Hämeenlinnan Pirttikosken Cu-kohteen geofysikaaliset tutkimukset

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GSO/MIV Espoo 97/2016 Hämeenlinnan Pirttikosken Cu-kohteen geofysikaaliset tutkimukset Hanna Leväniemi, Sari Grönholm

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Leväniemi, Hanna Grönholm, Sari KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Raportin laji arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Hämeenlinnan Pirttikosken Cu-kohteen geofysikaaliset tutkimukset Tiivistelmä Hämeenlinnan Pirttikosken kohteessa on tehty viime vuosina lähinnä ominaisvastusluotauksia ja petrofysiikan mittauksia. Tutkimukset täydentävät alueen vanhempia maastomittausaineistoja. Raportissa kuvataan GTK:n alueella vuosina tekemät tutkimukset ja niiden tulokset. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Pirttikoski, Sauhula, geofysikaaliset menetelmät, petrofysiikka Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Häme, Hämeenlinna, Pirttikoski, Sauhula Karttalehdet M411 Muut tiedot Arkistosarjan nimi arkistoraportti Arkistotunnus 97/2016 Kokonaissivumäärä 13 s. + 2 liitettä Kieli suomi Hinta - Julkisuus julkinen Yksikkö ja vastuualue GSO, MIV Allekirjoitus/nimen selvennys Hanna Leväniemi Hanketunnus (aiemmin ) Allekirjoitus/nimen selvennys Sari Grönholm

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto 4 2 Alueelliset piirteet 4 3 Kohteellinen maastogeofysiikka Aiemmat geofysikaaliset tutkimukset Monielektrodivastusluotausmittaukset (ERT) 7 4 Fysikaaliset ominaisuudet kairarei issä 10 5 Jatkotutkimussuositukset 12 Kirjallisuus 13 Liite 1. Petrofysiikan mittaustulokset kairasydännäytteistä. Liite 2. Kairareikäkuvaajat.

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ JOHDANTO Geologian tutkimuskeskukselle (GTK) myönnettiin malminetsintälupa Hämeenlinnan Pirttikoskelle (kuva 1) kesäkuussa Tätä ennen GTK on suorittanut alueella kupari- ja kultamalmitutkimuksia vuosina (Lindmark 1996) ja Malminetsintäluvan aikana tehdyissä tutkimuksissa alueella on paikannettu ruhjeiseen graniittiin liittyvä Cu-anomaalinen vyöhyke, mutta ei merkittäviä kultapitoisuuksia (Grönholm & Leväniemi 2015, 2016). Aluetta on kutsuttu myös nimellä Sauhula. Tässä raportissa kuvataan alueella tehdyt geofysikaaliset tutkimukset vuoteen 2016 saakka. Kuva 1. Pirttikosken kohteen sijainti pohjakartalla. 2 ALUEELLISET PIIRTEET Pirttikosken kohde sijaitsee Kotkajärven granodioriitin länsireunassa (kuva 2). Kotkan Cu- REE-kohde (Al-Ani & Grönholm 2016, Leväniemi & Grönholm 2016) sijaitsee saman granodioriitin itäreunassa. Granodioriitti on kallioperäkartalla jaettu pohjoiseen granodioriittiseen osaan sekä eteläiseen tonaliittiin ja sitä ympäröivät itäkaakossa Renkajärven seurueen ja lounaispuolella Forssan seurueen vulkaniitit. Pohjoisessa

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Kotkajärven granodioriitti rajoittuu Hämeen ja Pirkanmaan jaksoja erottavaan itä-länsi suuntaiseen rakenteeseen. Lentomagneettisella kartalla (kuva 2) Pirttikosken kohde sijaitsee lähellä voimakasta kaakkoluode-suuntaista ruhjetta, joka kulkee malminetsintäalueen luonaisreunan suuntaisesti. Granodioriittinen kiven magneettikenttäintensiteetti on kivilajille tyypillisesti hyvin alhainen, mutta kivessä voidaan nähdä heikkoja sisäisiä rakenteita. Pirttikosken alueella Forssan seurueen vulkaniiteissa ja mafisisissa syväkivissä magneettisuus lisääntyy. Painovoimaresiduaalikartassa (mittausarvoista poistettu 1 km ylöspäin jatkettu taso) granodioriitin eri osiot erottuvat selvästi; intruusion pohjoisosassa tiheydet ovat alhaisempia kuin eteläosassa. Sähkömagneettisella kartalla sinisenä erottuvat negatiiviset arvot aiheutuvat huonosti sähköä johtavasta korkean magneettisen suskeptibiliteetin kivestä. Granodioriitissa ei ole sähkönjohtavuusanomalioita. Kuva 2. Pirttikosken kohteen ympäristö kallioperäkartalla (ylh. vas., DigiKP v. 2.1), aeromagneettisella (ylh. oik.), alueellisella painovoimaresiduaali- (alh. vas.) ja lentosähkömagneettisella (alh. vas.) kartalla. Pirttikoski1-malminetsintäalue rajattu mustalla katkoviivalla.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ KOHTEELLINEN MAASTOGEOFYSIIKKA 3.1 Aiemmat geofysikaaliset tutkimukset 1990-luvulla alueella on tehty systemaattisia magneettisia, sähkömagneettisia (slingram) sekä IP-maanpintamittauksia (Lindmark 1996, Huhta et al. 2016). Näiden mittausten tuloskartat on esitetty kuvassa 3. Kuva luvulla suoritetut maastomittaukset valtausalueella ja sen ympäristössä. Valtausalue Pirttikoski1 rajattu katkoviivalla, yhtenäiset mustat viivat viittaavat vuoden 2014 vastusluotauksen

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ linjoituksiin. A) magneettinen totaalikentän intensiteetti, B) IP-varautuvuus (dipoli-dipoli), C) slingram 14 khz imaginaari, D) slingram 14 khz reaali. (Grönholm & Leväniemi 2015) 3.2 Monielektrodivastusluotausmittaukset (ERT) Vuosina valtausalueella suoritettiin johtavuushorisonttien kartoittamiseksi vastusluotaus- ja IP-mittauksia (ERT, Electrical Resistivity Tomography) GTK:n ABEM Terrameter SAS 4000 mittalaitteistolla kolmessa eri vaiheessa. Mittaukset tehtiin dipolidipoli konfiguraatiolla 5 m elektrodivälillä. Mittauksesta vastasi tutkimusassistentti Kai Nyman ja tulkinnat teki geofyysikko Taija Huotari-Halkosaari. Mittauslinjat (kuva 4) oli suunniteltu niin, että yksi mittauslinja (L2) kulkee aiemmin löydetyn kuparimineralisaation yli ja muut tämän linjan pohjois- ja eteläpuolella. Kuva 4. Vastusluotauksen linjoitus. Cu-mineralisaation yli kulkevalla profiililla L2 saatiin vastusluotausmittauksissa selvästi esille lähes pystyasentoinen koillinen-lounas-suuntainen johde, joka vastaa hyvin Cu-pitoisuuksia kairarei issä (kuva 5). Johderakenteen on tulkittu ainakin osaksi johtuvan mineralisaation kohdalla olevasta hyvin rikkonaisesta kalliosta (vesi, saviset rakotäytteet).

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Kuva 5. Ominaisvastus (punainen väri = johtavuusrakenne) sekä kairareikäprofiili R18-R311-R19 Cupitoisuuksineen (ppm) itä-länsi-suuntaisella mittauslinjalla L2. Kohonneet Cu-pitoisuudet näyttäisivät profiililla L2 liittyvän ruhjeen länsireunaan. Ruhjetta voidaan seurata ominaisvastusprofiileilla (kuva 6) muutaman linjan verran kohti pohjoista, mutta sen jälkeen johtavuudet alkavat laskea, mutta pohjoisimmalla kaakko-luodesuuntaisella profiililla nähdään kyllä vielä samassa kulkusuunnassa oleva johtavuusrakenne, joten on mahdollista, että ruhjerakenne jatkuu vaihtelevana alueen halki. IP-tulkinnat eivät anna voimakasta indikaatiota mineralisaatiosta (kuva 7). Linjalla L2 (toisiksi eteläisin linja), missä on korkeita Cu-pitoisuuksia, nähdään pistemäinen IP-anomalia sektion pintaosassa mineralisaation kohdalla, mutta toisin kuin Cu-pitoisuudet, anomalia ei jatku syvemmälle. Toisaalta eteläisimmällä linjalla IP-arvot kasvavat oletetussa ruhjeen kulkusuunnassa, mutta tätä anomaliaa ei ole kairattu. Vuoden 2014 mittauksen pohjoisimmalla linjalla nähdään voimakas IP-anomalia (L5, kuva 7). Sillä on vaste myös maanpintamittauksessa (kuva 3). Anomalian kohdalle osuu kairareikäanalyysien korkein As-pitoisuus (reikä M R28, As = m, Au = 72 ppb) sekä kohonneet rikkipitoisuudet (S = % reiän ylimmässä neljänneksessä)

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Kuva 6. Ominaisvastustulkinnat ERT-linjoilla. Kairareikiin plotattu analysoidut Cu-pitoisuudet. Pystyskaala 2x.

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Kuva 7. Varautuvuustulkinnat ERT-linjoilla. Kairareikiin plotattu analysoidut Cu-pitoisuudet. Pystyskaala 2x. 4 FYSIKAALISET OMINAISUUDET KAIRAREI ISSÄ Kairarei issä (kuva 8) yritettiin suorittaa petrofysikaaliset reikämittaukset, mutta kallioperän ruhjeisuuden vuoksi suurin osa rei istä on tukossa ja mittauksia on saatu suoritettua vain rei issä R25 sekä R27-R28. Näistä R25 ja R27 sijaisevat ERT-mittauksissa ja maanpintamittauksessa havaitun voimakkaimman IP-anomalian kohdalla (kuva 7, kuva 8) ja

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ reikä R27 ERT-profiililla L2, josta havaittu kohonneita Cu-pitoisuuksia (korkeimmillaan reiässä R19). GTK:n reikäluotauslaitteistolla (Forss 2013) saadaan mitattua magneettinen suskeptibiliteetti, tiheys (gamma-gamma-menetelmällä), ominaisvastus ja luonnollinen gammasäteily. Reikämittausten validoimiseksi ja kalibroimiseksi mitattiin petrofysiikkaa lisäksi myös kairasydännäytteistä GTK:n geofysiikan laboratoriossa (taulukko 1). Kuva 8. Kairareikien sijainti pohjakartalla (ylh.), magneettisella kartalla (alh. vas.) ja IP-kartalla (alh. oik.).

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ Kairareikä Pituus (m) Reikäluotaus-pvm Laboratoriomittauksia M R M R X M R X M R X Taulukko 1. Kairareikiin liittyvät petrofysiikan luotaukset ja mittaukset. Kivilajiloggaukseen sekä Cu- ja As-pitoisuuksiin yhdistetyt petrofysiikan mittaustulokset on esitetty kuvaajina liitteessä 2. Reikäluotaustulosten osalta on huomattava, että syvyysarvot voivat olla joitakin metrejä epätarkkoja. Lisäksi reikäluotausten kalibrointi absoluuttisiksi arvoiksi on laboratoriomittausten puuttumisen vuoksi puutteellista reiässä R25. Suskeptibiliteetit kohoavat vulkaniittisessa kivessä rei issä R25 ja R28, jotka ovatkin ristikkäiset reiät samallla profiililla (kuva 8). Magneettisessa mittauksessa nähtävä pohjoisetelä-suuntainen anomalia johtuu näiden reikien perusteella todennäköisesti magnetiittipitoisesta vulkaniitista. Vulkaniittien tiheydet ovat pääasiassa kg/m 3, kun graniitin tiheys reiässä R26 on n kg/m 3. Luonnon gammasäteilytuloksissa ei ole merkittäviä anomalioita. Reiässä R28 johtavuus on reiän alkuosassa koholla liuskekivessä; kivi on kivilajiloggauksen mukaan grafiittipitoista liusketta, jossa paikoitellen kiisuja. Myös liusketta seuraavan vulkaniitin alkuosan (syvyyteen 29 m saakka) on arvioitu sisältävän mahdollisesti grafiittia, mikä sopisi yhteen johtavuusmittauksen tuloksen kanssa; näin ollen luodatuissa rei issä voimakkaimmat johtavuusarvot näyttävät liittyvän grafiittipitoisuuteen. 5 JATKOTUTKIMUSSUOSITUKSET Kohteessa olisi hyvä täydentää maastomittauksia erityisesti vain osan aluetta kattavan IP:n ja kokonaan puuttuvan gravimetrisen mittauksen osalta, jotta alueen geofysikaalisista piirteistä saataisiin kattava kuva. ERT-luotauksilla on saatu kohteessa hyviä tuloksia, ja mittauksia kannattaa tarvittaessa laajentaa. Kallioperän rikkonaisuuden vuoksi jatkossa reikäluotaukset kannattaa tehdä välittömästi kairausten yhteydessä, etteivät reiät ehdi mennä umpeen nykyisillä tuloksilla ei saada luotettavasti selvitettyä isäntäkiville ja mineralisaatiolle tyypillisiä fysikaalisia ominaisarvoja, joiden tuntemus on tarpeen geofysikan maastomittausten tulkinnassa.

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/ KIRJALLISUUS Al-Ani, T. & Grönholm, S REE and phosphate minerals in volcanic rocks associated with Cu-Fe sulphide mineralization in the Kotkajärvi-Kalvola, Southern Finland. Geological Survey of Finland, report 59/ p. Grönholm, S. & Leväniemi, H Pirttikoski1, lupatunnus ML2012:0040, Hämeenlinna, vuosiraportti s. Grönholm, S. & Leväniemi, H Pirttikoski1, lupatunnus ML2012:0040, Hämeenlinna, vuosiraportti s. Huhta, P., Leväniemi, H., Grönholm, S., Kärkkäinen, N. & Tiainen, M Patakankaan alueen kultapotentiaalin arviointi. Geologian tutkimuskeskus, raportti 68/ s. + 2 liitettä. Leväniemi, H. & Grönholm, S Hämeenlinnan Kotkan Cu-REE-kohteen geofysikaaliset tutkimukset Geologian tutkimuskeskus, raportti 96/ s. + 2 liitettä. Lindmark, B Kuparimalmitutkimukset Kalvolan Pirttikoskella vuosina M19/ /1/ s.

14 LIITE 1. PETROFYSIIKAN MITTAUSTULOKSET KAIRASYDÄNNÄYTTEISTÄ. D = tiheys K = magneettinen suskeptibiliteetti J = remanentti magnetoituma Rind = induktiivinen ominaisvastus (> tarkoittaa huonosti johtavaa näytettä) DRILLHOLE Depth D(kg/m 3 ) K(x10-6 SI) J(mA/m) Rind(ohmm) M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R > M R >

15 DRILLHOLE Depth D(kg/m 3 ) K(x10-6 SI) J(mA/m) Rind(ohmm) M R > M R > M R > M R > M R > M R M R > M R M R M R > M R > M R M R > M R > M R M R M R M R M R M R M R > M R > M R > M R > M R

16 LIITE 2. KAIRAREIKÄKUVAAJAT. FIELDNAME = kivilajiloggaus Cu_ppm = Cu-pitoisuus (ppm) AS = As-pitoisuus (ppm) SUS_lev = kairareikäluotauksen magneettinen suskeptibiliteetti, 0.5 m keskiarvo k = laboratoriomittauksen magneettinen suskeptibiliteetti (10-6 SI) D_GG = kairareikäluotauksen gamma-gamma-tiheys, 0.5 m keskiarvo d = laboratoriomittauksen tiheysarvo (kg/m 3 ) NGAM = kairareikäluotauksen luonnon gammasäteily (pulssia/s) log_cond_msm = kairareikäluotauksen ominaisvastuksesta laskettu sähkönjohtavuus, logaritminen asteikko (ms/m)

17