Spektri-IP-tuloksia Keivitsan

Transkriptio

1 ]NOL, RAPORTTITIEDOSTO GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Departrnent of geophysics Heikki Vanhala Raportti: SpektriIPtuloksia Keivitsan NiCuPGEesiintymalta

2 Sisällysluettelo sivu 1 Johdanto 2 Tutkimuskohde 3 Laboratoriotulokset 3.1 Malmipitoisuus ja IPIDC 3.2 Näytteiden mineralogia ja tekstuuri 3.3 SpektriIPtulokset 3.4 Kuvatekstit ja kuvat 4 Maastomittaukset 4.1 Tulokset 4.2 Kuvatekstit ja kuvat 5 Tulosten tarkastelu ja johtopäätökset Liitteet

3 1 Johdanto Keivitsassa tehdyt mittaukset liittyvät Phoenixin IPkaluston testaukseen. Hankkeen painopiste oli tässä tapauksessa enemmän itse menetelmässä, kuin laitteiston orninaisuuksissa. Hanke perustui maasto ja laboratoriomittauksiin ja siinä tutkittiin spektriip ja IPIDCmittausta Keivitsan malmityyppien luokitteluun. Keivitsansarvi sopi testipaikaksi hyvin koska (1) alueen kivilajivaihtelu oli vähäistä, (2) malmin tekstuuri oli pirotteinen ja (3) malmipirotteen rinnalla esiintyi arvoton, mutta tekstuuriltaan malmin kaltainen 'Ifalse ore"pirote. Hanke alkoi kairareikä R679 näytteiden laboratorioip mittauksilla. Reikä ja näytteet oli valittu 1. Kukkosen tutkimuksen tarpeisiin, mutta etenkin tärkein malmityyppi (NiCuPGEpirote) oli hyvin edustettuna. Ensimmäisessä maastokokeessa keväällä 1994 mitattiin 112 km:n pituinen profiili malmin pintapuhkearnan yli (linja ). Tämän jälkeen mitattiin laboratoriossa kahden kairareiän (R828, R829) näytesarjat. Näytteet olivat Tapani Mutasen valitsemia tyyppinäytteitä: R828 edusti yleisintä malmityyppia (NiCuPGEtyyppi) ja R829 arvotonta falseoretyyppiä. Toinen maastokoe lokakuussa 1994 kohdistettiin ennalta valittuihin falseore ja malmityyppeihin. 2 Tutkimuskohde Keivitsan NiCuesiintymä liittyy emäksiseen halkaisijaltaan 45 km:n kerrosintruusioon. Malmiaihe sijaitsee intruusion koillisosassa Keivitsansarvinimisella harjanteella. Mineralisaation metallipitoisuudet ovat alhaisia (Ni.2.4 %, Cu.4.7, PGE+Au.51 ppm), mutta se on erittäin suurikokoinen. E. Vanhasen mukaan arviot useiden satojen mil.joonien tonnien esiintymästä ovat realistisia (GTK:n pikahippu , ). Esiintymä poikkeaa aikaisemmin tunnetuista NiCumalmeista, ja sitä pidetään geologisesti omana tyyppinään. Muodostuman ikä on uusimpien tulosten mukaan 2.5 Ga. Muodostumasta ja sen erilaisista malmityypeista esitetään lyhyt kuvaus GTK:n ekskursiooppaassa (Tapani Mutanen, 1989, Koitelainen intrusion and Keivitsa Satovaara complex. Excursion guide, 5th int. platinum symposium. OpasGuide 2 8: Intniusio on metasedimenttien ja metavulkaniittien ympäröimä. Sen reunaosissa, etenkin etelälaidalla, suurikokoiset liuske ja vulkaniittisulkeumat ovat tyypillisiä. Intruusion kivilajit vaihtelevat peridotiitista kvartsi ja maasälpäpitoi

4 siin kiviin. Muodostuman keskellä oleva duniittiserpentiniittimöy kky (kuva 1 ) ei ilmeisesti liity geneettisesti muodostumaan. Massiivisia Curikkaita sulfidijuonia on tavattu läheltä muodostuman alakontaktia. Pohjaosan gabroissa ja pyrokseniiteissa esiintyy massiivisia ja pirotteisia joitain metrejä paksuja sulfidikerroksia, joissa arvometallien määrä on kuitenkin hyvin pieni. Myös peridotiitin yhteydessä tavataan kiisurikkaita pirotteisia ja kompaktisia osueita, joissa arvometallien määrä on, niin ikään, hyvin pieni. Kuvassa 1 esiintymat A, B ja C ovat arvometalliköyhiä massiivisiapirotteisia sulfideja. Esiintyma D, jonka kohdalla ja lähistöllä testimittauksia tehtiin, edustaa Keivitsan NiCuPGEmalmityyppia, jossa kiisut esiintyvät pirotteena oliviinipyrokseniittisessa kivessä. Vuorirniesyhdistyksen ekskursiooppaassa (Tapani Mutanen, Keivitsan intruusio. Vuorimiesyhdistyksen syysekskursio Lappiin , moniste) on maininta Keivitsansarven malmityypeista: alueella (Keivitsansarvi) tavataan 56 primaaria malmityyppia ja lisäksi näistä syntyneitä sekundaarimalmityyppeja (hydrautuneitalmetamorfoituneita). Paämalmityyppi on CuNiPGEAupitoinen pirote. Muista malmityypeista mainitaan NiPGEtyyppi (NiPttyyppi), joka vaihettuu ns. välimuotomalmityypin kautta normaaliksi paämalmityypiksi. Keskeinen etsinnallinen ongelma Keivitsansarvessa on aiheutunut kivista, joista käytetään nimitystä "false ore". ~alseorea esiintyy malmin laidoilla, päällä ja sisällä ja se muistuttaa ulkonäöltään pirotteista arvomalmia, mutta sen metallipitoisuudet ovat pieniä sulfidipirotteen ollessa lähinnä magneettikiisua. Falseorea lienevät myös arvottomat massiiviset kiisujuonet. 3 Laboratoriotulokset 3.1 Malmipitoisuus ja IPDC Laboratoriossa mitattiin kolmen reiän näytteitä: R679 R828 R829. Reiän R679 kokonaispituus oli 96 metriä, naytteet (4 cm pitkiä kairasydänpuolikkaita) oli kerätty 1 metrein välein. Kahden muun reiän naytteet olivat 1 15 cm pituisia kairasydänpuolikkaita. R828 edusti paämalmityyppia ja R 829 falsea. Lisäksi mitattiin paljastuma ja lohkarenaytteita.

5 Reiän R679 alkuosassa (kuva 2) väli 125 m edustaa paämalmityyppia (NiCuPGE), jossa Cupitoisuus on yli.5 %, Nipitoisuus lähes.5 %, Pt+Au yli.5 ppm ja rikkipitoisuus 2 % paikkeilla. Paämalrnityypin jälkeen väli m on falseorea: Rikkipitoisuus vastaa malmia, mutta Cu, Ni, PGE+Au ovat pieniä. 35 m:n jalkeen ei pidempia yhtenäisiä malmin tai falsen usueita ole. Välillä 57 m metallirikkisuhteet ovat lähellä paämalmityyppia, mutta pitoisuudet, etenkin Cu, ovat hieman pienempiä. NiPGEtyypillä NiICuja WAusuhde cvat korkeita, joten väli 45, tai osa siitä, voi edustaa tätä tyyppiä (kuva 2b). Reiassa R679 parhaimmat johtavuudet mitattiin näytteille väliltä 1432 m, joista osa on siis CuNipitoisuuksien mukaan paämalmityyppia ja osa falseorea (kuva 2c). Kohonnut johtavuus painottuu enemmän malmityypin puolelle. Hyvä johde pisteessa 64 on kiisujuoni ja pisteessa 51 hydrautunut paämalmi. tyyppi. Polaroituvuus taajuudella 1 Hz (kuva 2c) on huomattavan korkea koko reiän pituudella, eikä malmikohta erotu sen perusteella. Reika R828 edustaa paämalmityyppia (kuva 3). Edellisesta poiketen suuri osa näytteistä on polaroitumattomia (taajuudella 1 Hz). Lisäksi johtavuus on keskimäärin parempi kuin reiän R679 näytteillä. Reikä R829 edustaa falseorea (kuva 4). Toisin kun reiassa R679, kaikki falseore naytteet ovat huonoja johteita. Vaihesiirto (1 Hz) on tyypillisesti 1 2 mrad luokkaa. Reiassa R828 johtavuudella ja Cupitoisuudella on heikko positiivinen korrelaatio (kuva 5a). Myös reiän R679 tapauksessa kohonnut johtavuus liittyy valtaosin suurimpiin metallipitoisuuksiin, mutta reiassa R828 tavattua korrelaatiota ei esiinny. Reiän R828 naytteet, joiden ominaisvastus on alle 1 nm, ovat kaikki heikosti polaroituvia. Välillä 11 Qm osa näytteistä polaroituu voimakkaasti, osa ei ollenkaan. Yli 1 i2m naytteet polaroituvat kaikki hyvin (kuva 5b). Tilanne muuttui hieman, kun naytteet (mittauksen jälkeen) sahattiin poikki (niin että toinen kappale oli 113 ja 213 alkuperäisestä): Poikkisahauksen seurauksena heikosti polaroituvien näytteiden määrä väheni, eli osa näytteistä muuttui polaroituviksi. Sitä, liittyykö ilmiö mahdollisesti malmimineraalien tekstuuriin vai elektrolyyttiin vai molempiin, käsitellään myöhemmin. Reiän R679 laboratoriotuloksista on tehty erillinen raportti: "Heikki Vanhala, 1993, Indusoitu polarisaatio Keivitsan reikä R679 näytteissä". Kemiallisia analyysituloksia ei raporttia tehtäessä ollut käytettävissä, mutta naytteet jaettiin

6 viiteen (5) ryhmään ulkoisen olemuksen (kivilaji/tekstuuri, malmimineraalit) perusteella. Falseoren problemaattisuudesta antaa kuvan se, että makroskooppinen luokittelu vastaa jaottelua johon päädytään alkuainepitoisuuksien perusteella paitsi falseoren kohdalla joka on luokittunut malmiksi! Kemismin mukaisen ja ulkoasuun perustuvan luokittelun vastaavuus näkyy kuvassa 6: Luokat A ja D sisältävät hyvin vähän kiisuja (rikkiä) ja arvometalleja, luokka D on lähellä malmia (S ja Cu pienempi kuin malmilla), luokassa C Cu on alhainen ja Ni/Cusuhde korkea mahdollisesti NiPttyyppi, ja luokka B, joka sisälsi siis sekä varsinaisen malmin että falseoren. Näyteryhmissä, joissa luisuja oli enemmän (B, C ja D) vaihesiirto kasvoi johtavuuden kasvaessa. Kahdessa kiisuttomassa ryhmässä (A ja E) tilanne oli päinvastainen eli vaihesiirto kasvoi resistiivisyyden kasvaessa. 3.2 Näytteiden mineralogia ja tekstuuri Päämalmityyppi on keskirakeista oliviinipyrokseniittia. Oliviinia oli runsaimmin päämalmityypin kivissä, mutta kohtalaisesti myös reiän R829 falseoressa. Satunnaisesti oliviinia oli koko reiän R679 matkalla. Plagioklaasia oli satunnaisesti reiän R679 loppuosassa ja kahdessa muussa reiässä. Osa näytteistä oli suuntautumattomia, osa suuntautuneita. Muuttuminen vaihteli terveestä voimakkaasti metamorfoituneeseen (klospafkivi). Reiässä R679 kiisurikkaat kivet ovat hyvin säilyneitä välillä 12 m ja enemmän tai vähemmän muuttuneita tästä alaspäin 35 m asti. Reikien R828 ja R829 näytteet olivat terveitä. Kuvia oliviinipyrokseniitista ja metamorfoitununeesta malmityypin kivestä löytyy Vanhalan (1 993) edellämainitusta raportista. Metarnorfoituneelle malmityypille oli tyypillista sulfidirakeiden uudelleenkiteytyminen epämääräisen muotoisiksi. Reiälle R828 oli tyypillista tekstuuri, jossa suuri osa näytteesta oli kiisutonta, malmimineraalien keskittyessä kapeisiin kerroksiin. Sähkönjohtokyvyn ja IPefektin kannalta reikien R828 malmityypin ja R829 falseoren malmimineraalien tekstuurit poikkeavat oleellisesti. Falseoressa malmimineraalit ovat jakautuneet tasaisesti koko kiven alueelle ja malmimineraalien muoto on vähemmän vierasmuotoinen kuin malmissa. Itse malmissa malmimineraalit esiintyvät enemmän vierasmuotoisina, paikoin interkumulusfaasimaisesti täyttäen aikaisemmin kiteytyneiden oliviini ja pyrokseenirakeiden välitiloja. Edelleen, malmityypin näytteissä on tyypillisesti suuria kiisuttomia alueita, kiisujen keskittyessä suppeisiin vyöhykkeisiin. Tämä piirre

7 ei kuitenkaan ollut hallitseva reiän R679 naytteissa. Reiän R679 alku ja loppuosan naytteissa oli tyypillisesti hienorakeinen (alle.2 mm) magnetiitti ja kiisupirote. Tekstuurin ja johtavuuden/ipefeklin välistä riippuvuutta käsitellään tarkemmin myöhemmin kirjoitettavassa raportissa. Ei metamorfoituneen malmityypin laboratorioiptulokset rei'istä R679 ja R 828 poikkesivat toisistaan täysin: Reiän R679 malrnien tyypillinen ominaisvastus oli satojen ohimetrien luokkaa, reiän R828 ohimetrien luokkaa. R 679:n naytteet ovat tyypillisesti hyvin polaroituvia, mutta R828:n naytteet usein, etenkin alataajuuksilla, polaroitumattomia. Kuvassa 7 on kummastakin reiasta (R679, R828) 8 malmityypin peräkkäistä vaihespektriä noin 1 metrin matkalta. R679:n tapauksessa puolet spektreistä (1 4, 15, 17, 18) on toistensa kaltaisia ja mittaustulos stabiili. Lopuista näytteistä yksi oli huono johde, ja kolmen muun tapauksessa spektri oli omituisen muotoinen, ja se muuttui kun mittaus tehtiin näytteen toisesta pisteestä. Toistettaville spektreille yhteisenä piirteenä on vaihehuippu alataajuuksilla ja vain heikosti kohti ylimpiä taajuuksia kasvava vaihesiirto. Kyseisen kaltainen spektri on sopusoinnussa naytteiden raekokojakaumien kanssa. Reiän R828 spektrien poikkeavuus ei liity pelkästään naytteiden hyvään johtavuuteen. Kuvassa 7 naytteiden 59, 77, 9 ominaisvastus on luokkaa 15 Qm, mutta spektreissä ei ole juurikaan kiisupirotteelle tyypillisiä piirteita. Poikkeavin on näyte 48: vaihehuippu on lähes 1 mrad, mutta väärän merkkinen (vastaavasti, amplitudi ei pienene taajuuden kasvaessa vaan suurenee). Piirre toistui myös lyhennetyllä 2/3näytteellä. Hydrautuneilla malminäytteillä (R679) vaihesiirto oli korkea, 57 mrad alimmilla taajuuksilla. Hydrautuneilla falseorenäytteillä oli vastaavia piirteitä (kuva 8a). Onko piirre tyypillinen vai sattuma, on epävarmaa koska havaintoja kummastakin on vain muutama. Falseore naytteiden spektrit reiasta R829 olivat hyvin stabiileja ja keskenään samanlaisia (kuva 8b). Vaihespektri oli alataajuuksilla tasainen kasvaen hieman ylimmillä taajuuksilla. Kuvassa 8c on esimerkki neljästä enemmän tai vähemmän tyypillisestä reikä R679:n spektristä. Nayte 5 on pyrokseniitti reiän R 679 yläosasta. Kivessä on hieno kiisupirote. Nayte 46 on mahdollinen NiPt

8 tai välirnuotomalrnityyppi. Näyte R59 edustaa heikompilaatuista NiCumalmia ja näyte 87 malmitonta pyrokseniittia reiän loppuosasta. Kairasydännäytteiden lisäksi mitattiin joukko lohkarenäytteitä (kuva 9). Osa lohkarenäytteistä otettiin paljastumista (montuista), osa kerättiin lohkarekasoista, eikä niiden varmaa alkuperäistä sijaintipaikkaa tunneta. Lohkarenäytteet olivat osittain tai kokonaan rapautuneita. Ominaisvastus oli parinsadan ohrnimetrin luokkaa ja vaihespektri tyypillisesti tasainen tai hieman notkomainen (vaihesiirto kasvoi sekä ylä, että alataajuuksia kohti. Kuvassa 1 on täysin morouttuneen malmin ja irtomaan (moreenin) vaihespektrejä. 3.4 Kuvatekstit ja kuvat Kuva 1. Keivitsan geologinen kartta Mutasen (1 989) mukaan. Kuva 2. R679:n analyysituloksia ja laboratorioiptuloksia (IP ja ominaisvastus taajuudella 1 Hz). Kuva 3. R828:n analyysituloksia ja laboratorioiptuloksia (IP ja ominaisvastus taajuudella 1 Hz, kuvassa PdlAu suhde, koska Ptanalyysiä ei käytettävissä). Kuva 4. R829:n analyysituloksia ja laboratorioiptuloksia (IP ja ominaisvastus taajuudella 1 Hz, kuvassa PdlAu suhde, koska Ptanalyysiä ei käytettävissä). Kuva 5. (a) Kuparipitoisuuden ja ominaisvastuksen valinen riippuvuus reikä R 828:n näytteillä; (b) vaihesiirron ja ominaisvastuksen (1 Hz) valinen relaatio reikä R828 ja R829 niiytteillä; (c) vaihesiirron ja ominaisvastuksen (1 Hz) välinen relaatio reika R828 näytteilla. Naytetta lyhennetty 213osaan alkuperäisestä; (d) vaihesiirron ja ominaisvastuksen (1 Hz) valinen relaatio reika R 828 näytteilla. Naytetta lyhennetty 113osaan alkuperäisestä. Kuva 6. Makroskooppisen luokittelun ja kemiallisiin analyysituloksiin perustuvan luokittelun vastaavuus, kairareikä R679. Kuva 7. Reikien R679 ja R828 malmityypin (eimetamorfoitunut) tyypillisiä laboratoriovaihespektrejä. 111, 213 ja 113 alakuvassa viittaavat kokonaiseen ja kutka istuihin näytteisiin.

9 Kuva 8. (a) hydrautuneen malmiiyypin (25, 51 ) ja hydrautuneen falseoren (28, 31) laboratoriospektrejä; (b) terveen falseoren laboratoriospektrejä; (c) esimerkkejä reiän R679 spektreistä, 5 on pyrokseniitti, jossa vain heikko kiisupirote, 46 on NiPt pitoinen pyrokseniitti (NiPttyyppi?), 59 on heikkolaatuinen NiCuiyyppi, 87:ssä on hienorakeinen magnetiittikiisupitote. Kuva 9. Lohkareniiytteiden vaihe ja amplitudispektrejä. Kuva 1. Irtomaan ja moroutuneen malmin vaihespektrejä (irtomaan in situspektri vastaa laboratoriossa mitattua.

10 Kuva 2. Depth (m)>o 1) Depth (m)>o P I I t Dspth (m) >

11 Kuva 3. Depth (ml > Depth (ml > Depth (ml > 1 2 3

12 Depth (ml > Kuva 4.

13 Kuva 5. Q c n. C 1 a I ' Resistivity (nml 1.I o4 1 ' Resistivity (Rml Resistivity (R.m) Kuva 6.

14 Kuva ai.i i io im io' id

15 Kuva 8.

16 Imo. i1. 4 C 1 1 mlj 1 1 I Z ;T'"il: 9 Kuva 9. lmo 1' l' mtj pmr; imo (OO MU r LI. y.". El" = f : 1 f 1 B E Ihl I LI. hn". I ai.l l 1 1 1' $. Fri Nl Kuva 1

17 4 Maastomittaukset 4.1 Tulokset SpektriIPmaastomittauksia (DD, a2 m, n=3, satunnaisesti n=2 ja n=4) tehtiin huhtikuussa (L) ja lokakuussa (L 1 L5) Ensimmäisessä mittauksessa kaytettiin teräselektrodeja, jotka toimivat (kokeilujen mukaan) ainakin vahvoilla signaaleilla moitteettomasti. Jälkimmäisessä mittauksessa käytettiin PbPbC1elektrodeja. Vastaanotin pidettiin ja maadoitettiin potentiaalidipolin puolivälissä eli, nykyisen näkemyksen mukaan, mittaustuloksessa (ylätaajuuksilla) on vain (1) signaalin voimakkuudesta ja vahvistuksesta johtuva virhe, (2) elektrodiresistanssista johtuva virhe ja (3) induktiivisesta kytkemästä johtuva virhe. Kahta ensinmainittua virhettä on käsitelty raportissa "Heikki Vanhala, 1994, Phoenix IPV5 vastaanottimen kalibrointimittauksia; yhteenveto testeista huhtikuuhun 1994 asti". Tilanne Keivitsan mittauksissa oli lyhyesti se, että 125 mv (+/ 5 mv) potentiaalisignaalilla ja vahvistuksella numero 1 (ja ) laite mittasi oikein koko taajuuskaistalla. Suuremmilla vahvistuksilla virhe kasvoi. Maastokokeiden mukaan signaalin pienentäminen pienensi vaihesiirtoa laboratoriossa tulos oli vastakkainen. Maastomittauksiin lienee perustellumpaa soveltaa maastokoetta. Induktiivinen kytkentä kasvaa taajuuden ja johtavuuden kasvaessa. Esimerkiksi parametreillä DD, n=3 ja a=2 m, homogeenisen maan tapauksessa kun p = 1 Qm vaihevirhe on taajuudella 2 Hz luokkaa 6 mrad (2 Hz:llä 6 rnrad). Malmin johtavuudet voivat laboratoriomittausten perusteella olla luokkaa 11 Qm, joten induktiosta syntyvä vaihevirhe on näissä tapauksissa merkittävä. Kuvaan 11 on merkitty mittauslinjojen (, 1,.. 5) sijainti ja mittauspisteet. Lisäksi kuvaan on merkitty vaihesiirto ja ominaisvastus (1 Hz) linjalla L. Edelleen, kuvassa on yleistys nikkelin ja kuparin pitoisuuksista muodostuman pintaosissa mittauslinjalla L (kyseessä on kirjoittajan näkemys, joka perustuu kairausprofiilitulosteisiin). Kirjaimet af viittaavat tyypillisiin maastospektreihin, joista keskustellaan myöhemmin. Mittauslinja L alkaa Keivitsan tieltä ja kulkee maen yli suolle ja edelleen seuraavan maen korkeimmalle kohdalle. Kuvassa 11 näkyy, että linjalla L pieniä (tai positiivisia) vaihesiirtoja on mitattu kolmessa kohdassa. Kaikkiin kolmeen kohtaan liittyy ympäristöään parempi johtavuus ja kohonnut kuparipitoisuus. Nollalpositiivinen vaihesiirto mitattiin myös linjalla L2 hyvän johtokyvyn yhteydessä (kuva 12). Muuten polaroituvuuden arvo (1 Hz:llä) ei juurikaan korreloi malmin pitoisuuksien kanssa. (Jälkeenpäin on käynyt ilmi, että linja oli testilinjaksi huono,

18 sillä se kulkee pitkälti malmin rakenteiden myötäillen, ei niiden poikki. Vanhemmalla IPkartalla linja sijoittuu voimakkaasti polaroituvan ja polaroitumattoman alueen kontaktiin.) Kuvaan 13 on koottu tyypillisia spektreja mittauslinjalta (vaiheskaala on kaikissa kuvissa 1 dekadi). Spektri A on linjan alkupäästä kohdalta, jossa on kohonnut Ni ja Cupitoisuus. Spektrin muoto viittaa aidosti pirotteiseen kiveen, jossa on varsinaisen malmipirotteen lisäksi runsas hienorakeinen pirote. Spektrin B on laboratoriokokeiden mukaan tyypillinen malmityypin spektri. Spektrille C on tyypillistä tasaisuus. Vastaavia spektreja mitattiin laboratoriossa mm. NiPttyypille ja falseorelle. Spektrissa D vaihesiirto kasvaa seka ylataajuuksille, että alataajuuksille. D:n kaltaisia spektreja (kuten myös A: n ja osittain myös C:n) mitattiin laboratoriossa heikolle NiCutyypille ja rapautuneille lohkarenaytteille (malminaytteita). E on tyypillinen hyvin heikon pirotteen spektri, samoin molemmat kuvan F esimerkit. Kaiken kaikkiaan, varsinaisia malmityypin spektreja mitattiin linjalla (yllättävän) vähän. Jos polaroitumattomia kohtia pitää malmityyppeina, tulos vastaa paremmin odotuksia. Suuri osa spektreista oli lähinnä heikolle malmityypille ja rapautuneelle malmille tyypillisia. Hyvin heikolle tai hienorakeiselle pirotteelle tyypillisiä spektreja mitattiin vain linjan loppupäässä välillä Jälkimmäinen maastomittaus kohdistettiin tunnetuille falseore ja malmityypeille. Kuvassa 14 spektrit A, B ja C on mitattu paikoilla, joissa on kairattu falseorea (tai arvellaan olevan falseorea): Spektri on alataajuksilla tasainen, kasvaen heikosti tai voimakkaammin kohti ylataajuuksia. Kuvassa 15 linja L2 on mitattu tunnetun falseoren yli (kolme ensimmäistä pistettä, linjan L2 loppuosa on malmityyppia). Spektri B' on mitattu linjalla L3, mutta n:n arvolla 3 ja edustaa näin hieman syvempää leikkausta. Spektri on malmityypille tyypillinen. Vastaava tilanne on ollut myös linjalla L5. Linjalla 3 tilanne on ilmeisesti se (kairausprofiilien perusteella), että NiCurikkaamman kiven paalla on kerros falseorea. Linjalla L2 (kuva 17) mitattiin tunnetun falseoren yli. Kolmen ensimmäisen pisteen, eli falseoren, jälkeen spektri muuttuu malmityypille tyypilliseksi: Vaihesiirto kasvaa koko taajuusalueessa kohti alataajuuksia. Nopea vaihesiirron kasvu ylimmilla taajuuksilla johtunee induktiivisesta kytkennasta (kulmakerroin on lähellä arvoa 1). Linja L4 mitattiin malmityypin paalla. vaihesiirto kasvaa kohti seka ylä että

19 alataajuuksia. Spektrien muodon ja mittauspararnetrien perusteella suuri osa ylataajuuksien vaihespektrista kuvaa kiven ominaisuuksia (kyse ei, kuten edellisessa tapauksessa, ole induktiivisesta vaihevirheestä). Linja L1 ja linjan L2 alkuosa mitattiin reiän R829 kohdalla. Maastospektrit eivät vastaa tarkalleen laboratoriossa mitattuja spektreja, mutta ovat oleellisesti samantyyppisiä. Linja L4 mitattiin osittain reiän R828 kohdalla. Laboratoriossa mitattuja alhaisia ominaisvastuksia ja nollavaihesiirtoja ei maastokokeessa havaittu. 4.2 Kuvatekstit ja kuvat Kuva 11. SpektriIPmittauslinjat (5) ja mittauspisteet (kolmio ja neliö), vaihesiirto ja ominaisvastus (1 Hz) linjalla L, pintaosan Cu ja Nipitoisuus linjalla L ja tyypillisten esimerkkispektrien sijainti. Kuva 12. Vaihesiirto ja ominaisvastus (1 Hz) linjoilla L1 L5 ja pintaosan malmityyppi. Kuva 13. tyypillisiä vaihespektreja linjalta (DD, n=3, a=2 m). B edustaa laboratoriokokeiden mukaan malmityyppiä, F heikkoa ja hienorakeista pirotetta, muut lähinnä heikkoa NiCumalmityyppia ja rapautunutta malmia. Kuva 14. Tyyppispektrit linjoilta L1 (A), L2 (B) ja L3 (C).

20 Kuva 11.

21 Kuva 12.

22 3 L L512.5 f A L512.5 f ä mvig1 34 mvig2 17 mvig Rm 12 Rm 1995 Rm 21 I l (Al I I 1 I (Bl, I I 2 I (C), I I u 2 w k= ~ 1 V> A C n I :: 5 4 E E Q C n I A A A 2 / Q 4 á I I I I I 1 I I I I I 2 1 I I I I.o 1.I 1 1 io2 1' io4.o ' ioj 14.o 1.I 1 1 1' 1' 14 Frequency (Hzl 2 I (Dl, I I L512.5 t mv/gl 149 Frequency (Hzl

23 Kuva L. rn X ;;E 2 E.%<oC n o mo I NN 2* 1 1

24 Kuva 15 ED ) m ni.i t io to' io'?o.

25 5 Tulosten tarkastelu ja johtopäätökset Hankkeessa tutkittiin spektri1p:n kayttöa Keivitsan malmityyppien luokitteluun ja testattiin Phoenixin IPlaitteistoa. Tassa raportissa käsitellään vain menetelmään ei laitteeseen liittyviä tuloksia. Hanke perustui maasto ja laboratorio IPmittauksiin ja ohuthietutkimuksiin, joiden lisäksi apuna on käytetty kemiallisia analyysituloksia ja kairausprofiileita. Keivitsan pirotteinen malmityyppi oli vastoin ennakkoodotuksia hyva johde laboratoriossa mitatut parhaimmat johtavuudet olivat luokkaa.1 1 S2m. Hyvin johtavat kivet olivat lisäksi (alataajuuksilla) heikosti, tai ei ollenkaan, polaroituvia. Hyvää johtavuutta on vaikea selittää tutkituissa hieissä havaittujen malrnimineraalitekstuurien perusteella ja selvitystä on tältä osin tarkoitus jatkaa. Pieni/olematon IPefekti liittyy hyvään johtavuuteen, kun malmimineraalit muodostavat kiveen niin yhtenäisen johdeverkoston, että virta kulkee näytteen päästä päähän elektrodisesti. Toinen (ehkä) mahdollinen selitys on hyvin pieni pintaimpedanssi malmirakeen ja elektrolyytin välillä. Tästä vaihtoehdosta ei ole esimerkkejä kirjallisuudessa, eikä ole varmuutta onko se edes mahdollinen. Metalli elektrolyyttirajapinta saadaan kuitenkin polaroitumattomaksi upottamalla metalli oman kationinsa väkevään suolaliuokseen (esim. käytössä olevat CuCuSO4, PbPbC1, AgAgC1elektrodit). Yhdistelmiin hyva johde heikko IP tekee mielenkiintoiseksi se, että sama tulos saatiin myös maastomittauksissa. Laiteongelmien takia tulos ei ole 1 prosenttisen varma, mutta myös aikaisemmassa 8luvulla tehdyssä IPmittauksessa on saatu samansuuntaisia tuloksia. Lisäksi, nyt mitatut anomaliat liittyvät CuNirikkaisiin kohtiin, eli samantyyppisiin kiviin missä ilmiö havaittiin laboratoriossa. Tassa raportissa tarkastellaan vaihespektrejä sellaisenaan. Aikaisemman kokemuksen perusteella esimerkiksi ColeColeparametrien määrittäminen antaisi oleellisesti paremman tulkintatuloksen. Edelleen tulkintaa voi tarkentaa spektristä laskettavilla raekokoestimaateilla. Mittaustuloksista laskettujen parametrien kayttöa tulkintaan tarkastellaan ja siitä raportoidaan myöhemmin. Menetelmän testaamisen kannalta Keivitsansarvella on sekä hyvät että huonot puolensa. Huonoja puolia ovat mm. malmityyppien runsaus ja niiden tekstuurien samankaltaisuus. Keivitsansarvessa on Mutasen (luvussa 2 mainittu lähde)

26 mukaan useita malmityyppeja; 56 paämalmityyppia, naiden välimuotoja ja lisäksi eri tyyppien hydrautuneita muunnoksia. Laboratoriokokeiden perusteella voi arvella hydrautuminen muuttavan seka malmin johtavuutta että polaroituvuutta. Kovin selkeää käsitystä asiasta ei kuitenkaan ole, koska laboratoriohavaintoja asiasta on niukalti. Testin kannalta hankalaa on se, että mahdollisten hydrautuneiden kivien sijainti mittausalueella ei ole tiedossa. Edellisen lisäksi tuloksia tarkasteltaessa on otettava huomioon malmin pintaosan rapautuminen, joka ainakin suurimmassa montussa näytti ulottuvan kohtuullisen syvälle. Johtopäätökset Vaihespektrit, jotka on mitattu (a) paämalmityypin päällä ja (b) falseoren päällä, poikkesivat toistaan. Ero on selkea, ja mikäli se on tyypillinen piirre. mainituille malmityypeille kuten näyttää, pystyy sen perusteella erottamaan mainitut tyypit toisistaan. Hydrautuneet malmityypit voivat tietyilta osin komplisoida tilannetta. Malmityypin ja pirotteen (falseore) spektri edustavat aaripaita, joiden lisäksi mitattiin lukuisia naiden välille (lhinna aikavakion perusteella) sijoittuvia spektreja. Todennaiköisesti myös naiden spektrien sisältämaa tekstuuriinformaatiota voi hyödyntää malmityyppien luokitteluun, mutta se edellyttää impedanssia kuvaavien numeeristen pararnetrien (esim. ColeCole) maarittämista. Kuvassa 15 esitetään selkea esimerkki spektrimittauksen ja perinteisen IPmittauksen erosta. Perinteisella 1P:lla (taajuus 1 Hz) malmi ja falseore antavat samaa suuruusluokkaa olevan mittaustuloksen. Spektrien aikavakiot sensijaan poikkeavat (arvion mukaan) enemmän kuin 4 dekadia.

27 I I I I I I L2&L4 ORE Ll&L3&L5 FRESH FALSE ORE I I I I I I.I 1 1 io Frequency [Hzl Kuva 15. Malmin ja falseoren insitu spektrit

28 Liitteet Reikä R679 laboratoriospektrit Reika R828 ja R829 laboratoriospektrit Maastospektrit linjalla L (X= , minaisvastus on virheellinen, ks kuva 1 1, jossa oikein) 4 Maastospektrit linjalla L1 (ks. kuva 12) Maastospektrit linjalla L2 (ks. kuva 12) 6 Maastospektrit linjalla L3 (ks. kuva 12) 7 Maastospektrit linjalla L4 (ks. kuva 12) 8 Maastospektrit linjalla L5 (ks. kuva 12) 9 Reika R679 naytteiden ominaisvastus ja vaihesiirto 1 Reika R828 naytteiden ominaisvastus ja vaihesiirto 11 Reika R829 naytteiden ominaisvastus ja vaihesiirto

29 1 f 1 :., Jlk

30

31 1 ilo],,.,, D, ilo w m o 1,;]..,,, 1 ri ilo m m 1 ai.t I 1 tm 1' 1' ni.i i 1 1 1' 1' C Dl.$ ' 1' Frr lihl I C C ai 1 i io IW 1' te 11.I I to IW 1' 1' FT Ohl hmcr Ikl ; p3 : : J7: : D, Jonuo $1: * ilo DWO nt ' 1' Fr Ohl Fr.guner Ohl a Fr*gmv lihl C ai.i ' 1' nt IW 1' 1' Fr Ohl Fn*imr Ohl C af.i i io iw 1' 1' o1.i i r iw 1' 1' ~~r W FIr Ohl

32 C ai.i i io IW 1' 1' Cv (ml

33 Arnplitude Inm) Arnplitude (Rm) o m E z E N N E E E E (PPJUI) OSOqd E (PPJUI) OSCqd,.".,... liii.li i i l... li i. E E E (PPJUI) eseqd (~PJUI) oseqd

34 = 7.5 2/3 1 icphiie I PI njnm I I I I I E.OI.t ' 1' Frequency IHz) Frequency (Hzl Frequency (Hzl

35

36 (PPJUI) OSPqd 4 4 (PPJUI) OSPqd E oog s! SS, 2,ö OIa IDI E 4 (PPJUI) OSPqd 4 E. (PPJUI) OSPqd

37

38 'P 2 12 E ; n R C a 1 1 1' > 3 C. ldb 3 'P g lo. 2 a C a 1 1 a.1.i 1 1 1' 1' 14 Frequency (Hzl 1.OI id tos 1'

39 jo' lol % a L mvig1 14 ~, mvig '" 1'Z.. c. C n C n C m 3, 1 1 1zg ' q 1 1': a 1 1 I I I I 1 I 1 I I 1.OI.I 1 1 id io' id 1' 14 Frequency (Hzl 1 ' w L 1' E Frequency IHz) ii n a C a L mvig2 1 I I I I I I.OI id 1' 14.OI.I 1 1 1' 1' 14 1 o4 1 ' 1oS* O 3 $ 1oZ. L mvig4 4 C A A 1' Z A A A ~ A C 3 a A A lo'g. " E n m 1 d 3 3 jo' L E id == e n a C a L mvig1 m 1 o4 ld. C v w 1 ' EI" n o a C a 1 ~ a L mvig2 1 o4 1' 3. C n m 1a)s 3, I I I I 1.OI.I 1 1 1ol 1' 14.OI.I 1 1 1' 1' 14 Frequency (Hzl

40 1.o1 I l ioz 1' 14 o.. Frequrncy (Hz) 1! I I I I ' 1' 14

41 .1.I 1 1 1' 1' 14 w LI@ E a w 9 C n I 1 4. C 1'Z P I.OI id 1' 14 Frequency (Hzl

42 v 1 ' 2 ld E n a C n L mv1gl ln4 i o' 1 ' L mvig1 1'3. c. C n 2 a C n v L l d p E., 14 1'3. c I I I I 1 1 I I I I IP 1' 14.OI id 1' 14 Frequency (Hzl w 1 ' Lld E 2 a C n L mvlg2 1 o4 1 ' 1' v P 2ld E. 1dE * a C n a L ' mvlgl ln ' P 3. 1dE 3 1 C 1 r 1 I I 1 1 I I I.OI rd io' 14.OI.I 1 1 ld 1' ta4

43 Frequency IHz)

44 L n3 a2m piste W51 36mV 2 L n3 a2m piste W52 41mV 2 I J 1 1' ' 1' 1' ' 1' 1' L n3 a2m piste W53 98mV I 1

45 1 ' L n3 a2m piste mV 4 L n3 a2m piste * 3. r. C n 1 ' n3 a2m piste mV 3 L n3 a2m piste mV 1 I o 1.I 1 1 1' loj 1' ' L n3 a2m piste Wxx 37mV 1 L n3 a2m piste mV : :

46 1 '! 12 E u M Q C n L n3 i2om piste %8 12mV ', 5 'P 212 E. yl e 2, LL 3 ' 1 3 Q u ~ n3 a2m piste mV7 1 * 3. r. C a 3 1 I I 1 I I I I I I I.o 1.I 1 1 1' 1' 1'.o 1.t 1 1 io2 1' 1' 1 L n3 a2m piste UI1 2. mv? negative phise I L n3 a2m piste UI2 2. mv? :: 1,, v., 1 1 '; negative phise, $ 1 \ 5 ' i: o 1.I ' 1' Frequency (Hzl 1 ' ] ~ n3 i2m piste mv? 2 1 I ! 1.O 1.I ' 1'

47 L n3 a2m piste C22 26mV 15 U) (II C L 1 1 I ' 1' 1' Frequency (Hzl L n2 a2m piste mV. Y> (II C n 1 1

48 L n2 a2m piste #14 27mV L n2 a2m piste Y15 2mV L n2 a2m piste #16 36mV ' 1' 1' 1' w E 12 w rn r n I 1 a L n3 a2m piste #18 9mV. 5 1 ' g B Elo2. c. V: % 2, n. 3 I ro 3 a L n2 a2m piste #19 18 mv 5 3. e n I I 1 1 I 5 1 I I I I I 5.O ' 1' 1'.O ' 1' 1'

49 w 1' E 2 a C n 1 1 Q L n2 a2m piste #25 21mV 15 1 ', u E 1'. r. U: O c n 3 ' L n3 a2m piste #26 6mV 1 > 3. r. C n I I I I I 5 1 I I I I I.o 1.I 1 1 1' ioj 1'.o 1.I 1 1 1' 1' 1' 1 1 ' L n2 a2m piste #27 34 rnv 1 1 I I 1.o ' 1'

50 Liite "I Reikä R679 Sarnple resistivity phase Qm mrad

51

52

53

54 Liite 7

55 Liite 1 '