MAGNEETTISET KARTAT JA NIIDEN KÄYTTÖ MALMINETSINNÄSSÄ

Transkriptio

1 MAGNEETTISET KARTAT JA NIIDEN KÄYTTÖ MALMINETSINNÄSSÄ Juha i? Korhonen Geologian tutkimuskeskus, Espoo Johdanto Aeromagneettiset tutkimukset Suomessa Aeromagneettisen kartoituksen käyttö malminetsinnässä on jatkoa kaivosteollisuuden vanhaan, useiden malmityyppien magneettisuuteen perustuneeseen etsintätraditioon. Tutkimuksia tehtiin alkujaan kaivoskompassin, myöhemmin magnetometrien avulla. Suomessa oli vuoteen 1940 mennessä saatu magneettisista kaivos- ja maastomittauksista hyviä kokemuksia mm. Orjjärveltä, Pitkärannasta, Jussaröstä, Porkosen-Pahtavaaran ja Misin alueilta sekä Suojärveltä. Outokummussa oli seurattu muodostuman yleisrakennetta magneettisten anomalioiden avulla. Petsamossa menetelmästä ei ollut apua malmin ollessa ympäristöään heikommin magneettinen. Aeromagneettisia tutkimuksia oli kokeiltu ja 1930-luvuilla mm. Ruotsissa ja Neuvostoliitossa. Laajassa mitassa niitä ryhdyttiin tekemään toisen maailmansodan jälkeen, kun flux-gate -magnetometri otettiin siviilikäyttöön USA:ssa. Suomessa aeromagneettinen kartoitus alkoi 1951, seitsemän vuotta laitteistotyypin ensimmäisten koelen tojen jälkeen (Ketola 1986). Suomen aeromagneettista kartoitusta pidettiin tarpeellisena, koska se soveltui magneettisten rautamalmien ja emäksisissa kivissä esiintyvien Ni-Cu -malmien etsintään. Edelleen pyrittiin helpottamaan magneettisten malmilohkareiden emäkallion etsintää ja heikosti paljastuneiden alueiden kallioperäkartoitusta. Maanpintamittauksiin nähden menetelmä oli nopea ja pinta-alayksikköa kohden halpa, joten laajoja alueita voitiin tutkia suhteellisen lyhyessä ajassa. Mittausten suunnitteluvaiheessa oli esillä useita toteuttamisvaihtoehtoja, joista malminetsiniää arvioitiin parhaiten palvelevan 50 m:n korkeudelta, 15&200 m:n linjavälein tehtävän magneettisen ja sähkömagneettisen mittauksen (Puranen & Kahma 1949). Kustannuksien, ajan ja kattavuuden tasapainottamiseksi valittiin linjaväliksi 400 m ja lentokorkeudeksi 150 m maan pinnan yläpuolella, USA:ssa yleisesti käytetyn mittausjärjestelyn mukaisesti. GTK aloitti yhdessä nykyisen Karair-lentoyhtiön kanssa tämän nk. korkealento-ohjelman magneettiset mittaukset v. 1951, sähkömagneettiset v ja gammasäteilymittaukset v Kenttätyöt valmistuivat vuonna Samana vuonna GTK aloitti uuden mittausohjelman 200 m:n linjavälein 40 m:n nimelliskorkeudelta, tavoitteena sulfidi- ja U-Th -malmien löytäminen. Tämän nk. matalalento-ohjelman on sittemmin suunniteltu kattavan koko maan ja valmistuvan 2000-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä. GTK ja malminetsintäyhtiöt ovat näiden kahden kansallisen ohjelman lisäksi tehneet n linjakilometriä malminetsinnän matalalentoja vuosien välisenä aikana (Puranen 1963, Peltoniemi 1988, Ketola 1992). Aeromagneettisia karttoja ja mittausaineistoja on käytetty rutiininomaisesti suoraan ja epäsuoraan malminetsintään. Suoria malmiviitteitä on saatu ennakoitua vähemmän, mutta epasuorat sovellutukset ovat osoittautuneet hyödyllisemmiksi kuin osattiin odottaa. Korkealentotutkimusten aikana löytyi neljä keskisuurta rautamalmia ja seitsemän nikkeli-kuparimalmia. Kaikkiaan avattiin 19 kaivosta, joiden löytämisessä 18 tapauksessa erilaisilla geofysikaalisilla tutkimuksilla oli olennainen osuus luvulle tultaessa oli kertynyt malmeihin liittyvää tilastopohjaa ja karttoja ryhdyttiin käyttämään raaka-ainevarojen arviointiin ja etsinnän tietojenkäsittelypohjaiseen suunnitteluun, ensin Teknillisen korkeakoulun malmitiedostoprojektissa ja myöhemmin yhteispohjoismaisessa Pohjoiskalottiprojektissa, Rautaruukin, GTK: n ja Sevzapgeologijan RAETSU-projektissa, Oulun ja Helsingin yli-

2 opistojen monimenetelmätutkimuksissa sekä GTK:n malminetsintakartoituksessa. Kaivosyhtiöt kehittivät omia mittaus- ja tulkintamenetelmiään sekä ryhtyivät vuodesta 1980 alkaen käyttämään GTK:n aineistoa mataialentojen keskityttyä tutkimuskeskukseen (Gaál et al. 1977, Tontti et al. 1979, Tontti et al. 1981, Aarnisalo et al. 1983, Korsakova & Pekkarinen 1984, Kuosmanen 1988, Korhonen 1989, Ketola 1992). Malminetsinnän lisäksi aerogeofysikaaliset kartat ovat olleet käytössä useimpia 1 : mi ttakaavaisia kallioperäkarttoj a laadittaessa. Toistaiseksi julkaistuista 146 kartasta 104 on perustunut korkealentoon ja 31 mataialentoon. Vanhoja kallioperäkarttoja revidoidaan matalalennon avulla mm. malminetsintää varten. Aineistojen käyttö on laajentunut perinteisestä malminetsinnästä muiden geologisten luonnonvarojen, kuten teollisuusmineraalien ja pohjaveden etsintään seki maaperä-, ympäristö- ja insinöörigeologisiin sovellutuksiin. Tulosten käyttötavat Aeromagneettinen menetelmä kuuluu tavallisesti ensimmäisiin tutkimuksiin, joita tehdään lähdettäessä kehittämään jonkin uuden alueen malminetsiniää ja kaivostoimintaa. Magneettisia karttoja käytetään enimmäkseen epäsuoraan malminetsintään, kuten kallioperän yleisrakenteen selvittämiseen ja malmikriittisten muodostumien rajaamiseen. Magneettisia rautamalmeja etsitään myös suoraan niiden aiheuttamien epätavallisen voimakkaiden magneettisten häiriöiden perusteella. Magneettisen anomalian perusteella voidaan tehdä malmiarvioita, jos malmin ja sivukiven magneettiset ominaisuudet poikkeavat toisistaan, ovat tunnettuja ja riittävän homogeenisia. Menetelma on yleisimmin käytetty geofysikaalinen malminetsintämenetelmä maailmassa, mm. koska sillä saadaan suhteellisen halvalla tietoa kallioperästä irtomaan tai veden läpi. Aineistoja kiytetään myös jatkuvasti uudelleen, koska ne eivät vanhene, vaan niiden käyttökelpoisuus lisääntyy muun tiedon kertyessä ja laskentamenetelmien kehittyessä. Aeromagneettisia mittauksia käytetään yhdessa muiden geofysikaalisten menetelmien, erityisesti sähkömagneettisen, radiometrisen ja painovoimamenetelmän kanssa. Menetelma pemstuu siihen, että magneettiset mineraalit ja siten magnetoituminen ovat epätasaisesti jakautuneina kallioon, ja että magneettiset osat myötäilevät pintasyntyisten kivilajien kerroksellisuutta, syväkivien magmaattisia rakenteita tai deformaatiossa syntynyttä liuskeisuutta. Nämä rakennepiirteet kuvastuvat magneettisten anomalioiden jakautumisessa. Magneettiset kartat soveltuvatkin hyvin peitteisten alueiden stratigrafisiin ja rakennetutkimuksiin. Anomalioiden muodon ja sisäisen rakenteen avulla voidaan riittävän yksityiskohtaisilta kartoilta erotella syvä- ja pintakrvien aiheuttamia anomalioita toisistaan sekä tehdä otaksumia lähdealueen kivien geologisesta syntytavasta ja synty-ympäristöstä. Magneettisen anomalian voimakkuuden perusteella ei sen sijaan voi päätellä häiriön lähteen kivilajia, koska magnetoitumisen vaihtelu on tavallisesti suurempaa kunkin yksittäisen kivilajin puitteissa kuin eri kivilajien välillä. Magneettisia karttoja käytetään usein kvalitatiivisesti. Tutkijat tekevät tarkoituksiinsa sopivat karttaversiot tiedostoista ja piirtävät niistä visuaalisia tulkintoja mikrotietokoneen tai työaseman avulla. Tulkinnassa käytetään apuna kivien magneettisia ominaisuuksia koskevaa tietoa, jota saadaan petrofysikaalisten mittausten avulla. Suomesta saatavilla olevaa tietoa on koottu GTK:n petrofysiikan tiedostoon (Puranen et al. 1968, Henkel 1976, Korhonen et al. 1989, Puranen 1989). Myös kvantitatiivinen tulkinta tulee ennen pitkää useimpien magneettisten karttojen kiyttäjien ulottuville. Menetelmän kehittämisen kannalta keskeinen kysymys on anomalioiden geologinen tulkinta, jota varten tehdään tutkimustyötä kiviaineksen alkuperän ja geologisten prosessien vaikutuksista magneettisten ominaisuuksien syntymiseen ja toisaalta kvantitatiivisen tulkinnan tekemisestä yhdessa muista menetelmistä saatavien lisätietojen kanssa.

3

4

5 Kuva 1. Suomen aeromagneettiset DGRF-65 -anomaliat 1 x'l km:n verkolla. Musta +500 nt, valkoinen -500 nt. Koordinaattiruudun korkus on 120 km. TUssU kirjoituksessa esitetyt magneettiset kartat perustuvat GTK:n lentomittaustuloksiin.

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28