A R K' S T 0 '{ ~ P P A l,.

Transkriptio

1 o U T O ;'K UM P U Malminetsi ntä Oy A R K' S T 0 '{ ~ P P A l,. M Ketola/PAL (6) GEOFYSIKAALISISTA KAIRAREIKÄMITTAUKSISTA Kairareikämit taukset voidaan jakaa karkeasti kahteen : eri pääryhmään. Toisen ryhmän muodostavat mittaukset, joilla saadaan informaatiota välittömästi kairareiän pinnasta ja toisen ryhmän menetelmät, joilla tutkitaan kairareikien välistä tilaa. Käytännössä olisi ilmeisesti tarkoituksenrnukaisempaa puhua poranreikämittauksista, sillä ainakin eräissä tapauksissa on mittausten t arkoituksena pienentää syväkairauksen määrää ja korvata sitä porauksella. Esim. Länsi-Yhdysvalloissa etsitään pintaan puhkeamattomia uraanimalmeja poraamalla reikiä tiettyyn säännölliseen verkkoon. Geologinen tieto reitistä hankitaan porasoijan ja erilaister luotausten avulla, joista päämenetelmät ovat omapotentiaali-, vastus- ja radiometrinen mittaus. Kairareiki~ tehdään vain säteilymittausten antamien pitoisuustietojen kontrolloimiseksi. Öljynetsinnässä ovat geofy sikaaliset poranreikämittaukset seismisten tutkimust en ohella saavuttaneet erittäin laajan käytön. Länsimaissa on geofysikaalisten poranreikämittausten käyttö ollut malminetsinnässä melko rajoitettua. Tämä johtuu osittain sopivien menetelmien puutteesta, mutta asiaa kohtaan on myös tunnettu yllättävän vähän mielenkiintoa. ~autamalmien etsinnässä ja rautamalmikaivoksissa käytetään melko yleisesti kolmikomponenttimagnetometrausta. Sulfidimalmien etsinnässä yleisimmin käytetyt menetelmät ovat vastus- ja latauspotentiaalimenetelmä, jotka ovat saavuttaneet rutiininomaisen asteen myös OKME: n tutkimuksissa. Varsin vähän on länsimaissa,. ::: uoritettu mittauksia esim. omapotentiaalimenet21rnällä, joka on vanha ja toteutuksensa puolesta yksinkertainen menetelmä luvun aikana Neuvostoliittoon suoritetuilla tutustumismatkoilla ja sieltä saadun kirjalli suuden perusteella on voitu havaita, että Neuvostol iitossa on kiinnitetty runsaasti huomiota malminetsinnässä ja kaivoksissa käytettävien poranreikämittausten kehittämiseen. Neuvostoliitossa onkin nykyisin käytössä useita sähköisiä poranreikämenetelrniä, jotka ovat melko vähän län"simaissa tunnettuja. Näistä maini ttakoon mm. poranreikäslingram, kontaktipotentiaalimenetelmä, pietsosähköinen menetelmä ja radioluotaus. Edellämainittujen menetelmien periaatteita ovat selostaneet matkaraporteissaan Laurila, Kois t inen ja Kujanpää (1972), Wennervirta, Helovuori ja Ketola (1974) sekä Ketola (1975, 1976). Radioluotauslait teisto on tilattu OKME:een, ja sen toimitus tulee taoahtumaan syyskuussa Neuvostoliitossa ovat myös saaneet laajan käytön sekä maanpinnalta kairatuissa rei'issä että kaivoksissa eri tyyppiset radiometriset menetelmät, joista mainittakoon luonnollisen radioaktiivisuuden mittaus (t -sätei l v n totaali-intensiteetin mittaus ; '( -säteilyn sironncl n mi ttaus ( ~~ - y- -mittaus) ja neutronienhidastumisen mi ttaus (n-n -menetelmä). Näitä menetelmiä voidaan käyttää mm. kivilajirajojen tunnistamiseen iekä tietyissä rajoissa tiheys- ja alkuainei den pitoisuusmäärityksiin. Yhä suurempaa käytt öä on

2 myös saamassa alkuaineiden pitoisuusmäärityksissä isotooppiherättei nen fluoresenssimene telmä. Tällä periaatteella toimivia laitteistoja on Neuvos toliitoss konstruoitu laboratorio-, poranreikä- ja kallion pinna ta suoritettavia mittauksia varten. Parin viime vuoden aikana on myös länsimaissa herännyt voimakas kiinnostus sellaisia poranreikäsovellutuksia kohtaan, joita voitaisiin käyttää hyväksi malminetsinnässä. Kanadan geologinen tutkimuslaitos on laatinut v yhteenvedon (toimittaja A V Dyck) käytössä olevista poranreikämenetelmistä. Mielenkiintoista on todeta, että kanadalaiset geofyysikot ovat toistaiseksi verrattain vähän tietoisia neuvostoliittolaisten kehittämistä menetelmistä. Vuoden 1976 aikana saatujen tietojen perusteella on kanadalainen yhtiö Crone Geophysics kehittänyt elektromagneettiseen pulssil aitteistoonsa "PEM" poranreikäsovellutuksen ja kanadalainen Scintrex Turam-menetelmää IT.uistuttavan poranreikälaitteiston. Ruotsalainen ABEM markkinoi nykyisin eri tyyppisiä unkarilaisia radiometrisia poranreikälaitteistoja. Englantilainen Harwell Nutmag on rakentanut isotooppiherätteisen poranreikälaitteen ja Scintrex urakoi maastoautoon rakentamallaan n- t- poranreikälaitteistolla alkuaineiden pitoisuusmäärityksiä. Kairareikämittaukset, joilla saadaan informaatiota välittömästi reiän pinnasta, on mahdollista useissa tapauksissa korvata kairasydämistä suoritettavilla petrofysikaalisilla tutkimuksilla. Suomessa ovatkin kairasydämistä suoritettavat petrofysikaaliset tutkimukset yleistyneet geofysikaalisen tulkinnan apukeinona verrattain nopeasti, koska määrityksiin käytettävät laitteistot ovat melko yksinkertaisia sekä hankinta- ja käyttökustannuksiltaan kohtuullisia. Kairasydämestä suoritetun petrofysikaalisen tutkimuksen tulos ei kuitenkaan aina täysin vastaa ns. "in situ" mittauksien antamaa tulosta. Kairareiän lävistämien kivilajien petrofysikaalinen tutkimus tulisi tehdä kairasydämestä tai poranreikämittauksena välittömästi reiän valmistuttua, jolloin geologilla olisi tulokset käytettävissään sydämiä raportoidessaan. Mikäli petrofysikaalinen tutkimus suoritettaisiin reikämittauksena, olisi tämä ilmeisesti helpommin toteutettavissa. Ainakin osa poranreikämittauksista, joilla tutkitaan reiän seinäpintaa 1. petrofysiikkaa, soveltuisi ilmeisesti parhaiten kairausmiehistön suoritettavaksi. Sen sijaan mittaukset, joilla selvitetään kairareikien välistä tilaa, on tarkoituksenmukaista tehdä erikoismiesten toimesta. Tutkimus- ja kehitysryhmän geofysiikan sektorin ohjelmassa on pyritty huomioimaan uusien kairareikämenetelmien kokeilut ja käyttöönotto. Vuosien 1975 ja 197 ohjelmissa on kiinnitetty ja tullaan kiinni~~ämään huomiota ainakin seuraaviin poranreikämenetelmiin: I _.,~ _---, _-

3 Omapotentiaalimittaus Kolmikomponenttimagnetometraus Kesällä 1975 kokeiltiin menetelmää Salo-Issakan, Outo kummun, Miihkalin, Vuohtojoenja Pahtavuoman kohteissa Kokeilut osoittavat, että menetelmä on tietyin rajoitu] sin käyttökelpoinen ja sitä sillä kannattaa suorittaa mittauksia jatkossakin, kun sopivia kairauskohteita ilmenee. Kesän 1975 tuloksista on valmistumassa raportti. Menetelmää on käytetty hyvin vähän sulfidimalmien etsinnässä. Sillä saattaisi olla käyttöä eräissä tapauk" sissa mm. voimakkaasti magnetoituneiden nikkelimalmien tutkimuksissa, kuten Kotalahdessa tehty kokeilumittaus osoittaa (Paarma ja Levanto, 1961; Ahokas ja Ketola, 1973). OKME:lla on vanha kolmikomponenttimagnetometri, jota kokeiltiin kesällä 1975 Salo-Issakan sinkkimineralisaation aiheuttamien anomalioiden tutkimiseksi. Magnetometrin anturi juuttui jo kokeiden alkuvaiheessa kairareikään, mistä se saatiin kuitenkin pelastetuksi. Jatkossa on mittausanturissa ilmennyt toimintahäiriöitä, jotka ainakin osittain johtunevat vanhasta konstruktiosta. Kokeita kolmikomponenttimagnetometrilla tullaan jatkamaan, mikäli laite toimii tyydyttävästi. Latauspotentiaalimenetelmän käyttö kaivoksessa. Indusoidun polarisaation menetelmä Vuoden 1976 alussa suoritettiin Pahtavuoman tutkimustyömaalla latauspotentiaali- ja vastusmittauksia maan alta kairaus- ja soijatulosten varmistamiseksi. Molemmat menetelmät osoittautuivat käyttökelpoisiksi ja niiden antamista tuloksista on laadittu raportti (Liimatainen 1976). Mittauksia tullaan Pahtavuomassa jatkamaan kesällä Kirjallisuustietojen perusteella soveltuu indusoidun polarisaation menetelmä poranreikämittauksiin, kun käytetään pulssimenetelmää (time-domain). O~1E:lla ei ole kuitenkaan pulssilaitteistoa. Vuonna 1975 käyttöönotettua vaihe-lp -laitteistoa on tarkoitus kokeilla poranreikämittauksissa, joskin sen soveltuvuu : mahdollisuudet eivät vaikuta hyviltä. lp-menetelmäll ä on mahdollista elektrodivälistä riippuen saada tietoa kairareikien välisestä tilasta tai kartoittaa reiän lävistämien kivilajien petrofysikaalisten ominaisuuksien vaihteluita. Ilmeistä on, että kairasydämestä suoritetuilla IP-mittauksilla ei saada täysin "in situ" tilannetta va~taavia tuloksia, joten poranreikämittaus olisi useissakin tapauksissa ainoa keino saada luotettava tulos. IP-poranreikämittauksiin on ilmeisesti syytä hankkia pulssiperiaatteella toimiva laitteisto, joita on saatavissa kaupallisilta markkinoilta.

4 Isotooppiherätteinen fluoresenssimittaus Kuten johdannossa mainittiin, soveltuu isotooppiherät teinen fluoresenssimittaus Neuvostoliitossa saatujen kokemusten mukaan myös alkuaineiden pitoisuusmäärityksiin poranrei'issä. OKFY on rakentanut tällä periaatteella toimivan poranreikälaitteen prototyypin, jota on kokeiltu OKME:n toimesta keväällä 1976 Vuonok sen ja Hammaslahden kaivoksissa, missä on analysoitu eu, Zn ja Fe. Prototyyppi soveltuu ainoastaan kuivilll. reitille. Laitteen kokeiluja on tarkoitus jatkaa kesällä Radioluotaus ' Radioluotausmenetelmällä, jossa lähetin ja vastaanotin sijoitetaan tavallisesti eri kairareikiin, voidaan paikallistaa reikien välisessä tilassa esiintyvät johteet ja tutkia niiden muotoa. Menetelmässä käytetään ultralyhyitä ja lyhyitä sähkömagneettisia aaltoja taajuusalueen ollessa n MHz. Radioaallo' vaimenevat voimakkaammin.hyvissä kuin huonoissa johteissa, jolloin hyvät johteet on mahdollista todeta radioluotauksella lähetinkentän heikkenemisenä 1. johteiden aiheuttamien varjojen avulla. Radioluotaus soveltuu parhaiten sellaisen hyvän johtokyvyn omaavan malmiesiintymän tutkimuksiin, jota ympäröi johtokyvyltään alhainen isäntäkivi. Menetelmä, mikäli se vastaa odotuksia, täydentäisi CKME:ssa jo käytössä olevaa la- ~ tauspotentiaalimenetelmää. Latauspotentiaalimenetelmä: avulla on mahdollista ainoastaan todeta, ovatko kahdella eri kairareiällä lävistetyt vyöhykkeet johtokyky-yhteydessä toisiinsa, mutta sen avulla ei saada informaatiota johtavan vyöhykkeen muodosta kairareikien välillä. OKME tulee saamaan Neuvostoliitosta tilatun radioluotauslaitteiston syyskuussa 1976, joten sen kenttäkokeet jäävät pääosiltaan kevääseen Edellä yksityiskohtaisemmin tarkasteltujen poranreikämenetelmien lisäksi vaikuttaisivat OKME:n kannalta mielenkiintoisilta menetelmiltä ainakin poranreikäslingram, kontaktipotentiaalimenetelmä, "PEM" laitteiston poranreikäsovellutus jne. Tiheys- (t- t-mit~ taus) ja suskeptibiliteettimääritysten suorittaminen poranreikämittauksena on nykyisin käytännössä mahdollista, joskin kaupallisten laitteiden tarkkuudet eivät näytä tarkoituksiimme riittäviltä. Futurologisina menetelminä on pidettävä mm. poranreikägravimetrausta, luotausta väri-tv -kameralla poranrei'issä ja geotermi' siä tutkimuksia poranrei'issä~ Ilmeistä on, että kairareikien suunnanmääritykseen tullaan kiinnittämään entistä enemmän huomiota, mikä on myös välttämätöntä tarkkojen geofysikaalisten poranreikätutkimusten kannalta. Poranreikämittausten menestyksekäs käyttö edellyttää, että tutkimuskohteessa on verrattain lähekkäi n, mieluimmin säännöllisessä verkossa, useita kairareikiä. Suomessa kairausta käytetään sen kalleuden vuoksi melkl säästeliäästi ja kairareiät saattavat olla hyvinkin

5 Kirjallisuusviitteet kaukana toisistaan, mikä vaikeuttaa poranreikämittausten käyttöä. Koska useilla geofysikaalisilla menetelmillä voidaan tehdä sekä maanpinta- että poranreikämit tauksia, on niitä melko hyvin mahdollista soveltaa harvassakin poranreikäverkossa yhdistämällä maanpinnal ta ja kairarei'istä saatua informaatiota. Toisaalta esim. inventointivaiheessa olevat mineralisaatiot, joi ta joudutaan kairaamaan runsaasti, tarjoavat hyviä mahdollisuuksia poranreikämittausten soveltamisella. Mikäli geofysikaaliset poranreikämittaukset tulevat saarnaan lisääntyvää käyttöä, on selvää, että kairareikien suunnittelussa joudutaan geologisten seikkojen lisäksi enenevässä määrin huomioimaan poranreikämittausten asettamat vaatimukset. Tämä tulee kysymykseen erityisesti silloin, kun käytetään menetelmiä, joilla tutkitaan pääasiassa anomaalista muodostumaa ympäröiviä potentiaalikenttiä. Tyypillisiä tällaisia menetelmiä ovat esim. ornapotentiaalimittaus ja kolmikompor.enttimagnetometraus. Ainakin osa kairarei'istä on syytä tällöin kairata siten, että ne lävistävät sivukiviä riittävän pitkältä matkalta anomaalisen muodostuman katto- ja jalkapuolella. Poranreikämittausten edellytys luonnollisesti on, että kairareikä on avoin. Kairareiät olisi pyrittävä suojaamaan siten, että niis sä voidaan suorittaa mittauksia vielä vuosia kairauksen päättymisen jälkeen. Yleisesti voidaan sanoa, että mitä syvemmältä geofysi~ kaalisilla maanpintamittauksilla pyritään saarnaan informaatiota, sitä yleisluontoisemrnaksi se käy. Lähes ainoa keino yksityiskohtien toteamiseksi on suorittaa geofysikaalisia mittauksia maan alla poranrei'issä ja kaivoksissa. Geofysikaaliset poranreikämittaukset tar joavat mielenkiintoisen ja run~aasti käytännön mahdollisuuksia omaavan sovellutusalueen, jonka merkitys aivan ilmeisesti tulee jatkuvasti kasvamaan myös sulfidimalmien epäsuorassa ja suorassa etsinnässä ' sekä ka vossovellutuksissa Ahokas, T ja Ketola, M (1973): Leppäviraan alueen geofysikaalisista tutkimuksista. Dyck, A V (1975): Borehole geophysics applied to metallic mineral prospecting: A Review, Geological Survey of Canada, Paper Ketola, M (1975): Huomioita Leningrad'iin, Geologian ministeriön alaisiin tutj~imuslai toksiin suori tetusta tutustumisma tkasta tou~:okuussa Ketola, M (1976): Eräitä huomioita Suomen ja Neuvostoliiton välisen geologian alan yhteistyösopimuksen puitteissa Leningrad1iin t ehdyltä matkalta. Tekeillä.

6 Laurila, M, Koistinen, T ja Kujanpää, J (1972): Neuvostoliiton matka Liimatainen, M (1976): Potentiaalimitauskokeilu Pahtavuoman tutkimusperissä MP-l ja MP-2. Raportti 040/ /MJL/76. Paarma, H ja Levanto, A (1961): Poranreikämagnetometrauskokeilu Kotalahden kaivoksella. Wennervirta, H, Helovuori, 0 ja Ketola, M (1974): Kertomus kaivosgeologisesta ja -geofysikaalisesta matkasta Neuvostoliittoon JAKELU P Rouhunkoski H Aulanko M Laurila Pohjois-Suomen aluetoimisto Itä-Suomen aluetoimisto Länsi-Suomen aluetoimisto J Saastamoinen E Pehkonen