اکتشاف معدن زمین شناسی اقتصادی(لاهیجان)

کانسارهای رگه ای هدف معدنجوی سنگهای سخت ( Hard-Rocksدر مقابل سنگ های نرم رسوبی) است تا طلا را در محل ته نشینی آن از محلول های کانه زا جستجو کنند. زمین شناسان فرضیه های متعددی برای بیان منبع محلول هایی که از آنها عناصر سازنده کانی ها در کانسارهای رگه ای ته نشین می شوند، پیشنهاد داده اند.

یکی از فرضیه هایی که مورد تائید همگان است پیشنهاد می دارد که شمار زیادی از کانسارهای طلا، خصوصاً آنهایی که در سنگ های آذرین و رسوبی یافت می شوند از آبهای زیرزمینی در گردش که از بدنه ماگما (سنگ ذوب شده) مشتق گردیده  به پوسته زمین در عمق 3200 تا  8000متری سطح زمین نفوذ (Intruded)کرده، شکل می گیرد.سیستم های ژئوترمالی فعال که در بخش هایی از ایالات متحده  برای آبهای طبیعی داغ و بخار مورد بهره برداری قرار می گیرند تهیه می کنند یا فراهم می آورند قیاسی امروزی برای این سیستم های کانسار طلاساز(gold-depositing systems) می باشد. اکثر آبها در سیستم ژئوترمال از آب باران منشاء می گیرند که از میان درزه ها و لایه های نفوذپذیر در بخش های خنک تر پوسته به سمت پائین حرکت می کنند و بطور جانبی(Laterally) به مناطقی که بوسیله ماگما گرم شده اند کشیده می شود این همان جایی است که آب از میان درزه ها با فشار به سمت بالا رانده می شود. وقتی آب داغ می شود فلزات را از سنگ های پیرامون در خود حل می نمایدو هنگامیکه آب داغ در اعماق کمتر به سنگ های خنک می رسد کانی های فلزی رسوب می کنند تا رگه ها یا کانسارهای معدنی پتو مانند(blanket-like) را شکل می دهند.

 فرضیه ای دیگر  حاکی از اینست که محلول ای حاوی طلا ممکن است زمانی که ماگما سر شد از آن بیرون رانده شوند و  در حالیکه به سمت  سنگ های خنک تر مجاورحرکت می کنند کانسار مواد معدنی را رسوب نمایند. این فرضیه بطور اختصاصی برای کانسارهای طلای واقع شده در میان یا در نزدیکی توده های سنگ گرانیت که نتیجه جامد شدن ماگما می باشند، بکار می رود.

فرضیه سوم عمدتاً در مورد رگه های حاوی طلا در سنگ های متامورفیک که در کمربندهای کوهزایی در حاشیه قاره ها ایجاد می شوند، بکار برده می شود. در فرآیند کوهزایی سنگ های رسوبی و آتشفشانی ممکن است عمیقاً دفن گردند یا اینکه رانده شوند به زیر حاشیه قاره  یعنی جایی که آنها در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی دتسخوش دما و فشار بالا شوندکه سنگ ها را به تجمع جدید مواد معدنی دگرگون می کند(متامورفیسم). این فرضیه بیان می دارد که آب از سنگ ها و مهاجرت های رو به بالا بیرون رانده می شود وکانه های معدنی را زمانی که دما و فشار کاهش می یابد، رسوبگذاری می نماید. تصور می شود که کانه های فلزی از سنگ های فعالیت متامورفیسم فعال پائین رونده منشا بگیرند.

موضوع مورد علاقه اصلی یک معدنجو (Prospector: اکتشافگر) یا یک معدنچی (Miner) در خصوص کانسار رگه ای طلا اینست که مقدار میانگین طلا (Tenor: عیار) در یک تن از سنگ های مینرالیزه و اندازه کانسار را مشخص نماید. با این اطلاعات ارزش کانسار می تواند تخمین زده شود. یکی از مرسوم ترین روشهای مورد استفاده برای تعیین عیار طلا و نقره در سنگ های مینرالیزه روش قال گذاری (Fire Assay) می باشد. نتایج بر اساس انس تروای طلا یا نقره یا هر دو در هر تن کوچک آووایردوپویز از ماده معدنی یا به صورت گرم در هر تن متریک از ماده معدنی بیان می گردد.]آووایردوپویز کلمه ای فرانسوی به معنای وزن کردن است. سیستم قدیمی اوزان و مقیاس‌ها به سیستم آووایردوپویز مربوط می‌شود تا آن را از سیستم متریک متمایز سازد[.

تمرکز طلا در کانسارهای پلاسری

کانسارهای پلاسری نتیجه تمرکزهایی از طلای مشتق شده از  کانسارهای رگه ای بوسیله فرسایش، تخریب شدگی (Disintegration: از هم پاشیدگی) وتجزیه شدگی سنگ های فراگیر و متعاقب آن تمرکز یافته بوسیله نیروی ثقل می باشند.

طلا در برابر هوازدگی بسیار مقاوم است؛ و زمانی که از سنگ های فراگیر رها می شود و با آب های پائین رونده به صورت ذرات فلزی به شکل گرد و غبار(Dust)، تراشه (Flake: پولک، فلس)، دانه (Grain=64.798 میلی گرم) یا قطعه ای (Nugget) حمل می شود. ذرات طلا در کانسارهای رودخانه ای (Stream Deposits) اغلب در نزدیکی سنگ بستر تمرکز می یابند به این خاطر که آنها در زمان های مدآب (high-water period) وقتی که تمامی بستر پوشیده شد از شن (Gravel: سنگدانه های کوچکتر از 75 و درشت تر از 4.75 میلی متر) و تخته سنگ (Boulder) بهم می خورد (مشوش می شود) و در حال حرکت در جهت مسیر حرکت رودخانه است، به سمت پائین حرکت می کنند. طلای دانه ریز در گودی و تورفتگی ها  یا درانبانه ها (Pockets)  در ماسه (Sand: سنگدانه های ریزتر از4.75 و درشت تر از 0.075 میلی متر)  و شن (گراول) پشته های (Bars) ماسه ای یا شنی جایی که از جریان رودخانه کاسته می شود، انباشته می گردد. تمرکزهای طلا در شن (گراول) " رگه تولیدکننده ها" (Pay Streaks) نامیده می شوند.]  Barیا پشته رودخانه قسمتی از رودخانه است که بوسیله جریان ها در آن قسمت رسوبگذاری انجام گرفته و درنتیجه مرتفع تر از بخش های دیگر رودخانه گریده است [.

آینده کانسارهای پلاسری

در کشورهای دارای طلا،  جستجوگران (اکتشافگران) طلا را جایی که ماسه های درشت دانه(Coarse Sands) و شن(گراول) انباشته شده است و جایی که ماسه های سیاه(Black Sands) تجمع پیداکرده اند و با طلا ته نشین شده اند،جستجو می کنند. مگنتیت (Magnetite) معمول ترین کانی در ماسه ای سیاه است اما کانی های سنگین دیگری نیز مانند کاسیتریت(Cassiterite: اکسید قلع)، مونازیت(Monazite)، ایلمنیت (Ilmenite)، کرومیت(Chromite)، کانی های گروه پلاتین و برخی سنگ های قیمتی نیز ممکن است وجود داشته باشند.

در سرتاسر تاریخ زمین، کانسارهای پلاسری با خصوصیاتی مشابه شکل گرفته اند. فرآیندهای هوازدگی و فرسایش پلاسرهای سطحی را ایجاد می نمایند که ممکن است  در آوارهایی از سنگ ها دفن گردند. اگرچه چنین های سنگواره ای متعاقباً  به سنگ های سخت سیمان می گردند شکل و خصوصیات یا ویژگی های بسترهای رودخانه پیر یا کهن همچنان در آنها قابل شناسایی است.

شکل شماره3- تشت شن شویی(Sluice) طلای قابل حمل. معدنکاران تشت شن شویی را درون رودخانه قرار می دهند و رسوبات را در بالا دست رودخانه تخلیه می کنند. جریان رودخانه رسوبات را از میان تشت شن شویی عبور می دهد و ذرات سنگین طلا درون تشت جای می گیرند.یک معدنچی  می تواند رسوبات بسیار بیشتری را از میان تشت شن شویی به نسبت یک  سینی شستشو (Gold Pan) فرآوری نماید. عکس از لی آن تاون سند(LeeAnn Townsend)

شکل شماره4- یک ماشین شست و شوی خشک (Dry Washer) قابل حمل که برای سرند کردن قطعات طلا از خاک در جاهایی که آب وجود ندارد، بکار می رود. خاک به درون بالاترین تشتک ریخته می شود و تا پائین ترین تشتک لرزانیده می شود. قطعات سنگین طلا به صورت خودکار از مواد سبکتر جدا می گردند. عکس از ارتورو ام انریکز(Aruro M Enriquez)

تعیین عیار طلای آزاد (ترکیب نشده)

مقدار طلای آزاد قابل بازیافت در کانسارهای پلاسری بوسیله روش تعیین عیار طلای آزاد تعیین می گردد که شامل ملغمه سازی(Amalgamation) چگاله (concentrate) حاوی طلای جمع آوری شده بوسیله لایروبی کردن، معدنکاری هیدرولیکی Hydraulic Minning]: معدنکاری هیدرولیکی شکلی از معدنکاری است که در آن از جت های آب فشاربالا به منظور بیرون آوردن سنگ ها یا حرکت دادن رسوبات استفاده می گردد.[  یا عملیات های معدنکاری پلاسرها، می باشد. در دوره ای که بهای طلا ثابت بود، مرسوم بود که نتایج تعیین عیار را به عنوان ارزش طلا (به سنت یا دلار) موجود در یارد مکعب از ماده گزارش کنند. اکنون نتایج به صورت گرم در یارد مکعب یا گرم در متر مکعب بیان می گردد.

شکل شماره5- معدنکاری هیدرولیکی پلاسری در معدن لاست چیکن هیل(Lost Chicken Hill) آلاسکا. جریان شدیدی بر برونزد ماده معدنی پلاسری را منفجر کرده و شن ها، رس، گراول و ذرات طلا را می شوید. سپس این موادبرای یافتن طلا مورد پردازش قرار می گیرند. عکس از سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)

طی تحقیقات آزمایشگاهی سازمان زمین شناسی ایالات متحده گسترش داد روشی برای تعیین محتوای طلای سنگ ها و خاک ها در پوسته زمین. این روش ها که مقدار دیگر عناصر را به همراه طلا کشف و اندازه گیری می کند شامل طیف سنجی جذب اتمی(AAS) ، فعال سازی نوترونی (NAA) ، اسپکترومتری روش طیف سنجی پلاسمای کوپل (ICP-AES) می باشد. این روش ها،آنالیز سریع و بسیار حساس شمار بسیاری از نمونه های را ممکن می سازد.

اولین طلاهای یافته و تولید شده ]در ایالات متحده[

طلا در جنوب منطقه آپالاچین(Appalachian Region) از سال 1972 و شاید احتمالاً از ابتدای سال 1975 در جنوب کالیفرنیا تولید شد. کشف طلا در ساتترز میل(Sutter's Mill) کالیفرنیا موجب هجوم برای طلای  1849-50 گردید و هنگامی که کانسارهای جدید کشف گردیدند صدها کمپ یا اردوگاه معدنکاری ناگهان پدیدار گشتند. تولید طلا به سرعت افزایش یافت. کانسارهای در مادر لود(Mother Lode) و بخش های گرس ولی (Grass Valley) کالیفرنیا و کامستاک لود(Comstock Lode) در نوادا طی سال های دهه 60 کشف گردید و در سال 1982کانسارهای کریپل کریک(Cripple Creek) در کلرادو آغاز به تولید کرد. پیش از سال 1905 کانسارهای تونوپا(Tonopah) و گلدفیلد(Goldfield)  در نوادا و کانسارهای پلاسری آلاسکا کشف شده بودند و تولید طلای ایالات متحده برای نخستین بار از 4 میلیون اونس تروا یک سال فزونی گرفت، سطحی که تا سال 1917 ثابت ماند.

شکل شماره 6- کشف طلا هجوم بیشمار جویندگان طلا در ایالات متحده و در سرتاسر جهان را سبب شد. عکس از دانکن واکر(Doncan Walker)

در طی جنگ جهانی اول و برای چندین سال پس از آن تولید سالیانه به حدود 2 میلیون اونس تقلیل یافت. هنگامیکه بهای طلا از 20.67 دلار فراتر رفت و به 35 دلار در یک انس در سال  1934رسید، تولید بطور سریعی افزایش یافته و دوباره به فراتر از  سطح4 میلیون انس در سال  1937 رسید.کمی پس از  شروع یا آغاز جنگ جهانی دوم معادن طلا بسته شدند بوسیله هیات تولید برای جنگ (War Production Board) بسته شدند و تا سال 1945 اجازه بازگشایی مجدد نیافتند.

از پایان جنگ جهانی دوم تا سال 1983 تولیدات معادن داخلی طلا از 2 میلیون انس سالیانه فراتر نرفت. از سال 1985 هر ساله تولیدات سالیانه بین یک تا 1.5 میلیون انس  افزایش یافته است. پیش از پایان سال 1989 تولید فزاینده از کانسارهای ایالات متحده از سال 1792 به 363 میلیون اونس رسید.

میزان مصرف طلا

مقدار مصرف طلا در ایالات متحده آمریکا حدوداً مابین 6 تا بیش از 7 میلیون انس تروا در سال از سال 1969 تا سال 1973 و از حدود 4 میلیون تا 5 میلیون اونس تروا در سال از سال 1974 تا سال 1979 درحالیکه طی دهه 70 میلادی تولید سالیانه طلا از معادن داخلی گستره ای مابین 1 تا 1.75 میلیون انس تروا دارد. از سال 1980 مقدار مصرف طلا تقریباً مابین 3 تا 3.5 میلیون اونس تروا در سال ثابت مانده است. تولیدات معدنی با سرعتی فزاینده از سال 1980  افزایش یافته  و به حدود سالانه 9 میلیون اونس تروا در سال 1990 و مصرفی فزاینده از سال 1986 رسیده است. پیش از سال 1986 تعادل برای تامین از منابع ثانویه (اسقاط یا قراضه طلا) و واردات حاصل می شد. تخمین زده می شود که تولید کل جهان حدود 3.4 میلیارد اونس تروا باشد که بیش از دو سوم آن طی 50 سال گذشته معدنکاری شده است. در حدود 45 درصد از تولید جهانی طلا از منطقه واتواترزرند(Witwatersrand) آفریقای جنوبی بوده است.

بزرگترین معدن طلا در ایالات متحده معدن هوم استیک(Homestake) درشهر لید (Lead) داکوتای جنوبی است. محاسبه شده که این معدن که در حدود 245 متر عمق دارد از زمان افتتاح در سال 1876، تقریباً 10 درصد ار تولید طلای ایالات متحده را به خود اختصاص داده است. این معدن تولید و ذخیره سازی حدود 40 میلیون انس تروا در هم آمیخته است.

شکل شماره7- معدن فورتتوت(Fortitude) در نوادا در حدود 2 میلیون اونس طلا را از یک کانسار رگه ای در خلال سال های 1984 تا 1993 تولید کرده است. عکس از سازمان زمین شناسی ایالات متحده(USGS)

کانسارهای پراکنده (افشان) و محصول جنبی طلا

در دو دهه گذشته کانسارهای افشانبا عیار پائین به شدت مهم گردیدند. بیش از 75 کانسار از این دست در ایالات غربی، مخصوصاٌ در نوادا،  یافت گردیدند. اولیین بیشترین تولید کننده از این نوع کانسار کارلین(Carlin) بود.اولین مقدار تولید شده از این مدل کانسار کارلین رسوبی بود که در سال 1962 کشف و در سال 1956 فرآوری شده بود .از آن زمان به بعد چندین کانسار در مجاورت کانسارکارلین کشف شده اند و اکنون  محدوده ی کارلین  شامل بخش بزرگی با 7 معدن روباز فعال در حال تولید بیش از 1میلیون و پانصد هزار اونس تروا طلا در یک سال می باشد.

درحدود 15 درصد از تولید طلا در ایالات متحده از معدنکاری سایر کانه های فلزی حاصل می گردد. جاهایی که فلزات پایه به عنوان مثال مس، سرب و روی نهشته گردیده اند هم در رگه ها و هم به صورت دانه های کانی (Mineral Grains)  پراکنده مقداری جزئی( فرعی) از طلا معمولاً با آنها تجمع می یابد. کانسارهایی از این دسته برای فلزات غالب معدنکاری می گردند اما طلا همچنین به عنوان محصول جانبی در طی پردازش کانه بازیافت می شود. بیشترین طلا به عنوان محصول جانبی از کانسارهای پورفیری می آید جایی که  بسیار بزرگند ولو اینکه حاوی مقدار کمی طلا در یک تن ماده معدنی باشند سنگهای بسیاری معدنکاری می گردند تا مقدار ارزشمندی از طلا بازیافت بشود. بزرگترین منبع طلا به صورت محصول فرعی در ایالات متحده کانسار پورفیری در بینگام کانیون(Bingham Canyon) یوتا است  جایی که از سال  در حدود 18 میلیون اونس تروا طلا تولید کرده است.

نقش یک زمین شناس در پی جویی های طلا

زمین شناسان تمامی عوامل کنترل کننده منشاء و جایگزینی(جانشینی) کانسارهای معدنی منجمله آنهایی که حاوی طلا هستند را بررسی می کنند. سنگ های آذرین و دگرگونی در زمین(محل نمونه برداری)  و در آزمایشگاه بررسی می شوند تا درکی از چگونگی به محل کنونی خود آمده اند، چگونه به صورت سنگ جامد متبلور گردیده و چگونه محلول های حاوی کانی ها در میان آنها شکل می گیرند. مطالعه ساختار سنگ ها به مانند چین خوردگی ها، گسل ها، شکستگی ها و درزه ها و اثرات حرارت و فشار بر سنگ ها رهنمون  می کند که کجا و چرا شکستگی ها ایجاد می گردند و رگه ها کجاها ممکن است یافت گردند. مطالعات فرآیندهای هوازدگی و انتقال آوارهای(Debris) سنگ ها  بوسیله آب، زمین شناسان را قادر می سازد تا محتمل ترین مکان برای شکل گیری کانسارهای پلاسری را پیش بینی کنند.

شکل شماره8- یک دستگاه غواصی اسکوبا (Scuba Driver) رسوبات را می مکد تا بوسیله یک ماشین لایروبی طلا قابل حمل مورد پردازش قرار گیرد. ابزار اسکوبا اجازه می دهد تا جویندگان دسترسی دقیقی داشته باشند به درز و شکاف های بستر رودخانه جایی که قطعات طلا (Gold Nuggets) ممکن است در آنجا جاگرفته باشند. عکس از گری فرگوسن(Gary Ferguson)

 پیدایش طلا قابل پیش بینی است؛ حضور آن در رگه های سنگ ها و تشکیل آن در شرایط محیطی متفاوت از قوانین طبیعی پیروی می کنند. هر اندازه که زمین شناسان دانش خود را از فرآیندهای کانی زایی بالا می برند، توانایی خود را در یافتن طلا افزایش می دهند.

فایل پی دی اف مقاله (انگلیسی) را می توانید از اینجا دریافت نمائید.

فایل پی دی اف ترجمه فارسی مقاله را می توانید از اینجا دریافت نمائید