تعیین منشا شوری ‌‌آب ‌زیرزمینی معدن 2 ‌گل‌گهر سیرجان با استفاده از روش‌های نگاشت خودسازمان‌ده و تحلیل خوشه‌ای

یکی از بخش‌های ضروری در عملیات استخراج معادن، زهکشی آب ‌های مزاحم برای امکان‌پذیر شدن فرایند معدن‌کاری در زیر سطح ایستابی است. به این منظور، ابتدا لازم است منشا آب ‌های ورودی به کاواک معدن و رژیم هیدروژئولوژی منطقه‌ای که معدن در آن واقع شده است، شناخته شود. شناسایی فرایندهای هیدروژئوشیمی و منشا شوری برای مدیریت ‌‌آب‌زیرزمینی در معادن می‌تواند به شناخت رژیم هیدروژئولوژیکی منطقه و تعیین سازوکار (مکانیسم) زهکشی مناسب کاواک معدن کمک شایانی نماید. در این پژوهش، هدف بررسی هیدروژئوشیمی یون ‌های اصلی و تعیین منشا شوری در معادن ‌گل‌گهر سیرجان با استفاده از نگاشت خودسازمان‌ده (self organizing map)، تحلیل خوشه‌بندی سلسله مراتبی (hierarchical clustering analysis)، و نقشه حرارتی (heat map) است. تعداد 20 نمونه آب در گستره معدن گل‌گهر سیرجان، واقع در جنوب مرکزی ایران، مورد سنجش قرار گرفت. بر اساس تحلیل نمودار های ترکیبی هیدروشیمی، فرایند چیره در گستره کاواک معدن شماره 2 ‌گل‌گهر و کفه نمکی خیرآباد، انحلال هالیت است. افزون بر این، مطالعات نشان داد که تبادل کاتیونی معکوس و انحلال ژیپس نیز رخ داده است. براساس تحلیل هیدروژئوشیمی، نوع و رخساره اصلی تمام نمونه‌های ‌‌آب‌زیرزمینی منطقه کلروره سدیک می ‌باشد. هماهنگی نتایج تحلیل سلسله مراتبی با نقشه‌های خودسازمان‌ده، منشا آب‌های گستره مورد مطالعه را به چهار گروه: آب ‌های آبخوان آبرفتی (گروه a)، اختلاطی (گروه b)، آب شورابه ژرفی و یا سازند سخت (گروه c) و شورابه کفه نمکی خیرآباد (گروه d) ‌طبقه‌بندی کرده است. همچنین مشخص شد که ارتباط هیدرولیکی و هیدروژئوشیمی بین کفه نمکی خیرآباد و آب زیرزمینی پیت معدن 2 وجود دارد، اما منشا اصلی شورشدگی آبخوان سنگ سخت، ارتباطی با کفه نمکی خیرآباد ندارد و در صورت پذیرش این ارتباط نیز نقش اصلی تعیین رژیم هیدروژئوشیمی آن با اختلاط بسیار شدیدی با سایر آب‌های موجود در منطقه است. نتایج این مطالعه برتری روش نگاشت خودسازمان‌ده برای درک صریح فرایندهای هیدروشیمیایی در مناطق معدنی و شورابه‌ها را نشان ‌می‌دهد.

determination of groundwater salinity origin in mine 2 of golgohar, sirjan using self-organizing map and cluster analysis

one of the main essential aspects of mining operations is the drainage of interfering waters to enable the underground mining process. to achieve this, it is necessary to first identify the source of water entering the mine pit and the hydrogeological regime of the region where the mine is located. identifying hydrogeochemical processes and the origin of salinity for groundwater management in mines can significantly help in understanding the hydrogeological regime of the area and determining appropriate drainage mechanisms for mine pit. the aim of this study is to investigate the hydrogeochemistry of major ions and determine the origin of salinity in the golgohar mines of sirjan using self-organizing maps (som), hierarchical clustering analysis (hca), and heat maps. twenty water samples within the golgohar mine area, located in southern iran, were evaluated. based on the analysis of combined hydrochemical diagrams, the predominant process in the golgohar mine pit area no. 2 and the kheirabad salt pan is halite dissolution. additionally, studies have shown that reverse cation exchange and gypsum dissolution have also occurred. according to hydrogeochemical analysis, the main type and facies of all groundwater samples in the region are chloride-sodic. the alignment of hierarchical cluster analysis results with self-organizing maps classified the origin of the study area’s waters into four groups: alluvial aquifer (group a), mixed (group b), deep brine water or hard rock aquifer (group c), and kheirabad salt pan brine (group d). it was also determined that there is a hydraulic and hydrogeochemical connection between the kheirabad salt pan and the groundwater of mine pit 2. however, the primary source of groundwater salinity in the hard rock aquifer does not have a connection with the kheirabad salt pan, and even if this connection is accepted, its primary role is in determining its hydrogeochemical regime with intense mixing with other waters in the area. the results of this study demonstrate the advantage of the self-organizing mapping method for explicit understanding of hydrochemical processes in mining areas and brine waters.