Balya-hastanetepe Kurşun - Çinko Madeninin Jeoistatistiksel Yöntemlerle Değerlendirilmesi

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2016Çalışma alanı Türkiye’nin kuzey batısında bulunan Balıkesir ili Balya ilçesi yakınlarındadır. Çok eski tarihlerden beri çeşitli uygarlıklar tarafından çalışıldığı yöredeki kalıntılardan anlaşılan Balya madeni, 1881’li yıllarda bir Fransız şirketi tarafından işletilmiş ve faaliyetine 1938 yılına kadar devam etmiştir. 1974-1981 yılları arasında bölgede Maden Tetkik Arama (MTA) tarafından jeolojik, jeofizik ve sondaj çalışmaları yapılmıştır ve bölge ‘Arı-Orta Mağara’, ‘Sarısu Sahası’ ve ‘Hastane Tepe’ bölümlerine ayrılmıştır. Tez kapsamında Hastanetepe bölgesinde yapılan çalışmalara ve bu bölgede bulunan cevherleşmeye odaklanılacaktır. Lisansı Dedeman Madencilik şirketine ait olan Balya-Hastanetepe bölgesinde 2007 yılından beri sondajlı arama çalışmaları yapılmıştır. Aynı zamanda Türkiye’de bir başka önemli şirketlerden olan Eczacıbaşı-Esan şirketi de Dedeman Madenciliğe ait ruhsat alanının bitişiğindeki ruhsatta 2009 yılından beri kurşun-çinko üreterek faaliyet göstermektedir. Dedeman Madencilik şirketi Türkiye’de faaliyet gösteren önemli maden şirketlerinden olup dünya çapında konsantre ihracatı yapmaktadır. Şirketin ana faaliyet alanları krom ve kurşun-çinko’dur. Dedeman şirketi madenciliğe 1947 yılında Kayseri-Pınarbaşı ilçesinde krom üretimi ile başlamıştır. Bölgede Permiyen yaşlı kireçtaşları olistolit ve olistromları bulunan Triyas yaşlı sedimanter kayaçlar ile Tersiyer volkanik kayaçları yüzeylenmektedir. Triyas filişi olarak bilinen sendimenter birim MTA Genel Müdürlüğü tarafından bölgesel yapılan jeoloji çalışmalarında Balya Formasyonu, metemorfizma geçirmiş kayaçlar ise Karakaya formasyonu olarak tanımlanarak haritalanmıştır. Üç ayrı cevherleşme bulunmaktadır bunlar skarn tipi, damar tipi ve saçınımlı tip cevherleşmelerdir. Genellikle skarn tipi cevherleşme kireçtaşı ve dasit kontak zonlarında, damar tipi cevherleşme dasit ve kireçtaşı içerisinde, saçınımlı tip cevherleşme ise dasit içerisinde gözlenmektedir. Cevherleşmenin genel istikameti 450 Kuzeydoğu-Güneybatı ve eğimi 450 kuzey batıya doğrudur. Cevherleşmeler topografyanın 30 metre altından 300 metre derinliğe kadar devam etmektedir. Karakteristik mineraller galen, pirit, sfalerit ve kalkopirittir. Sahada sondajlı arama çalışmaları devam etmesine rağmen tez çalışması başlangıç tarihi dolayısıyla 184 adet sondajı ve bu sondajlara bağlı verileri kapsamaktadır. Bu zamana kadar Hastanetepe bölgesinde hedef olarak belirlenen alanda mineralizasyon göz önünde bulundurularak 33.000m den fazla sondaj çalışması Dedeman Madencilik şirketi tarafından tamamlanmıştır. Tez çalışması kapsamında kurşun-çinko maden yatağının jeoistatistiksel yöntemler kullanılarak değerlendirilmesi ve rezerv-tenör ilişkisinin en düşük hata varyansı ile belirlenmesi temel olarak hedeflenmiştir. Başlangıç çalışmaları olarak yapılacak tüm incelemelerin ve tahminlerin temelini oluşturması dolayısıyla veri değerlendirmesi ve veri control çalışmaları tamamlanmıştır. Bu kontroller veritabanı kontrolleri, sondaj log ve karot fotoğraflarının kontrolleri, analiz sonuçları ve şirketin elinde bulunan bütün verilerin kontrol edilmesi işlemleridir. Ek olarak Dedeman Madencilik şirketinden yetkili kişiler ile birkaç kez saha ziyaretleri gerçekleştirilmiş; sondaj verileri, sondaj yerleri ve jeolojik oluşumlar yerinde gözlenmiştir. Veri doğrulama işlemleri tamamlandıktan sonra şirket tarafından farklı tenörlerde ve kayaçlardan alınan numunelerin yoğunluk değerleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda yoğunluk değerlerini kurşun cevheri ile ilişkilendirmenin ve rezerv tahmini yaparken bu ilişkiyi kullanmanın güvenilir olduğuna karar verilmiştir. Şirket tarafından AutoCAD olarak tarafıma iletilen topografik haritanın Surpac programı kullanılarak üç boyutlu ortamda üçgenlenmesi sağlanmıştır. Surpac yazılımı dünya çapında madencilik alanında kullanılan bir programdır ve tez çalışması kapsamında bu program; cevher modelleme, jeoistatistiksel kestirimler, blok modelleme ve tenör ataması aşamalarında kullanılmıştır. Sondaj çalışmalarına bağlı olarak elde edilen verilerden oluşturulan veritabanı ile ilgili incelemeler tamamlandıktan sonra bu veritabanının üç boyutlu ortama aktarılması ve sondajların incelenmesi işlemleri tamamlanmıştır. Yapılan inceleme sonrasında, sahadadan ve şirketten elde edinilen bilgiler değerlendirilerek çalışma alanındaki cevherleşmeyi en iyi yansıtacağı düşünülen yerlerden alınması planlanan kesitler belirlenmiştir. Kesit yöntemi ile sahanın üç boyutlu cevher modellemesi tamamlanmıştır. Cevher modeli tamamlanırken sahanın jeolojik durumu temel alınmıştır. 169 adet ayrı cevherleşme oluşturulmuştur. Oluşturulan cevherleşmeler jeolojik oluşumlar ve sondajlardan alınan numunelerin analiz sonuçlarına göre birbirinden ayrılmıştır. Sahadaki numunelerin analiz sonuçlarının temel istatistik, histogram ve variogram incelemeleri yapılmıştır. Bu incelemer Stanford universitesi tarafından jeoistatistiksel değerlendirmeler amacıyla oluşturulan ve geliştirilen SGeMS (The Stanford Geostatistical Modelling Software) programında bölge hakkında fikir edinilmesi amacıyla yapılmış sonrasında Surpac programında doğrulanarak kullanılmış ve tez çalışması kapsamında bu programdan alınan verilerden yararlanılmıştır. Cevherleşme fay, kırık ve çatlak sistemlerine bağlı hidrotermal sokulumlar ile bağlantılı olduğundan analiz değerleri küçük mesafeler içerisinde değişimler gösterebilmektedir. Bu nedenle her bir cevherleşmenin sondaj üzerinde tanımlayıcı olduğu numuneler birleştirilmiş ve istatistiksel hesaplamaların bu veriler üzerinden yapılmasının gerçeğe daha yakın rezerv tenör tahminlerinin yapılabilmesi açısından önemli olduğuna çapraz doğrulama testleri sonucunda karar verilmiştir. Rezerv-tenör tahmini yapılırken veriler 1m lik kompozitlere dönüştürülmüştür. Bu veriler üzerinde jeoistatistiksel incelemeler yapıldıktan sonra rezerv-tenör tahmini için gerçeğe en yakın değerlerin en düşük hata kestirimiyle eldesi için gerekli olan parametreler variogram incelemesi ve çapraz doğrulama testleri sonrası belirlenmiştir. Dağılım yapısı belirlenen verilerin variogram analizinde yönlü variogram modelleri oluşturulup, deneysel ve teorik variogram grafikleri çizilerek yatağın anizotropi durumuna bakılmıştır. Variogramların ve anizotropi haritalarının incelenmesi sonucunda cevherleşmelerin çoğunluğunun izotropik yapı gösterdiğine karar verilmiştir. Üç boyutlu cevher modellemesi sonucu kaynağın hacmi 1.503.167 m3 olarak elde edilmiştir. Oluşturulan cevher modeli 5x5x5 metrelik bloklara ayrılmıştır. Bu bloklarda cevherleşmenin genel olarak damar tipi gözlendiği göz önünde bulundurularak cevherleşmenin daraldığı yerlerde devamlılığı sağlayabilmek amacıyla 1,25x1,25x1,25 metrelik yardımcı bloklara ayrılmıştır. Tenör ataması yapılırken bilinen değer ile tahmin edilmiş değer arasındaki farkı en aza indiren doğrusal tahmin tekniği olan Ordinary Kriging yöntemi kullanılmıştır. Belirlenen parametreler kullanılarak bloklara kurşun, çinko ve gümüş tenör atamaları yapılmıştır. Tenör ataması yapıldıktan sonra bloklardaki kurşun değerlerine göre yoğunluk ataması yapılmıştır. Yoğunluk tüm bloklara 2,87 olarak tanımlanmış daha sonra kurşun değeri %2’den küçük olan bloklara 2,71 ve %8’den büyük olan bloklara 3.76 olarak atanmıştır. Tenör ataması yapıldıktan sonra toplam tonaj 4.314.312 olarak hesaplanmış ve bu tonajdaki cevherleşmenin ortalama tenörü Pb % 3,92, Zn % 1,91 ve Ag 62,18 gr/ton’dur. Tez çalışması kapsamında JORC uluslarası standart kabullerinden yararlanılmış ve JORC 2012 raporu saha değerlendirmesi aşamalarında klavuz olarak kullanılmıştır. JORC, Avustralya’da 1969 yılında bir spekülasyonun borsada verdiği zararlar sonucu kurulmasına karar verilen ve 1971 yılında kurulan Avustralya Mineral Konseyi (MCA)’nin kurulduktan 18 yıl sonra yayınladığı raporla belirlediği standartlara verilen isimdir. 1989 yılında yayınlanan ilk rapordan sonra 5 kere güncellenen JORC standartları dünyada bir çok kuruluş tarafından bağlayıcı olarak kabul edilmiştir.The Balya district is located near in the town of Balya in province of Balıkesir, North-West of Turkey. Dedeman Mining company hold the license of Balya-Hastanetepe where a lot of research studies have made since 2007 and adjacent license hold by Eczacıbasi-Esan company, and also they have been producing lead and zinc ore since 2009. Dedeman is one of the major mining companies operating in Turkey; their main target is chromite and lead-zinc ores, exporting specific concentrates worldwide. Dedeman initially started their mining operations in 1947 producing chromite ore in Kayseri-Pınarbaşı. Although exploration studies have been proceeded at the site for advance drilling works, this study is prepared by considering 184 diamond drill holes that area ready for the evaluation for present. So far, over 33,000 m of core drilling has been carried out outlining the mineralization over a target area of Hastanetepe Hill. On the other hand, this study with its largest database is one of the important exploration evaluation study for the ore deposit area. Database validation, drill holes log photos, core boxes, sample results and all of the data related to drill holes examined as a preliminary studies. In addition, field visit was made with authorized personnel in Dedeman Mining Company. After data validation studies, 3-dimensional ore body modelling, geostatistical evaluation, block modelling and grade estimation studies were made respectively. This study mainly covers geostatistics evaluation and resource estimation for the mine. Two different programs were used, one of them is SGeMS (The Stanford Geostatistical Modelling Software) produced and developed by Stanford university for geostatistical evaluation and the other one is one of the most popular geology and mine planning software named Surpac were used for ore modelling, block modelling and grade estimation. The variograms determined from the SGeMS software are used for evaluating the results determined from the Surpac software geostatistical interface. Only variograms determined from Surpac geostatistical module is presented in this thesis in order to avoid the mass use of variogram determined from the other geostatistical software. Total volume of the solid model created in this study is 1,503,167 m3. Geostatistical investigations were then initiated to determine the reserve and grade estimations. Statistical analyses were firstly carried out to understand the distribution behaviour of the variables that are lead (Pb), zinc (Zn) and silver (Ag). According to the statistical evaluations, geostatistical investigations were then initiated. Firstly raw data were used to determine the best available estimations from kriging. However due to the low correlations between actual and estimated values for each regionalized variables (ReVs), 1 m composite data applied to the transformed data for each ReVs were used in geostatistical applications. In order to make 3 dimensional estimations, which is the most important innovative section of this study, search ellipsoid were used to make geostatistical estimations. Optimizations were also applied to obtain highly correlated actual and estimated values from cross validations, hence optimized search ellipsiods dimensions were determined. After that ordinary kriging method is applied to estimate the ReVs magnitude for unsampled points in the study area. Hence, distribution maps for each ReVs are then determined for the study area that shows the magnitude for each desired locations 3 dimensionally. Finally, reserve and grade relations are obtained to demonstrate reserve quality of the ore deposit that is vital for ore body validation as well as mine planning. This study will be a good application especially for metalliferious ore bodies to evaluate the reserve quality and quantity based on 3 dimensional geostatistical approaches.Yüksek LisansM.Sc