چندی پیش شمس‌الدین سیاسی‌راد، مدیر آموزش و پژوهش و فناوری (ایمیدرو) در حاشیه دوره آموزشی با موضوع مدل‌های زمین‌شناسی و اکتشافی تیپ‌های کانه‌زایی اظهار کرد: ایمیدرو هر چند یک سازمان آموزشی و پژوهشی نیست، اما با رویکرد توسعه دانش فنی و فناوری و آشنایی جامعه معدنی با آخرین تحولات و دستاوردهای این حوزه، اقدام به برگزاری دوره‌های آموزشی می‌کند که مدرسان این دوره‌ها می‌توانند ایرانی‌های مقیم خارج از کشور باشند یا مدرسان غیرایرانی و ترجیح بر دعوت از ایرانی‌های مقیم خارج از کشور با هدف تامین منافع ملی است.

در راستای همین رویکرد، ایمیدرو روز ۲۵ آبان، کلاس آموزشی دیگری با حضور دکتر امیربیژن یثربی عضو افتخاری هیات علمی دانشگاه اگستر انگلستان برگزار کرد. موضوع این کلاس نیم‌روزه «مدل‌سازی فرکتالی ارزش فعلی-حجم برای تعیین استراتژی معدنکاری به روش‌های روباز» بود که هر چند قرار شد ساعت ۸: ۳۰ آغاز شود، اما به دلیل تاخیر در حضور دانش‌پذیران با وجود حضور استاد، شروع کلاس ۴۰ دقیقه به تاخیر افتاد!

بازگشت سرمایه در معدنکاری امروز مهم است

یثربی بحث خود را درباره مدل‌سازی فرکتالی ارزش فعلی-حجم برای تعیین استراتژی معدنکاری به روش‌های روباز با تکیه بر استراتژی کار اینگونه آغاز کرد: استراتژی در معدن یعنی چه و کار استراتژیست معدنی چیست؟ به‌عنوان کسی که سال‌هاست در انگلیس زندگی کرده می‌توانم بگویم هر چند انگلیس کشوری معدنی نیست، اما بیشتر شرکت‌های معدنی دنیا مانند ریوتینتو و بی‌اچ‌پی‌بیلتون در انگلیس بنا شده‌اند و قوانین بیش از ۸۰درصد از غول‌های معدنی دنیا براساس قوانین انگلیس نوشته شده است؛ وقتی در جلسات مختلف این شرکت‌های معدنی صحبت از استراتژی می‌شود، استراتژیست معدنی را کسی می‌دانند که بتواند تحولات اقتصادی را پیش‌بینی کند و بر اساس آن برای فرار از بحران راهکار ارائه دهد. یثربی بحث خود را با این پرسش ادامه داد و گفت: چرا در کسب‌وکار معدن مبحث استراتژی این قدر مهم است؟ دنیا با منابع معدنی‌ای روبه‌رو است که محدودیت دارند.

جمعیت کره زمین رو به افزایش است و فعالیت‌های معدنی هم به اکوسیستم آسیب وارد می‌کنند. ما هم نمی‌توانیم آن را پیوسته تخریب کنیم تا نیاز این جمعیت رو به افزایش را به مواد معدنی تامین کنیم. آقای دکتر پرورش در این زمینه در کنگره آسیایی معادن در هند گفتند: ما فقط کارمان این نیست که ماهی را از دریا به ساحل بیاوریم. در واقع کار امروز جامعه بشری این است که یک ماهی کوچک را پرورش دهد و به دریا ببرد؛ نیازمان به مواد معدنی، زیاد و منابع معدنی ما محدود است و از طرفی نسبت به دنیایی که در آن زندگی می‌کنیم مسئولیم و نمی‌توانیم آن را به بهای تامین نیازهای معدنی‌مان نابود کنیم از این‌رو باید از منابع محدودمان بهترین بهره اقتصادی را ببریم آن هم در شرایطی که دنیای امروز براساس تغییرات اقتصادی پیش می‌رود. جهان از سال ۲۰۰۸ میلادی با یک بحران اقتصادی روبه‌رو است که علاوه بر اروپا و امریکا سایر نقاط را هم تحت تاثیر قرار داده است، تحولات امروز دنیا را ببینید؛ مانند خروج انگلیس از اتحادیه اروپا؛ برای انگلیس چرا که اروپا یک شریک ورشکسته برای انگلیس محسوب می‌شد یا انتخابات امریکا که برخلاف تصور بیشتر دنیا کسی در امریکا رای آورد که نشان‌دهنده مطالبات اقتصادی مردم امریکا بود، بنابراین می‌توانیم بگوییم حرف نخست دنیای امروز را اقتصاد می‌زند.

وی افزود: باید برای معدنکاری اقتصادی از تکنیک‌ها و الگوریتم‌های مبتنی بر روش‌های عددی استفاده کرد تا بیشترین بازده مالی به‌دست آید. در این مبحث به استفاده از روش‌های فرکتالی برای رسیدن به بازگشت سرمایه می‌پردازیم. بازگشت سرمایه در معدنکاری در مقیاس بزرگ و کوچک اهمیت دارد، چون وقتی روی یک پروژه معدنی کار می‌کنیم پارامترهای اقتصاد، مهمی است که باید در نظر گرفته شود. با یک مثال ساده، اگر ما بخواهیم یک کسب‌وکار معدنی راه بیندازیم، نخستین پرسشی که به ذهن می‌رسد این است که کِی به پولم می‌رسم؟ این پرسش به طور کلی گویای این است که هزینه، درآمد و سودآوری این کسب‌وکار چقدر است؟ بنابراین بحث بازگشت سرمایه به دلیل پوشش دادن هزینه‌های آغاز پروژه و کسب درآمد مهم است.

معادن بزرگ مقیاس یا کوچک مقیاس؟

یثربی در ادامه بحث معادن کوچک و بزرگ مقیاس گفت: در سال ۲۰۱۱ میلادی نشست انجمن جهانی معدن (Global Mining Forum ۲۰۱۱) در لندن برگزار شد که غول‌های معدنی دنیا در آن عضو هستند و همواره ۳ نفر از جامعه آکادمیک معدنی انگلیس در این نشست شرکت می‌کنند که در آن سال قرعه به نام من افتاد. در آنجا این پرسش مطرح شد که یک معدن بزرگ کارایی بهتری برای یک کشور دارد یا به جای یک معدن بزرگ، ۱۰ معدن در مقیاس کوچک تا متوسط در کل کشور وجود داشته باشد؟ به طور نمونه معدن سرچشمه را به‌عنوان یک معدن بزرگ در نظر بگیرید و تصور کنید ما معدن سرچشمه را نداشتیم و به جای آن ۱۰ معدن کوچک داشتیم که در سراسر کشور پراکنده بود؛ کارآفرینی که آن معادن کوچک می‌توانند انجام دهند ۱۰ برابر معدن سرچشمه است؛ چیزی که ما الان در کشور به آن نیاز داریم. حالا فرق معادن بزرگ و کوچک در ایران چیست؟ معادن بزرگ پشتیبانی دولتی دارند.

درست است که طبق اصل ۴۴ قانون اساسی بسیاری از این معادن به بخش خصوصی واگذار شدند، اما همه می‌دانیم سازمانی مانند ایمیدرو یا شرکت ملی مس در پشت آن معدن قرار دارد. پس با فردی که به عنوان سرمایه‌گذار خصوصی می‌خواهد در یک معدن کوچک مثلا مس سرمایه‌گذاری کند فرق می‌کند، چون اینها سازمان‌های بزرگی هستند، لابی قدرتمندی دارند؛ البته لابی در معنای خوب آن، پس شرایط فردی که می‌خواهد با دریافت وام کسب‌وکار خود را راه بیندازد فرق می‌کند. برای آن فرد نخستین چیزی که مهم است این است که این وام را چه زمانی باید به بانک پرداخت کند و چه زمانی پولی را که سرمایه‌گذاری کرده دوباره به‌دست می‌آورد؟ اینجاست که اهمیت بازگشت سرمایه در معادن کوچک و بزرگ اهمیت پیدا می‌کند و البته در معادن بزرگ، بیشتر چون هر که بامش بیش برفش هم بیشتر! به هنگام بروز تحولات در قیمت جهانی مس، بیش از معادن کوچک، معادن بزرگ ضرر می‌کنند. در دنیایی که ما در آن زندگی می‌کنیم هزینه هیچ وقت کم نمی‌شود، ولی درآمد می‌تواند پایین بیاید، بنابراین آن کسی که معدن بزرگ دارد احتمال بیشتری دارد که با وقوع بحران ورشکست شود، اما معادن کوچک می‌توانند در تغییرات بحرانی همچنان ادامه دهند.

ارتباط بازگشت سرمایه و جهت معدنکاری

کاربرد روش فرکتالی در معدنکاری، مبحث گسترده و پیچیده‌ای بود که در مجال این گزارش نمی‌گنجد. در ادامه، گزیده‌ای از آنچه امیربیژن یثربی درباره کاربرد روش فرکتالی در بازگشت سرمایه، آموزش داده است را می‌خوانید. یکی از کاربردهای اصلی روش‌های فرکتالی در تفکیک زون‌هاست. تفکیک زون‌های زمین‌شناسی با توجه به روش‌های فرکتالی بیشتر اهمیت دارد. به طور نمونه در کانسار پورفیری مس-مولیبدن کهنگ (بخش شرقی)، یک زون سوپرژن بسیار کوچک در بخش شرقی وجود دارد که وقتی شناسایی شود، اهمیت بسیار زیادی دارد زیرا این سوپرژن در سطح است، اما توناژ بسیار کمی دارد که اگر بتوانیم مرزهای آن را درست مشخص کنیم، در سال‌های اولیه معدنکاری، از نظر جهت استخراج و بازگشت بخشی از سرمایه، اهمیت زیادی دارد. همچنین اگر بتوانیم جهت استخراج خود را طوری طراحی و پیش‌بینی کنیم که نخست به زون‌های پرعیار برسیم (زون سوپرژن)، پولی را که در معدن سرمایه‌گذاری کرده‌ایم در زمان کوتاه‌تری به‌دست می‌آوریم.

کانسارهای پورفیری، در حال حاضر، مهم‌ترین و بزرگترین تامین‌کنندگان مس و مولیبدن دنیا و نیز از بزرگترین منابع طلا و تنگستن هستند. بدون شک اکتشاف و بهره‌برداری از این کانسارها در سال ۱۹۰۴ میلادی از سوی دانیل کوان‌جکلینگز در منطقه بینگهام کانیون در یوتای امریکا، تحول عظیمی در دنیای زمین‌شناسی و معدن به وجود آورد. این کانسارها، به دلیل میزان ذخیره و گسترش بسیار زیادی که در عمق و سطح دارند، میزبان بزرگترین معادن روباز دنیا همچون چوکیکاماتا، اسکوندیدا و ال‌تنینته در شیلی، کلایمکس، سنت مانویل سانتاکروز و سانتاریتا در امریکا، نورث پارکز و کادیا در استرالیا، توروموچو و میناس کونگا در پرو، اکتدی در پاپواگینه نو و سرچشمه در ایران هستند. به دلیل وجود همین معادن، کشورهای شیلی، امریکا، پرو و استرالیا بزرگترین تولیدکنندگان مس، مولیبدن و طلا در دنیا به شمار می‌آیند. مطالعاتی که کاکس و سینگر در نیمه دوم قرن بیستم انجام دادند، نمایانگر میزان بالای ذخیره و نیز ارزش اقتصادی آنهاست. این موضوع باعث شده که این تیپ کانسارها به‌عنوان نخستین هدف اکتشافات مواد معدنی در دنیا مطرح باشند. از سویی، چون این تیپ کانسارها مهم‌ترین منبع برای تامین فلز استراتژیک مس هستند، اهمیت دوچندان پیدا کرده‌اند.

جداسازی زون‌ها در کانسارهای پورفیری، مهم‌ترین کار در مطالعه این کانسارها - در زمین‌شناسی اقتصادی - و همچنین مهندسی اکتشاف و استخراج معدن است. این مسئله، اهمیت زیادی در طراحی معدن و نیز کارخانه فرآوری دارد، زیرا جدایش درست این زون‌ها می‌تواند در ارزیابی ذخیره و تعیین ظرفیت قابل استخراج این کانسارها موثر باشد. به‌ویژه تعیین درست دو زون سوپرژن و هیپوژن در یک کانسار پورفیری بسیار اهمیت دارد. از سویی همواره تعیین مرز بین سنگ دیواره تهی از کانی‌سازی با کانسنگ، امری پیچیده بوده است. در بسیاری از موارد، بخشی از سنگ دیواره جزو کانی‌سازی در نظر گرفته می‌شود که می‌تواند سبب اغراق در میزان ذخیره، اشتباه در برنامه‌ریزی تولید و نیز مشکلات گوناگون در طراحی کارخانه فرآوری شود. از سویی دیگر در برخی موارد درست تعیین نشدن مرز کانسنگ و سنگ دیواره می‌تواند سبب از دست رفتن برخی از بخش‌های کانسنگ به دلیل تلقی کردن آن به عنوان سنگ دیواره شود. به عبارتی، تعیین درست مرز و موقعیت زون‌ها سبب برنامه‌ریزی مناسب تولید برای بلندمدت در کانسارهای عظیم از نوع کانسارهای پورفیری به‌ویژه مس می‌شود که در طول زمان معدنکاری تغییرات کمی خواهد کرد.

معایب روش‌های معمول در جدایی زون‌ها

مشکل اساسی در تمام مدل‌های مبتنی بر روش‌های کلاسیک و زمین‌شناسی، توجه کامل نکردن به عیار عنصر یا عناصر اصلی (مس، مولیبدن، طلا و تنگستن) در کانسار پورفیری موردنظر یا توجه مناسب نکردن به این موضوع است. مشکل دیگری که در روش‌های مبتنی بر پتروگرافی و دگرسانی مشاهده می‌شود، تغییر تیپ‌های گوناگون کانسارهای پورفیری است. کانسارهای مس پورفیری، در حالی که دارنده مشخصات ویژه به نظر می‌رسند، دچار تنوع در وضعیت سنگ‌شناسی، گسترش دگرسانی‌ها، سن و عمق تشکیل و به طور کلی پارامترهای زمین‌شناسی هستند. مطالعات صحرایی مغزه‌ها و نمونه‌ها به یقین دارای دقت کافی نیست و باید برای جدایی دقیق کانی‌ها و کانه‌ها و نیز تشخیص دگرسانی‌ها در هر نمونه به روش‌های پرهزینه‌ای متوسل شد. در مطالعات صحرایی، تجربه، میزان دانش پتروگرافی و زمین‌شناسی اقتصادی و نیز سلیقه افراد در تعیین زون‌ها موثر است. در صورت استفاده از روش‌های دقیق برای هر نمونه مغزه، زمان و هزینه کار اکتشافی بسیار افزایش می‌یابد. مشکل دیگر این روش‌ها استفاده نکردن از روش‌های تحلیلی و ریاضی در آنهاست، به گونه‌ای که پایه بیشتر این روش‌ها تنها عیارسنجی عناصر و تعیین نسبت‌های عددی از عناصر یا اکسیدهای اصلی است. درباره روش‌های مبتنی بر سیالات درگیر و نیز مطالعه داده‌های ایزوتوپی به ویژه ایزوتوپ پایدار گوگرد ۳۴ باید گفت مهم‌ترین ایراد این روش‌ها آن است که داده‌های سیالات درگیر و ایزوتوپی، شواهدی غیرمستقیم هستند و براساس آنها در اینگونه موارد نمی‌توان تفسیر قاطعی ارائه داد. از نگاه دیگر، کارِ روش‌های مبتنی بر فرکتال در نهایت امر جدایی جوامع از یکدیگر است. این جوامع می‌توانند جوامع عیاری باشند یا جوامع دارای ویژگی‌های ژئومکانیکی (geomechanical properties) یا جوامع اقتصادی (economic populations). جدایی هر یک از این جوامع، در تعیین استراتژی معدنکاری نقش اصلی دارد.