جست‌وجو در بستر اقیانوس‌ها، اجرام آسمانی و اعماق زمین مصادیقی از تلاش‌های انسان برای دستیابی به ذخایر دوردست مواد معدنی است.

سودآور بودن این صنعت نیز سرمایه‌داران دنیا را هر چه بیشتر به این سو سوق می‌دهد و باعث تسریع روند فعالیت‌های معدنی می‌شود. 

پیمان افضل، دانشیار گروه معدن دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب در این‌باره به صمت می‌گوید: استخراج منابع معدنی از آغاز تمدن بشری تاکنون انجام شده ولی از بعد از قرن ۱۸ میلادی و وقوع انقلاب صنعتی، مصرف موادمعدنی بسیار افزایش یافته است. بسیاری از منابع معدنی تا قرن ۱۸ میلادی متعلق به دوران پره کامبرین و سطحی بودند و بر این اساس اکتشاف آنها چندان سخت نبود و روش‌های ویژه‌ای را طلب نمی‌کرد. اما به‌ویژه بعد از آغاز قرن بیستم و به‌دلیل مصرف شدید این منابع، بشر برای موادمعدنی ناچار به اعماق بیشتر رفت و با منابع پیچیده‌تر و کم‌عیارتر مواجه شد. بر این اساس روش‌های متعددی در زمینه ژئوفیزیک اکتشافی، ژئوشیمی اکتشافی، دورسنجی و حفاری اکتشافی ارائه شد.

شاید بتوان مهم‌ترین اتفاق را در این زمینه به سال ۱۸۶۳ میلادی (۱۲۴۲ خورشیدی) منتسب کرد؛ زمانی که توماس و سانفورد بینگهام برای نخستین بار کانسارهای بزرگ پورفیری مس - که دارای توناژ و عمق بسیار و از سویی عیار پایینی بودند - را اکتشاف کردند.

این کانسارها بودند که سبب باز شدن معادن بزرگ روباز و پیت‌های عمیق در دنیا شدند و به دنبال آنها معادن الماس در کیمبرلی افریقای جنوبی، معادن مس در کنگو، لهستان و شیلی عمق معدنکاری را به یک کیلومتر و بیشتر رساندند. 

وی می‌افزاید: درحال‌حاضر عمق معدنکاری در دنیا به بیش از ۳ کیلومتر و حتی در معدن بزرگ ویتواترسراند در افریقای جنوبی به ۴ کیلومتر می‌رسد. در کنگره جهانی معدن ۲۰۰۸ میلادی در لهستان اعلام شد که هدف‌گذاری برای اکتشاف منابع معدنی تا عمق بیش از ۵ کیلومتر است و این امر با توجه به مصرف روزافزون موادمعدنی در دنیا امری اجتناب‌ناپذیر می‌نماید. یکی از مهم‌ترین دستاوردها در این باره، دستگاه‌های حفاری جدید با توان حفاری بیش از ۳ کیلومتر است که به‌طور ویژه در کانسارهای مس پورفیری، طلای تیپ کارلین و منابع الماس به‌کار می‌رود. 

درحال‌حاضر استفاده از دستگاه‌هایی با توان حفاری بیش از ۱ کیلومتر نیز در بخش معدن ایران رو به رواج است. روش‌های جدید ژئوفیزیک زمینی قابلیت تشخیص کانه‌های فلزی حتی تا اعماق نزدیک به ۵۰۰ متر را داراست.

 از طرفی دیگر با دستگاه‌های جدید چاه پیمایی همزمان با حفاری، این قابلیت وجود دارد که هزینه و زمان عملیات حفاری اکتشافی به شدت کاهش یابد. از سویی دیگر دستگاه‌های سنجش مغزه که امکان لاگینگ اتوماتیک را در سال‌های اخیر فراهم کرده، کمک شایانی به کم کردن خطا و نیز کاهش زمان و هزینه اکتشاف عمقی کرده است. 

با استناد به گفته‌های پیمان افضل می‌توان به این نتیجه رسید که استخراج معادن در زمین به اعماقی نفوذ می‌کند که پیش از این استخراج‌ناپذیر بود. معدنکاری در اعماق، یک فرآیند تکنیکی و چالش‌آور است و نیاز به روش‌هایی دارد که به طور مطلوب بتواند با مسائل زمین‌ساختی (از حفر زمین گرفته تا انفجار سنگ) و مسائل محاسبه‌ای (حمل‌ونقل و تهویه) روبه‌رو شود و بهترین اقدامات و ابداعات را در این زمینه به کار گیرد.

رزولوشن، معدن عمیق مس 

معدن مس رزولوشن در عمق ۱/۳ مایلی (۵۳۶هزار متری) زیرزمین نمونه‌ای از معادن عمیق است که در ایالت آریزونای امریکا واقع شده، هر چند معادن عمیق‌تری نیز در امریکای شمالی وجود دارند، اما هیچ یک از این معادن دارای شفتی مجزا و به این درازا نیستند. این معدن مانند استوانه‌ای بتنی به ارتفاع ۶ هزار و ۹۴۳ فوت و قطر ۳۰ فوت است و در داخل کوه آریزونا قرار دارد. حفر این معدن ۶ سال به طول انجامید. دهانه حیرت‌انگیز شفت شماره ۱۰ معدن مس رزولوشن ۲۸ فوت پهنا دارد و به گودالی باز می‌شود که ارتفاع آن نزدیک به ۷۰۰۰ فوت است و آن را عمیق‌ترین شفت معدنی بدون هیچ نقطه انقطاع در ایالات متحده امریکا کرده است. 

با عملیاتی شدن این معدن انتظار می‌رود، ۲۵ درصد از نیاز مس ایالات متحده تامین شود که این مقدار برابر با سالانه یک‌میلیارد پوند است. تاکنون بیش از یک‌میلیارد دلار صرف توسعه رزولوشن و ساخت دو شفت معدنی آن شده است. پیش از اینکه استخراج مس در این معدن شروع شود، حدود ۸ میلیارد دلار صرف ساخت معدن، شفت حاضر و اضافه کردن ۴ شفت دیگر شد. 

این معدن حاصل سرمایه‌گذاری مشترک ریوتینتو و بی‌اچ‌پی‌بیلتون است و در حوالی شهر سوپریر ایالت آریزونا راه‌اندازی شده و کانسار مس پورفیری مستقر در اعماق را هدف گرفته که در زیر معدن غیرفعال ماگما قرار دارد. ریوتینتو منابع قابل استخراج این معدن را ۱/۶۲۴میلیارد تن گزارش و اعلام کرده که این معدن دربردارنده ۱/۴۷درصد مس و ۰/۰۳۷درصد مالیبدنم در اعماق ۱۳۰۰ متری زمین است، هر چند این معدن یکی از بزرگترین ذخایر مس امریکای شمالی به‌شمار می‌آید، اما براساس متن قانون اختیارات دفاع ملی سال ۲۰۱۵ میلادی در امریکا بسیاری از بومیان امریکا و گروه‌های محافظه‌کار با ادامه به کار آن مخالفند چون این معدن را عامل تخریب سرزمین‌های روحانی و مذهبی خود و برای محیط‌زیست آسیب‌پذیر می‌دانند. در هر حال رزولوشن به‌عنوان یک پروژه ۶۴میلیارد دلاری با عمر ۶۰ ساله شناخته می‌شود. 

شرکت‌های سرمایه‌گذار در این پروژه تصمیم دارند از روش حفر بلوکی (block caving) برای استخراج این معدن استفاده کنند که در جریان آن یک فرونشست معدنی ایجاد می‌شود. این شرکت‌های سرمایه‌گذار همچنین تصمیم دارند فرونشست‌ها را بشکافند و در ۳ گروه که «مناطق تاثیر سطح» نامیده می‌شوند، جای دهند. این ۳ گروه به نواحی دست نخورده شکافته شده و کاویده شده تقسیم می‌شوند. منطقه کاویده شده ۱۱/۲ مایل (حدود ۹ متر) درازا و بیش از ۸۵۰ متر فوت (۲۵۹ متر) عمق دارد. قرار است رزولوشن تا سال ۲۰۲۰ میلادی (۱۳۹۹ خورشیدی) بازگشایی شود و تا چند دهه نیاز ایالات متحده را به مس تامین کند.

معدن‌کاری در اعماق، لزوم تطبیق با تغییرات روز جهان 

امیربیژن یثربی، عضو هیات علمی افتخاری دانشگاه اِگسِتر انگلستان و وابسته پژوهشی و پسادکترای دانشکده معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر درباره معدن‌کاری در اعماق به خبرنگار صمت توضیح داد: به باور من روند سریع تغییرات جهانی، پیچیدگی فرآیند جهانی‌سازی و کمبود منابع طبیعی به ویژه در حیطه محصولات کشاورزی، دارایی‌های زیست‌محیطی، مواد معدنی و ذخایر انرژی از یک سو و تمایل شرکت‌های سرمایه‌گذار و بزرگ چندملیتی از سویی دیگر، مدیریت صحیح منابع و داشته‌ها را ضرورت می‌بخشد و در این راستا نیاز به پژوهش‌های علمی و تقاضا برای روش‌شناسی‌های جدید مدیریتی است.

اکتشاف معادن در اعماق به منظور شناسایی ذخایر معدنی و استخراج آنها در فرآیندی هر چه اقتصادی‌تر در همین راستا امری لازم و حیاتی است. 

یثربی در ادامه می‌افزاید: نیاز گسترده به کانی‌های معدنی و روش‌ها و اصول اقتصادی موثر و پیشتاز، مدیریت مالی و مدیریت منابع و همچنین نیاز به روش‌شناسی برای تجزیه و تحلیل مفاهیم و موضوعات معطوف به آینده، جهان را به چشم‌انداز اکتشاف معادن در اعماق زمین هدایت کرده است، به دنبال اینکه ذخیره قابل اطمینان مواد خام، یکی از نگرانی‌های در حال رشد نه تنها در ایران که در همه جهان شده است. تولید اولیه مواد خام باید افزایش یابد تا تقاضای در حال رشد مواد معدنی گوناگون و استراتژیک را در سراسر زنجیره ارزش جهانی تداوم بخشد. ذخایر اقتصادی کم‌عمق تاکنون کشف و استخراج شده‌اند و حرکت برای اکتشاف و ذخایر عظیم در عمق آغاز شده است، البته نه در ایران! بنابراین توسعه فناوری‌های اکتشافی که بتواند به درستی و بیش از پیش این مهم را هدف بگیرد، مورد نیاز است. به‌ویژه در سالی با عنوان اقتصاد مقاومتی؛ تولید، اشتغال. 

وی در ادامه به فناوری‌های مورد نیاز اشاره می‌کند و می‌افزاید: موارد موفقی در این زمینه وجود داشته که به لطف فناوری ژئوفیزیک و ترکیب آن با داده‌های جدید زمین‌شناسی، امکان معدن‌کاری در عمق بیش از ۸۰۰ متری را فراهم کرده‌اند و نمونه‌هایی از آن در شمال و جنوب اروپا، افریقا، استرالیا و کانادا یافت می‌شوند.

از آنجا که ذخایر مواد معدنی به طور معمول در عمق حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ متری زمین یا حتی بیشتر اکتشاف شده‌اند چالش‌های پیش‌رو در این حوزه به اعماق بیشتر از این ارقام برمی‌گردد و برخی پیشرفت‌های نوظهور هم در سطح زمین و هم در اعماق آب‌ها امکان نقشه‌برداری در عمق چند کیلومتری را فراهم می‌کند که این گونه پیشرفت‌ها با استفاده از فناوری‌های بازتاب لرزه‌ای ماگنترون که کاربردهای تجاری آن شامل میدان‌های هیدروکربنی، اکتشاف ژئوترمال و اکتشاف ذخایر معدنی می‌شود، میسر و ممکن است. 

عضو هیات علمی دانشگاه امیرکبیر در ادامه و به‌عنوان یک مثال می‌گوید: به‌عنوان یک نمونه حاضر توجه شما را به کمربند کانه‌زایی مس-کبالت-روی در اوتکومپو در فنلاند جلب می‌کنم که موردی از توسعه اکتشافات و مدل‌سازی از داده‌های عمیق است. 

هدف چنین رویکردی توسعه مدل و تخمین ظرفیت مواد معدنی در عمق ۲ تا ۵ کیلومتری زمین است. این پروژه از سوی سازمان زمین‌شناسی فنلاند، موسسه زلزله‌شناسی این کشور و دانشگاه هلسینکی انجام می‌شود.)صمت)