۱۴ ۱۷ ۳۰ ۱۴/۳ ۱۴ ۲۴۸ ۱/۵ ۰/۵
۲۱۵ ۲۵ ۵۲ ۳۰/۷ ۲۸ ۸۶۳ ۱۷ ۰/۵
۲۱۶ ۱۲۲ ۳۰۸ ۱۴۹/۰ ۳۸ ۲۷۵۰ ۷۱ ۱۲
۲۱۷ ۲۳ ۸۱ ۳۱/۷ ۴۲ ۷۶۷ ۱۷ ۲۰
۲۱۸ ۱۹ ۴۶ ۱۹/۹ ۱۹ ۴۳۶ ۱/۵ ۴
۲۱۹ ۱۴ ۳۹ ۱۸/۳ ۵ ۱۱۳۰ ۱۰ ۶
۲۲۰ ۳۷ ۸۴ ۲۵/۸ ۳۱ ۶۷۸ ۲۳ ۱۶
۲۲۱ ۳۱ ۸۳ ۳۵/۷ ۳۰ ۷۳۰ ۱۹ ۲۰
۲۲۲ ۳۷ ۱۶۵ ۲۷/۹ ۱۹ ۹۸۳ ۵۸ ۲۳
۲۲۳ ۱۹ ۱۰۸ ۲۴/۴ ۱۹ ۱۸۹۰ ۱۰۷ ۲
۲۲۴ ۲۰ ۸۶ ۱۳/۲ ۱۲ ۷۷۰ ۱۸ ۲
۲۲۵ ۳۶ ۱۷۹ ۱۵/۲ ۱۶ ۱۲۶۰ ۱۱ ۱۲
۲۲۶ ۷۱ ۲۵۳ ۸۲/۱ ۶۰ ۷۲۲ ۳۱ ۹
۲۲۷ ۳۸ ۲۱۴ ۲۴/۹ ۲۵ ۸۰۷ ۱۳ ۵
۲۲۸ ۲۰ ۱۲۷ ۱۶/۹ ۱۳ ۱۲۲۰ ۱۲ ۱۱

۴۵

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز ۹۲، شماره ۹

ادامه جدول .۱ نتایج آنالیز نمونههای شماره ۲۱۱ تا ۲۵۰ برای عناصر سرب، روی، مس، نیکل، منگنز، آرسنیک و طلا.
۲۲۹ ۱۸ ۱۰۶ ۲۲/۵ ۱۲ ۶۵۹ ۸ ۸

۲۳۰ ۳۴ ۱۰۳ ۱۰/۳ ۱۱ ۵۷۴ ۱۷ ۲۱

۲۳۱ ۱۶ ۵۰ ۹/۵ ۱۱ ۵۱۰ ۱۴ ۰/۵

۲۳۲ ۴۸ ۱۸۱ ۲۷/۳ ۳۹ ۸۷۸ ۸۵ ۰/۵

۲۳۳ ۴۱ ۹۶ ۷۰/۲ ۲۶۹ ۱۱۱۰ ۱/۵ ۴

۲۳۴ ۲۰ ۱۰۳ ۷۴/۸ ۳۵۴ ۱۳۹۰ ۱/۵ ۴

۲۳۵ ۳۵ ۹۶ ۷۰/۳ ۴۸۰ ۱۳۳۰ ۱/۵ ۲

۲۳۶ ۶۵ ۷۶ ۴۷/۶ ۸۱ ۹۵۴ ۴ ۹

۲۳۷ ۷۸ ۸۸ ۵۳/۸ ۱۱۶ ۱۰۲۰ ۱/۵ ۱۶

۲۳۸ ۵۱ ۱۰۲ ۷۴/۷ ۱۹۰ ۱۱۷۰ ۴ ۷

۲۳۹ ۶۱ ۹۳ ۳۱/۹ ۶۴ ۸۵۹ ۲۶ ۳

۲۴۰ ۸۴ ۸۸ ۴۸/۴ ۹۷ ۹۲۷ ۸ ۲۲

۲۴۱ ۵۴ ۲۵۸ ۳۹/۱ ۴۶ ۱۸۷۰ ۳۲ ۱۳

۲۴۲ ۱۳۶ ۲۴۶ ۴۵/۲ ۴۴ ۱۱۰۰ ۲۵ ۱۱

۲۴۳ ۴۱ ۲۱۷ ۳۰/۰ ۴۶ ۳۵۰۰ ۴۳ ۲۳

۲۴۴ ۸۵ ۱۹۵ ۳۷/۱ ۳۷ ۱۰۰۰ ۲۱ ۱۹

۲۴۵ ۲۱ ۷۸ ۷۴/۱ ۵۶ ۱۲۱۰ ۸ ۱۳

۲۴۶ ۲۳ ۱۰۵ ۹۱/۲ ۵۳ ۱۵۳۰ ۱۷ ۰/۵

۲۴۷ ۱۵ ۸۶ ۲۵/۱ ۳۷ ۱۰۱۰ ۱۹ ۰/۵

۲۴۸ ۷۵ ۱۷۰ ۷۰/۶ ۶۳ ۱۴۳۰ ۶۳ ۰/۵

۲۴۹ ۱۴ ۱۰۳ ۱۳/۲ ۱۶ ۱۱۶۰ ۲۳ ۰/۵

۲۵۰ ۲۰ ۵۸ ۲۲/۱ ۵۰ ۸۵۳ ۱/۵

جدول.۲ علائماختصاری بهکاررفته مربوط به جوامعسنگی مختلف.

ترکیب سنگ بالادست علامت اختصاری

سرپانتینیت Ser
آمفیبولیت-کلریت شیست Sch
سنگ آهک Lst
میان لایه های آهک توده ای تا ضخیم لایه Mbl
آندزیت- داسیت- ریولیت An
دایک های دیابازی و اسیدی Dyk
توف Tuf
تراورتن Tra

۴۶

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته پاییز ۹۲، شماره ۹

جدول.۳ مقادیر کلارک و نسبت ⁄
عنصر سنگهای رسوبی

CS SH LM
سرب ۷× ۲۰ ۹

روی ۱۶× ۹۵ ۲۰

مس ۱× ۴۵ ۴

نیکل ۲× ۶/۸ ۲

منگنز ۴۰۰× ۸۰۰ ۴۰۰

آرسنیک ۱ ۱۳ ۱

طلا – – –

خنثیسازی تغییرات لیتولوژی با استفاده از محاسبه شاخص غنیشدگی

پس از آن که براساس نوع سنگ بالادست جوامع آماری جداشدند، در هر یک از جوامع، اثر لیتولوژی (اثر مؤلفه سین ژنتیک) حذف یا حداقل کاهش مییابد. معمولاً از مقدار میانگین یا میانه هر یک از عناصر در هر یک از جوامع بهعنوان مقدار زمینه استفاده میشود. با تقسیم هریک از دادهها بر مقدارزمینه، مقدار شاخص غنیشدگی بهدست میآید:
Ci E i
C m

در این رابطه Ei شاخص غنیشدگی، Ci غلظت عنصر مورد نظر در نمونه iام از جامعه مورد نظر و بالاخره Cm مقدار زمینه (میانگین یا میانه) مربوط بهجامعه مورد نظر است. شاخص غنیشدگی تا حدزیادی مستقل از تغییرات لیتولوژی است. پس از محاسبه شاخص غنیشدگی برای جوامع مختلف، میتوان آنها را با هم ادغام کرده و تحت یک جامعهآماری موردبررسی قرارداد. از خواص دیگر شاخص غنیشدگی آن است که تا حدودی خطاهای تصادفی را کاهش میدهد (حسنیپاک و شرفالدین، .(۱۳۸۴

مطالعه همبستگی عناصر

محاسبه ضریب همبستگی بسته به نوع دادهها معمولاً به دوصورت انجام میشود. یکی از این روشها روشپیرسون میباشد. در این روش فرض نرمالبودن دادههاالزاماً باید صادق باشد. درصورتیکه توزیع دادهها نرمال نباشد یا باید از دادههای تبدیل یافته و یا از روشهای ناپارامتری استفاده کرد که یکی از این روشها محاسبه »ضریب همبستگی رتبهای اسپیرمن« می باشد(حسنیپاک و شرفالدین، .(۱۳۸۴ در(جدول (۴ ضرایبهمبستگی بین عناصر بهروش اسپیرمن محاسبه شدهاند. همانگونه که مشاهده میشود نیکل و کروم »همبستگی بسیار قوی« دارند .(rs=0.838) عنصر سرب با عنصر روی »همبستگی قوی« دارد (rs=0.616)، لذا با افزایش میزانسرب، میزانروی در این منطقه افزایش مییابد.
۴۷

مقادیر کلارک برای عناصرمنتخب.
سنگهای آذرین
بازی حدواسط اسیدی Max/Min

۶ ۱۲ ۱۹ ۳/۳
۱۰۵ ۷۵ ۳۹ ۶/۶
۸۷ ۴۰ ۱۰ ۸۷
۱۳۰ ۵۰ ۴/۵ ۶۵
۱۲۰۰ ۱۲۰۰ ۴۰۰ ۳
۲ ۲ ۱/۵ ۱۳
۳/۶ ۲/۸ ۰/۸ ۴/۵

عنصر طلا با عناصر سرب و روی دارای همبستگی منفی است لذا با کاهشطلا در این منطقه، مقادیر سرب و روی افزایش مییابد.