GEOF YSI~LZSET MALMINETSINTATUTKIMUKSET

Transkriptio

1 7,. Q 19/4522/ KUUSAMO Kouvervaara Pertti Turunen GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjois-Suomen aluetoimisto Työraportti GEOF YSI~LZSET MALMINETSINTATUTKIMUKSET KUUSAMON KOUVERVAARASSA VUOSINA VLF-R:n vaihekulma ja näennäinen ominaisvastus

2

3

4

5

6 Taulukko 2 jatkuu. MITTA USTUWSTEN TARKASTELUA Liitteessä 2 esitetaan kuusi geofysikaalista maanpintamittauskarttaa Kouvervaaran kohteesta ja sen ympäristöstä. Vasemmalla ovat päällekkäin gravimetrinen ja magneettinen kartta, keskellä slingramin imaginaarija reaalikomponentti sekä oikealla VLF-R:n näennäinen ominaisvastus ja vaihekulma. Mittaustulokset ovat sopusoinnussa saman alueen kattavien kuvan 1 matalalentokarttojen kanssa. Magneettinen ja johdeanomalia sijaitsevat lentomittauksessa oikealla paikal- la; ts. lentomittauksen paikannuksessa ei ole virheitä. Ympäristöstä ei maanpintamittauksellakaan löydetty mineralisaatiolle jatkeita. Uraanietsintöjen yhteydessa osa mainitusta alueesta mitattiin myös skintillometrillä gammasäteilyn jakauman kartoittamiseksi. Tämä mittaus esitetaan kuvassa 10. Seuraavassa tarkastellaan kutakin käytettyä menetelmää erikseen. Tassa yhteydessa esitetään myös detaljisempia karttoja ja piirroksia kunkin menetelmän mittaustuloksista. Painovoimamittau s karttalehdellä S ja linjavälinä oli 50 - slingramissa ja magtehtiin neljässä osassa vuosina netometrauksessa linjaväli oli 100 m. Koh- Tässä tarkasteltava osuus valmistui ensim- teen ulkopuolella tehtyjen myöhempien karmäisenä kesäkuussa 1983 ja työn tarkoituk- toitusten tarkoituksena oli selvittää ympäsena oli nimenomaan mineralisaation raken- ristön geologisia rakenteita ja etsiä mahdolteen tutkiminen. Mittaussuunta tässä niin lisia uusia minaralisaatioita. kuin muissakin rutiinikartoituksissa oli N - Kuvassa 3 esitetään tutkimusalueen Bou-

7 guer-anomaliakartta. Kiisuuntuma kuvan keskiosassa sekoittuu voimakkaaseen gradienttiin eikä näy yhtenäisenä anomaliana. Bouguer-anomaliasta laskettu jäännösanomaliakartta on kuvan alaosassa. Jaännösanomalia laskettiin GEOSOFTin Gaussin kaistanpaästösuotimella. Tässä tapauksessa kaistanleveys oli kuusi standardideviaatiota. Harmaasavykuvassa on selvä, 0.1 milligalin anomalia samassa paikassa biotiittiserisiittiliuskeiden kanssa. Varsinainen mineralisaatio kartan keskiosassa sen sijaan näkyy hyvin heikosti. Myös mittauksen laatu erikoisesti kartan itälaidassa vaikuttaa heikolta. Mineralisaation heikon näkyvyyden takia painovoimakartan merkitys kairauksen ohjaamisessa oli vähäinen. Kuva 3. Kouvervaaran Bouguer-anomaliakartta (yläkuva) ja siitä laskettu jaannösanomaliakartta (alakuva) mineralisaatioalueelta. Alueellinen magneettinen mittaus tehtiin syksyllä Kartoitus tehtiin vertikaalikenttää mittaavalla Jalanderin flux-gatemagnetometrillä. Tämä mittaus esitetään liitteen 2 kartassa. Kouvervaaran minerali- saatio jakaantuu kahteen osaan kuvan keskelta länteen ja se aiheuttaa kenttään voimakkaimmillaan lähes 5000 nt:n anomalian. Kartan kaakkoisnurkan anomaliajakson aiheuttaja on serisiittiliuskevyöhyke.

8

9

10 Kuva 6. Slingram-mittaukset. Ylhäällä imaginaari- ja alhaalla reaalikomponentti. Reaalikomponentin maksimilukema %. 10'- -.O Slingram Kuva 7. VLF-R:n ominaisvastuksen vertaaminen slingramin komponentteihin.

11

12 Kohteeseen kairatut reiät sijoitettiin ensisijaisesti magneettisen totaalikomponenttikartan perusteella ja toissijaisesti VLF-R:n ominaisvastuskartan perusteella. Näiden lisäksi käytettiin vielä VLF-R:n vaihekulmakarttaa - muiden menetelmien merkitys käytännön prospektauksessa oli vähäinen. VLF-R-mittauksien tulkintaa käsi tellään myöhemmin enemmän. VLF-mittauksia tehtiin vain neljällä profiililla. Mittausten tarkoituksena oli tutkia miten maanpinnan kosteusvaihtelujen aiheuttamat anomaliat. eroavat kiisujen aiheuttamista. Kuva 9. VLF- ja VLF-R-profiileja suon ja kiisuuntuman yli.

13

14 Kuva 11. ip-mittauksen vaihekulma milliradiaaneina. Latauspotentiaalimittauskokeilu tehtiin GTK:n tasavirtalaitteella. Virtaa syötettiin kolmesta malmilävistyksestä: Taulukko 3. Latauspotentiaalimittauksen virransyöttöpaikat. Reikä SYVYYS Jännitettä kauas sijoitetun nollaelektrodin ja kairausprofiileilla liikkuvan mittauselektrodin välillä mitattiin 10 m välein. Jännitelukemat skaalattiin syöttövirran voimakkuudella, joka vaihteli paristojen heikkenemisen ja maan kosteuden takia. Mittaustulokset esitetaan käyrinä liitteissä Tulokset eivät anna paljon lisävalaistusta malmin rakenteeseen. Voidaan kuitenkin todeta, että reikien R331 ja R333 lukemat seuraavat toisiaan hyvin tarkasti mikä tarkoittaa sitä, että lävistykset ovat galvaanisessa yhteydessä toisiinsa. Reiän R327 lävistys taas on erillinen. TASAVIRTAMITTAUKSET Kouvervaarassa tehtiin tasavirtamittauksia kaikkiaan 438 pisteessä. Elektrodikonfiguraationa oli sekä Schlumberger- että puoli- Schlumberger-järjestelmä. Mittauspisteet sijoittuivat yhdeksälle profiilille, ja niiden ensisijaisena tarkoituksena oli tutkia kiisuesiintymän yläpintaa. Toisena lähes yhtä tärkeänä tarkoituksena oli menetelmäkokeilu kohteessa, jossa oli paljon kairanreikiä ja vastuskontrastit olivat suuret. DC-mittauksia käytettiin myös VLF-R-mittausten tulkinnan apuna sekä verrattaessa maanpintaja reikäluotauksista saatuja ominaisvastuksia. Mittaustulokset esitetaan liitteissä muiden profiilimittausten yhteydessä. Menetelmäkokeiluna tehtiin kaikilla profiileilla luotauksia AMNB-, AMN- ja MNB-järjestelmillä samoissa pisteissä. Rasterikuvissa vaaka-akseli tarkoittaa matkaa ja pystyakseli

15

16

17

18

19

20

21 tulos on, että pintakerroksen orninaisvastuksella on vain vähän vaikutusta VLF-R-mittauksen tulkintaan eli tämä tuntematon parametri voidaan riittävän tarkasti arvioida maaston maalaji- ja kosteustietojen mukaan. Toiseksi on kuvassa arvioitu vaihekulman ja näennäisen ominaisvastuksen mittausepätarkkuuden vaikutusta. Pintamaan ominaisvastuksena on pidetty tasavirtamittauksesta tunnettua arvoa. Vaihekulmaan on lisätty f2" kohina ja ominaisvastukseen 10 % kohina, joita voidaan kokemuksen perusteella pitää käytännön mittaustarkkuutena. Kolmannesta ja neljännestä kayrastä nähdään, että mittaustarkkuuden vaikutus on suurempi kuin pintamaan järkevästä arvioinnista syntyvä virhe. Virhe on paikoitellen johdekerroksen laatua kuvaavassa ominaisvastuksessa aika suuri, mutta sillä on käytännössä vähemmän merkitystä kuin syvyysinformaatiolla. Kuvassa 18 nähdään kaksikerrosmalliin perustuva tulkinta VLF-R-mittauksesta. Tässä on pintakerroksen ominaisvastuksena ollut koko alueella 9000 C2m. Harmaasävyn tummuuden kasvu kuvaa johdekerroksen ominaisvastuksen alenemista. Kuva 18. VLF-R-tulkinnasta saatu johdepinnan ominaisvastus. Kuvassa 19 esitetään toinen tulkintaparametri, johdekerroksen topografia. Syvyyttä johteella on korkeintaan muutamia kymmeniä metrejä. Syvälle menevät rakenteet ovat epävarmoja ja niihin liittyy aina heikko johtavuus; ts. rakenne on lähellä homogeenista ja pienikin mittausvirhe aiheuttaa suuren epävarmuuden tulokseen. Lii tesivulla 21 esitetään mittausparametrien virheiden vaikutuksia magnetotelluurisen kaksikerrosmallin tulkintatuloksiin. VLF-R- mittauksessa on kolme tuntematonta parametriä; pintamaan ominaisvastus, pintamaan paksuus ja toisen kerroksen ominaisvastus. Koska mitattavia parametreja on vain näennäinen ominaisvastus ja vaihekulma, ei kaikkia kolmea parametria saada tukituksi. Tavallisesti ollaan kiinnostuneita johdekerroksen syvyydestä ja laadusta. Sen takia pintakerroksen ominaisvastus määritetäan esim. tasavirtamittauksella tai arvioidaan maaperän rakenne- ja kosteustietojen avulla.

22 Kuva 19. VLF-R-tulkinnasta saatu johdepinnan topografia. Liitteen 21 ylärivin kuvissa tarkastellaan pintamaan ominaisvastuksen arvioinnin epätarkkuuden vaikutusta tulkintaparametreihin. Vasemmalla on sen vaikutus pintamaan paksuuteen ja oikealla johdekerroksen laatuun. Tässä on tarkasteltu vain tapauksia joissa vaihekulma on > 45" eli toinen kerros johtaa ensimmäistä paremmin. Vasemmanpuoleisessa kuvassa on koillinen-lounas-akselilla ilmoitettu pintakerroksen ominaisvastus välillä Qm ja luode-kaakko-akselilla tämän mittaus- tai arviointivirhe prosentteina todellisesta arvosta. Arviointivirhe voi kokemusten perusteella olla kymmeniä prosentteja ja tässä on maksimiksi oletettu 100%, millä tarkoitetaan esim Qm vastuksen arvioinnin olevan välillä Qm. Poikkeama todellisesta alaspäin on vastaavantapainen mutta erimerkkinen. Pystyakselilla on kaksikerrosmallitulkinnan antaman pintakerroksen paksuuden virhe prosentteina todellisesta arvosta. Pinta on suurella osalla aluetta tasainen ja syvyyden maksimivirhe on vain 4 % luokkaa. Vastaavalla tavalla oikeanpuoleisesta kuvasta todetaan, että johdekerroksen ominaisvastuksen virhe on maksimissaan vain 1.5 % luokkaa. Näistä laskelmista todetaan, että pintakerroksen ominaisvastuksen numeroarvolla on vain vähän vaikutusta tulkintatuloksiin. Muiden mittausvirheiden vaikutus on niin paljon suurempi, että p,:n suuruus voidaan hyvin arvioida kosteuden ja maalajin nojalla. Liitteen 21 keskellä olevissa kuvissa nähdään vaihekulman mittausvirheen vaikutus tulkintatuloksiin. Mittaustulos ja sen virhe ovat tällä kertaa eri akseleilla kuin edellä. Vaihekulman mittaustarkkuus on 1, mutta käytännössä epävarmuutta on parin asteen verran. Kuvan kaavioissa on laskettu 0 - > 2 asteen mittausvirheen vaikutus tulkintatuloksiin. Syvyysvirheet ovat suuria nimenomaan silloin kun vaihekulma on lähellä arvoa 45". Virhe saattaa olla parisataa prosenttia. Siksi < 50" olevilla vaihekulmilla kvantitatiivisia tulkintoja onkin tehtävä hyvin varovasti ja muuallakin tulkittuihin syvyyksiin on suhtauduttava varovaisesti. Toisen kerroksen ominaisvastuksen todetaan olevan herkkä virheille suurien vaihekulma-arvojen yhteydessä. Samalla alueella syvyys on tunnoton virheiden vaikutukselle. Tavallisilla tulkintaan käytettävillä vaihekul-

23

24

25

26

27

28

29 Slingramin ja VLF-R:n vertailua eräillä profiileilla. Liite 3. YU8.4 - ' i L V *' ZOO X fm) X fm)

30 Luotauksia rei'ista R323 ja R324. Liite 4. R323

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45 Orninaisvastusten jakaumat. Liite ' I 10 IO* IO= 10' ro6 Ominaisvastw (Rm) 50- % Awitti, N=378O,.!.... Ti ' 1 10 IO* 1oS 10' 10' Ominaisvmtw (Rm) ,, 10-1 i 10 IO* los 10' 106 Ominaiavastus (Rm)

46

47 VLF-R-mittausparametrien mittaustarkkuuden merkitys. Liite 2 1.

48 Liitteiden merkintöjä. Liite Magnetometraus. Esitettävä suure on totaalikentta. Nollatasoksi on arvioitu nt, joka taso on piirretty kuviin katkoviivalla. Mittauspisteet on merkitty pienillä renkailla ja yhdistetty yhtenaisellä viivalla. 2. Latauspotentiaalimitfaus. Matkan funktiona esitetään jännitteen ja virran suhde, jonka dimensio on VIA = Q. Kolmen maadoituksen syvyydet ja merkinnät ovat seuraavat: 3. VLF-R-mittaus. 0 = vaihekulma (asteikko vasemmalla), = näennäinen ominaisvastus (asteikko oikealla); katkoviiva = 45". 4. Tasavirtamittaus. Kolme harmaasävykuvaa tarkoittavat puoli-schlumberger-konfiguraatioita AMN (virtaelektrodia viety kasvavan koordinaatin suuntaan) ja MNB (virtaelektrodia viety pienenevän koordinaatin suuntaan) seka Schlumberger-konfiguraatio AMNB, jossa virtaelektrodeja on viety paperin tasoon nähden kohtisuoraan suuntaan. Mittauspisteet sijaitsevat kymmenen metrin välein matkan täysien kymmenien metrien kohdalla. Virtaelektrodin vaakaetäisyys on piirretty lineaarisena ja vertikaalisena mittauspisteeseen. Ominaisvastukset on esitetty harmaasavyina, joiden vaihteluväli on seuraava: 5. Reikäprofiili. Maanpinnan topografia on interpoloitu painovoimamittauksista - vasemmalla on korkeus merenpinnasta. Profiliin kairatut reiät on piirretty kairausraporteissa olleiden kaltevuusmittausten perusteella. Reiän alapaän lähellä on reiän numero. Rei'issa mahdollisesti olevat levennykset ovat ominaisvastusluotauksista tai raportista saatuja lävistyksia. Reikiin on piirretty nuolina anomaalisen magneettikentän voimakkuus. Nuolen suunta ilmaisee kenttävektorin suunnan ja pituus kentän voimakkuuden. Yhden sentin pituinen nuoli vastaa nt. Kuviin on vielä piirretty VLF-R-tulkinnasta saatu toisen Cjohde)kerroksen topografia katkoviivalla.

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67