تحديد واستخراج السيليكا من منجم في سانبايدون، مدينة يومين

تقوم تقنية التصوير الطيفي الفائق، أثناء تصويرها للخصائص المكانية لجسم مستهدف، بتوزيع كل بكسل مكاني لتشكيل عشرات أو حتى مئات من النطاقات الضيقة لتغطية طيفية متصلة. ويمكن عرض البيانات الطيفية الناتجة باستخدام مكعب صورة، حيث يمثل بُعدان الفضاء، بينما يمثل البُعد الثالث الطيف. في هذا الفضاء ثلاثي الأبعاد الذي يدمج المعلومات الطيفية والمكانية، يمكن الحصول على أطياف "متصلة" وأطياف مميزة تشخيصية لخصائص الأرض بشكل عشوائي. وهذا يسمح بالتعرف المباشر على خصائص الهدف بناءً على المعرفة الطيفية، بالإضافة إلى معلومات كمية إضافية حول هذه الخصائص. في التطبيقات الجيولوجية، يمكن تصنيف تقنيات تحديد المعادن ومعالجة المعلومات إلى ثلاثة أنواع رئيسية: المعلمات المميزة لامتصاص تشخيصي واحد، وخصائص شكل الموجة الكاملة، ونماذج المعرفة الطيفية.

خلفية رسم الخرائط المعدنية فائقة الطيف

منذ إطلاق القمر الصناعي الأمريكي EO-1 في نوفمبر 2000، استُخدمت كاميرا التصوير الطيفي الفائق "هايريون" التابعة له، والتي تتميز بنطاق طيفي يتراوح بين 400 و2500 نانومتر، و220 نطاقًا، ودقة طيفية تبلغ 10 نانومتر، ودقة هندسية تبلغ 30 مترًا، وعرض تصوير سفلي يبلغ 7.5 كيلومتر، كمصدر لبيانات الاستشعار الجيولوجي عن بُعد. إلا أن ضيق عرض التصوير هذا يُصعّب استخدامه على مساحات واسعة، مما يحدّ من انتشاره وتطبيقاته. أما القمر الصناعي GF-5 التابع لبلدي (الذي أُطلق في مايو 2018)، فيحمل كاميرا طيفية فائقة تعمل بالأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة، بنطاق طيفي يتراوح بين 400 و2500 نانومتر، ودقة طيفية تبلغ 5 نانومتر لقناة الأشعة المرئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء، و10 نانومتر لقناة الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة، ودقة هندسية تبلغ 30 مترًا، وعرض مسح يبلغ 60 كيلومترًا.

تُظهر التطبيقات الحالية فعالية التصوير الطيفي الفائق لمعلومات التغيرات الصخرية السطحية. فهو قادر على تحديد أنواع محددة من التغيرات، بل وحتى أنواع معدنية منفردة، مثل الليمونيت والبيوتيت والفلسبار البوتاسي والكلوريت والإيبيدوت والسيريسيت، مما يُمثل طفرةً نوعيةً في مجال استكشاف المعادن عن بُعد. ومع التحسن المستمر في الدقة الطيفية، يتطور تحديد المعادن باستخدام الاستشعار الطيفي الفائق تدريجيًا من مجرد تحديد أنواع المعادن إلى التعرف على معلومات أدق، مثل التصنيفات الفرعية للمعادن وتركيبها. علاوة على ذلك، ومع تعمق التطبيقات العملية، يتزايد الطلب على معلومات تفصيلية عن المعادن. ومع ذلك، تُعد الدقة الطيفية وطرق تحديد المعادن من العوامل الرئيسية التي تحد من التحديد الدقيق للمعادن باستخدام التصوير الطيفي الفائق.

طوّرت شركة تشونغكه شيغوانغ، بعد دراسة معمقة للسوق، قمراً صناعياً لمراقبة المعادن لصالح قطاع التعدين. يحمل هذا القمر حمولتين: الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة والأشعة البانكروماتية. تستخدم حمولة الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة النطاق الطيفي 2000-2500 نانومتر، حيث تتركز أطياف المعادن بكثافة، محققةً دقة طيفية تبلغ 15 نانومتر، وعرض مسح أفضل من 12 كيلومتراً، ودقة مكانية تصل إلى 20 متراً. وعند دمجها مع حمولة الأشعة البانكروماتية، تصل الدقة المكانية إلى 5 أمتار. يبلغ وزن القمر الصناعي المصمم 120 كيلوغراماً. وهو حالياً في مرحلة التصميم العام، ومن المقرر إطلاقه في فبراير 2025.

مدينة يومين (منطقة بحثية)

مدينة يومين، الواقعة في غرب مقاطعة قانسو، كانت تُعرف سابقًا باسم يانغوان. وهي مدينة محورية على طريق الحرير وقاعدة بتروكيماوية هامة في البلاد. في السنوات الأخيرة، استجابت مدينة يومين بنشاط لمبادرة "الحزام والطريق" الوطنية واستراتيجية "التنمية الغربية"، حيث طورت صناعة المواد الجديدة بقوة وحققت نتائج باهرة.

△ الشكل 1 منطقة الدراسة

منجم سانبيدون للسيليكا، مدينة يومن

السيليكا معدن غير فلزي يتكون أساسًا من معادن غنية بالسيليكا. تشمل رواسب السيليكا الحجر الرملي الكوارتزي، والكوارتزيت، ورمل الكوارتز، وعروق الكوارتز، والهورنفلس السيليسي المتحول. المعادن الرئيسية هي الكوارتز والكالسيدون. تتطلب الصناعات الكيميائية أن يحتوي الكوارتزيت وعروق الكوارتز على نسبة سيليكا ≥ 90%، مع تفضيل انخفاض امتصاص الماء والمسامية، ويفضل أن تكون معدومة. تُستخرج جميعها عن طريق التعدين السطحي.

يقع منجم السيليكا في سانبايدون بمدينة يومن، بمقاطعة قانسو، على بُعد حوالي 44 كيلومترًا من مركز المدينة. إداريًا، يتبع المنجم لبلدة هوانغتشوان. إحداثياته ​​الجغرافية المركزية هي: خط الطول الشرقي: 97°20′03″؛ خط العرض الشمالي: 40°37′11″.

فيما يلي الانعكاس الطيفي لمنجم السيليكا في سانبايدون، والمستخلص من الصورة الطيفية الفائقة الملتقطة بواسطة القمر الصناعي XIGUANG-003، بعد معالجة البيانات وتصحيحها من الناحية الجوية وإعادة بناء الطيف. تُظهر النتائج توافقًا جيدًا بين طيف القمر الصناعي XIGUANG-003 ومكتبة أطياف ASTER JPL، مما يؤكد صحة طيف القمر الصناعي XIGUANG-003.

△ الشكل 2: خريطة انعكاس منجم السيليكا بايتون (نجمة XIGUANG-003)

△ الشكل 3: خريطة الانعكاس لمنجم السيليكا في بيتون (مكتبة أطياف ASTER JPL)

△ الشكل 4 منجم سانبيدون للسيليكا، مدينة يومن