زمین شناسی اقتصادی چیست و چه کاربردی دارد؟

زمین شناسی اقتصادی (Economic Geology) زیر شاخه‌ای از علم زمین شناسی است که در آن به اکتشاف مواد معدنی (کانی‌ها و سنگ‌ها) که برای انسان دارای ارزش اقتصادی است، پرداخته می‌شود. این مواد شامل فلزات گرانبها و پایه، کانی‌های فلزی و غیر فلزی و سنگ‌های درجه یک ساختمانی است. این علم به شناسایی و درک چگونگی تولید و قرار گرفتن ذخایر سنگ معدن در پوسته زمین می‌پردازد. هدف علم زمین شناسی اقتصادی، اکتشاف منابع معدنی و کمک به تعیین ذخایری است که استخراج‌شان از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. این علم با شروع استفادۀ بشر از موادّ معدنی آغاز گردید و با گذشت زمان تکامل یافت و به مرحلۀ کنونی رسید. طوریکه امروزه مجلات مربوط به این رشته، اقدام به چاپ شماره‌هایی مخصوص در زمینۀ استفاده از داده‌های رقومی ماهواره‌ای جهت اکتشاف مواد معدنی می‌نمایند. با کوهِ سنگ همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در این زمینه دریافت کنید.

زمین شناسی اقتصادی چیست؟

لیند گرن (1933) تعریف جالب، کوتاه و در عین حال جامعی از زمین‌شناسی اقتصادی دارد. به گفتۀ او، زمین شناسی اقتصادی، “کاربرد زمین شناسی” است. Economic Geology می توان مطالعه علمی منابع مواد خام معدنی زمین و کاربرد عملی دانش به دست آمده نامید. این علم در درجه اول بر ذخایر معدنی فلزی و منابع معدنی متمرکز است. ژئوشیمی، کانی شناسی، ژئوفیزیک، پترولوژی، زمین شناسی ساختاری از دیگر شاخه‌های علوم زمین هستند که به کمک Economic Geology می آیند و مورد استفاده قرار می‌گیرند.

Economic Geology و به طور کل زمین شناسی، جزء علوم پایه طبقه بندی شده‌اند. گرچه این رشته را می‌توان در شاخۀ مهندسی جای داد، اما به دلیل آنکه پایه و اساس قدرت هر کشوری در تأمین مواد پایه‌ای و اولیه است و علوم زمین در واقع چنین هدفی را طی می کند، آن را جزء علوم پایه قرار داده‌اند. کشورهایی که زمین‌شناسی قوی دارند، به لحاظ تأمین مواد اولیه غنی هستند و وابستگی به کشورهای دیگر ندارند. کشورهای پیشرفته، مطالعات بسیار جامعی در گرایش‌های مختلف علوم زمین دارند و دولت های آن‌ها، اهمیت و ارزش خاصی برای آن قائل هستند. در سال 2017، زمین شناسی در رتبۀ سوم پر درآمدترین مشاغل در کانادا ثبت شد.

هدف علم زمین شناسی اقتصادی چیست؟

هدف علم زمین شناسی اقتصادی را می‌توان در عبارت‌های زیر بیان کرد:

• درک چگونگی تولید و ذخایر سنگ معدن در پوسته زمین.
• درک چگونگی قرار گرفتن ذخایر سنگ معدن در پوسته زمین.
• شناسایی ذخایر معدنی جدید.
• اکتشاف، گسترش و تعریف منابع معدنی جدید.

فلزات و مواد معدنی در بازه‌ زمانی بشری تجدید ناپذیر هستند. بنابراین، لازم است زمین شناسی اقتصادی به طور مداوم، به مطالعه، بررسی و اکتشاف منابع و ذخایر زمین بپردازد و متخصصان خبره‌ای در این زمینه پرورش دهد. متخصصانی که زمین‌شناس اقتصادی نام می‌گیرند. همچنانکه با مطالعۀ تاریخچه زمین شناسی اقتصادی، می‌بینیم که دانشمندان گذشته، با مطالعات و پیگیری‌های خود، تا چه حد در زندگی امروز ما نقش کلیدی و حیاتی داشته‌اند.

زمین شناس اقتصادی کیست و چه نقشی دارد؟

شخصی که چهار سال در رشته زمین‌شناسی تحصیل کرده است و دارای مدرک کارشناسی زمین‌شناسی (لیسانس) است و دو سال در گرایش زمین شناسی اقتصادی تحصیلات خود را تکمیل کرده است، زمین‌شناس اقتصادی می‌باشد. او می‌تواند چهار سال دیگر نیز به تحصیلات خود ادامه دهد و به درجۀ دکترای Economic Geology نائل آید. نقش زمین شناسان اقتصادی، هدایت اکتشاف منابع معدنی و کمک به تعیین اینکه کدام ذخایر از نظر اقتصادی ارزش استخراج دارند است. بسیاری از متخصصان این امر در بحث استخراج مواد معدنی نیز فعالیت دارند.

اصطلاحات فنی در علم زمین شناسی اقتصادی

زمانی که وارد رشتۀ زمین شناسی اقتصادی می‌شوید و در این زمینه تحصیل می‌کنید، لازم است با اصطلاحات فنی و تخصصی که در این کار مورد استفاده قرار می‌گیرند، آشنا باشید. این اصطلاحات در ادامه معرفی و توضیح داده شده‌اند. لازم به ذکر است که برخی از واژه های زیر، از یک کشور به کشور دیگر و نیز از یک سیستم اقتصادی به سیستم اقتصادی دیگر، ممکن است متفاوت شود.

• کانه
• کانسنگ/ سنگ معدن (Ore)
• تودۀ معدنی (Orebody)
• کانسار (Mineraldeposite)
• کانسار فلزی
• کانسار همزاد / همزمان (Syngenetic)
• کانسار غیرهمزاد / غیر همزمان (Epingenetic)
• معدن (Mine)
• امتداد تودۀ معدنی (Strick)
• شیب تودۀ معدنی
• محور تودۀ معدنی
• زاویۀ میل (Plung)
• پیچ (Pitch)
• کلارک (Clarke)
• عیار (Grade)
• عیار حد (cutoff grade)
• نسبت تمرکز (Concentration ratio)
• ضریب غنی شدگی (Enrichment Factor)
• منابع
• منابع کشف نشده
• منابع فرضی
• منابع نظری
• منابع زیر اقتصادی
• منابع همکرانه‌ای
• منابع زیر کرانه‌ای
• ذخایر

هر یک از اصطلاحات بالا، در ادامه تعریف و توضیح داده شده است.

تعریف کانه، کانسنگ، کلارک، عیار و نسبت تمرکز

کانه: به کانی‌های فلزی، کانه گفته می شود. در واقع، کانی که حاوی درصد بالایی از یک عنصر فلزی است، کانه نام می‌گیرد و به عنوان منبع اقتصادی یک فلز مفید مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کانسنگ/ سنگ معدن (Ore): سنگی که می‌توان از آن یک یا چند کانی فلزی یا غیرفلزی ارزشمند استخراج کرد و با سود، فرآوری نمود.

کلارک (Clarke): میانگین عیار یک عنصر در پوستۀ زمین، به کلارک آن عنصر موسوم است.

عیار (Grade): مقدار فلز موجود در یک سنگ معدن، عیار نامیده می‌شود. عیار به صورت درصد و یا ppm (parts per million) بیان می‌شود.

عیار حد (cutoff grade): در زمین شناسی اقتصادی، پایین‌ترین عیار قابل استخراج در یک تودۀ معدنی، عیار حد نام دارد.

نسبت تمرکز (Concentration ratio): نسبت غلظت میانگین یک عنصر در موادّ مورد مطالعه، به میانگین غلظت آن عنصر در منطقۀ مورد مطالعه و یا در پوستۀ زمین.

ضریب غنی شدگی (Enrichment Factor): برای تشکیل یک تودۀ معدنی، عنصر یا عناصر مورد نظر نسبت به مقدارشان در پوستۀ معمولی زمین، می‌بایست تا حد بسیار زیادی غنی شده باشند. مقدار این غنی شدگی، ضریب غنی شدگی نامیده می‌شود.

تعریف کانسار و اصطلاحات مرتبط با آن در زمین شناسی اقتصادی

• کانسار (Mineral deposite): به محل پیدایش طبیعی کانی یا کانی‌هایی که معمولاً دارای ارزش اقتصادی هستند، کانسار گفته می‌شود.
• کانسار فلزی: به کانساری گفته می‌شود که در شرایط اقتصادی موجود و فناوری‌های موجود، بتوان از آن فلز به دست آورد.
• کانسار همزاد / همزمان (Syngenetic): به کانساری گفته می‌شود که همزمان با سنگ‌های دربرگیرنده به وجود آمده باشد. مانند یک افق رسوبی غنی از آهن. کانسارهای همزاد به صورت لایه‌ای یا عدسی شکل هستند.
• کانسار غیرهمزاد / غیر همزمان (Epingenetic): به کانساری گفته می‌شود که همزمان با سنگ‌های دربرگیرنده به وجود آمده باشد. مانند یک افق رسوبی غنی از آهن. کانسارهای همزاد به صورت لایه‌ای یا عدسی شکل هستند.

تعریف معدن و اصطلاحات مرتبط با آن در زمین شناسی

• تودۀ معدنی (Orebody): تودۀ سنگی پیوسته با شکل مشخص که مقدار مادۀ معدنی آن به حدی است که استخراج آن را از نظر اقتصادی امکان پذیر می‌سازد.
• معدن (Mine): به کانسار و یا کانسار فلزی اتلاق می‌گردد که در حال بهره برداری باشد. همچنین به کانسارهایی که قبلا بهره برداری شده‌اند نیز معدن گفته می‌شود.
• امتداد تودۀ معدنی (Strick): اگر تودۀ معدنی که توسط یک صفحۀ افقی قطع گردیده است، بر روی صفحۀ افقی ملاحظه شود، جهت طویل‌تر توده، امتداد تودۀ معدنی است.
• شیب تودۀ معدنی: زاویه‌ای است که تودۀ معدنی در جهتی عمود بر امتداد توده با افق می‌سازد.
• محور تودۀ معدنی: در زمین شناسی اقتصادی، طویل‌ترین بُعد یک تودۀ معدنی، محور تودۀ معدنی نامیده می‌شود.
• زاویۀ میل (Plung): به زاویۀ قائمی که محور تودۀ معدنی با افق می‌سازد، زاویۀ میل گفته می‌شود.
• پیچ (Pitch): زاویه‌ای است که محور تودۀ معدنی در یک صفحۀ غیرقائم با افق می‌سازد.

منابع و انواع آن در زمین شناسی اقتصادی

• منابع: این واژه در مورد ذخایر و توده‌های کشف شده‌ای استفاده می‌شود که در حال حاضر، استخراج‌شان اقتصادی نیست. همچنین در مورد توده‌های معدنی که هنوز کشف نشده‌اند استفاده می‌گردد.
• منابع کشف نشده: شامل منابع فرضی و منابع نظری است.
• منابع فرضی: چنانچه داده‌های زمین شناسی این اندیشه را به وجود آورد که ممکن است در منطقۀ مورد مطالعه، منابع معدنی‌ای موجود باشد که از اکتشاف به دور مانده‌اند، به چنین منابعی، منابع فرضی گفته می‌شود.
• منابع نظری: چنانچه منطقه از نقطه نظر زمین شناسی بررسی نشده باشد، در این صورت، به منابعی که ممکن است در منطقه مورد مطالعه موجود باشند، منابع نظری گفته می‌شود.
• منابع زیر اقتصادی: اگر کارهای اکتشافی در منطقه، حضور کانسار را به اثبات برساند، منابع فرضی و منابع نظری، به ذخایر یا منابع “مشخص شدۀ زیر اقتصادی” تبدیل می شوند. منابع زیر اقتصادی که از نقطه نظر زمین شناسی، شناخته شده هستند، به دو زیر ردۀ “همکرانه‌ای” و “زیر کرانه‌ای” تقسیم می‌شوند.
• منابع همکرانه ای: بخشی از منابع زیر اقتصادی هستند که از نظر بهره برداری، در مرز اقتصادی بودن قرار گرفته‌اند. اما به واسطۀ شرایط قانونی و یا سیاسی خاصی، بهره برداری از آن ها منوط به افزایش ارزش مادۀ معدنی و یا کاهش مخارج بهره برداری، از طریق پیشرفت در فناوری است.

منابع همکرانه‌ای و زیر کرانه‌ای در صورت افزایش قیمت مادۀ معدنی و یا پیشرفت در امکانات فنی، به ذخیره تبدیل می شوند.

ذخایر معدنی در زمین شناسی اقتصادی

ذخایر: به هر توده‌ معدنی در حال استخراج، ذخیرۀ معدنی گفته می‌شود. این واژه در مورد توده‌های معدنی که وجودشان به کمک حفاری یا سایر روش‌ها مشخص گردیده است نیز اتلاق می‌شود. همچنین توده‌های معدنی که وجودشان در مناطق خاصی با اطمینان حدس زده شده است.

انواع ذخایر معدنی در زمین شناسی اقتصادی

در زمین شناسی اقتصادی، ذخایر معدنی را در سه دسته، طبقه بندی می‌کنند. این سه دسته عبارتند از:

1. ذخایر قطعی (ذخیرۀ گروه A)
2. ذخایر احتمالی (ذخیرۀ گروه B)
3. ذخایر ممکن (ذخیرۀ گروه C)

ذخایر گروه A، B و C در هر کشور، بر اساس داده‌های زمین شناسی موجود، امکانات تکنیکی و قابلیت‌های اقتصادی آن کشور تعیین می‌شود. به عنوان مثال، کانساری که ممکن است در یک کشور جهان سومی در دستۀ ذخایر ممکن قرار گرفته باشد، با علم و فناوری‌های متخصصان یک کشور پیشرفته، می‌تواند در گروه B و یا حتی A قرار گیرد.

ذخیر قطعی (ذخیرۀ گروه A)

ذخیرۀ قطعی به ذخیره‌ای گفته می‌شود که با نمونه‌برداری کامل و مشخص نمودن دقیق شکل، عیار و تناژ تودۀ معدنی تعیین گردیده باشد.

ذخیر احتمالی (ذخیرۀ گروه B)

اگر نمونه برداری به طور کامل انجام نشود اما اطلاعات زمین شناسی به اندازۀ کافی وجود داشته باشد، طوری که بتوان از روی آن‌ها تناژ و عیار تودۀ معدنی را به طور معقولانه‌ای حدس زد، ذخیرۀ تعیین شده، ذخیرۀ احتمالی نامیده می‌شود.

ذخیر ممکن (ذخیرۀ گروه C) در زمین شناسی اقتصادی

یک ذخیرۀ معدنی جزء ذخایر ممکن قرار می‌گیرد اگر:

از تودۀ معدنی تعداد کمی نمونه در اختیار داریم، اما از اطلاعات دیگری نظیر شواهد زمین شناسی و مقایسه با کانسارهای مشابه بتوانیم عیار و مقدار ذخیره را حدس بزنیم.

ذخیرۀ تعیین شده زمانی جزء ذخایر قطعی قرار داده می‌شود که رگه در چهار جهت توسط تونل‌ها و یا رخنمون‌های سطحی باز و نمونه برداری شده باشد. اگر تودۀ معدنی در دو یا سه جهت نمونه برداری شده باشد، ذخیرۀ تعیین شده، احتمالی می‌باشد. اگر تودۀ معدنی فاقد رخنمون باشد، ذخیرۀ تعیین شده، ذخیرۀ ممکن نام می‌گیرد.