اشاره:
آن چه كه در پي مي‌آيد، ويرايش نخست مقاله‌ي «زمين شناسي اقتصادي» است؛ از مجموعه‌ي متون آموزشي مفاهيم مهندسي معدن، ويژه‌ي خبرنگاران سياستي و سياست‌پژوهان در بخش مهندسي معدن كه در سرويس مسائل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران، تدوين شده است.
سرويس مسائل راهبردي ايران، آشنايي با مفاهيم تخصصي و فني در هر حوزه را مقدمه‌ي ايجاد يك عرصه‌ عمومي براي گفت وگوي دانشگاهيان و حرفه‌مندان با مديران و سياست‌گزاران درباره‌ي سياست‌ها و استراتژي‌ها و برنامه‌ها در آن حوزه مي‌داند و براي آشنايي خبرنگاران و دانشجويان سياست‌پژوه در حوزه‌هاي تخصصي، اقدام به تدوين و ارائه‌ي متون آموزشي در  تمامي حوزه‌هاي تخصصي مي‌كند.
مجموعه‌ي مقالات ارائه شده در رشته‌ي مهندسي معدن با ادبياتي غيرفني مفاهيمي فني را براي خواننده توضيح مي‌دهند كه با استفاده از آن تا حدودي مي‌توان به ارزيابي سياست‌گذاري فناوري و سياست‌گذاري توسعه‌ي صنعتي در اين حوزه پرداخت.
سرويس مسائل راهبردي ايران rahbord.isna@gmail.com ضمن اعلام آمادگي براي بررسي دقيق‌تر نياز‌هاي خبرنگاران و سياست‌پژوهان محترم، علاقه‌مندي خود را براي دريافت پيشنهادات و مقالات دانشجويان، پژوهشگران، حرفه‌مندان، مديران و سياست‌گذاران محترم در اين باره اعلام مي‌كند و اظهار اميدواري مي‌كند ايجاد يك عرصه‌ عمومي براي گفت وگوي دانشگاهيان و حرفه‌مندان با مديران و سياست‌گذاران ضمن مستندسازي تاريخ سياست‌گذاري و نظارت عمومي بيشتر بر فرآيند سياست‌گذاري عمومي، موجب طرح ديدگاه‌هاي جديد و ارتقاي كيفيت فرآيند سياست‌گذاري در حوزه‌هاي مختلف تخصصي شود.
در ادامه متن كامل اين مقاله به حضور خوانندگان گرامي تقديم مي‌شود.

واژگان

زمين شناسي اقتصادي: شاخه‌اي از علم زمين شناسي که درباره نحوه تشکيل و ژنز آن دسته از مواد زمين که داراي ارزش اقتصادي هستند صحبت مي کند.
معدن کاري: تبديل يک پتانسيل موجود در طبيعت (کانسار) به يک پتاسيل فعال.
کاني (Mineral): مواد معدني طبيعي که داراي ترکيب شيميايي و خواص فيزيکي تقريبا ثابتي هستند.
کانه(Ore Mineral): کاني اقتصادي است. اگر بتوانيم از يک کاني حداقل يک فلز استخراج کنيم به آن کانه گفته مي شود، مثل اسفالريت، گالن و ...
کاني‌هاي صنعتي (Industrial Mineral): کاني اقتصادي ارزشمندي که مصرف غير فلزي داشته باشد، مثل گچ، زغال، باريت، ليمونيت و ...
باطله (Gange): مواد معدني (کاني) که ارزش اقتصادي نداشته باشد و جز مواد اضافي است. که البته به صورت نسبي بوده و با زمان يا مکان تغيير مي کند، مثال در
معدن آهن سيليس مزاحم و در معدن کوارتز براي شيشه سازي آهن مزاحم است.
کانسنگ (Ore): مجموعه‌اي از چند کاني که حداقل يکي از اين کاني‌ها ارزش اقتصادي داشته باشد.
عيار (Grade): معياري براي سنجش کيفيت ماده معدني مقدار فلز موجود در کانسنگ را عيار مي گويند.
گرم در تن PPM Parts per million مثال 5 پي پي ام يعني 5 گرم طلا به ازاي هر تن
(Tenor): به نسبت کانه به کانسنگ گفته مي شود از آناليز کاني شناختي براي شناسايي آن استفاده مي شود در واقع يک جور عيار مي باشد.
کانسار (Ore deposit): ذخيره معدني تجمع طبيعي مواد معدني که بعد از اکتشاف، استخراج و فرآوري به طور سود دهي به فروش برسد.
منابع معدني (Ore resource): هم کانسار را در بر مي گيرد + آن دسته از تجمع طبيعي که امروزه قابل بهره برداري نيست.
آنومالي (Anomaly): تجمع طبيعي که مشخص نيست به‌طوراقتصادي باشد يا نه.

براي مطالعه نحوه تشکيل و ژنز کانسارها (نحوه تجمع طبيعي) سه مورد بايد بررسي شود:
1. منبع و ويژگي سيال کانه زا 
2. نحوه حرکت سيالات کانه زا 
3. نحوه جدا شدن از سيال کانه زا
سيال کانه زا (Ore bearing fluid) يعني سيالي که ايجاد کانه مي‌کند.
منبع و ويژگي سيال کانه زا
1. ماگما و سيالات ماگمايي
2. آب‌هاي متئوريک
3. آب‌هاي فسيل
4. آب‌هاي حاصل از فرآيند دگرگوني

*ماگما*

ماگما ماده‌ي مذابي که ترکيبات پيچيده‌اي دارد و مادر تمام سنگ‌هاست يکي از منابع مهم مواد معدني ماگما مي باشد که به صورت تفصيلي در اين قسمت به آن پرداخته مي شود.
ماگما ماده‌ي طبيعي سيال و داغي است که ماده‌ي سازنده‌ي سنگ‌ها به شمار مي آيند و در سيارات، اقمار طبيعي يا ديگر اجرام سماوي با خصوصيات کلي، مشابه توليد مي‌شود، به‌دليل آن‌که ماگما تنها در زيرزمين يافت مي‌گردد تشخيص هويت کامل آن ميسر نيست. موقعي که ماگما به بيرون ريخته مي‌شود علاوه بر توليد گدازه يا نهشته هاي خرد شده، مقدار زيادي مواد فرار نيز آزاد مي‌کند که در اتمسفر يا هيدروسفر زمين يا در فضاي کوچک و بدون هواي سيارات محبوس مي گردد. براي نمونه برخي از گدازه‌هاي ماه داراي حفره‌هاي کروي است که حباب‌هاي مدور گاز در آن تشکيل شده و ترکيب اين سازندگان فرار ناشناخته مانده است. در قرن بيستم ايده‌ي وجود يک ماگماي اوليه به‌تدريج قوت گرفت اين اصطلاح معرف آن است که ماگما مادامي که در داخل سياره توليد مي شود، ترکيب شيميايي آن هميشه يکنواخت مي باشد.
بعداً اين نام با واژه‌ي ماگماي مادر مترادف و باهم بکار برده شد، هر دو نام براي توصيف ماگماهايي بکار مي روند که در نقاط مختلف سنگ‌هاي بسيار زياد با ترکيب شيميايي کاملاً يکسان توليد نمايد. 
اما امروزه ماگماي مادر به ماگمايي اطلاق مي شود که از آن يک يا چند ماگما مشتق شده باشد، بنابراين وجود ماگماي اوليه ضرورت ندارد. در سال 1960 کونو اظهار عقيده كرد که ترکيب ماگماي مادر اصولاً به عمقي بستگي دارد که ماگما در آنجا توليد مي گردد.
ترکيب شيميايي اغلب سنگ‌هاي حاصل از انجماد ماگماها درحين رسيدن به سطح زمين تغيير مي‌کند، جستجو براي يافتن ماگماي اوليه از اين جهت اهميت دارد که اطلاعات با ارزشي از ناحيه‌ي منشاء در اختيار ما قرار مي دهد.
به کمک طرح مطالعه‌ي آتشفشاني بازالتي (1981) و بر اساس انواع مشخصي از سنگ‌هاي آتشفشاني مي‌توان ترکيب شيميايي و ترکيب مودال درون يک سياره را تعيين کرد. براي اين منظور لازم است محاسباتي انجام شود، در ابتدا بايد تمام سنگ‌هاي يک ناحيه را از سرد شدن مايعات به وجود آمده‌اند بررسي كرد.
اگر سنگ‌هاي مورد مطالعه شيشه‌اي و يا کاملاً ريز دانه باشند در اين صورت فرض برآن است که اين سنگ‌ها از مايعات انجماد يافته‌اند چنان‌چه سنگ موردبررسي واحد بلورهاي درشت (فنوکريست) يا بلورهاي بيگانه نسبت به ماگما (گزنو کريست) باشد براي تعيين ترکيب مايع مولد اين سنگ‌ها به مطالعات آزمايشگاهي مخصوصي نياز است.
بعد از تعيين هويت مايعات سرد شده مرحله‌ي بعدي دانستن اين مطلب است که کدام از اين مايعات به فرآيندهاي ديگري که در فشارهاي پايين انجام مي‌شوند مشخصات ناحيه‌ي منشاء را حدس زد تنها با تجزيه‌ي شيميايي يک ماگما قادر به توصيف کامل آن نخواهيم بود زيرا ماگماها باوجود دارا بودن ترکيب شيميايي يکسان، در دماها و فشارهاي مختلف، خواص فيزيکي متفاوتي از خود بروز مي دهند. فهم اين موضوع ساده است  زيرا تغيير در فشار و درجه حرارت، نه تنها خصوصيات و فراواني فازهاي ماگمايي موجود را تغيير مي‌دهد بلکه غلظت، چگالي و ساختمان آن را هم تغيير مي دهد. به عقيده‌ي ويليامز و کمک بيزني در سال 1979غلظت مهم ترين ويژگي ماگماها مي باشد.

*اهميت اختصاصي غتظت‌ها*

الف- در فرآيندهايي است که ماگماها را از فلزات موجود در محل منشاء جدا مي‌کند.
ب- در صعود و استقرار ماگماها
ج- در تفريق ماگماها
د- در پخش و توزيع عناصر در ماگما
غلظت‌ها يا گرانروي از اختصاصات سيال براي حفظ مقاومت داخلي اش در برابر جريان يافتن است و اغلب به صورت اصطکاک داخلي توصيف مي شود. به‌خصوص آن‌که عبارت از نسبت تنش برشي به تغيير شکل برشي است و در سيستم SI برحسب نيوتن ثانيه درهرمتر مربع (NS/M2) يا پواز در سيستم C.G.S بيان مي گردد.
در20درجه‌ي سانتيگراد غلظت بر گليسرول در حدود يک نيوتن ثانيه در هر متر مربع است. داده‌هاي غلظت بر اساس مطالعات صحرايي گدازه‌ها وهم‌چنين بر اساس اندازه گيري‌هاي آزمايشگاهي بر روي مواد طبيعي ومصنوعي بدست آمده است. اين قبيل مطالعات نشان داده است که اختلاف غلظت مواد مذاب حاصل سنگ‌هاي آذرين معمولي، تابع تغييرات درجه حرارت يا اختلاف ترکيب شيميايي آنها مي‌باشد.

*سازندگان فرار*

تغييرات جزئي در ترکيب شيميايي يک ماده‌ي فرار يا اسيدهاي فلزات آلکالن ممکن است اثرات قابل توجهي در خصوصيات فيزيکي (مثل غلظت، پليمريزاسيون وچگالي). مواد فراّر ماگما داشته باشند مواد فراّر ماگما شامل آن دسته از مواد شيميايي مثلCO2:وh2o هستند و فشار بخار آنها بقدري زياد است که ممکن است در هر فاز گازي حضور داشته باشند. هس (1980) نشان داده است که وجود مقدار اندکي آب در يک شيشه‌ي سيليس مي‌تواند غلظت را تا حد يک بزرگي (ماگني تود)
کاهش دهد و به علاوه تماس ساده‌ي يک سطح قديمي با انگشت موجب ته نشيني مواد آلکالني گرديده و سنگ با لکه‌هايي از اين مواد آغشته شده و در نهايت لکه‌هاي مزبور از حالت شيشه خارج مي شوند. اگر آب در يک گدازه‌ي سيليکاته حل شود، نسبت آنيون‌هاي غير پيوندي به کاتيون‌هاي تترائدري را افزايش داده پليمريزاسيون گدازه کاهش مي‌يابد و سرانجام از ميزان غلظت کاسته مي شود.

*مطالعات*

الف- انکلوزيون‌هاي سيال موجود در کاني‌ها
ب-مواد فرار موجود در اغلب سنگ‌هاي آذرين
ج-گازهاي آزاد شده در هنگام فوران آتشفشاني همه دلالت بر اين دارند که آب و دي اکسيد کربن فراوان ترين سازندگان فرار در مواد آذرين سطح زمين هستند.
اغلب مقالاتي که در منشاء و تحول ماگما موردتجزيه و تحليل قرار داده‌اند به عمل آب در کاهش دماي ذوب کاني‌هاي سازنده‌ي سنگ نيز اشاره مي‌کنند و بدين ترتيب احتمال نشأت گرفتن ماگما در نتيجه‌ي ذوب بخشي تحتاني و گوشته‌ي فوقاني قوت گرفته است. تاتل و بوون (1958) نشان داده‌اند که در حضورh2o و با درجه‌ي حرارت و فشاري که در اعماق پوسته‌ي قاره‌اي حاکم مي باشد برخي از سنگ‌هاي پو سته‌اي شروع به ذوب شدن مي کنند. درضمن اين مطالعات نشان داده‌اند که چنين ماگماهايي عمدتاً ترکيب ريوليتي دارند.
بررسي سنگ‌هاي آذرين مذاب ثابت کرده است که با افزايش فشار، حلاليت آب رفته رفته زياد، و در مذاب‌هاي ريوليتي بيشتر از مذاب‌هاي آندزيتي بيشتر از مذاب‌هاي بازالتي مي باشد.

*توليد ماگما*

جهت توليد ماگماهاي اوليه مکانيسم‌هاي متعددي دخالت دارند و در زمان‌هاي مختلف تکامل هر يک از سيارات، مکانيسم‌هاي ويژه‌اي فعال بوده‌اند. امروزه نيز در هر منطقه‌ي تکتونيکي زمين مکانيسم‌هاي خاصي حاکم است که با مناطق ديگري وضعيت متفاوتي دارد. در سيارات زميني، ميزان جريان در هر منطقه‌ي تکتونيکي زمين مکانيسم‌هاي خاصي حاکم است که با مناطق ديگر وضعيت متفاوتي دارد. در سيارات زميني، ميزان جريان گرمايي بعد از افزايش حجم آنها به مراتب بيش از زمان فعلي بوده است در مناطق کم سرعت براي توليد ماگما سه طريقه وجود دارد:
الف- افزاييش دما در فشار ثابت
ب- کاهش فشار در دماي ثابت
ج- کاهش درجه حرارت ذوب سنگ‌هاي گوشته بر اثر افزايش موادي هم چون مواد فرار
ضمناً در حال حاضر، مباحث فرض بر اين است که صعود ماگما نتيجه‌ي افزاييش دماي آن مي‌باشد منبع اصلي انرژي داخلي زمين در حال حاضر، راديواکتيويته است. اگر هسته‌هاي مولد گرما در گوشته‌اي که در آن جريان جابجايي وجود نداشته باشد به طور پراکنده واقع باشند، آتشفشان‌ها بوجود مي آيد.
حال اگر بخواهيم در مورد ماهيت فيزيکي گوشته‌ي فوقاني صحبت کنيم، بايد متذکر شويم که هدايت حرارتي با تغييرات دما تغيير مي‌يابد (لوبي مودا 1958) محاسبات نشان مي دهد که درون زمين خاصيت فيزيکي مذکور در فوقاني ترين بخش گوشته (70-100 کيلومتر) به حداقل رسيده است. اين کاهش در هدايت حرارتي ممکن است ناشي از تجمع گرما باشد و نيز خود عاملي در جهت پا برجايي منطقه‌ي کم سرعت با دماي نزديک به نقطه‌ي ذوب باشد (مک بيزنيي 1963) ذوب بر اثر کاهش فشار به دو صورت است:
اول حرکت نسبتاً سريع و رو به بالاي مواد سازنده‌ي گوشته و دوم کاهش با ليتوستاتيک که معمولاً باعث فشردگي سنگ‌هاي گوشته مي شوند. جريان‌هاي جابجايي در گوشته يا صعود به صورت دياپيري، اولين نوع ذوب بر اثر کاهش فشار به حساب مي آيند. شواهد متعدد، حاکي از آن است که پديده‌ي کنوکسيوني در گوشته زير اقيانوسها (مثل شمال اقيانوس اطلس) نيز فعال مي باشد . دومين نوع ذوب در نتيجه‌ي کاهش فشار موقعي رخ مي دهد که فشار در گوشته‌ي فوقاني بر اثر انحناء و يا گسل خوردگي سنگهاي بالايي تغيير يابد (يودر 1952) چنين فرآيندهايي ممکن است به طور محلي منجر به ذوب بخشي شده و باعث تجمع مواد فرار از بخشهاي زيرين گوشته شود.

*فرآيند ذوب*

به نظر يُدر (1976) براي توليد حجم هاي عظيمي از ماگماهاي نسبتاً همگن چهار حالت فيزيکو شيميايي وجود دارد.
الف- ذوب يکنواخت
ب- ذوب بخشي
ج- ذوب ناحيه اي
د- ذوب نامتعادل
يُُدر معرف ذوب يکنواخت و ذوب بخشي را با آزمايشات نشان داده و آن را سيستم فورستريت (fo) - ديوپسيد (py) (در فشار 4/0 ژيگا پاسکاال يا 40 کيلوبار ) مي باشد. در بحث زير اين سيستم را بعنوان يک سيستم سه تا يي ايده آل در نظر گرفته شده است. اگر درجه حرارت ترکيب جامد سنگ‌هاي گوشته‌ي فوقاني زمين افزايش يابد و به 1670 درجه ي سانتي گراد برسد، ترکيب مزبور شروع به ذوب شدن مي کند و مايعي با ترکيب E از آن به وجود مي آيد. E يک نقطه‌ي اتکتيک است و داراي پايين ترين نقطه‌ي ذوب تشکيل دهنده‌هاي py-di-fo مي باشد. در اتکتيک افزايش يا کاهش دما باعث افزايش يا کاهش نسبت فازهاي مايع به جامد مي گردد. چنين تغييراتي باعث تغيير ترکيب هر فاز ديگر ( از جمله مايع ) نمي شود. ( در اينجا منظور آن است که در نقطه‌ي اتکتيک با افزايش درجه حرارت، گرماي سيستم تغيير نمي کند و تنها ترکيب نقطه‌ي اتکتيک ذوب مي شود) در ذوب بخشي به محض تشکيل مايع، حتي به مقدار خيلي جزئي از سنگ منشأيي که از آن پديد آمده، جدا مي شود . بنابراين چنين مايعي با بلورهاي باقيمانده واکنش نمي کند. ترکيبات عناصر کمياب و فرعي ممکن است در فرآيندهاي مختلف ذوب متفاوت باشد. (يُدر 1976) با سيستم py-di fo در فشار 4/0 ژيگا پاسکال (40 کيلو بار ) مي توان نحوه‌ي پيدايش حجم‌هاي زيادي از ماگماي همگن (از نظر شيميايي) را نشان داد. در سيستم هاي طبيعي اين همگني شيميايي به عناصر اصلي مربوط مي شود ولي تغييرات عناصر کمياب وابسته به فراواني فازهاي فرعي مثل فلوگوپيت، ريشتريت وآپاتيت مي باشد .
به نظر يُِدر(1976) رفتار ذوب سنگهاي معمولي گوشته ي فوقاني داراي اختصاصات اتکتيکي بوده و اولين مايع در کمترين درجه‌ي حرارت و در نقطه‌ي نامتغير از سيستم پريدوتيت گرونالار تشکيل مي گردد. غالباً ذوب ناحيه‌اي يک فرآيند ذوب بي قاعده است اين واژه توسط هاريس (1957) معرفي شد . ولي اين فرآيند را روشي براي تمرکز عناصر ليتوفيل با يون بزرگ مثل پتاسيم مي‌دانست در ابتدا اين واژه براي توصيف فرآيندهاي صنعتي تخليص فلزات بکار مي رفت که در آن منطقه ي ذوب در امتداد يک ميله‌ي فلزي عبور مي نمايد.
در وهله‌ي اول ناخالصي ها در مايع پراکنده است و سپس در طول محل ذوب شدگي و از يک سمت ميله به انتهاي ديگر حرکت مي کند و از آن جدا مي شود. به عقيده هاريس (1957) با صعود يک توده‌ي ماگمايي از خلال گوشته، بر اثر خروج مواد محلول، ترکيب ماگما با پيوندهاي نگهدارنده يون‌ها در کاني ها مي گردد. فراواني عناصر مزبور آنقدر زياد و کافي نيست که بتواند به صورت کاني هاي جداگانه متبلور شدند.
عناصري که به اين طريق تغليظ مي شوند عبارتند از : پتاسيم، روبيديوم، سزيوم، باريوم، سرب، زيرکونيوم، توريوم، اورانيوم، نيوبيوم، فسفر، کربن، هيدروژن و کلر. چنين عناصري، عناصر ناسازگار نام دارند. در شرايط عادي حاکم بر گوشته‌ي فوقاني، در يک دياپير تعادل وقتي بر قرار مي شود که مقدار معيني ماگما از آن جدا شده باشد بنابراين تحت شرايط خاص مثلاً هنگامي که ماگما سريعاً تشکيل شود و از محل تشکيل خارج گردد، ممکن است ذوب نامتعادل رخ دهد.
بنابراين تصور مي گردد که از ذوب عادي مواد سازنده‌ي گوشته‌ي فوقاني زمين، به انواع متفاوتي از ماگماي اوليه بستگي دارد.
توضيحات فوق حاکي از آن تعدادي از ماگماهاي اوليه با ترکيب شيميايي متفاوت است که از يک منبع بوجود آيد.

*حرکت و ذخيره ماگما*

فورانهاي آتشفشاني حاکي از آن است که ماگما لااقل از خلال لايه‌هاي سطح هر سياره عبور کرده است. مطالعات لرزه نگاري و ژئوفيزيکي مناطق آتشفشاني (مثل هاوائي) مؤيد موضوع فوق مي باشد. ماگما با سرعت‌هاي متفاوت و با مکانيسم‌هاي مختلف نقل مکان مي‌کند. براي نمونه ماگما ممکن است به صورت يک توده‌ي بزرگ دياپير شناور که از بلورها و سيالات ترکيب يافته است صعود نمايد و يا اينکه ممکن است تحت يک فرآيند تراوش حرکت كند. فرآيند تراوش شامل تکامل ماگما و عکس العمل مسيرهاي انتقال از منبع مولد تا سطح زمين مي باشد (شاو 1980) ماگماي توليد شده از هر منبع، نسبت به آن حجم بيشتري دارد. اين مسـأله احتمالاً در مهاجرت ماگماي مذاب به مناطق کم فشار و در شبکه‌اي از سنگهاي قابل تغيير شکل حول و حوش فازهاي جامد باقيمانده به حرکت در مي آيند بخش خيلي کوچکي از ماگما به صورت مايع بين ذره‌اي در شبکه بلورين و مقاوم سنگ‌هاي مادر که از نظر ديناميکي در اعماق پايدار است باقي مي ماند. با وجود اين، يک توده‌ي ماگمايي از شبکه‌ي فازهاي جامد باقيمانده جدا گشته و از طريق شکستگي‌ها يا تغيير شکل يا با کنار زدن مواد پوششي جامد و يا به‌دليل خروج محلول ها صعود مي نمايد.
نيروهاي اصلي موجود در يک سياره براي صعود ماگما عبارتند از:
الف- فشردگي بيش از حد
ب- شناوري(يودر1976)
فشردگي بيش از حد بر سنگ‌هاي شکننده ليتوسفر سياره وارد مي شود به نحوي که در هر نقطه ي x، واقع در درون ليتوسفر يک سياره به طور معمول فشارهاي عمودي (يا فشارهاي ليتواستاتيک) که از وزن سنگ‌هايي فوقاني ناشي مي‌شود وارد مي گردد.
حال اگر ستوني از ماگما که چگالي آن کمتر از چگالي سنگ‌هاي تحت فشار است را در نظر بگيريم‌، درمي يابيم که چنين ماگمايي از نقطه‌يx به سطح سياره راه مي يابد. بدين ترتيب ماگماي فشرده شده در اين ستون، به سطح منتقل مي شود. حتي ظهور قله‌هاي بزرگ آتشفشان‌ها نيز به‌دليل وجود همين افزايش فشار سنگ‌هاي رويين است (هولمز 1944) . در اين مورد آتشفشان شناسان (ويليامز و مک بيرني 1979) مدلهاي نسبتاً ساده‌اي را مدنظر قرار مي دهند زيرا معتقدند که ماگما قادر است در طول يک مجراي سنگي سخت متوقف گردد. با وجود اين، اين مدل قادر به توضيح خصوصيت فشردگي بيش از حد نيز هست.
شناوري عبارت از رانش رو به بالاي يک توده ي غوطه ور در يک سيّال است. مثلاً اگر يک توده‌ي جامد با هر شکل و چگالي در يک سيال شناور گردد، نيروي شناوري مجموع بردارهاي کل نيروهايي خواهد بود که از طرف سيال بر اين توده اعمال مي شود. اين نيرو هميشه رو به بالا عمل مي کند، زيرا فشارهاي مؤثر بر قسمت زيرين توده بيشتر از فشارهاي وارده بر قسمت بالايي آن است. از طرفي فشارهايي که بر يک طرف وارد مي گردد با فشارهاي وارده به طرف مقابل همديگر را خنثي مي کنند اگر نيروي شناوري بيشتر از نيروي وزن توده باشد در اين صورت توده بالا خواهد آمد و برعکس اگر نيروي وزن بيشتر باشد توده‌ي مزبور فرو خواهد رفت. نيروي شناوري و وزن هر دو بر حسب نيوتن سنجيده مي شوند.
شناوري يک توده معادل با وزن مايع است که توسط توده جابجا مي شود. در اين صورت اگر نيروي ثقل تغيير يابد، نيروي شناوري نيز تغيير خواهد کرد.

*آشيانه‌هاي ماگمايي*

شواهد ژئو شيميايي، ژئو فيزيکي و پترولوژيکي حاکي ازآن است که در زير برخي از آتشفشان‌ها، ذخاير ماگمايي وجود دارد. اين محفظه‌هاي ماگمايي اشکال و اندازه هاي متعددي داشته و احتمالاً از آشيانه‌هاي منفرد تا شبکه‌هاي پيچده‌اي که توسط دايک‌ها و سيل‌ها به هم مرتبط هستند، متغير مي باشند. مطالعات ژئوفيزيکي نشان داده است که در زير قله‌ي آتشفشان کيلوا در عمق بين 10 تا 40 کيلومتري، ساختمان لوله مانندي گسترش دارد که در اعماق 3 تا10کيلومتري به صورت آشيانه‌ي گلابي شکل درمي آيند. ماگما از مجراي لوله‌اي شکل به طور دائمي روبه بالا صعود مي کند و در اطاق ماگمايي وارد و در آن ذخيره مي‌شود. گاهي به طور متناوب از دهانه‌ي اصلي خارج مي گردد و يا به صورت دايکهايي منطقه‌ي ريفت آتشفشاني را پر مي کند. به عقيده‌ي مور(1983) در زير منطقه‌ي ريفت شرقي اين آتشفشان، چند اتاق ماگمايي وجود دارد و به طور متناوب با ماگمايي که از قسمت عميق تر منطقه ريفت در حرکت است، پر مي شود. بعضي از اطاق هاي ماگمايي خيلي بزرگ هستند. شواهدي در دست است که دم رسيس در مريخ داراي يک اطاق ماگمايي بزرگ در زير منطقه‌ي آتشفشاني تارسيس مي باشد. بعضي از پترولوژيست‌ها معتقدند که هم بازالت‌هاي طغياني قاره‌اي و هم بازالت‌هاي کف اقيانوسي زمين در آشيانه‌هاي ماگمايي وسيع متحول مي شوند. به عقيده ي کالکس(1980) بازالتهاي طغياني قاره‌اي از يک ماگماي اوليه با ترکيب پيکريتي (بازالت غني از اليوين) اشتغاق يافته‌اند.
اين ماگما در گوشته‌ي فوقاني تشکيل مي گردد و به سمت بالا صعود مي كند تا آن‌که با سنگ‌هاي پوسته‌اي کم چگال مواجه شود در اين موقع ماگما متوقف شده  و با گسترش جانبي خود ذخاير عظيم ماگمايي را تشکيل مي دهد. ماگماي مزبور سرد مي شود و تدريجاً تفريق ماگمايي، مايع باقيمانده‌اي با ترکيب بازالتي بوجود مي آيد که چگالي کمتري بوجود مي‌آيد که چگالي کمتري نسبت به بازالت اوليه داشته و در بالاي اطاق ماگمايي عميق جمع مي گردد و متناوباً با بخش‌هايي از اين ماگما تفريق يافته که نسبت به پوسته‌ي رويين خود داراي چگالي کمتري است، به سطح زمين صعود مي كند.
برخي از مدل‌هايي که براي منشأ بازالتهاي کف اقيانوسي در نظر گرفته مي شوند حاکي از آن است که اطاق‌هاي ماگمايي اين گونه ماگماها، در اعماق کم و در زير
بلافصل پشته‌هاي ميان اقيانوسي فعال، به طور متناوب آشيانه‌ي ماگمايي اوليه‌ي جديد پر مي شود و در عين حال با ماگماي باقيمانده قديمي مخلوط مي گردد بدين ترتيب ماگماي مرکبي بوجود مي آيد که سرشار از اليوين و پلاژيوکلاز است (اوهارا وماتيوس 1981) اين مدل‌ها هم چنين نشان داده‌اند که حتي اگر يک اطاق ماگمايي عمل تفريق، به طور پيوسته انجام شود. در ترکيب عناصر اصلي مايعي که به بيرون ريخته مي‌شود در صورتي ثابت مي ماند که پارامترهاي زير هم ثابت بمانند:
الف- ترکيب ماگماي ورودي
ب-مقدار ماگماي موجود در هر دوره‌ي پرشدگي
ج-نسبت مقدار ماگماي متبلورشده به مقدار ماگمايي که از اطاق ماگمايي خارج مي گردد.
در مدل‌هاي پتروژنيتکي قبلي، فرض بر اين بود که بين ماگماي ورودي با ماگماي باقيمانده در اطاق ماگمايي، اختلاط کامل رخ مي دهد. اين فرض تنها يکي از احتمالات است. مثلاً اگر ماگماي ورودي نسبت به ماگماي باقيمانده از چگالي کمتري برخوردار باشد، بالا مي آيد و بر حسب شرايط زير:
الف- اندازه و شکل اطاق ماگمايي
ب- نسبت امتزاج پذيري ماگما
ج- شدت اختلاف چگالي و حرارت بين ماگماها
بين آنها آشفتگي هاي متفاوتي بوجود مي آيد. باوجود اين اگر ماگماي باقي مانده چگال‌تر باشد احتمالاً اختلاط به ميزان اندک رخ مي دهد و ممکن است ماگماي ورودي حوضچه‌اي در ته ماگما تشکيل دهد.
بعد از توضيحاتي در مورد ماگما توضيح در اين مورد شايان اهميت خواهد بود که اين ماگما چگونه مواد معدني را با خود حمل کرده و در چه زماني اين مواد معدني را به صورت کلي ته نشين خواهد نمود. چگونگي اين فرايند در مذاحل زير خلاصه مي شود.
الف- پديده تفکيک ماگمايي
ب – پديده پالايش فشاري (Filter pressing)
پ – تزريق ماگمايي
ت – پنوماتوليتي

الف- تفريق ماگمايي: در حين سرد شدن ماگما کاني‌هاي مختلف با توجه به جرم مخصوص خود و درجه پايداري خود در حرارت و فشارهاي مختلف کريستاله مي شوند و در عمق مشخصي از ماگما جدا مي شوند.
کروميت از جمله کاني‌هايي است که در درجه‌ي حرارت بالا بوجود مي آيد و داراي چگالي بالايي است.
ب - پالايش فشاري (Filter pressing): هرگاه يک ماگماي نيمه متبلور تحت فشار قرار بگيرد عناصر نيمه متبلور از قسمت متبلور شده جدا مي شود و بر اثر جدايش کانسار بوجود مي آيد مثال بارز آن آهن است .
ج – تزريق ماگمايي: بر اثر فشار به ماگماي نيمه متبلور قسمت نيمه متبلور و مايع وارد سنگ هاي اطراف مي شود ، مثل دايک و سيل
د – پنوماتوليتي: گازهاي موجود در ماگما که مي توانند در تشکيل سنگ و کاني نقش داشته باشند.
(WF6) تنگستن: که حالت گازي دارد پس از برخورد به آبهاي زير زميني اکسيده مي‌شود.
آبهاي متئوريک (Meteoric Water): آبهاي حاصل از نذورات جوي است (برف ، باران ، تگرگ و ...)

*آبهاي متئوريک*

سطحي(جاري): در تشکيل کانسارهاي رسوبي مي تواند نقش مهمي داشته باشد مثل ذخاير پلاسري .
عمق (نفوذي): در حين نفوذ به زمين گرم شده و با سنگهاي مسير واکنش داده و به سيال کانه زا تبديل مي شود . آبهاي گرم با يک توده ماگمايي در نزديکي خود در ارتباط هستند.
3. آب‌هاي فسيل (Connate Water): آب‌هاي هستند که هيچ ارتباطي با جو ندارند و در بين طبقات سنگي حبس شده اند. در حالت کلي هيچ نقشي در کانسارسازي ندارند تا اينکه طبقات سنگ‌ها در اثر فشار و حرارت دگرگون شده است و با سنگ‌هاي مسير واکنش داده و عناصر فلزي را در خود حل مي کند.
4. آبهاي حاصل از فرآيند دگرگوني: ژيپس آب سطحي دارد، اما کائولينيت آب در بين ملکول‌هاي آن قرار دارد.
اگر تشکيلاتي که کائولينيت دارد تحت فشار دگرگوني قرار بگيرد به (سيليمانيت، آندالوزيت) تبديل شود که آب خود را از دست مي دهند . 

*نحوه حرکت سيال کانه زا*

الف – ماگمايي: ماگما حاوي گازهاي تحت فشار است و به هر دليل که فشار ماگما کم شود گازها منبسط مي شود، انبساط گازها باعث مي شود چگالي ماگما کاهش پيدا کند به عبارتي ديگر ماگما سبک مي شود و سبک شدن ماگما باعث مي شود به سمت بالا برود و حرکت ماگما عمدتا به سمت نواحي کم فشار است.

ب- غير ماگمايي: در دو محيط عميق و کم عمق(نيمه عميق) بررسي مي کنيم صفر تا دو کيلومتري را کم عمق مي گوييم .

*عميق (ميکروسکوپي)*

1. خوردگي شيميايي: واکنش‌هايي که سيال مي تواند با سنگ داشته باشد باعث حل شدن سنگ در سيال مي شود.
2. حرارت و فشار: حرارت باعث انبساط ميکروسکوپي مي شود و شکاف‌هايي در سنگ به وجود مي آيد که باعث حرکت سيال مي شود.
3. نقص بلوري: نقص بلوري مي تواند در هنگام تشکيل بلور به وجود آيد.
تذکر: بلور نحوه قرار گرفتن اتم‌ها در کنار همديگر يا شکل هندسي منظم در کنار هم.
نقص بلوري به سه دسته تقسيم مي شود:
1. نقص بلوري (Point defect): يکي از عوامل آن نبود اتم در بلور است، دومين عامل حرکت يا جابجايي اتم (Shift) و سومين عامل نفوذ اتم ناخالص بزرگتر.
2. نقص خطي: هرگاه چند نقص نقطه‌اي با هم در بلور باشد باعث به وجود آوردن نقص خطي مي شود.
3. نقص صفحه‌اي: هرگاه چند نقص خطي با هم در بلور باشد باعث به وجود آوردن نقص خطي مي شود.
حرکت سيالات در منطق عميق تحت دو فعاليت انتشار(Infiltration) و نفوذ (Difussion) به وجود مي آيد، وضعيت ساختماني مي تواند در حرکت سيال در منطق عميق نقش داشته باشد. هرگاه سنگها تحت فشار و تنش قرار بگيرند نفوذ پذيري آنها بيشتر مي شود.

*نيمه عميق (ماکروسکوپي)*

1. شرايط زمين شناختي
الف – شرايط زمين شناختي
سنگ شناختي (Lithology)، نفوذ پذير (Aquifer)، نفوذ ناپذير (Aquitrad)
ب – شرايط ساختماني و تکتونيکي (درزه، گسل و چين و ...)
2. شرايط سيال: به غلظت و Ph (اسيدي يا بازي) آن بستگي دارد .
3. فشار هيدروليکي هم مي تواند يک عامل براي حرکت سيال در نيمه عميق مي باشد.
Q=-K h2-h1/L

*نحوه جدا شدن کانه از سيال کانه زا*

1. وزن مخصوص: ذخاير پلاسر هستند در ذخاير پلاسري به دليل اختلاف وزن مخصوص جدايش طبيعي صورت مي گيرد.
2. شرايط شيميايي(Eh,Ph): آهن براي اينکه به صورت هماتيت و مگنتيت رسوب کند نياز به يک محيط اکسيدي و Ph بالاي 6 نياز دارد . اگر کمتر باشد آهن محلول باقي مي ماند و اگر در محيط احيايي باشد آهن با گوگرد توليد پيريت مي کند و Ph بايد کمتر از 6 باشد.
3. حرارت و فشار: براي اينکه کانه بوجود بيايد بايد حرارت و فشار کم باشد تا حلاليت کم شود و رسوب گذاري بيشتر شود.

*مطالعه اشکال کانسارها (ore morphology)*

سنگ‌ها داراي اشکال زير هستند:
1. سنگ‌ها با ساختمان اوليه
2. سنگ‌ها با ساختمان ثانويه
ساختمان اوليه: در هنگام تشکيل سنگ در سنگ ايجاد مي شود . مثل Dike,sile
ساختمان ثانويه: که بعد از تشکيل سنگ در سنگ ايجاد مي شود . مثل : چين درزه و...
Syngenetic: به کانسارهاي گفته مي شود که ماده معدني و سنگ همراه (ميزبان) با هم (همزمان) تشکيل شده اند . مثل کروميت
Epigenetic: به کانسارهايي گفته مي شود که ماده معدني و سنگ همراه (ميزبان) با هم تشکيل نشده اند . معمولا سنگ ميزبان ابتدا و بعدا ماده معدني بوجود مي آيد . مثل کانسارهاي رگه اي.
که هر دوي اينها بيانگر ارتباط زماني بين ماده معدني و سنگ همراه از نظر ژنتيکي است .

*اشکال کانسارها*

الف) ايزومتريک: کانسارهايي هستند که ابعاد کانسار در تمام جهات تقريبا يکسان است.
ب) ستوني: کانسارهايي هستند که گسترش يک بعد نسبت به دو بعد ديگر خيلي بيشتر است .
ج) صفحه‌اي – تخت: کانسارهايي هستند که گسترش يک بعد نسبت به دو بعد ديگر خيلي کمتر است .

*کانسارهاي ايزومتريک*

1.توده اي(mass): کانسارهايي که ابعاد بزرگي دارند و در حدود 100 متر است.
2.لانه اي (nest) : که ابعاد آنها در حدود چند ده متر است .

*کانسارهاي ستوني*

1. دودکشي (cheimy) : حالت قائم يا نيمه قائم دارند .
2. مانتو (manto) : حالت افقي يا نيمه افقي دارند .
کانسارهاي ستوني مي توانند به صورت هاي منفرد و متجمع (دودکش و مانتو با هم) باشند .
کانسارهاي صفحه اي – تخت
1.عدسي – لنزي : نوعي از کانسارها که در قسمت مرکزي ضخامت بيشتر و هرچه به طرف حاشيه مي رويم ضخامت کم مي شود . مثل کروميت آلپي .
2. لايه اي : که ضخامت در سرتا سر آنها يکسان است . مثل زغال .
3. رگه اي : که خود به چند دسته تقسيم مي شود :
الف)رگه اي زين اسبي(saddle) : در چين ها بوجود مي آيند ، در ستيغ چين بيشترين فضاي خالي را داريم که فضا مناسب براي رسوب گذاري سيال کانه زا است . مثل طلا و منگنز .
ب) استوک ورک (stock work) : توده نفوذي نا هم شيب . طبق تعريف به کانسارهايي گفته مي شود که از تعداد زيادي رگه و رگچه تشکيل شده و شکل عمومي آنها ايزومتريک است . مثل کانسارهاي مس پورفيري .
ج) مشتمل : که خود به سه نوع نردباني ، موازي ، متقاطع تقسيم مي شود .

باقلايي (pinch & swell): اگر در يک سکانس استروگرافي (مطالعه لايه ها ، چينه شناسي) لايه ها به طور متناوب از جنس نفوذ پذير و ناپذير باشند ، اگر در چنين حالتي گسل بخورد ، صفحه گسل مکان مناسبي براي حرکت سال کانه زا خواهد بود .
حرارت سنجي زمين (Geo thermometry): مجموعه اي از روش هاي آزمايشگاهي که به کمک اين روش ها به شرايط تشکيل کانسار مي توان برد .
1. انکلوزيون سيالي (fluid inclusion) (ميانبار سيالي) : مهم ترين روش ژئوترمومتري است . با کمک اين روش حرارت و فشار کانسار را مي توان پيدا کرد و به کمک اين روش طبيعت سيال کانه زا هم پي برد .
تعريف : در هنگام رشد بلور حفره هايي در بلور ايجاد مي شود که اين حفره ها توسط سيالي که آن بلور از آن رشد مي کند پر مي شود . به آن حفره و محتويات آن انکلوزيون سيالي مي گويند .
محتويات حفره يک دست است اما با گذشت زمان به فازهاي مختلف تقسيم مي شود . براي مطالعه انکلوزيون سيالي از کاني هاي شفاف مانند : کوارتز ، کلسيت ، هاليت ، فلوئورين ، باريت و ... استفاده مي شود .
محتويات انکلوزيون شامل آب ، دي اکسيد کربن ، کلر و روي ، سولفات و کربنات هاي سديم ، پتاسيم ، منيزيم و کلسيم است .

*رده بندي انکلوزيون‌ها*

الف) رده بندي فازي (Nash) ب) رده بندي ژنتيکي (Genetic)
رده بندي فازي (Nash) خود به 5 دسته تقسيم مي شوند:
1. دوفازي: فاز مايع، حباب‌هاي کوچک گاز
2. دوفازي: فاز مايع، حباب‌هاي بزرگ گاز
3. پلي فاز: فاز مايع، حباب گاز، جامد (کاني)
4. مايع (آب بيشتر، دي اکسيد کربن کمتر)، حباب گاز
5. مايع (آب کمتر، دي اکسيد کربن بيشتر)، حباب گاز
رده بندي ژنتيک بر اساس نوع تشکيل:
1. انکلوزيون‌هاي اوليه: که محتويات آنها متعلق به همان سيالي است که بلور از آن رشد کرده است.
2. انکلوزيون‌هاي ثانويه: که محتويات آنها متعلق به يک سيال ديگر است نه آن سيالي که بلور رشد کرده است.
3. شبه انکلوزيون: که شبيه انکلوزيون ثانويه است اما عملاً اوليه است.
نکته: اندازه انکلوزيون‌ها متغيير است و بين (1-100) ميکرون است.
روش کار: نمونه‌هاي انکلوزيون را پيدا کرده و به آزمايشگاه مي بريم و تيغه‌هاي 1 ميليمتري تهيه مي کنيم. اين تيغه‌ها به وسيله ميکروسکوپ‌هاي مخصوصي که داراي سيستم گرم و سرد کننده است قرار مي دهند به اين صورت که براي مشخص کردن درجه حرارت تشکيل کانسار ابتدا نمونه را گرم مي کنند تا محتويات انکلوزيون به حالت اول يعني(هموژن) برسد اين حرارت بعنوان حداقل درجه حرارت کانسار قرار مي دهيم. حرارت را ادامه مي دهيم تا انکلوزيون از بين برود و اين را حداکثر حرارت انکلوزيون قرار مي دهيم و به کمک اين رنج حرارت پگماتيتي و ... را مشخص مي شود.
براي مشخص کردن درجه شوري: در حين سرمايش کاني هاي نمک رسوب مي کنند که با مقدار رسوب کاني هاي نمک و مقايسه آن با انکلوزيون اوليه يک درصد شيميايي مشخص مي شود.
2. سنتز (به طور مصنوعي ساختن) کاني‌ها: با مخلوط کردن درصدهاي مشخص يک کاني چند نمونه تهيه مي‌کنيم اين نمونه‌ها در دستگاه مخصوص قرار مي دهيم و در هر نمونه درجه و حرارت و فشار خاص خود آن را تنظيم مي کنيم و در نهايت بلور رشد مي کند. هر کدام که نزديکترين شباهت را به نمونه طبيعي داشت آن را درجه حرارت آن کاني قرار مي دهيم. از اين روش براي تهيه الماس استفاده مي شود.
3. روش نقطه ذوب: در اين روش از يک نمونه خالص طبيعي استفاده مي شود به اين ترتيب که نمونه را در کوره مخصوصي حرارت مي دهند تا اينکه به نقطه ذوب برسد دقيقا در حرارتي که کاني شروع به ذوب شدن مي کند آن را حد پايداري کاني قرار گرفته مي گويند.
اتکتيک(eutectic): نقطه ذوب مجموعه از کاني‌ها کمتر از نقطه ذوب تک تک آن کاني‌ها است. مثلا اوليوين به تنهايي در 1000 درجه و کروميت در 900 درجه سانتي گراد ذوب مي شود اما مجموعه اين کاني‌ها در کمتر از 900 درجه سانتي گراد ذوب مي شود.
4. روش تبديل:
ايزومروف: شکل ثابت و فرمول متغيير مثل آلبيت و انورتيت.
پلي مروف: چند شکلي و فرمول ثابت مثل کربن و الماس، کلسيت اراگونيت.
در کالکوپيريت اگر حرارت بالاي 500 درجه سانتي گراد باشد ارتورومبيک و اگر زير 500 درجه سانتي گراد باشد مکعبي مي شود.
5. Exsolution: اگر محلول جامد در حين سرد شدن بدون اضافه و يا کم کردن عنصري در سيستم حداقل به دو کاني کريستاله تبديل شود به آن مي گويند و بافتي که به وجود مي آييد بافت با هم رشد کرده (exsolution) مي گويند.
به اين صورت نمونه‌اي که داراي بافت با هم رشد کرده انتخاب مي کنيم اين نمونه داراي شرط هاي زير است:
1.داشتن کاني ميزبان و داشتن کاني‌هاي همراه به صورت تيغه.
2. حد پايداري کاني ميزبان بالاتر از کاني همراه باشد.
3.شبکه بلوري ميزبان بايد بزرگتر از شبکه بلوري کاني همراه باشد.
6.ايزوتروپ: عدد اتمي ثابت، عدد جرمي متفاوت.
در ژئوترمومتري از ايزوتروپ هاي پايدار استفاده مي شود که هيدروژن و اکسيژن و گوگرد است.

انتهاي پيام