تجزیه و تحلیل داده‎های ژئوشیمی اکتشافی در محدوده معدن سرب و روی ایرانکوه اصفهان با استفاده از روش‎های تحلیل اکتشافی داده‎ها (EDA) و هندسه فرکتال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

10.29252/anm.7.13.71

چکیده

معادن سرب و روی ایرانکوه در رشته‌کوهی به همین نام در 20 کیلومتری جنوب غرب اصفهان واقع شده است. بخشهای معدنی تپه سرخ، گوشفیل، خانه گرگی و ... در این منطقه شناسایی شده که جداگانه تعیین ذخیره شده و بعضاً مورد بهرهبرداری قرار گرفته است. این مطالعه به منظور شناسایی آنومالیها و اندیسهای سرب و روی در بین دو منطقه معدنی تپه سرخ و گوشفیل انجام گردیده است. در این مطالعه 804 نمونه خاک به‌طور سیستماتیک در دو مرحله برداشت شده و نمونهها پس از آماده‌سازی‌های لازم برای 35 عنصر آنالیز شدهاند. در این مطالعه از 12 عنصر برای تجزیه و تحلیل استفاده شده است. برای شناسایی و تفکیک آنومالیها در این مطالعه از سه روش آمار کلاسیک، هندسه فرکتال و EDA (تحلیل اکتشافی دادهها) استفاده شده است. قبل از انجام تجزیه و تحلیل اصلی با روشهای فوقالذکر، ابتدا پردازش اولیه دادهها شامل اصلاح دادههای سنسورد و جداسازی دادههای خارج از رده انجام گردید. سپس نرمال بودن دادهها بررسی شد. دادههای اولیه عناصر Ca، Mg و S نرمال بودند ولی بقیه عناصر با تبدیل لگاریتمی ساده و یا سه پارامتری نرمال‌سازی شدند. روش آمار کلاسیک با توجه به پارامترهای آماری به دست آمده و فرمولهای استاندارد، مقادیر آنومالی و زمینه در مورد هر عنصر جداسازی گردید. برای جداسازی زمینه از آنومالی با روش فرکتال از مدل عیار مساحت در محیط GIS استفاده شد. جداسازی آنومالی از زمینه با روش EDA نیز به کمک نمودار جعبهای انجام گردید. سپس نقشههای مربوط به هر عنصر با کاربرد سه روش نامبرده رسم شدند. به‌طورکلی نقشههای تهیه شده انطباق خوبی با هم دارند ولی روش فرکتالی به علت ساختاری بودن دارای قابلیت اعتماد بیشتری است. مناطقی که در سه روش آنومالی نشان دادند، دارای اولویت بالاتری جهت مطالعات بعدی میباشند. عناصر اصلی شامل Pb، Zn و Cd در شمالغرب، مرکز و جنوب شرق آنومالی نشان میدهند. آنومالیهای به دست آمده با نتایجی که از مطالعات سطحی به دست آمده انطباق خوبی نشان میدهند. جهت انجام مراحل بعدی اکتشاف و بررسیهای بیشتر آنومالیها، استفاده از روش ژئوفیزیکی IP پیشنهاد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Geochemical Data Analysis of Irankouh (Isfahan) Pb- Zn Mine, Using Exploratory Data Analysis (EDA) and Fractal Methods

نویسندگان [English]

  • Seyed Hossein Mojtahedzadeh
  • Mahdi Bemani
  • Saeede Malekzade
Dept. of Mining and Metallurgy, Yazd University, Iran
چکیده [English]

Summary
Anomaly and lead-zinc index recognition of an area between Tappeh-Sorkh and Gushfil, in Irankouh Pb- Zn mine, near Isfahan, was investigated.  Interpretation for 12 elements, using 804 soil samples, was conducted. After early activities for censored data correction and transforming data for preparing normal distribution, anomalies recognition and separation were done using classical statistics, fractal and EDA (Exploratory Data Analysis) methods. Plotted anomalies maps prepared by three methods, show good conformity. Therefore, further studies in the regions showed overlapping resulted anomalies by three methods. Also detailed exploration by using geophysical IP methods was proposed.
 
Introduction
Irankouh mine is located in Irankouh Mountains, 25 km southwest of the Isfahan city. Four mining area, including Tappeh-Sorkh, Gushfil, Khane – Gorgi are distinguished and their ore reserve has been determined separately. The aim of this research was anomaly and lead-zinc index recognition in the area between Tappeh-Sorkh and Gushfil.  In this research 804 soil samples were taken and analyzed for 35 elements, but for interpretation only 12 elements were used. Anomalies recognition and separation were conducted using classical statistics, fractal and EDA (Exploratory Data Analysis) methods.
 
Methodology and Approaches
In the first step censored values were corrected, then the normality test on corrected datasets accomplished and showed that Ca, Mg and S have normal distribution. Other elements, which did not show normal distribution, were normalized by Log – normal and 3-parameters log distribution methods. Based on the parameters obtained from classical statistics and standard formula the anomaly and the background values were separated, using area- concentration model of fractal method. Also separation of anomaly from background in EDA method, was done with boxplot. Then the anomaly maps of elements for 3 methods were plotted.
 
Results and Conclusions
Comparison of the maps prepared by three methods, showed a good conformity. Since fractal is a structural method, it is more reliable. Further studies in the regions showed overlapping resulted anomalies by three methods. Pb, Zn and Cd were expanded in North-west, center and South-east. For more confirmation, detailed exploration by using geophysical IP methods is suggested in this area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • classical statistics
  • EDA (Exploratory Data Analyze)
  • fractal
  • Geochemical data analysis
  • Irankoh Pb-Zn mine
[1] Ghorbani, M., Tajbakhsh, P. & Khoie, N. (2000). “Lead and Zinc Deposits in Iran”, GSI Book No 75:512 (In Persian).

[2] Hasanipak A.A., Sharafaddin M. (2005).“Exploration Data Analysis”. Tehran University, Tehran 996 p (In Persian).

[3] NIST; (2005). “Exploratory Data Analysis”, Engineering statistic handbook, www.itl.nist.gov/handbook/eda;.

[4] McQueen, K.G. (2006) “Identifying Geochemical Anomalies”; CRC LEME; Department of Earth and Marine Sciences; Australian National University, ACT 0200.

[5] Kurzl, Hans. (1988) “Exploratory data analysis: recent advances for the interpretation of geochemical data”, Journal of Geochemical Exploration, 30, 309-322.

[6] Bounessah, M.; Atkin, B.P. (2003). An application of exploratory data analysis (EDA) as a robust non-parametric technique for geochemical mapping in a semi-arid climate, Journal of Applied Geochemistry, 18, 1185-1195.

[7] Chiprés, J.A., Castro-Larragoitia, J.; Monroy, M.G. (2009). Exploratory and spatial data analysis (EDA–SDA) for determining regional background levels and anomalies of potentially toxic elements in soils from Catorce–Matehuala, Mexico, Jornal of Applied Geochemistry, 24, 1579-1589.

[8] Yusta, I., Velasco, F., & Herrero, J. M. (1998). Anomaly threshold estimation and data normalization using EDA statistics: application to lithogeochemical exploration in Lower Cretaceous Zn-Pb carbonate-hosted deposits, Northern Spain, Jornal of Applied Geochemistry, 13, 421-439.

[9] Zumlot, T., Goodell, P., & Howari, F. (2009). Geochemical mapping of New Mexico, USA, using stream sediment data, Journal of Environ Geol, 58, 1479-1497.

[10] Shahabpoor, J. (2009). Economic Geology. Shahid Bahonar University of Kerman, 5 (In Persian).

[11] Hale, M., (2009). Geochemical Anomaly and Mineral Prospectivity Mapping in GIS, Handbook of exploration and environmental geochemistry, 11.

[12] Malekzade, S., (2010). “Geochemical data analysis of Irankouh (Esfahan) Pb- Zn mine, using exploratory data analysis (EDA) and fractal methods”. M.Sc. Thesis, University of Yazd, Yazd, Iran, 163 pp. (In Persian with English abstract)