Selostus geofysikaalisista tutkimuksista Kemissä

Transkriptio

1 M17/Ke-60/1 Kemi T. Siikarla Selostus geofysikaalisista tutkimuksista Kemissä Yleistä Selostuksen tarkoittama alue sijaitsee Kemin kaupungin ja maalaiskunnan rajalla Perta-aavan ja Elijärven välillä. Aiheen geofysikaalisten tutkimusten suorittamiseen antoivat Veitsiluoto Oy:n makeanveden kanavan pohjasta tavatut kapeat, verrattain kompaktit kromiittijuonet. Tutkimukset aloitettiin 9 päivänä syyskuuta 1959 ja päättyivät helmikuussa Linjoitustöistä sekä gravimetrisistä ja magneettisista mittauksista on huolehtinut tutk.asistentti O. Kinnari apunaan työnjoht. Juhani Kankaanpää ja sähköisistä mittauksista tutk. assistentti N. Puranen ja työnjoht. Aulis Salo. Systemaattisesti tutkittu alue käsittää 7.0 km 2 jonka lisäksi tämän alueen luoteispuolelle on mitattu 5 kahden kilometrin pituista tunnustelulinjaa, joiden keskinäinen etäisyys on 1 km. 2. Kenttätyöt 2.1 Alustavat työt: Ennen systemaattisen mittauksen alkamista mitattiin pitkin kanavan vartta n. 1.2 km mittainen gravimetrinen ja magneettinen koeprofiili alustavan yleiskuvan saamiseksi. Gravimetrisesta profiilista ilmeni, että painovoiman horisontaaligradientti on varsin suuri, n. + 5 mgal 1 kilometriä kohti mentäessä kaakosta luoteeseen. Magneettisesti todettiin leveä anomalia, joka loppui jyrkästi kaakkoispäässä, jossa geologisen kartan mukaan alkoi graniitti.

2 2 Koska graniitin ja emäksisen massiivin kontakti oli täten helposti todettavissa magneettisesti, varmistettiin sen suunta maastossa välillä kanava-nuottijärvi, jotta tukilinjoitus voitaisiin sijoittaa geofysikaalisia mittauksia silmälläpitäen mahdollisimman edullisesti Linjoitustyöt: Linjoitusta varten valittiin erilliskoordinaatisto, jonka toinen akseli asetettiin kontaktin suuntaan. Linjoitusta on tarkemmin se selostettu raportissa M 17/Ke-60/2. T. Siikarla Gravimetriset mittaukset Gravimetraus on suoritettu pitkin maastoon paalutettuja linjoja, joiden väli on yleisesti 100 m. Osalla aluetta, alkaen linjasta K = 4600 ja päättyen Elijärvellä linjaan K 8100, on linjojen väli 50 m ja on näiden tihennyslinjojen pituus n. 300 m. Havaintopisteiden väli on normaalisti 20 m; tihennyslinjoilla osittain 10 m. Mittaukset on suoritettu Worden gravimetrillä n:o 231 ja havaintopisteiden korkeuden määräys vaakitsemalla. Elijärven itäosassa, jossa anomalia kääntyy, on suoritettu täydennysmittaus uudessa suunnassa apukoordinaatistoa A B käyttäen. Apukoordinaatiston sijoitus ilmenee linjoitusraportista. Systemaattisesti mitatun alueen lisäksi mitattiin seuraavat tunnustelulinjat: K = 5000 välillä L = L 4000 pit. 2 km K = 6000 välillä L = L 4000 pit. 2 km K = 7000 välillä L = L 4500 pit. 2 km K = 8000 välillä L = L 4500 pit. 2 km K = 9000 välillä L = L 4500 pit. 2 km

3 3 2.4 Magneettiset mittaukset: Magneettiset mittaukset on suoritettu Arvela-tarkkuusmagnetometrillä ARM 914. Mittaus on suoritettu samoilla pisteillä kuin gravimetraus käyttämällä hyväksi gravimetrauspaalutusta. Myös tunnustelulinjat on magnetometrattu. 2.5 Sähköiset mittaukset: Mahdollisten sulfidimalmien toteamiseksi on alue mitattu Slingram-laitteella, jaksoluvulla 3600 käyttäen 40 m kelaväliä. Mittaukset on suoritettu pitkin gravimetrauslinjoja 100 m linjavälein pistetiheyden ollessa 20 m. Myös tunnustelulinjat on mitattu sähköisesti. 3. Mittaustulosten muokkaus ja tulosten esittäminen: Gravimetraustulokset on aluksi laskettu huomioimalla tavanmukaiset Bouguer- ja vapaailmakorjaukset 1) ja näiden tulokset on esitetty sama-arvokäyräkartoilla, joiden käyräväli on 0.1 mgal. Tulokset on redukoitu merenpinnan tasoon käyttämällä Bouguer + vapaailmakorjauksessa kerrointa mgal/m. Leveysastekorjaus mgal/ 1 km. Kun alueellinen horisontaaligradientti on varsin suuri, mutta koko alueella verrattain säännöllinen on se eliminoitu lineaarisesti vähentämällä L-akselin positiivisessa suunnassa painovoima-arvoista 5 mgal 1 km kohti eli o.1 mgal 20 m kohti. Nämäkin tulokset on esitetty sama-arvokäyräkarttoina sen profiileina yhdessä magneettisten kanssa. Lisäksi on osasta aluetta lähinnä koordinaattivälillä K= 4000-K5000 laskettu jäännösanomaliakartta käyttämällä laskentaympyrää, jonka säe on n. 60 m. Kaikki laskutyöt ovat suorittaneet O. Kinnari ja J. Kankaanpää. Gravimetraustulokset sisältyvät seuraaviin karttoihin:

4 4 Yhdistelmäkartat 1: M 21/Ke/ D M 21/Ke/ B Sama-arvokäyräkartat ilman gradienttikorjausta: M 21/Ke-59/1 1-2/3-5 Fotostat 1: 4000 M 21/Ke /2 1-2/5-7 M 21/Ke /3 1-2/7-9 M 21/Ke-60/4 2-3/7-9 Sama-arvokäyräkartat gradienttikorjauksella: M 21/Ke /3-5 Fotostat 1: 4000 M 21/Ke / 5-7 M 21/Ke /7-9 M 21/Ke /7-9 Jäännösanomaliakartta 1: 2000: M 2,/K.-59/5 Tunnustelumittaukset: M 21-22/Ke-60/29 Fotostat 1: 4000 N 21-22/Ke-60/30

5 5 Magneettisten mittausten tulokset on esitelty sama-arvokäyräkartoilla sekä profiiliesityksenä yhdessä gravimetraustulosten kanssa. Magneettinen 0-taso on valittu tutkimusalueen lounaisosan graniittialueelta ja Z-komponentin arvon vaihtelut on esitetty sama-arvokäyrillä ± 250; 500; 1000; 1500; 2000; 3000 γ jne. Mittaustulokset sisältyvät seuraaviin karttoihin: Yhdistelmä Fotostat kopiot Profiiliesitykset 1: : : 2000 M 22/Ke/ D M 22/Ke /3-5 M 21-22/Ke-59/1-15 M 22/Ke/ E M 22/Ke /5-7 M 21-22/Ke-60/16 M 22/ Ke /7-9 M 21-22/Ke 59/17 M 22/Ke /5-9 M 21-22/Ke-60/18-28 Yht. 2 kpl 4 kpl 28 kpl Linjoituksen ulkopuolelle ulottuvien tunnusteluprofiilien uprofiilien tulokset on esitetty yhdessä gravimetristen kanssa kartalla: M 21-22/Ke-60/29 Fotostat 1: 4000 M 21-22/Ke-60/30 Sähköisten mittausten tulokset on esitetty imaginäärikomponenttikarttoina: M 24.11/Ke /3-5 Fotostat 1: 4000 M 24.11/Ke /5-7 M 24.11/Ke /7-9 M 24.11/ Ke /7-9 Tunnustelumittaukset kartalla: M 24. 1/Ke-60/1

6 6 4. Fysikaalisten vakioiden määräykset näytteistä. 4.1 Yleistä. Kanavan pohjalta otetuista näytteistä sekä kairaussydämistä on tehty varsin suuri määrä ominaispaino- ja suskeptibiliteettimääräyksiä. Fysikaalisissa määräyksissä ovat avustaneet pääasiassa O. Kinnari, J. Kankaanpää ja M. Huuskonen. Ominaispainomääräykset on suoritettu punnitsemalla näyte ilmassa ja vedessä. Kairaussydänten ominaispainomääräykset on suoritettu tutkimuslaitoksessa v rakennetulla laitteella, jossa kerrallaan voidaan punnita 80 cm sydäntä. Kaikkiaan on ominaispaino määrätty 6 eri reijästä n m matkalla. Suskeptibiliteettimittaukset on suoritettu G.S.C. Magnetic Suskeptibility Bridge-vaihtovirtasillalla, jonka jaksoluku on 1000 js/ sek. Määräykset on suoritettu sydämistä n. 1 m välein. Kaikkiaan on tehty neljästä reijästä 375 määräystä. 4.2 Suskeptibiliteettimääräykset (H- arvo) Sydämistä on määräykset tehty seuraavasti: Reikä n:o Mitattu väli m Määr. luku Huom Koko reikä alusta malmiin magnetiitti pirote Malmi 375

7 7 Malmin H-arvo: Malmin H-arvo vaihtelee varsin pienissä rajoissa. Eri reijistä saadut tulokset ovat seuraavat: (yksikkönä on 10-6 c.g.s) R väli ääriarvot keskiarvo määr. luku x c.g.s x 10-6 c.g.s x 10-6 c.g.s x 10-6 c.g.s 8 Painollinen keskiarvo 108 x 10-6 c.g.s Serpentiinikiven H -arvo: Serpentiinin H -arvo vaihtelee suuresti riippuen kiven sisältämästä magnetiittimäärästä. Vaihtelurajat ovat suunnilleen 2000 x x 10-6 c.g.s. Edellä mainitun alarajan ja malmin H -arvojen välille asettuvat ne osat, jotka sisältävät kromiittia eriasteisena pirotteena. Maasälpäkivi, joka on tavattu malmin jalkapuolella olevan serpeniinikiven jälkeen omaa erittäin alhaisen H -arvon. Reijistä 1 ja 21 tehdyt määräykset antavat H -arvoksi n. 20 x 10-6 c.g.s. Tässä kivessä olevien tummempien välikerrosten H -arvo on n. 100 x 10-6 c.g.s. Raportin liitteenä N:o 1 on reijän N:o 1 H -arvoja esittävä piirros. 4.3 Ominaispainomääräykset: Ominaispainomääräyksiä on tehty seuraavasti R mitattu väli Yht m

8 8 Malmin ominaispaino: Cr 2 O 3 -pitoisuuden ja malmin ominaispainon välisen suhteen selvittämiseksi on reijästä N:o 1 laskettu painolliset keskiarvot Cr 2 O 3 määrälle ja ominaispainolle siten, että näyteväli on kummassakin sama. Painona on käytetty analysoidun tai punnitun näytteen pituutta. Tulos ilmenee alla olevasta taulukosta: Cr 2 O 3 % Om.paino

9 9 Riippuvaisuussuhde on esitetty graafisesta liitteessä N:o 2. Tulokset näyttävät sijoittuvan kahdelle yhdensuuntaiselle suoralle, joiden väli on 0.07 ominaispainoyksikköä. Muista reijistä olevaa materiaalia ei toistaiseksi ole voitu käsitellä. Serpentiinikiven ominaispaino vaihtelee rajoissa Reijästä N:o 2 graafinen keskiarvo välillä m on Reijästä 1 tehdyt mittaukset liitteessä N:o 3. Maasälpäkiven ominaispaino on keskimäärin Todetuista anomalioista ja niiden tulkinnasta. 5.1 Painovoima-anomaliat Tutkimusalueella esiintyvä voimakas alueellinen horisontaaligradientti johtuu graniitin ja emäksisen massiivin ominaispainoerosta. Kun emäksinen muodostuma kokonaisuudessaan kaatuu luoteeseen graniitin jäädessä emäksisen kiven alle jyrkentää se yhdessä lähellä kontaktia tapahtuneen malmiutumisen kanssa gradienttia. Niissä gravimetrisissa kartoissa, joista alueellista gradienttia ei ole eliminoitu näkyykin varsinainen malmin aiheuttama painovoima-anomalia selvästi ainoastaan Elijärven luona. Sen sijaan niissä kartoissa, joista gradientti on poistettu esiintyy yhtenäinen painovoima-anomalia, joka varsin selvänä alkaa erottua linjalta K = 4700 ja jatkuu sitten kontaktin suunnassa yli kanavan kulkien Nuottijärven kautta Elijärvelle, jossa se kääntyy jyrkemmin koillissuuntaan ja jatkuu edelleen melkein linjalle K = Voimakkaimmillaan tämä anomalia on Elijärven länsipuolella, jossa se nousee lähiympäristöstä n. 1.2 mgal ja Elijärven itäosassa n. 0.9 mgal. Tämä anomalia on kairauksilla selvitetty välillä n = K eli kanavan molemmin puolin ja Nuottijärven luona linjoilla K = 6200 ja K = 6500 sekä edelleen Elijärvellä välillä K = K = Kun kairauksissa tällä anomaliavyöhykkeellä on saavutettu erittäin hyvä korrelaatio malmin esiintymisen ja tavattujen painovoima-anomalioiden välillä ei liene

10 10 epäilystä siitä, että anomalia tähän mennessä kairaamattomillakin osiltaan liittyy kromiitin esiintymiseen. Tämän pääanomalian tuote luoteispuolella esiintyy heikompi anomalia mm. kanavan molemmin puolin suunnilleen n m kairatusta malmista. Kun tämä esim. kanavalla sattuu yhteen sen vyöhykkeen kanssa, jossa esiintyvät kanavan pohjasta ensiksi tavatut kapeat juonet liittynee tämäkin kromiitin esiintymiseen. Selvempänä tänä sivuanomalia esiintyy jäännösanomaliakartasta. Nuottijärven itäpuolella on reijässä 14 tavattu 2 toisistaan selvästi erillistä, rinnakkaista malmiota, kuten gravimetrisesta kartastakin selvästi ilmenee. Tutkimusalueella on vielä joukko edellä kuvatun vyöhykkeen ulkopuolella olevia anomalioita, joita ei ole ennätetty kairata, mutta jotka saattavat liittyä kromimalmeihin. Myös systemaattisesti tutkitun alueen en ulkopuolella on tunnustelulinjalla K = tavattu mielenkiintoinen gravimetrinen anomalia n. pisteen L = 4200 vaiheilla. 5.2 Magneettiset anomaliat. Magneettiset mittaukset tuovat erittäin kauniisti esiin graniitin ja emäksisen massiivin kontaktin. Emäksisen kiven puolelle muodostuu suhteellisen "levoton" anomaliavyöhyke, jossa maksimiarvot kohoavat γ: aan ja joka anomalia tasoittuu luoteeseen päin n γ anomaliaksi. Jo syys- lokakuun vaihteessa todettiin kentällä suoritetuissa magneettisten ja gravimetristen tulosten vertailussa, että linjoilla K = 4700 ja K = 4800 esiintyi magneettisessa anomaliassa γ suuruinen kuoppa, joka sijaitsi lähellä graniitin kontaktia ja että kuoppaan liittyi selvä joskin heikko gravimetrinen anomalia. (vertaa profiilit M 21-22/Ke-59/1 ja 2). Tämän yhdenmukaisuuden todettiin edelleen jatkuvan yli kanavan Nuottijärvelle päin. Koska kanavassa olevista juonista, joka sijaitsevat nyt löydetystä anomaliasta n. 150 m sivussa, oli saatu kromiittinäytteiden tiheydeksi ja H-arvoksi 240 x 10-6 c.g.s voitiin todettujen anomalioiden olettaa johtuvan kromiitin esiintymisestä. Suoritetuissa kairauksissa voitiin todeta, että olettamus piti paikkansa. Melkein koko tutkitulla alueella on voitu todeta hyvin selvä kuoppa magneettisessa anomaliassa kromiittimalmin kohdalla. Vain eräissä tapauksissa kromiitissa olevat paksummat, magnetiittia sisältävät välikerrokset saattavat sotkea magneettista kuvaa ja heikentää magneettisen kuopan muodostumista.

11 11 Magneettisten ja gravimetristen anomalioiden korrelaatio näkyy selvimmin niistä profiiliesityksistä, joissa kummatkin piirretty yhteen. 5.3 Sähköiset anomaliat: Koko tutkitulla alueella ei esiinny sähköisiä anomalioita, jotka viittaisivat suurempien sulfidimalmien olemassaoloon. Selvempiä imaginäärikomponenttianomalioita esiintyy vain Elijärvellä ja ne johtunevat savikerroksista järven pohjalla. Heikot positiiviset reaalikomponenttianomaliat johtunevat magnetiittipirotteesta. 6. Yhteenveto: Suoritetut geofysikaaliset tutkimukset, lähinnä gravimetriset ja magneettiset, ovat tuoneet erittäin kauniisti esiin malmiutuneen vyöhykkkeen koko sen pituudelta. Kromiitin ympäristöään suurempi tiheys sekä serpentiiniin verrattuna huomattavasti alhaisempi H-arvo aiheuttavat malmin kohdalla positiivisen painovoima-anomalian, johon liittyy serpentiinin aiheuttamassa magneettisessa anomaliassa γ:n suuruinen kuoppa. Suoritetut kairaukset ovat tämän vastaavaisuuden vahvistaneet. Tämän vuoksi on odotettavissa, että myös ne toistaiseksi kairaamattomat anomaliat, joissa tämä vastaavaisuus ilmenee, indikoivat malmia. Geofyysikko

12 12 Liitteet: 3 liitettä se sekä luettelo geofysikaalisista kartoista.

13 Liite raporttiin M 17/Ke-60/1 Luettelo Kemin tutkimusalueen geofysikaalisista kartoista Magneettiset kartat: l: M 22/Ke/ D M 22/Ke/ B 1: 4000 M 22/Ke /3-5 M 22/Ke /5-7 h: 22/Ke /7-9 M 22/Ke /7-9 Yht. 6 kpl Gravimetriset kartat: 1: M 21/Ke/ D M 21/Ke/ B 1: 4000 M 21/Ke /3-5/1 M 21/Ke /5-7/2 M 21/K /7-9/3 M 21/K /7-9/4 M 21/Ke /3-5 M 21/Ke /5-7 M 21/Ke /7-9 M 21/Ke /79 1: 2000 M 21/Ke-59/5 Yht. 11 kpl Magneettiset + gravimetriset profiilikartat 1: 2000 M 21-22/Ke-59/1-15 M 21-22/Ke-60/16 M 21-22/Ke 59/17 M 21-22/Ke 60/ : 4000 M 21-22/Ke-60/29-30 Yht 30 kpl Sähköiset kartat 1: 4000 M 24.11/Ke /3-5 M 24.11/ Ke / 5-7 M 24.11/Ke /7-9 M 24.11/Ke /7-9 Tunnustelu-profiilit M 24.1/Ke-60/ 1 Yht. 5 kp1 Yhteensä 52 karttaa.

14

15

16