معدن سنگ آهن

فهرست مطالب

چکيده 3

مقدمه: 5

فصل اول : 7

خصوصيات مغناطيسي سنگ ها 7

و مغناطيس زمين 7

1-1- خواص مغناطيسي کاني ها 8

1-1-1- کاني هاي  ديا مغناطيس 8

1-1-2- کاني هاي پارامغناطيس 9

1-1-3- کاني هاي فرومغناطيس 10

1-1-4- خودپذيري مغناطيسي 11

1-2- خواص مغناطيسي سنگ ها 11

1-3- مغناطيس باقيمانده 14

1-4- مغناطيس زمين 15

1-5- عناصر مغناطيسي زمين و خواص مشخصه آن ها 16

فصل دوم 19

كانسارهاي آهن 19

واكتشاف و استخراج كانسار آهن داوران 19

2-1- منشاء، ويژگيهاي ساختاري و خصوصيات سنگ آهن 20

2-2- انواع کانسارهاي آهن 21

2-2-1- کانسارهاي آهن ماگمائي همراه با سنگهاي بازي و فوق بازي 21

2-2-2- کانسارهاي اسکارني آهن 21

2-2-3- کانسارهاي آتشفشاني آهن 22

3-5- زمين شناسي محدوده مورد مطالعه 32

3-6- آب و هواي منطقه و پوشش گياهي 38

فصل چهارم 39

نرم افزارهاي مورد استفاده 39

در اين پروژه 39

4-1- نرم افزار EXCEL 40

4-2- نرم افزارSurfer 40

4-2-1- رسم نقشه هم مقدار در نرم افزارSurfer 40

4-2-2- آماده سازي اطلاعات براي نرم افزار Mag Pick 41

4-3- نرم افزار Mag pick 42

4-3-1- ادامه فراسو (UpWard Continuation) 42

4-3-2- تبديل به قطب مغناطيسي و شبه گراني 44

4-3-3- تعيين محل کانسار روي نقشه هم مقدار مغناطيسي توسط نرم افزار magpick 49

4-4- نرم افزار Mag2dc 52

4-4-1- توضيحاتي در مورد اين نرم افزار 52

4-4-2- روش کار 53

4-4-3- آشنايي با برخي از منوهاي اين نرم افزار 56

4-5- نرم افزار Sign Proc 58

4-5-1- انجام فراسو روي يک پروفيل توسط نرم افزار Sign Proc 58

4-5-2- ترسيم پروفيل مشتق دوم 62

4-5-3- پروفيل تبديل به قطب 62

فصل پنجم 63

تعبير و تفسير داده هاي 63

مغناطيسي منطقه داوران 63

5-1- بررسي نمودار فاصله-شدت ميدان مغناطيسي 64

5-2- ترسيم نقشه هاي هم مقدار مغناطيسي توسط نرم افزار Surfer 72

5-3- نقشه هاي ادامه فراسو Upward Continuation 75

5-4- نقشه تبديل به قطب Reduction To Pole 82

5-5- رسم نقشه ي شبه گراني  Pseudo Gravity 84

5-6- تعيين محل كانسار از روي نقشه ي هم مقدار مغناطيسي 86

5-7- روش پيترز براي بدست آوردن عمق كانسار 87

5-8- مدلسازي پروفيل 3 94

5-9- بررسي دو بعدي كانسار روي پروفيل 5 95

5-9-1- ادامه فراسو روي پروفيل 5 توسط نرم افزار Sign Proc 95

5-9-2- نمودار مشتق دوم پروفيل 5 97

5-9-3- نمودار انتقال به قطب پروفيل 5 98

5-9-4- مدلسازي پروفيل 5 توسط نرم افزار Mag2dc 99

5-10- بررسي دو بعدي كانسار روي پروفيل 7 100

5-11- بررسي دو بعدي كانسار روي پروفيل 8 102

5-11-1- انجام ادامه ي فراسو روي پروفيل 8 102

5-11-2- مدلسازي پروفيل 8 104

5-12- تخمين ذخيره 105

5-12-1- محاسبه ذخيره به روش مخروط ناقص 105

5-12-2- برون يابي 105

5-12-3- استفاده از روش مخروط ناقص براي محاسبه ذخيره کانسار داوران 106

فصل ششم 109

نتايج و پيشنهادات 109

نتايج و پيشنهادات 110

منابع و مآخذ 112

چکيده

در معدن سنگ آهن داوران آثاري از رگه هاي آهن در جهت شمال به جنوب مشاهده شده، كه لزوم انجام مطالعات اكتشافي در اين منطقه را نشان مي دهد. در راستاي اکتشاف مقدماتي در اين منطقه اقدام به برداشتهاي ژئوفيزيکي شده است، که اين برداشت طي 11 پروفيل شمالي-جنوبي و يک پروفيل عرضي انجام گرفته و تعداد نقاط برداشت شده 320 نقطه مي باشد. در اين گزارش سعي شده با استفاده از اين داده ها، حدود گسترش رگه هاي آهن مشخص و راه براي مراحل بعدي اكتشاف و استخراج هموارتر گردد. لازم به ذكراست در حال حاضر  عمليات استخراج روي رخنمون آهن در حال انجام است.

نرم افزارهاي مورد استفاده  براي انجام تفسيرهاي ژئوفيزيكي عبارتند از :

• نرم افزار Excel براي وارد كردن داده ها.

• نرم افزار Surfer براي رسم نقشه هاي هم مقدار شدت ميدان مغناطيسي.

• نرم افزار Mag Pick براي رسم نقشه هاي ادامه فراسو، نقشه تبديل به قطب و نقشه شبه گراني.

• نرم افزار Sign Proc براي ترسيم پروفيل هاي مشتق دوم، پروفيل تبديل به قطب و پروفيل شبه گراني.

نرم افزار Mag2dc براي مدلسازي در امتداد چند پروفيل كه از روي آنومالي عبور مي كند.

توسط روش پيترز عمق كانسار در امتداد پروفيل ها بدست آمده است كه از آن افزايش عمق كانسار به سمت شرق نتيجه مي شود. از عمق هاي بدست آمده براي مدل سازي كانسار استفاده شده است. طبق اين مدلسازي ها كانسار به صورت رگه اي با شيب به سمت جنوب مي باشد. با بهره گيري از مساحت و ضريب خود پذيري مغناطيسي كانسار در مدلسازي هاي انجام شده، ذخيره احتمالي كانسار با استفاده از روش مخروط ناقص 785 هزار تن با ضريب خود پذيري مغناطيسي متوسط 095/ (معادل 30% مگنتيت) بدست آمده است.

مقدمه:

معدن سنگ آهن داوران به لحاظ ساختار زمين شناسي هم خواني خوبي با منطقه زرند

 (که از نظر منابع آهن غني مي باشد) دارد. اين محدوده بر روي نقشه توپوگرافي رفسنجان قرار گرفته است. مساحت آن حدود 025/2 كيلومتر مربع بوده و در طول و عرض جغرافيايي ( “30 ’35 30 و “5 ’16 56) قرار دارد. شايان ذكر است كه با استخراج ذخيره اندک آهن داراي رخنمون، بخش قابل توجهي از هزينه هاي اکتشاف پوشانده مي شود.

اين گزارش در شش فصل تنظيم شده است. در فصل اول خواص مغناطيسي سنگ ها و مغناطيس  زمين آمده است. در اين فصل تاثير كاني ها و سنگ هاي مغناطيس روي  بعد از وارد کردن داده ها در نرم افزار excel، اين داده ها توسط نرم افزار surfer فراخواني شده و نقشه هم مقدار شدت ميدان مغناطيسي براي آن ترسيم مي گردد. با استفاده از نرم افزار Mag Pick داده ها که قبلاً توسط Surfer گريد، و با پسوند GSASCII  ذخيره شده فراخواني مي شود و نقشه هاي اد امه فراسو Upward Continuation در ارتفاعات مختلف ترسيم مي شود. همچنين توسط اين نرم افزار  نقشه تبديل به قطب Reduction To  Pole و نقشه شبه گراني Pseudo Gravity  براي آن ترسيم مي گردد. با فراخواني داده هاي هر پروفيل در نرم افزارSign Proc  پروفيل هاي ادامه فراسو ترسيم مي شود. همچنين ترسيم پروفيل تبديل به قطب و شبه گراني توسط اين نرم افزار صورت مي گيرد. بر روي پروفيل هايي که تبديل به قطب آنها ترسيم شده است از روش پيترز مي توان عمق کانسار را بطورتقريبي تخمين زد. با استفاده از نتايج اين مرحله مدل سازي دو بعدي كانسار در امتداد چند پروفيل توسط نرم افزار Mag2dc انجام مي گيرد.

فصل اول :

خصوصيات مغناطيسي سنگ ها

و مغناطيس زمين

1-1- خواص مغناطيسي کاني ها

ذرات باردار(مثبت يا منفي)در هنگام حرکت در اطراف خود ميدان مغناطيسي به وجود

 مي آورند و ذرات بار دار اتم ها و يون ها داراي سه نوع حرکت هستند :

1- حرکت چرخشي و گردشي پروتونها در داخل هسته هاي اتم

2- حرکت گردشي الکترونها در داخل اوربيتال ها

3- حرکت چرخشي الکترونها در داخل اوربيتال ها

از اين سه نوع اثر گشتاور مغناطيسي نوع دوم و سوم به مراتب بيشتر از نوع اول

 مي باشد و از آنجايي که در يک اوربيتال هر دو الکترون در خلاف جهت يکديگر گردش مي کنند اثر مغناطيسي آنها خنثي مي شود و از اين رو گشتاور مغناطيسي موثر يک اتم و يا يون متناسب با تعداد اوربيتال هاي نيمه پر آن ها است.

1-1-1- کاني هاي  ديا مغناطيس

کاني هايي که اتم ها و يون هاي آن فاقد اوربيتال هاي نيمه پر باشد، به وسيله آهن ربا دفع مي شود که در اين صورت به آن ها کاني ها ي ديا مغناطيس مي گويند.

رانده شدن اين کاني ها را در ميدان مغنا طيسي خارجي مي توان چنين توصيف کرد که وجود اوربيتال هاي پر سبب مي شود که گشتاور مغناطيسي در کاني تقريباً صفر گردد، اگر اين اوربيتال ها ي پر به يک ميدان مغناطيسي خارجي نزديک شوند، قانون لنز در مورد آنها صدق خواهد نمود قانون لنز  مي گويد اگر يک حلقه هادي به يک ميدان مغناطيسي نزديک شود، در داخل حلقه جرياني پديد مي آورد که ميدان مغناطيسي حاصل از آن با ميدان خارجي مخالفت خواهد نمود.

هنگام نزديک شدن اوربيتال هاي پر به يک ميدان مغناطيسي خارجي سرعت يکي از اوربيتال ها کم و بر ديگري افزوده خواهد شد به طوري که مجموع گشتاور مغناطيسي آنها صفر نشده و گشتاور منتج در خلاف جهت ميدان خارجي، عمل کرده که سبب رانش کاني در اين ميدان مي شود.

چند نمونه از کاني هايي که داراي اين خاصيت هستند عبارتند از :

کوارتزيت، فلوريت، هاليت و انيدريت.

1-1-2- کاني هاي پارامغناطيس

اين دسته از کاني ها حاوي اوربيتالهاي نيمه پر مي باشند، ولي گشتاورهاي حاصله از آنها به طور در هم و بر هم، در امتدادهاي متفاوت قرار گرفته اند و در نتيجه اثر مغناطيسي

 آن ها تقريباً خنثي مي شود و ظاهراً  هيچ خاصيت  مغناطيسي از خود نشان نمي دهند ولي اگر اين کاني ها در ميدان مغناطيسي خارجي قرار گيرند متناسب با شدت ميدان خارجي، بعضي از اين گشتاورها خود را در جهت گشتاور ميدان خارجي قرار مي دهند و سبب پيدايش گشتاور مغناطيسي القايي در کاني خواهند شد.

در نتيجه کاني هاي پارامغناطيس به طور ضعيفي جذب ميدان خارجي خواهند شد و هر چه شدت ميدان خارجي بيشتر باشد گشتاورهاي بيشتري، خود را در جهت آن قرار داده و در نتيجه شدت ميدان مغناطيسي القايي بيشتر خواهد شد.

1-1-3- کاني هاي فرومغناطيس

کاني هايي هستند که اگر در ميدان مغناطيسي خارجي (H) قرار بگيرند، در آن ها ميدان مغناطيسي القايي شديدي به وجود مي آيد که شدت آن ميليون ها بار بيشتر از کاني هاي پارامغناطيس مي باشد و چون سردسته اين کاني ها آهن است، به آن کاني ها فرومغناطيس مي گويند. در واقع گشتاورهاي حاصله از يون هاي تشکيل دهنده اين

 کاني ها، به طور انبوه در جهت گشتاور ميدان خارجي قرار مي گيرند و يک اثر، به نام تبادل اتصال که بحث آن در مکانيک کوانتوم مي باشد، اين گشتاور را به هم قفل

مي کند، به طوري که بعد از حذف ميدان خارجي تعداد زيادي از اين اتصالات همچنان باقي مي ماند و در نتيجه کاني هاي فرومغناطيس مي توانند به صورت مغناطيس دائم درآيند و مغناطيس باقيماند حاصله از تبادل اتصال را به دو صورت   مي توان از بين برد :

1- ايجاد يک ميدان مغناطيسي خارجي در خلاف جهت ميدان کاني  فرومغناطيس

2- افزايش درجه حرارت تا حد نقطه کوري آن کاني. دماي نقطه کوري براي

مگنتيت   و آهن   کبالت  و نيکل  مي باشد.