معادن به عنوان فراهم کننده‌ی منابع اولیه، نقشی اساسی در زندگی ما ایفا می‌کنند. اولین مرحله‌ی بهره برداری از معادن، اکتشاف و یا به عبارتی یافتن محل استخراج ماده‌ی معدنی است. این مرحله خود به دو بخش پی جویی و اکتشاف قابل تقسیم‌بندی است که در ادامه به فرایند انجام هرکدام از آنها و همچنین بررسی نکات و مسائل کلی مربوط به آنها پرداخته می‌شود.
نقش معادن در زندگی انسان
هنگامی که سخن از معدن و کانی به میان می‌آید، ناخودآگاه تصویر سنگ‌های قیمتی و نیمه قیمتی در ذهن اکثر ما شکل می‌گیرد. اما حقیقت این است که کابرد معادن بسیار بیشتر از جواهرات است. به طور خلاصه کانی‌های استخراج شده از معادن در تک تک لحظات زندگی ما تأثیر گذار هستند. هنگامی که با وسایل نقلیه به محل کار و یا تحصیل خود می‌رویم، حتی اکنون که در حال خواندن این مقاله هستیم، در حال استفاده از منابع معدنی هستیم.
شاید جالب باشد بدانید توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی که برای تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر مورد استفاده قرار می‌گیرند نیز بدون معادن وجود نخواهند داشت. حتی می‌توانیم از این حد هم فراتر برویم و بگوییم که برای ساخت خمیردندان نیز از موادی چون سیلیکای هیدراته، دی کلسیم فسفات دی هیدرات و کربنات کلسیم استفاده می‌شود که از طریق معادن استخراج می‌شوند.
بیشتر بخوانید:
- انواع روش‌های استخراج کانسارها از معادن
- نقش زمین گیاه شناسی در پی جویی معدن
- سنگ آهن: تعریف، نحوه تشکیل و راه‌های تشخیص آن
در صنعت اصلاح جالبی وجود دارد با این مضمون که “هرچیزی که جوانه نزند (منظور گیاهان است) را می‌توان استخراج کرد”! در واقع به جر محصولات حاصل از گیاهان و جانوران، مابقی اشیائی که در اطرافمان مشاهده می‌کنیم، استخراج شده‌اند!
اکنون که به خوبی با نقش معادن و کانیها در زندگی آشنا شدیم، می‌توانیم به سراغ اولین و مهمترین مرحله‌ی معدنکاری، یعنی پی جویی و اکتشاف معدن برویم (“مهمترین” از این دیدگاه که اگر کانساری کشف نشود، چیزی برای استخراح وجود نخواهد داشت!).
تعریف عملیات اکتشاف معدن
به طور کلی، فرایند یافتن کانسارهای قابل استخراج را اکتشاف معدن می‌نامند. اکتشاف معدن می‌تواند بسیار پیچیده و دارای مراحل مختلفی باشد؛ بهتر است این فرایند را به عنوان یک چرخه در نظر بگیریم، که در ادامه در مورد آن بحث خواهیم کرد.
درست همانطور که جویندگان گنج همیشه موفق به کشف گنیجنه‌ها نمی‌شوند، کاشفان معدن نیز همیشه نهشته‌های معدنی اقتصادی پیدا نمی‌کنند. شایان ذکر است که یک جستجوی موفق اغلب هنگامی حاصل می‌شود که یک گروه مجرب، با پشتوانه‌ی مالی و داده‌های باکیفیت همراه شود.
نهشته‌های معدنی اغلب در کمربندهای زمین شناسی شکل می‌گیرند و اکتشاف نیز به طور معمول از خارج از محدوده‌ی کانه زاییِ شناخته شده شروع می‌شود. به طور کلی طرح‌های اکتشافی معادن را می‌توان به دو دسته‌ی سبز-میدان و قهوه‌ای-میدان تقسیم‌بندی کرد. در علوم زمین، به محدوده‌ی دست نخورده عبارت سبز و به مناطقی که بر روی آنها کار شده، عبارت قهوه‌ای نسبت داده می‌شود.
در اکتشاف معدن، به محدوده‌هایی که پیشتر عملیات اکتشاف معدن در آنها صورت نگرفته، مناطق سبز-میدان گفته می‌شود. محدوده‌های اینچنینی که تاکنون مورد مورد پی جویی و اکتشاف قرار نگرفته‌اند، مانند شمشیر دولبه عمل می‌کنند؛ یعنی شروع عملیات در آنها ریسک بزرگی محسوب می‌شود. ممکن است در این مناطق کانسار با ارزشی پیدا نشود و از طرفی ممکن است یک کانسار بسیار با ارزش در آنها پیدا شود.
در مقابل، محدوده‌های قهوه‌ای-میدان شامل مناطقی می‌شوند که پیشتر پروژه‌های پی جویی و اکتشاف معدن در آنجا انجام شده باشد. اکتشاف در چنین میادینی بسیار معمول تر است، چراکه اطلاعات بیشتری در مورد آنها در دسترس است و احتمالاً در آن نزدیکی معدن و یا معادنی وجود دارد و این پتانسیل کشف کانسار معدنی را افزایش می‌دهد.
در هر دو نوع پروژه‌های فوق، شما به کشف سرنخ‌هایی برای یافتن کانی‌های کمیاب، با ارزش و از چشمان سایرین دور مانده نیاز دارید؛ و در شروع کار شما نمی‌دانید که این سرنخ‌ها را کجا خواهید یافت!
مطالعات دفتری
اولین مرحله‌ی هر عملیات اکتشافی، جمع آوری و بررسی داده‌های دفتری است. گزارشات زمین شناسی و اکتشافی، نقشه‌های زمین شناسی با مقیاس‌های مختلف، تصاویر هوایی و ماهواره‌ای، سجنش‌های هوابرد ژئوفیزیک، ژئوشیمی و … راه‌های مناسبی برای شروع کار هستند.
در بسیاری از کشورهای جهان از جمله ایران، سازمان‌های مختلفی همچون سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی (در ایران) و دیگر سازمان‌ها بخشی از بررسی‌های فوق و همچنین پی‌جویی‌های اولیه را انجام داده و نتایج حاصل از آنها را به صورت رایگان در اختیار عموم قرار می‌دهند؛ چراکه دولت‌ها معمولاً از فعالیت‌های بزرگ-مقیاس اقتصادی استقبال می‌کنند.
بسته به قوانین هر کشور، پروژه‌های معدنی می‌توانند هم در زمین‌های دولتی و هم در زمین‌های خصوصی اجرا شوند. همچنین گاهی ممکن است برای برخی نواحی خاص محدودیت‌هایی وجود داشته باشد (مناطق نظامی، محدوده‌های حفاظت شده‌ی محیط زیست و …)؛ بنابراین پیش از شروع هرگونه عملیات پی جویی و اکتشاف، بایستی از این موارد اطمینان حاصل کرد.
مرحله‌ی پی جویی
در اولین مرحله‌ی میدانی اکتشاف که به آن پی جویی گفته می‌شود، معدن کاوان با بررسی دقیق سنگ‌های منطقه، به دنبال کانی‌های ارزشمند و یا دیگر سرنخ‌های نوید بخش نهشته‌های معدنی خواهند بود. این افراد می‌توانند مهندسین معدن، زمین شناسان و یا در بهترین حالت ترکیبی از آنها باشند.
هدف اصلی مرحله‌ی پی جویی، یافتن نخستین قطعه از پازل اکتشاف است. بنابراین، افراد پی جو با مشاهده و تصویر برداری برونزدها و همچنین ثبت مختصات این نقاط، کانی‌های شاخص را دنبال می‌کنند. ممکن است برونزد در حد یک قطعه سنگ باشد، درحالی که توده‌ی معدنی هدف در زیر سطح پنهان شده باشد. برونزدها موقعیت مناسبی را برای مشاهده، نمونه برداری و تحلیل سنگ بستر فراهم می‌کنند. کانی شاخص به تمام کانی‌هایی گفته می‌شود که یا خود ارزشمند باشند و یا به طور معمول با کانی‌های ارزشمند همراه باشند.
در عملیات پی جویی، گاهی اوقات نقاط محتمل یافتن کانی‌های شاخص پیشتر از ورود به منطقه بر روی نقشه مشخص می‌شوند و گاهی نیز با پیاده روی طولانی مدت و بازدید میدانی، این نقاط کشف می‌شوند. به طور کلی، هر دو شیوه‌ی فوق‌الذکر به طور همزمان توسط جستجوگران معدن انجام می‌شود. همچنین علاوه بر سنگ‌ها، از مواد دیگری چون خاک، آب و حتی گیاهان (ژئوبوتانی یا زمین گیاه شناسی) نیز جهت انجام کارهای آزمایشگاهی و آنالیزهای شیمیایی نمونه‌برداری می‌شود. آب ممکن است برخی کانیها را در مسیر خود حل کند؛ گیاهان هم به ترکیبات شیمیایی زمین حساس هستند و ممکن است در حضور یک کانی خاص به طرز غیرمعمولی رشد کنند.
ایجاد روابط سازمانی و شرکتی
شرکت‌هایی که در حوزه‌ی اکتشاف معادن فعالیت می‌کنند، دائماً در حال تعامل با مردم، افراد محلی و دولت هستند. این روابط و تعاملات به شرکت‌ها کمک می‌کند تا تأثیرات مالی، اجتماعی و زیست محیطی حاصل از عملیات اکتشافی و ضرر و زیان‌های آن را بسنجند و در صورت لزوم، اقدامات مورد نیاز را انجام دهند.
در عملیات پی جویی، داشتن دانش علوم زمین و معدن کاملاً کافی به نظر می‌رسد؛ اما اکتشاف داستان پیچیده تری دارد. اکتشاف معدن معمولاً بسیار پرهزینه است و در اکثر موارد برای افراد حقیقی غیرممکن است. حتی گاهی شرکت‌های بزرگ نیز محتاطانه در این زمینه فعالیت می‌کنند. برخی از شرکت‌ها این هزینه‌ها را با فروش بخشی از سهام خود و برخی دیگر از سود حاصل از معادن فعال تأمین می‌کنند.
افرادی که در شرکت‌های اکتشاف معدن سرمایه‌گذاری می‌کنند شامل افراد خصوصی، مؤسسات مالی و یا دیگر شرکت‌های معدنی باشند. شرکت‌های کوچک معمولاً وقتی کانسار با ارزشی برای استخراج کشف می‌کنند، جهت همکاری و تأمین هزینه‌ی استخراج وارد مذاکره با شرکت‌های بزرگتر می‌شوند. این مشارکت‌ها یا معاملات اغلب برای طرفین سودمند هستند و حتی گاهی ممکن است در کوتاه مدت سود چند برابری به همراه داشته باشند.
برای افراد حقیقی که به صورت فردی یا گروهی به کار اکتشاف کانسارهای اقتصادی مشغول هستند، داشتن توان مالی بالا و یا سرمایه گذار قابل اعتماد از نکات کلیدی محسوب می‌شود. همچنین، این اشخاص هرچه روابط بیشتری در شرکت‌ها و سازمان‌ها داشته باشند، شانس موفقیت بالاتری خواهند داشت. این گروه‌ها اغلب در زمینه‌ی پی جویی متوقف می‌شوند و یا گاهی به معادن کوچک رضایت می‌دهند.
مرحله‌ی اکتشاف معدن
از دیدگاه علمی، این مرحله را می‌توان پیچیده‌ترین مرحله از فرایند اکتشاف معدن به حساب آورد. در این مرحله کاشفان معدن با استفاده نقشه‌ها، داده‌های تاریخی، ژئوفیزیکی، ژئوشیمی و حفاری گمانه‌ها و … موقعیت دقیق کانسار هدف را جهت استخراج تعیین می‌کنند.
در این مرحله به طور خلاصه بایستی بررسی شود که آیا ماده‌ی معدنی که در عملیات پی جویی پیدا شده، ارزش استخراج دارد یا خیر؟ بدین منظور، نکات مهمی وجود دارد که بایستی به هرکدام به طور دقیق و مفصل پرداخته شود. در ادامه مروری بر این موارد خواهیم داشت.
۱- تناژ یا مقدار کانسار هدف
میزان ماده‌ی معدنی قابل استخراج معمولاً بر حسب تُن اندازه‌گیری می‌شود. برای این کار بایستی حجم و چگالی ماده‌ی معدنی محاسبه شود. سپس با ضرب چگالی در حجم ماده‌ی معدنی تناژ آن به دست می آید. چگالی ماده معدنی با آزمایش‌های ساده قابل اندازه‌گیری است و حجم آن نیز با استفاده از مطالعات ساختاری (ساختمانی) زمین، حفر گمانه‌ها، بررسی‌های ژئوفیزیکی و … قابل محاسبه است. در این مرحله بایستی به سیستم گسل‌های منطقه، فرسایش و چین خوردگی‌ها اهمیت ویژه‌ای داده شود؛ زیرا ممکن است برآورد میزان ماده‌ی معدنی با میزان واقعی آن مغایرت چشمگیری داشته داشته باشد و ضررهای مالی زیادی را موجب شود.
۲- عیار یا میزان خلوص ماده معدنی
صرفاً وجود کانی با ارزش در سنگ میزبان و حجم بالای توده‌ی معدنی ملاک نیستند؛ بلکه عیار یا درصد خلوص ماده معدنی و همچنین میزان دیگر عناصر در سنگ میزبان نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. معمولاً برای هر کانی درصد خلوص مشخصی در نظر گرفته می‌شود که میزان کمتر از آن به احتمال زیاد صرفه‌ی اقتصادی نخواهد داشت؛ به عنوان مثال این حداقل عیار مطلوب برای معادن مس روباز حدود ۰٫۴ درصد است؛ در حالی که حداقل عیار آهن برای استخراج حدود ۲۵ درصد در نظر گرفته می‌شود (البته این مقادیر کلی است و به موارد دیگری نیز بستگی دارد). برای تعیین خلوص ماده‌ی معدنی، آزمایش‌ها و آنالیزهای شیمیایی مختلفی انجام می‌گیرد.
۳- راه‌های دسترسی به منطقه
وجود راه های ارتباطی جهت انتقال ماشین آلات و دستگاه‌ها به منطقه، تردد کارکنان و همچنین انتقال ماده‌ی معدنی استخراج شده از جمله مواردی است که بایستی در مرحله‌ی اکتشاف مدنظر قرار داده شوند. گاهی نیز ممکن است وجود کارخانه‌ی فراوری ماده‌ی معدنی در نزدیکی معدن، مزیت بزرگی به حساب آید و بسیاری از هزینه‌ها را جبران کند. چنانچه راه دسترسی مناسبی برای منطقه وجود نداشته باشد و کانسار قابل استخراج ارزش بسیار بالایی داشته باشد، ممکن است شرکت معدنی به طور شخصی اقدام به راه‌سازی نماید.
۴- تحلیل بازار معدن
هدف اصلی معدنکاری، عرضه‌ی ماده‌ی معدنی استخراج شده است. از این رو قیمت ماده‌ی معدنی و میزان تقاضای آن اهمیت بسیار زیادی دارد. به عنوان مثال کانی سلستین تا یکی-دو دهه پیش قیمت بسیار بالایی داشت ولی امروزه به دلیل کاهش تقاضای بازار و جایگزینی این کانی با دیگر کانیها، ارزش اقتصادی آن افت شدیدی داشته است.
جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها
شیوه‌های حفاری، آزمایش‌های متالورژی، ارزیابی محیط زیست، مدلسازی‌های سه بُعدی، طراحی معدن و برآوردهای مالی در این مرحله بایستی با دقت انجام شود، چراکه یک عملیات اکتشاف ضعیف می‌تواند به یک عملیات استخراج ناموفق منجر شود. در زیر به برخی از دلایلی که ممکن است به توقف زودهنگام یک معدن در حال استخراج منجر شود اشاره شده است:
- نداشتن صرفه اقتصادی استخراج ماده معدنی هدف، به دلیل برآوردهای مالی اشتباه
- کاهش ارزش ماده معدنی مورد استخراج در بازار با گذشت زمان و تغییر نیازهای جامعه
- اتمام حجم کانسار به دلیل محاسبه‌ی اشتباه میزان ماده‌ی معدنی
- شکایت اشخاص حقیقی و حقوقی از معدنکاری در منطقه به دلایل مختلف
- و …
اکتشاف معدن به طور معمول یک تجارت پر رسیک محسوب می‌شود؛ با این وجود افراد بسیاری وجود دارد که با پذیرش خطرات موجود، به موفقیت های بزرگی در این زمینه رسیده‌اند و همچنان در حال کسب موفقیت‌های بیشتر هستند. چنانکه این کار توسط گروهی از افراد ماهر و با تجربه انجام شود، شانس موفقیت آن نیز بسیار بالا خواهد بود. بازده‌ی سرمایه گذاری (از نظر وقت و هزینه‌ی مالی) ممکن است سال‌ها به طول بیانجامد؛ بنابراین انتخاب مواردی که زودتر به بازده می‌رسند، می‌تواند برای افراد حقیقی و شرکت‌های کوچک مناسب‌تر باشد.
نظر شما در این باره چیست؟ آیا تاکنون در عملیات پی جویی و اکتشاف معدن فعالیت داشته‌اید؟ می‌توانید تحربیات خود را در بخش زیر با دیگر کاربران آئرولیت – دنیای علوم زمین به اشتراک بگذارید.
منابع:
- newgadgetmetals.com
- mining.com
- ambeca.ca
تشکرر