Νέες τεχνολογίες για «έξυπνη» κοιτασματολογική έρευνα

Είναι σήμερα απόλυτα θεμελιωμένο και ευρύτερα αποδεκτό ότι οι σύγχρονες κοινωνίες ευημερούν, προοδεύουν και εξελίσσονται στη βάση αξιοποίησης των ορυκτών πρώτων υλών που διαθέτουν. Τόσο σε σχέση με το αναπτυξιακό όφελος που προκύπτει από την πλουτοπαραγωγική τους αξία, όσο και από το γεγονός των πολλών χρήσεων που έχουν στην καθημερινή ζωή. Αυτό βέβαια προϋποθέτει αναζήτηση, εντοπισμό και οικονομοτεχνική εκτίμηση των «εν δυνάμει» κοιτασματολογικών πηγών, σε συνδυασμό με την αποθεματική προοπτική που διαμορφώνεται από το εκάστοτε γεωλογικό περιβάλλον. Οι γεωεπιστήμονες καλούνται κάθε φορά να βρουν απαντήσεις σε πολλά και συχνά πολύπλοκα ερωτήματα. Γιατί βρίσκονται οι μεταλλοφορίες εκεί που εμφανίζονται; Γιατί είναι εμπλουτισμένες στα συγκεκριμένα μέταλλα; Γιατί κάποιες είναι πλουσιότερες και άλλες είναι φτωχότερες; Σε ποιο κοιτασματολογικό τύπο ανήκουν και πως κατατάσσονται από πλευράς αποθεματικού δυναμικού;Ποια μεθοδολογικά και άλλα εργαλεία μπορούν να αναδειχθούν με πρακτικό ενδιαφέρον και αξία αλλά και εφαρμογή στην κοιτασματολογική έρευνα;

Σε προηγούμενα δημοσιευμένο αγγλόγλωσσο κείμενο περιγράφονται, αναλύονται και αξιολογούνται οι τρέχουσες εξελίξεις αλλά και οι μελλοντικές προβλέψεις στην γεωεπιστήμη της κοιτασματολογικής έρευνας και της οικονομικής γεωλογίας. Είναι γεγονός ότι η κοιτασματολογική έρευνα αποτελεί διαχρονικά μια δραστηριότητα και ένα έργο με σημαντικό κόστος και μεγάλη χρονική διάρκεια ως προς το τελικό αποτέλεσμα, με αποτέλεσμα να εντάσσεται στην κατηγορία υψηλού επενδυτικού ρίσκου. Για το λόγο αυτό η παρουσία της μειώνεται γενικά σε περιόδους ύφεσης της μεταλλευτική βιομηχανίας. Η σύμφωνη, συμπαθητική, και συνάμα νομοτελειακή σχέση μεταξύ μεταλλευτικής κρίσης και φθίνουσας κοιτασματολογικής έρευνας έχει από την άλλη πλευρά επιπτώσεις στην διασφάλιση αποθεμάτων, την παραγωγική σταθερότητα  και την λειτουργική  βιωσιμότητα πολλών ενεργών μεταλλείων.

Μέσα στις βασικές προτεραιότητες των γεωεπιστημονικών προγραμμάτων έρευνας και καινοτομίας στόχος είναι σήμερα η διαφοροπίηση και ανατροπή της προαναφερόμενης σχέσης που λειτουργεί αρνητικά και σε βάρος της κοιτασματολογικής έρευνας. Αυτό γίνεται σε τρεις βασικές κατευθύνσεις,

·       Μελέτη, επαναπροσδιορισμός  και επανερμηνεία μεταλλογενετικών μοντέλλων, σημαντικών από πλευράς δυναμικού και περιεχόμενων μετάλλων, κοιτασματολογικών τύπων,

·       Εντατικοποίηση κοιτασματολογικής έρευνας σε ιστορικές μεταλλευτικές περιοχές (γνωστές σαν brownfields) ή στο περιβάλλον ενεργών μεταλλείων, με δεδομένο ότι το κόστος αναμένεται να είναι χαμηλότερο λόγω ύπαρξης μεγάλου αριθμού υφιστάμενων στοιχείων,

·       Κοιτασματολογική έρευνα με στόχο τον εντοπισμό μεταλλοφόρων σωμάτων σε βαθύτερα τμήματα στο περιβάλλον ιστορικών και ενεργών μεταλλείων, μέσα από την ανάπτυξη και εφαρμογή νέων καινοτόμων τεχνολογιών γεωφυσικής διασκόπισης και τρισδιάστατων διαδραστικών και ολιστικών γεωλογικών και μεταλλογενετικών μοντέλλων.    

Στον πλανήτη και στην Ευρώπη πολλές χώρες προωθούν ήδη και βρίσκονται σε μια πορεία προγραμματικών επιλογών αποδοχής και εφαρμογής των νέων κατεύθυνσεων  «έξυπνης» κοιτασματολογικής έρευνας. Ξεπερνούν το πρόσφατο «χαμηλό μεταλλευτικό βαρυτομετρικό», βαδίζουν στο αντίθετο ρεύμα και στρέφονται στην αύξηση του αποθεματικού δυναμικού του ορυκτού τους πλούτου. Μεταξύ αυτών οι χώρες της βορειας Ευρώπης και της Ιβηρικής, η Ιρλανδία, η Πολωνία και άλλες.

Στην Ελλάδα η περιοχή της ΒΑ Χαλκιδικής και του μεταλλευτικού χώρου Ολυμπιάδας-Βάρβαρας-Σκουριών συνδυάζει διαχρονικά την παρουσία αρχαίων, ιστορικών και ενεργών μεταλλείων και έχει όλα τα χαρακτηριστικά μιας περιοχής brownfield, με δυναμικό και έντονο το κοιτασματολογικό ενδιαφέρον για εντοπισμό νέων αποθεμάτων με έξυπνες και αποτελεσματικές γεωεπιστημονικές παρεμβάσεις. Όπως έχει αναφερθεί και στο παρελθόν, «έξυπνη» βαθύτερα προσανολισμένη κοιτασματολογική έρευνα (Smart Deep Exploration) στις περιοχές Ολυμπιάδας-Βίνας-Ζέπκου, Πιάβιτσας-Βαρβάρας και Φισώκας-Σκουριών-Τσικάρας είναι σε θέση να αλλάξει θεαματικά τα σημερινά δεδομένα. Βάζοντας δηλαδή κάνεις στο «γεωλογικό τραπέζι» αυτά που γνωρίζει μέχρι τώρα, οι κοιτασματολογικές τάσεις που καταγράφονται είναι θετικές και υπάρχει αισιοδοξία για ανοδική αποθεματική διάσταση, αλλά βέβαια τίποτα από αυτά δεν ισχύει πριν το τελικό αποτέλεσμα. 

Και βέβαια μέσα από αυτλη την εξέλιξη και διαδικασία που ο οικονομικός γεωλόγος καλείται να τολμήσει να απαντήσει σε ερευνητικές προκλήσεις, να αναζητήσει το καινούριο, να πάρει το ρίσκο μιας ενδεχόμενης αποτυχίας, να δοκιμάσει μια «αφηρημένη-περιθωριακή» ερμηνεία, ένα επαναστατικό μοντέλλο. Πόσο βαθύτερα συνεχίζουν τα μεταλλοφόρα σώματα στην Ολυμπιάδα; Εκτείνονται τα συμπαγή πολυμεταλλικα θειούχα κοιτάσματα Ολυμπιάδας νοτιότερα στις περιοχές Βίνας και Ζέπκου; Υπάρχουν περισσότερα συμπαγή πολυμεταλλικα θειούχα κοιτάσματα στο ρήγμα Στρατωνίου-Βαρβάρας; Πόσο πιθανό είναι να βρεθεί πορφυρικό κοίτασμα χαλκού-χρυσού σαν αυτό στις Σκουριές, βορειοανατολικότερα στη Φισώκα ή νοτιοδυτικότερα στη Τσικάρα;  Υπάρχουν ανθρακικά πετρώματα σε βαθύτερα τμήματα των πορφυρικών κοιτασμάτων στις Σκουριές και αλλού, με δυνατή την παρουσία πλουσιότερων μεταλλοφόρων σωμάτων τύπου Ολυμπιάδας ; Φτάνει η ενθαρρυντική παρουσία τρισδιάστατης απεικόνισης μιας γεωφυσικής ανωμαλίας για τον χαρακτηρισμό μιας περιοχής σε στόχο υψηλού κοιτασματολογικού ενδιαφέροντος; Ποιος είναι ο σωστότερος και αποτελεσματικότερος τρόπος στρατηγικής διαχείρισης μιας τέτοιας πηροφορίας; Μπορούν τα στοιχεία, οι ενδείξεις και οι εφαρμογές που προκύπτουν από τα πορφυρικά συστήματα της ΒΑ Χαλκιδικής να αξιοποιηθούν και να χρησιμποιηθούν στην «νέα» κοιτασματολογική έρευνα αντίστοιχων συστημάτων στο Κιλκίς, και αλλού στην κεντροανατολική Μακεδονία και τη Θράκη;

Πολλά ερωτήματα και νέες ερευνητικές προκλήσεις. Βατές και εφικτές οι προσεγγίσεις και το τελικό αποτέλεσμα. Αρκεί να υπάρχουν αντικειμενική γνώση και επιστημονικό τεκμήριο, στρατηγικό σχέδιο με στόχους, περιεχόμενο και μεθοδολογία, αλλά πάνω από όλα να κυριαρχεί η αναζήτηση και εφαρμογή της κοινοτομίας και η εμπιστοσύνη σε ένα διαφορετικό και νέο τρόπο γεωλογικής σκέψης. Λειτουργική προϋπόθεση και απαραίτητος συντελεστής για την πραγματοποίηση «έξυπνης» κοιτασματολογικής έρευνας είναι η επενδυτική παρουσία  ευέλικτης, και ταυτόχρονα ικανής, διορατικής και συχνά εναλλακτικής μεταλλευτικής επιχειρηματικότητας.

Economic geology challenges and opportunities-current status and progress

Challenging more efficient exploration

Discovery of new resources needs enhanced information

• on surface and subsurface geology, 
• new concepts of natural resource potential, particularly in underexplored areas of limited geological knowledge
• projects facilitating the need to span the geosciences and be truly multidisciplinary.

Global trends and findings

Near mine/brownfields exploration

• During 1996-2008 by reviewing 31 base- and precious metal discoveries it was found that over 60% of them were spatially linked to existing or historic mines.
• It was found that, over the period 1950-2013, the average delay between discovery and production for greenfields copper projects was 18.4 years, versus 15.6 years for brownfields projects.
• The allocation of brownfields budgets was rising from 16% of total spend in 2006 to 29% in 2013. These activities generally being a less expensive and less risky way to add resources. This outcome has come at the cost of declining greenfields exploration (down to 40% to 32% over the same period), which may have longer-term consequences for discovery and development rates. 
• An analysis among 182 mineral projects showed that more than 60% of the total budget for geology was allocated to brownfields near mine and in- mine exploration activities.

Deep exploration

• Exploration have made the transition to a different way of exploring, due to an obvious and compelling need to largely abandon a predominantly surface to near-surface target approach and embrace deep exploration. 
• About 80% of the unrealized ore potential of the Earth’s crust that, is poorly explored in known mining districts and metallogenic provinces, from about 300 m below surface down to 2-km depth (and this does not include the potential of greenfield regions).
• Exploring deeper and under cover may meet rising community and environmental concerns 
Greenfield exploration
• A strong greenfields exploration program is central to the long-term growth of the industry, as this is the only way of delivering the next major new mining camp. It is the best solution is to find new, high-quality deposits.
• Genuine greenfields discovery focused on high-quality targets remains the best long-term option to grow a company. 
• Exploration success is not measured simply in terms of the number of deposits found, but rather the number of high-quality mines built.

Land-use planning

• Dynamic nature of socio-economic factors can be expressed as concern about the environment, cost of energy, social license to operate or conflict. In a changing world, these factors are likely to become increasingly significant 
• To an increasing extent, extraction of mineral resources must compete with other interests 
• Documentation and spatial databases of reserves/deposit areas is of importance for influencing on the future land use.

Exploration: The search for an ore deposit

Generating successful new projects is mainly based on available information reviews and new exploration surveys carried out.

Geology drives ore modelling

• If is often difficult to identify all of the processes involved in the formation of a deposit and in place of a good understanding of why mineral deposits occur where they do, mineral explorers and resource assessor make do with mineral deposit models. The attached figure displays a workable geo-modeling approach concerning the presence of interactive ore-forming hydrothermal systems in northern Greece to produce feasible manto polymetallic and porphyry copper deposits. 
• The value of ore deposit models in exploration and resource assessment is therefore limited when the geology of an area is poorly understood and by the simplifications inherent in the construction of ore deposit models
• Integration of geological, geochemical, geophysical, spectral data, adds an essential, holistic, multidisciplinary approach that further enhances the exploration process.

Mineral exploration challenges for Geological Surveys

• Evaluation of future global minerals demand and supply.
• More detailed evaluations of resource potential in underexplored regions and revisiting of historic mining regions with new technology and concepts 
• Enhance the accessibility to existing data on both primary and secondary resources to achieve high potential and new mineral deposits (e.g. CRM) taking also into account competing land-uses
• New 3D/4D modeling capabilities integrating geological, geophysical and geochemical data, and development and application of innovative assessment methods will result in improving the understanding of resources and possibly underpinning the discovery of deep seated deposits. 
• Ore classification of primary and secondary resources based on geological potential approach and estimation
• Develop models for the research and development of unconventional resources (e.g., small high-grade deposits necessitating reduced investments for their development, and hence reduced impacts on society, land use and the environment).

EU raw materials sustainability

• Sustainable and resilient exploitation of Europe’s mineral resources and work towards a secure supply of the EU with raw materials. 
• Integrate innovation and value creation in relation to mineral raw materials in combination with environmentally sound and resource efficient exploitation taking into account the required economic, environmental and social conditions. 
• Stimulate economic growth while at the same time promoting fairness for all citizens and a healthy environment.
• Societal, environmental and political values and developments may place increasing pressure on the availability and exploitation of natural resources, including mineral raw materials, but also other geological resources.

Challenging targets towards and beyond 2020

• To build a good understanding of mineral occurrences and evolution of their geological and lithological environment is main key to explaining and predicting the regional distribution and exploitability of subsurface resources as well as the associated natural and anthropogenic physical interactions. 
• Improving European regional geological and metallogenic knowledge and enhancing 3D predictive targeting systems to improve exploration efficiency, identify and safeguard areas of high mineral resource prospectivity and areas with development potential taking into account competing land uses and facilitate the identification of mineral resources at depth.
• Providing estimates of resources classification (discovered and undiscovered) for specific commodities as well as developing appropriate methods for reporting reserves and resources of waste rock, mine waste and tailings.
• Identifying the undiscovered resources of specific commodities within Europe, using appropriate methodologies.
• Producing harmonized transnational metallogenic maps, and new mineral potential and mineral prediction maps based on common methodologies 
• Improving mineral deposit models for under-explored or poorly explored deposit types in Europe. Develop models for the research and development of unconventional resources (e.g., small high-grade deposits necessitating reduced investments for their development, and hence reduced impacts on society, land use and the environment).
• Bring new methodologies for enhancing exploration success to the market making it more efficient, less costly and less invasive. 
• Business and other stakeholders should be better placed to leverage investment in innovative solutions for mineral exploration and development. 
• Develop the data and tools to facilitate the re-use and recycling of mineral based waste. Combine with the development of 'mobile' units for the treatment of limited amounts of materials in order to make this approach really effective, especially at legacy sites. 
• Focus on exploration for commodities challenging environments and new frontiers, such as energy critical elements, low-carbon technologies and products, telecommunications, transport, societal well-being including health.