پمپاژ لرزه‌ای: راهی برای پیش‌بینی زمین‌لرزه‌ها
هفته گذشته خبری منتشر شد مبنی بر اینکه چین منبع انرژی نامحدودی کشف کرده که می‌تواند ۶۰ هزار سال این کشور را تأمین کند. معدن بایان اوبو، واقع در مغولستان داخلی، ممکن است دارای ذخایر عظیمی از توریم باشد که به گفته محققان می‌تواند نیاز انرژی خانگی چین را برای مدت نامحدودی تأمین کند.
هفته گذشته خبری منتشر شد مبنی بر اینکه چین منبع انرژی نامحدودی کشف کرده که می‌تواند ۶۰ هزار سال این کشور را تأمین کند. معدن بایان اوبو، واقع در مغولستان داخلی، ممکن است دارای ذخایر عظیمی از توریم باشد که به گفته محققان می‌تواند نیاز انرژی خانگی چین را برای مدت نامحدودی تأمین کند. در اینجا مروری می‌کنیم بر امکان یافتن و سرمایه‌گذاری بر کانی‌های کمیاب در کشورمان. زاگرس، البرز، سنندج، سیرجان و ایران مرکزی برای پمپاژ لرزه‌ای و رسوب مواد معدنی کمیاب محدوده‌هایی با پتانسیل بالا محسوب می‌شوند. این مناطق فعالیت زمین‌ساختی، جریان سیال و شرایط زمین‌شناختی مطلوب برای کانی‌سازی هیدروترمال دارند.
کانی‌سازی هیدروترمال در مناطق گسل لرزه‌زا یک فرایند پویاست که در تعامل فعالیت‌های زمین‌ساختی، جریان سیال و واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد و نقش مهمی در شکل‌گیری منابع معدنی ارزشمند ایفا می‌کند و فرایندهای پیچیده پوسته زمین را نشان می‌دهد. در این فرایند رسوبات معدنی به دلیل برهم‌کنش سیالات داغ با سنگ‌ها در صفحه گسله شکل می‌گیرد. این فرایند ارتباط نزدیکی با فعالیت زمین‌ساختی دارد، زیرا مناطق گسلی مسیرهایی را برای سیالات گرمابی به گردش درمی‌آورند. مناطق گسله فعال اغلب با شکستگی‌ها و مسیرهای نفوذپذیری همراه است که به آب (اغلب آب‌های زیرزمینی) اجازه می‌دهد تا
در ژرفای پوسته گردش کنند.
این سیالات با گرادیان‌های زمین‌گرمایی توده ماگمایی مجاور گرم می‌شوند و به سیالات گرمابی تبدیل می‌شوند. هنگامی که سیالات گرمابی در پهنه گسل جابه‌جا شوند، مواد معدنی در سنگ‌های اطراف حل می‌شوند. این مایعات اغلب سرشار از فلزاتی مانند طلا، نقره، مس و روی هستند. شرایط فشار و دمای بالا در ناحیه گسلی باعث افزایش حلالیت این کانی‌ها می‌شود. هنگامی که سیالات گرمابی با تغییرات فشار، دما یا شرایط شیمیایی مواجه می‌شوند (مثلا مخلوط‌شدن با سیالات خنک‌تر یا واکنش با انواع سنگ‌های مختلف)، کانی‌های محلول رسوب می‌کنند. این فرایند به تشکیل رگه‌ها یا رسوبات معدنی در محدوده گسل منجر می‌شود.
فعالیت لرزه‌ای می‌تواند شکستگی‌های جدید ایجاد کند یا شکستگی‌های موجود را دوباره باز کند و مسیرهای اضافی برای حرکت سیال فراهم کند. زلزله همچنین می‌تواند موجب تغییرات فشار ناگهانی و رسوب سریع مواد معدنی شود. تکرار رویدادهای لرزه‌ای در طول زمان می‌تواند منجر به تجمع ذخایر معدنی درخورتوجهی شود. کوارتز اغلب به دلیل حلالیت زیاد در سیالات گرمابی، رگه‌ها را تشکیل می‌دهد. سولفیدها مانند پیریت، کالکوپیریت و گالن که در ذخایر غنی از فلز رایج هستند. اکسیدها مانند هماتیت و مگنتیت، کربنات‌ها: مانند کلسیت و دولومیت، فلزات گران‌بهای طلا و نقره همگی از مواردی هستند که با پمپاژ لرزه‌ای می‌توانند در محیط گسله به صورت کانی‌سازی هیدروترمال در مناطق گسلی نهشته شوند. گسل سان آندریاس در کالیفرنیای آمریکا و گسل آلپ نیوزیلند پهنه‌های گسلی هستند که به دلیل فعالیت هیدروترمال، میزبان کانی‌سازی طلای درخورتوجهی هستند.
از سوی دیگر کانی‌سازی هیدروترمال «قبل از وقوع زمین‌لرزه» در پهنه‌های گسلی نزدیک به گسیختگی نیز رخ می‌دهند. از این نظر این نوع کانی‌سازی برای پیش‌بینی زلزله نیز مهم است. این پدیده با ایجاد تنش و کرنش در ناحیه گسلی مرتبط است که می‌تواند بر جریان سیال و فرایندهای شیمیایی در سنگ‌های اطراف اثر بگذارد. با ایجاد تنش زمین‌ساختی در یک ناحیه گسلی تشکیل شکستگی‌های کوچک‌مقیاس (ریزشکستگی) در سنگ‌ها شروع می‌شود. این ریزشکستگی‌ها مسیرهای جدیدی را برای نفوذ و گردش سیالات گرمابی ایجاد می‌کنند.
ایجاد تنش همچنین منجر به افزایش فشار سیال در ناحیه گسله می‌شود، زیرا سیالات به دام افتاده و فشرده می‌شوند. این فشار بالا سیالات را به داخل سنگ‌های اطراف پمپ می‌کند و انحلال و انتقال مواد معدنی را افزایش می‌دهد. هنگامی که سیالات از ناحیه گسله مهاجرت می‌کنند، با سنگ‌های اطراف برهم‌کنش می‌کنند، مواد معدنی را حل می‌کنند و از نظر فلزات و دیگر محلول‌ها غنی می‌شوند. فرایندهای شرح داده‌شده در بالا می‌توانند در زمان وقوع زلزله رخ دهند، زیرا منطقه گسل به گسیختگی نزدیک می‌شود. این تغییرات در جریان سیال و کانی‌سازی حتی به‌عنوان پیش‌نشانگرهای ژئوشیمیایی بالقوه برای رویداد زلزله‌ها عمل می‌کنند. وجود برخی مواد معدنی یا علائم ایزوتوپی نشان‌دهنده دوره‌های افزایش فعالیت مایع قبل از گسیختگی است. در برخی از مناطق گسلی فعال، رگه‌ها و نهشته‌های معدنی با جهت‌گیری‌های تنش همسو می‌شوند که نشان می‌دهد در حین رویدادهای لرزه‌ای تشکیل شده‌اند. پیش‌بینی زمان و میزان کانی‌سازی قبل از زلزله دشوار است، زیرا به فعل و انفعالات پیچیده بین تنش، سیالات و خواص سنگ بستگی دارد. همه مناطق گسلی شواهد واضحی از کانی‌سازی پیش از زلزله را نشان نمی‌دهند، زیرا فرایندی است که به در دسترس بودن سیالات و موقعیت زمین‌شناختی خاص بستگی دارد.
در ایران منطقه‌های فعال از نظر زمین‌ساختی پتانسیل پمپاژ لرزه‌ای و رسوب مواد معدنی کمیاب را دارند. سامانه گسلی زاگرس پتانسیل کانی‌سازی هیدروترمال را دارد. گسل‌های این پهنه بالقوه میزبان کانی‌های کمیاب مانند باریت، سلستیت و کانی‌های سولفیدی (مانند پیریت، گالن و اسفالریت) به دلیل گردش سیالات گرمابی هستند. پهنه گسل اصلی جوان زاگرس، شانس بالایی برای پایش این نوع کانسارها است. پهنه سنندج-سیرجان یک نوار دگرگونی است که به موازات رشته‌کوه‌های زاگرس با تغییر شکل کمتر پوسته در مقایسه با منطقه زاگرس و با فعالیت‌های ماگمایی مشخص می‌شود. منطقه سنندج-سیرجان با ذخایر معدنی فلزی از جمله طلا، مس و آهن شناخته می‌شود. گسل دهشیر-بافت بالقوه برای پمپاژ لرزه‌ای و رسوب کانی‌های کمیاب مانند مگنتیت، کالکوپیریت و رگه‌های طلا-کوارتز قابل بررسی است. در رشته‌کوه البرز سامانه گسلی البرز شمالی و گسل مشا می‌توانند میزبان کانی‌سازی هیدروترمال باشند. مواد معدنی کمیاب مانند آرسنوپیریت، استیبنیت و طلا به دلیل پمپاژ لرزه‌ای می‌توانند در این مناطق گسلی رسوب کرده باشند. این منطقه ذخایر طلای اپی‌ترمال با جریان سیال کنترل‌شده که با گسل همراه است، دارد. ایران مرکزی موزائیکی از بلوک‌هایی است که با گسل‌های امتداد لغز بزرگی مانند گسل بزرگ کویر و گسل انار از هم جدا شده‌اند. در این ناحیه انارک به دلیل کانی‌سازی چندفلزی شامل سرب، روی و مس شناخته می‌شود. گسل‌های فعال در ایران مرکزی می‌توانند میزبان کانی‌های کمیاب مانند ولفنیت، وانادینیت و سروسیت به دلیل فعالیت هیدروترمال ناشی از پمپاژ لرزه‌ای باشند. منطقه مکران یک منشور برافزایشی است که از فرورانش صفحه عربی به زیر ورقه اوراسیا تشکیل شده است. سامانه‌های گسلی در این منطقه به دلیل گردش سیالات گرمابی می‌توانند میزبان کانی‌های سولفیدی و طلا باشند، وجود گل‌فشان‌ها و نشت گاز در منطقه مکران حاکی از مهاجرت فعال سیال است که می‌تواند منجر به کانی‌سازی شود. گسل شمال تبریز یک گسل امتداد لغز بزرگ بسیار فعال است و می‌تواند رسوب کانی‌های کمیاب مانند طلا، نقره و سولفید مس را تسهیل کند. حوضه‌های افتادگی فروکششی گسله -مانند پهنه دریاچه ارومیه، دریاچه زریبار مریوان و سامانه آتشفشانی دماوند- به‌ویژه برای کانی‌سازی هیدروترمال مطلوب هستند.
همچنین در کپه داغ سامانه‌های گسلی در این منطقه به دلیل گردش سیال گرمابی می‌توانند میزبان کانی‌های باریت، فلوریت و سولفید باشند. کوه‌های بینالود در این رشته‌کوه به دلیل کانی‌سازی فلزی از‌جمله مس و طلا شناخته شده است. پایش لرزه‌ای با مطالعه ریززلزله‌ها و الگوهای مهاجرت سیال بینشی درباره فرایندهای کانی‌سازی فعال ارائه می‌دهد.
