چالش‌های پیش روی اکتشافات فلزات غیرآهنی

در اکتشافات فلزی، بخصوص فلزات غیر آهنی و فلزات پایه، اکتشافات ژئوشیمیایی به عنوان یک روش اکتشاف مستقیم، از موثرترین روشها هستند. در غالب تیپهای کانساری فلزی، سیالات نقش اساسی در جابجایی و تمرکز فلزات و تشکیل معدن دارند و شاهد توسعه هاله‌های ژئوشیمیایی و دگرسانی مختلف در محل تشکیل کانسارهای فلزی می‌توانیم باشیم. لذا روش‌های اکتشاف ژئوشیمیایی به عنوان مستقیم‌ترین و کمی‌ترین روش اکتشافی برای فلزات غیرآهنی مطرح می‌باشند.
عمده اکتشافات ژئوشیمیایی در سالهای قبل از انقلاب اسلامی منحصر به عملیات اکتشافی انجام شده توسط کارشناسان کشورهای خارجی بوده است. ولی در دهه 70 و 80 (هجری شمسی) با آغاز ورود کارشناسان ایرانی شاهد یک تحول و توسعه کمی در اکتشافات ژئوشیمیایی در سطح کشور بودیم که در چهارچوب پروژه‌های تعریف شده در سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور به انجام رسید.
با به روز رسانی روش‌های پردازش داده‌های ژئوشیمیایی، در این سال‌ها شاهد رشد کمّی شناسایی پتانسیل‌ها و ذخایر معدنی در سطح کشور بوده ایم.
با توسعه روش‌های آنالیز شیمیایی چندعنصری جدید مانند روش‌های مختلف ICP در سطح جهان و همچنین روش‌های دقیق آنالیز تک عنصری مانند روش فایر اسی برای طلا، شاهد توسعه کیفی بسیار چشمگیر و سرعت بالای آنالیزها در نمونه‌های اکتشافی بودیم.
با ورود روش‌های دستگاهی فوق به ایران (با وجود تحریم‌های مختلف) با سرمایه‌گذاری بخش خصوصی و دولتی، تحول شایانی در آنالیز نمونه‌ها بوجود آمد.
به دلایل فوق در دهه 80 تا نیمه اول دهه90 شاهد پوشش نسبتاً کامل اکتشافات ژئوشیمیایی در مقیاس 1:100000 در سطح کشور بودیم و یک لایه اطلاعاتی بسیار ارزشمند در کل کشور بوجود آمد.
لایه اطلاعات ژئوشیمیایی سراسری تهیه شده دارای دو نقص عمده بود. اولین مشکل کم بودن چگالی نمونهه‌ای برداشت شده در هر برگه 1:100000 زمین‌شناسی، به دلیل محدودیت‌های بودجه و تمایل مدیران بخش دولتی به کاهش هر چه بیشتر تعداد نمونه در واحد سطح به منظور صرفه جویی در تعداد نمونه و به تبع آن هزینه تمام شده پروژه‌ها بود.
مشکل دوم که مشکل اساسی‌تری بوده است به عملکرد آزمایشگاه‌ها باز می‌گردد که به دلیل نبود نظرات صحیح و عدم وجود استانداردهای لازم در کنترل فرآیند آماده سازی و آنالیز شیمیایی نمونه‌ها، شاهد وجود عدم دقت و صحت لازم در عملکرد برخی آزمایشگاه‌ها در سطح کشور بودیم که متاسفانه تا کنون هم در برخی آزمایشگاه‌ها ادامه دارد.
این نواقص باعث شد که طی سال‌های اخیر در ادامه عملیات اکتشافی در مناطق دارای پتانسیل، نیازمند بازنگری و برداشت مجدد نمونه‌های ژئوشیمیایی به منظور رفع این نواقص باشیم. برداشت نمونه‌های کنترلی یا تکمیلی جدید در پروژه‌های کار شده در بخش دولتی و خصوصی بیانگر وجود این مشکلات در برگه‌های کار شده قبلی است و نمونه‌برداری مجدد در محدوده‌های دارای پتانسیل همواره نتایج بسیار جالبی در شناسایی پتانسیل‌های جدید داشته است.
از دیگر لایه‌های اطلاعاتی سودمند در اکتشاف فلزات غیرآهنی در تیپ‌های مختلف کانی‌سازی، لایه اطلاعات ژئوفیزیک هوایی است. نقشه‌های ژئوفیزیک هوایی پوشش سراسری ایران با خطوط پرواز 7 کیلومتر و لایه‌های اطلاعاتی ارائه شده در نقشه‌های 1:250000 همواره از لایه‌های اطلاعاتی مهم در طراحی پروژه‌های اکتشافی بوده است.
در دهه‌های اخیر نیز با راه‌اندازی امکان برداشت ژئوفیزیک هوایی در سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور و بعد از آن در سازمان انرژی اتمی توسط بالگرد، شاهد ایجاد لایه‌های اطلاعاتی بسیار با ارزشی با دقت بالاتر در برخی مناطق کشور بودیم که منجر به معرفی مناطق مستعد و دارای پتانسیل اکتشافی متعددی در سطح کشور گردید.
صرفنظر از بحران کنونی کرونا، با از بین رفتن رکود معدنی طی سال‌های اخیر، شاهد تقاضای روز افزون فلزات و بالا رفتن قیمت فلزات مختلف در سطح جهانی هستیم و نیاز به اکتشاف ذخایر جدید فلزی در سطح جهان برای تامین منابع معدنی صنایع مختلف ضروری است. در ایران نیز با توجه به نیاز صنایع مختلف داخلی و همچنین تأمین منابع معدنی لازم جهت صادرات برای تامین ارز مورد نیاز کشور و ایجاد فرصت‌های شغلی جدید در بخش زمین‌شناسی و معدن، ناگزیر از برنامه‌ریزی جهت اکتشاف ذخایر جدید فلزی و غیر فلزی در سطح کشور هستیم.
در راستای تامین این نیاز برای سال‌های آتی در زمینه پروژه‌های اکتشافی، در بخش اکتشافات ژئوشیمیایی با چالش‌های اساسی زیر روبرو خواهیم بود.

1- رفع مشکلات عملکرد فعلی آزمایشگاه‌ها در کشور
بر اساس مشاهدات اینجانب و سایر همکاران در بخش‌های دولتی و همچنین خصوصی، برای پروژه‌های مختلف اکتشافی که طی سال‌های اخیر طراحی و اجرا شده، شاهد مشکلات مختلفی در زمینه آنالیز نمونه‌های اکتشافی بوده‌ایم. متاسفانه در برخی موارد نیز به دلیل عدم اشراف کامل کارشناسان معدن به ارزیابی صحیح نتایج آزمایشگاه، حتی متوجه مشکلات موجود در نتایج آنالیز پروژه‌های معدنی مربوطه نشده‌اند. بروز خطای آزمایشگاهی، بخصوص در مطالعات پی‌جویی و اکتشافات مقدماتی می‌تواند باعث عدم شناسایی و حذف بسیاری از پتانسیل‌های معدنی گردد یا بر عکس با ایجاد آنومالی‌های کاذب باعث اتلاف وقت و هزینه‌های اکتشافی گردد.
به منظور پیشگیری از این مشکلات راهکارهای زیر پیشنهاد می‌شود:
– آموزش کاربردی و صحیح دانشجویان و کارشناسان زمین ‌شناسی و معدن به منظور آشنایی با فرآیند کنترل کیفی بخش آماده سازی و آنالیز یا مطالعه نمونه های مختلف جهت شناسایی خطاهای تصادفی و سیستماتیک ممکن در طی آنالیز مواد معدنی مختلف.
– ارائه دستورالعمل های لازم جهت ارزیابی و کنترل کیفی و کمی نتایج آنالیز آزمایشگاهی توسط سازمان هایی نظیر سازمان نظام مهندسی معدن و التزام جهت استفاده از آنها توسط مهندسان ناظر در پروژه های مختلف.
– ایجاد یک بخش نظارت بر عملکرد آزمایشگاه‌های کشور در حوضه معدن به منظور نظارت بر عملکرد و رتبه بندی و ارزیابی عملکرد آزمایشگاه به طور مستمر، یا استفاده از سازمان‌های موجود نظیر سازمان ملی استاندارد و ایجاد راهکار یا سازوکار لازم برای نظارت سازمان استاندارد بر آزمایشگاه‌های کشور.

2- ورود به عرصه اکتشاف ذخایر پنهان
در دهه اخیر شاهد ارائه مقالات بسیاری در زمینه روش‌های مختلف اکتشاف کانسارهای پنهان در سطح جهانی بودیم و در ایران نیز در طی سال‌های اخیر بحث اکتشاف ذخایر پنهان در مجامع معدنی دولتی و خصوصی مطرح شده و اقدامات بسیار محدودی نیز در این زمینه انجام شده است.
به گفته ریاست سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، “دنیا از اکتشاف مواد معدنی دارای رخنمون و سطحی به عمق حرکت کرده است و میانگین عمق پوشش اکتشافی در دنیا 79 متر است و در ایران متاسفانه در حدود یک متر است”.
این نکته اهمیت توجه به اکتشاف منابع و ذخایر معدنی در عمق را برای سال‌های پیش رو، بخصوص در مناطق پوشیده که بخش اعظم ایران را شامل می‌شود، آشکار می‌کند.
علاوه بر توسعه روش‌های مختلف ژئوفیزیکی در اکتشاف ذخایر پنهان، تکنیک‌های مختلفی برای اکتشاف ژئوشیمیایی ذخایر پنهان نیز توسعه داده شده و در کشورهایی نظیر استرالیا و کانادا به عنوان روش‌های روتین و روزمره کاربرد دارند. از جمله این تکنیک‌ها می‌توان از روش‌های MMI (Mobile Metal Ions) یا اکتشافات ژئوشیمیایی در مقیاس نانو مانند اکتشافات ژئوشیمیایی ذرات دانه ریز (Fine Fraction) با ابعاد ذرات زیر 2 میکرون یا اکتشافات ژئوشیمیایی ذرات با ابعاد ذرات زیر 2/0 میکرون (Ultrafine Fraction) نام برد.
روش‌های آنالیز چند عنصری یا طلای نمونه‌ها در روش‌های فوق الذکر، همگی شامل آنالیزهای متعارف موجود در ایران مانند ICP-MS و Fire Assay هستند و تفاوت متدهای جدید، در روش نمونه‌برداری و آماده سازی نمونه ها است.
الگوریتم روش‌های فوق، نمونه پروژه‌های انجام شده با این روش‌ها، مزایا و معایب این روش‌ها و دستاوردهای هر یک در چند مورد برای برخی از مدیران بخش اکتشاف در کشور توضیح داده شده است و تا حدودی نیز مورد استقبال قرار گرفته است ولی در عمل به دلیل مشغله کاری زیاد مدیران در دستورکار قرار نگرفته است.
اگرچه توسعه و کاربرد یک روش جدید ممکن است مستلزم صرف وقت و هزینه باشد ولی استفاده از این روش‌ها اجتناب ناپذیر است. چراکه طی سال‌های اخیر به دلیل نبود لایه‌های اطلاعاتی جدید یا هرگونه نوآوری در متدهای اکتشافی، عملاً شاهد باز تولید اطلاعات قبلی هستیم، بخصوص در اکتشافات ژئوشیمیایی که طراحی پروژه‌های اکتشافی محدود به استفاده از چند تکنیک محدود مانند نمونه برداری رسوب آبراهه در مقیاس های مختلف و مطالعات لیتوژئوشیمیایی است.

3- کاربرد و بومی‌سازی مدل‌های کانساری
با توجه به تعدد و پیچیدگی عوامل زمین‌شناسی دخیل در فرآیندهای کانی‌سازی یک تیپ خاص، لزوم مدل سازی کانساری از دهه 70 مطرح شده و طی سال های اخیر مدل‌های مختلف برای تیپ‌های مختلف کانی سازی عناصر مختلف ارائه شده است.
هدف از ارائه این مدل ها، ساده سازی فرآیند مرتبط با کانی سازی و تعیین شاخص ترین عوامل شرکت کننده در نهشت عناصر مختلف بوده است. مدل های ارائه شده برای هر تیپ کانی سازی مانند کانسارهای مس پورفیری بر اساس اطلاعات جمع آوری شده از کانسارهای مختلف در سطح جهان بوده است و در برخی موارد از کانسارهای در کلاس جهانی ایران مانند کانسار مس سرچشمه نیز در این مدل سازی‌ها استفاده شده است.
سمینار کارشناسی ارشد بنده معرفی مدل‌های کانساری و روش تهیه مدل های ارائه شده توسط سازمان زمین شناسی آمریکا (USGS) در سال 1371 بوده است. از آن زمان تا کنون سعی داشتم تا با معرفی اهمیت این مدل ها در اکتشاف فلزات مختلف برای برخی مدیران شرکت ها یا سازمان های دولتی که متولی توسعه علوم زمین در کشور هستند، آنان را متقاعد کنم تا با بومی سازی این مدل ها بر اساس اطلاعات کانسارهای مختلف ایران بتوانیم مدل هایی با درصد انطباق بالا با شرایط زمین شناسی ایران تهیه کنیم تا با کاربرد این مدل ها در طراحی پروژه های اکتشافی داخلی، درصد احتمال کشف و ریسک سرمایه گذاری اکتشاف را پایین تر بیاوریم.
در حال حاضر با توجه به وجود بانک های اطلاعاتی نسبتاً خوبی که در کشور وجود دارد مانند سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور (GSI)، شرکت ملی صنایع مس ایران (NISICO)، شرکت ملی فولاد ایران (NISCO)، سازمان انرژی اتمی ایران (AEOI) و … براحتی می توان به بومی سازی، به روزرسانی یا تهیه مدل های کانساری عناصر مختلف پرداخت پرداخت. این مدل ها می تواند راهگشای طراحی بهینه پروژه های اکتشافی در سال های آتی در ایران باشد.

4- کاربرد روش های به اصطلاح آکادمیک در پروژه های اکتشافی
در بسیاری از موارد برای خود من اتفاق افتاده و از بسیاری نیز شنیده ام که پیشنهاد استفاده از روش های مطالعاتی به اصطلاح نوین برای شناسایی شرایط شیمی- فیزیکی حاکم بر محیط زمین شناسی مورد بررسی را به کارفرمایان بخش دولتی و خصوصی داده ایم و همگی با ذکر این نکته که “ما کارهای اجرایی می کنیم و این کارها آکادمیک است و جایی برای آن در پروژه های ما نیست” از انجام این مطالعات سر باز زده اند.
در بسیاری از پروژه های اکتشافی بزرگ در سطح کشور شاهد هزینه های گزاف مختلف اکتشافی، بخصوص حفاری های مغزه گیری هستیم، ولی دریغ از برداشت چند نمونه جهت مطالعه سیال درگیر یا نمونه جهت مطالعات ایزوتوپی یا نمونه جهت مطالعه SEM یا مطالعات سن سنجی و غیره.
این مطالعات در قبال سایر هزینه های اکتشافی دارای هزینه بسیار بالایی نیستند ولی به دلیل عدم آشنایی مدیران پروژه ها با این مطالعات و عدم آشنایی کارشناسان علوم زمین با نحوه قرائت نتایج و تعبیر و تفسیر آنها، در پروژه های اکتشافی مورد استفاده قرار نمی گیرند. این در حالی است که شناسایی پارامترهای کنترل کننده شرایط شیمی¬فیزیکی حاکم بر محیط مورد بررسی، می تواند رهنمودهای بسیار بسیار سودمندی از وجود یا عدم وجود سیستم کانی سازی، بارور بودن یا عقیم بودن محیط مورد بررسی، عمق کانی سازی احتمالی و … بدست دهد.
انجام این مطالعات بیش از چندین دهه است که در خارج از کشور توسعه یافته و در بسیاری از مراکز تحقیقاتی به عنوان ابزارهای روتین در علوم زمین استفاده می شوند ولی متاسفانه در ایران هنوز امکان انجام مطالعات ایزوتوپی متعارف مانند گوگرد، اکسیژن و کربن، یا یک سن سنجی ساده وجود ندارد و طی سال های اخیر به دلیل تحریم های موجود امکان استفاده از معدود ابزارهای میکروپروپ و سیالات درگیر موجود نیز تقریباً از کار افتاده و یا با محدودیت شدید مواجه هستند.
نتایج چنین مطالعاتی می تواند با انجام صرفه جویی ناشی از حذف مناطق عقیم، هزینه های خود را جبران نماید و اطلاعات بسیار سودمندی را برای توسعه عملیات اکتشافی فراهم کند.
با افزایش عمق عملیات اکتشافی در کشور طی سال های آتی، استفاده از این ابزارها اجتناب ناپدیر خواهد بود و متولیان معدنکاری در کشور بایستی با سرمایه گذاری در دانشگاه ها، آزمایشگاه ها، مراکز تحقیقاتی یا با بستر سازی و ایجاد مشوق های لازم برای آزمایشگاه های بخش خصوصی یا شرکت های دانش بنیان، زمینه راه اندازی این گونه خدمات را در کشور ایجاد نمایند تا با ارائه این خدمات در کشور شاهد تحولی در زمینه اکتشاف مواد معدنی باشیم.

5- استفاده از تکنولوژی های جدید
با توسعه علوم در شاخه های مختلف، شاهد ظهور و گسترش تکنولوژی ها، ابزارآلات وگجت هایی هستیم که به سرعت جای خود را در زندگی روزمره و مشاغل مختلف باز کرده و باعث افزایش سرعت، دقت و سهولت کارها می گردند.
یکی از ابزارهای شاخص در این زمینه توسعه کاربرد درون ها (Drone) یا پهپادها (Quadcopter) به عنوان ابزارهای کارآمد در صنایع مختلف است. امروزه حتی در ایران عملیات نقشه برداری صحرایی با سرعت و دقت بالا توسط پهپادها انجام می شود و این ابزارها با ارائه تصاویر و مدل های سه بعدی به ابزارهای بسیار سودمندی در این عرصه تبدیل شده اند.
در برداشت های ژئوفیزیک هوایی با استفاده از سنسورهای مختلف قابلیت برداشت اطلاعات بسیاری را در سطوح پروازی مختلف بدست می دهند که باعث افزایش سرعت و دقت برداشت ها و همچنین کاهش هزینه عملیات اجرایی پروژه ها می گردد. حتی در حال حاضر توسط بخش خصوص مذاکراتی با شرکت ها و کارگروه های دانش بنیان داخلی برای طراحی ابزارهای پروازی نقشه برداری در داخل تونل ها، نمونه برداری در مناطق صعب العبور و … در جریان است.
استفاده از ابزارهای آنالیز پرتابل صحرایی مانند دستگاه های اشعه ایکس پرتابل (XRF) در دنیا بسیار متداول است و ابزار بسیار مناسبی برای عملیات پی جویی و پیمایش های زمین شناسی بخصوص در مناطق بکر است که متاسفانه به دلایلی نظیر تحریم ها و هزینه بالا (با افزایش قیمت دلار) امکان استفاده از آن را در عملیات اکتشافی بسیار محدود شده است.
با توسعه قابلیت های گوشی های هوشمند شاهد ارائه اپلیکیشن های مختلف با کابردهای مختلف هستیم. سرمایه گذاری در تهیه و ارائه اپلیکیشن های مرتبط با عملیات اکتشافی یا مطالعات زمین شناسی و حتی کمک آموزشی برای کارشناسان کم تجربه در علوم زمین، براحتی می تواند باعث افزایش راندمان این افراد شده و این اپلیکیشن ها می تواند به صورت هوشمند، کارشناسان را راهنمایی و در عملیات اجرایی هدایت کنند.
در حال حاضر اپلیکیشن های جمع آوری اطلاعات میدانی در برخی ارگان ها و سازمان ها دولتی در زمینه های مختلف استفاده می شوند. در علوم زمین نیز براحتی می توان در قالب اپلیکشن های ساده یا هوشمند روی موبایل ها، برنامه‌هایی طراحی کرد که با سرعت اطلاعات را در طی عملیات صحرایی جمع آوری نماید و حتی به صورت هوشمند با سایر اطلاعات مقایسه و موارد دارای مشکل را همان محل تعیین و برای بررسی به کارشناس اطلاع دهد.
در این اپلیکیش ها به راحتی می توان یک سری اطلاعات صوتی، تصویری، فیلم و … جهت راهنمایی کارشناسان را در اختیار آنها قرار داد تا علاوه بر بحث آموزش باعث بهبود کیفی و کمی عملیات اجرایی پروژه های معدنی گردد.
کارفرمایان پروژه های معدنی با سرمایه گذاری در این زمینه ها یا ملزم کردن مشاوران و پیمانکاران به توسعه چنین ابزارها و اپلیکیش هایی (ضمن تامین منابع مالی لازم) می توانند باعث فرهنگ سازی برای استفاده از این موارد شوند که افزایش راندمان و بهره وری پروژه های اکتشافی را در پی خواهد داشت.

6- گسترش دامنه اکتشاف برای فلزات استراتژیک جدید
با توسعه تکنولوژی های جدید مانند خودروی های برقی که آینده صنعت خودرو را در دست خواهد داشت و تکنولوژی های پیشرفته (High Tech) شاهد کاربرد عناصر جدید در سطح جهان هستیم. به طور مثال استفاده از باطری های قابل شارژ در صنایع مختلف باعث تقاضای زیاد برای عناصر لیتیوم و وانادیوم در صنعت تولید باطری های LIB , VFB شده است.
همچنین با افزایش کاربرد روز افزون سلول های خورشیدی در مناطقی با اقلیم مشابه ایران شاهد افزایش تقاضا برای عنصر سلنیوم هستیم. لذا دامنه تعداد فلزات استراتژیک برای ما از چند فلز محدود مانند آهن، مس، سرب، روی و طلا بایستی فراتر رود و با سیاستگذاری لازم در مدیریت کلان معدنی کشور، اکتشاف این عناصر بایستی در دستورکار متولیان اکتشاف در بخش دولتی و خصوصی قرار گیرد.