GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Länsi-Suonen yksikkö Kokkola 15.10.2014 92/2014 Jokilaaksojen nikkelipotentiaalihankkeen (JoNi) toiminta ja tulokset vuosina 2012-2014 Olavi Kontoniemi, Soile Aatos, Hanna Leväniemi, Hannu Makkonen, Tapio Halkoaho ja Henrik Wik Kairansydänkuva sulfidipitoisesta Nivalan Aittonevan oliviinipyrokseniitista.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Olavi Kontoniemi, Soile Aatos, Hanna Leväniemi, Hannu Makkonen, Tapio Halkoaho ja Henrik Wik KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro 15.10.2014 Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Raportin nimi Jokilaaksojen nikkelipotentiaalihankkeen (JoNi) toiminta ja tulokset vuosina 2012-2014 Tiivistelmä Jokilaaksojen nikkelipotentiaalihankkeen (JoNi) tärkein tavoite oli paikantaa tutkimusalueelta nikkelikriittisiä kivilajiyksiköitä myöhempien varsinaisten malmitutkimusten pohjaksi. Tutkimusalue käsitti pääosin Ylivieskan ja Nivala-Haapajärven seutukunnat ja hanke sai osarahoituksen Euroopan aluekehitysrahastosta (EAKR). Pohjois-Pohjanmaan liiton maakuntahallitus hyväksyi hankesuunnitelman ja budjetin (475 000 euroa) helmikuussa 2012 vuosille 2012 2014. Esitutkimusvaiheen jälkeen valittiin varsinaiseen tutkimusvaiheeseen 7 kohdetta ja lisäksi GTK:n tai Outokumpu Oy:n aikaisemmin tutkimista kohteista valittiin lisätarkasteluun myös 7 kohdetta. Kohdevalinnassa käytettiin hyväksi pääasiassa valtakunnallista geofysikaalista aineistoa ja vanhoja viitetietoja koskien sekä kivilaji- että malmiviitteitä. Uusissa kohteissa selvitettiin kairausten (yht. 3781 m) pohjalta intruusion rakennetta, petrologiaa ja litogeokemiaa sekä arvioitiin sen nikkelimalmipotentiaali. Vanhoista näytteistä tehtiin vastaavat tutkimukset. Hankkeessa testattiin myös prospektiivisuusmallinnusta Ni-kriittisten alueiden rajaamiseksi. Mallinnustuloksia ei voitu tässä projektissa käydä järjestelmällisesti läpi mallien alustavan luonteen ja potentiaalisten kohteiden runsauden vuoksi, joten tulosten tarkempi geologinen ja malmipotentiaalinen evaluointi ja kohderajaus tulisi tehdä mahdollisessa jatkoprojektissa. Seitsemästä tutkitusta kohteesta kolmessa (Sievin Pirttiharju ja Rääsy, Haapajärven Ahola) ei ollut aikaisemmin kairattu ja Nivalan Aittonevan kohteesta ei tiedetty aikaisemmin mitään. Näistä kohteista nikkelille otollisiksi osoittautuivat kivilajikemiansa puolesta Aittoneva ja Rääsy, joista edellisessä oli havaittavissa myös malmiutumista. Vanhoista tutkituista kohteista lähellä Nivalan Hituran kaivosta sijaitsevat Jakonmutkan, Pitkänevan ja Ainaslammin muodostumat olivat lupaavimpia litogeokemialtaan. Lisäksi tutkimuksissa huomattiin Nivalan Huituperällä olevan alueelle erikoinen fosforirikas gabromuodostuma. Uusista kohteista juuri Aittonevan ja Rääsyn intruusioalueet vaatisivat tarkempaa malmigeologista tutkimusta, ja vanhoista kohteista mahdollisesti Jakonmutka ja Pitkäneva. Koska fosfori tulee olemaan ihmiskunnan menestymisen kannalta tärkeä hivenaine, myös Huituperän muodostuma vaatisi lisätutkimusta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Nikkelipotentiaali, peridotiitti, nikkeli, fosfori, potentiaalikartoitus, litogeokemia, geofysiikka, prospektiivisuusmallinnus Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Pohjois-Pohjanmaa, Jokilaaksojen alue Karttalehdet Q413, Q414, Q423, Q424, Q431, Q432 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Malmitutkimusraportit Arkistotunnus 92/2014 Kokonaissivumäärä 88 s. + 12 liites. Kieli suomi Hinta Julkisuus julkinen Yksikkö ja vastuualue LSY, VA 323 Hanketunnus 3551002 Allekirjoitus/nimen selvennys Allekirjoitus/nimen selvennys Olavi Kontoniemi, projektipäällikkö Hannu Lahtinen, toimialapäällikkö
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 HANKESUUNNITELMA JA RESURSSIT 2 2.1 Hankkeen tausta 2 2.2 Tavoite, toiminta ja tulokset 2 2.3 Hankkeeseen osallistuvat työntekijät 4 2.4 Kustannusarvio vuosille 2012-2014 4 3 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET 5 4 ESITUTKIMUKSET JA KOHDEVALINNAT 7 4.1 Aineistot ja aineiston käsittely 7 4.2 Maastotutkimukset 18 4.3 Kohdevalinnat 22 5 TUTKIMUSMENETELMÄT 24 5.1 Prospektiivisuusmallinnus 24 5.2 Kairaukset 31 5.3 Kemialliset analyysit 33 5.4 Litogeokemia 33 5.5 Petrografia 33 6 TUTKIMUSTULOKSET 34 6.1 Tutkimusalueen prospektiivisuus 34 6.2 Intruusioiden geologia 38 6.3 Intruusioiden kokokivi- ja mineraalikemia 73 6.4 Intruusioiden malmipotentiaali 75 7 YHTEENVETO JA PÄÄTELMÄT 81 KIRJALLISUUS 82 LIITELUETTELO LIITTYY
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskus (GTK) on tehnyt koko historiansa ajan malmipotentiaalitutkimuksia pääosin normaalin budjettirahoituksen turvin, mutta viime aikoina on pyritty löytämään myös ulkopuolisia rahoituslähteitä. Länsi-Suomen yksikön käynnistyttyä alettiin kehitellä em. tutkimuksia ns. yhteisrahoitteisella mallilla aluekehitysrahoihin (EAKR) pohjautuen. Ensimmäinen tämän tyypin hanke, Kaustisen seudun litium-varannot (KaLi), käynnistyi vuonna 2010 jatkuen vuoden 2012 loppuun. GTK:n rahoitusosuus oli 30 % ja lopusta rahoituksesta vastasi Keski-Pohjanmaan liitto EAKR:n kautta. KaLi-hankkeen positiivisten tuntemusten ja tuloksien pohjalta alettiin suunnitella samanlaista hanketta Pohjois-Pohjanmaan alueelle. Tällä kertaa aihepiiriksi valittiin pitkään askarruttanut Nivalan-Ylivieskan alueen nikkelikriittisyys. Alueella oli tehty kyllä Outokumpu Oy:n ja GTK:n toimesta erinäisiä Ni-tutkimuksia, mutta alueellinen potentiaaliselvitys puuttui. Ensimmäiset keskustelut nikkelipotentiaalihankkeen käynnistämiseksi olivat jo keväällä 2011 Nihak Oy:ssä ja myöhemmin kesällä P-Pohjanmaan liitossa. Samalla jätettiin liitolle lyhyt esitys hankeaihiosta budjetteineen (475 k ). Seuraava askel hankkeen synnyttämiseksi oli yhteydenotto P-Pohjanmaan liitosta marraskuun lopussa 2011, jolloin suositeltiin pikahakua, koska TEM:ltä olisi saatavissa joustovarausrahoitusta äkillisille rakennemuutosalueille, joksi Nivala-Haapajärvi-seutukunta luettiin. Jokilaaksojen nikkelipotentiaali hankkeen (JONI) esitys jätettiin GTK:n johdolle 3.11.2011 ja varsinainen projektihakemus EURA2007-järjestelmään jo 14.12.2011 em. budjetilla toteutettavaksi. Maakunnallisen yhteistyöryhmän (MYR) käsittelyn jälkeen JONI-hanke hyväksyttiin 20.02.2012 maakuntahallituksen kokouksessa rahoitettavaksi alueellinen kilpailukyky ja työllisyys ohjelmassa EAKR:n kautta. Hanke suunniteltiin 2.5 vuotiseksi alkaen 1.1.2012 ja siihen on osallistunut tutkijoita ja työntekijöitä Länsi-Suomen yksikön (LSY) lisäksi Itä- (ISY) ja Etelä-Suomen yksiköstä (ESY) ja Konsernipalvelutyksiköstä (KP). Projektipäällikkönä on toiminut Olavi Kontoniemi LSY:stä. Hankkeelle perustettiin ohjausryhmä, johon kuului edustajia P-Pohjanmaan liitosta (Ilkka Yliniemi, Tiina Rajala), Nihak Oy:stä (Kaisa Liinamaa, Ossi Turunen), Ylivieskan Seutukunta ry:stä (Reijo Hakala, Timo Kiema) ja GTK:sta (Olli Breilin, Jarmo Kallio, Hannu Lahtinen). Hankkeen edetessä tehtiin kaksi muutoshakemusta henkilölistan muutoksien ja budjetin tasapainottamisen vuoksi sekä toimikauden jatkamiseksi syyskuun loppuun 2014. Muutoshakemuksien yhteydessä päivitettiin myös hankesuunnitelma. Tässä raportissa on kuvattu hankesuunnitelma, sen resurssit sekä hankkeeseen osallistuneiden tutkijoiden kuvaukset käytetyistä tutkimusmenetelmistä, tutkimustuloksista sekä arvio tutkittujen intruusioiden nikkelipotentiaalista ja suositukset jatkotutkimuksiin. Kirjoitustyön geofysiikan osuudesta on huolehtinut Hanna Leväniemi, prospektiivisuus-mallinnuksesta Soile Aatos, lito- ja mineraalikemiasta sekä malmipotentiaaliarviosta Hannu Makkonen ja Tapio Halkoaho ja tutkimuskohteiden geologisesta kuvauksesta Olavi Kontoniemi ja Henrik Wik. Allekirjoittanut projektipäällikkö on vastannut raportin kokoamisesta.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 2 2 HANKESUUNNITELMA JA RESURSSIT Seuraavissa kappaleissa on esitelty hankesuunnitelma ja hankkeelle suunnitellut resurssit sellaisina, kun ne olivat tammikuussa 2013 muutoshakemuksen tekemisen jälkeen. Tämän jälkeen ei tullut mainittavia hankkeen toimintaan vaikuttaneita muutoksia. 2.1 Hankkeen tausta Belvedere Resources Ltd:n Hituran kaivosta koskevissa tiedotteissa arvellaan nykyisten Ni-malmivarojen riittävän 5 vuoden toimintaan, joten lisävarantojen paikantaminen on tarpeellista. Kaivosyhtiön oma varantokartoitus keskittyy kaivoksen lähiympäristöön, mutta laajempi tieto jokilaaksojen (Kalajoki- Pyhäjoki) nikkelipotentiaalista puuttuu edelleen. Geologian tutkimuskeskus ja Outokumpu Oy on tehnyt kyllä Ylivieskan, Reisjärven ja Nivalan alueilla kautta aikain myös kohdentavia malmitutkimuksia, mutta selvittämättömiä nikkeliviitteitä alueella on edelleen. Menneinä vuosina Outokumpu Oy keräsi laajan analyysidatan (Ni-ohjelma) koko Suomen alueelta ja samaten yhteiseurooppalainen Geonickel-hanke 1990-luvulla. Myös näiden aineistojen hyödyntäminen tutkimusalueella on jäänyt alkuasteelle. GTK:ssa kehiteltiin Kotalahti-vyöhykkeen Ni-tutkimuksissa litogeokemialliset tutkimusmenetelmät, joita on tarkoitus soveltaa myös tässä tutkimuksessa. Hanketta voisi kutsua vaikka kolmen tohtorin hankkeeksi. Tohtoreista kaksi, Hannu Makkonen ja Tapio Halkoaho, toimivat nikkelimalmien ja litogeokemian asiantuntijoina ja kolmas, Olavi Kontoniemi, hankkeen vetäjänä ja käytännön koordinaattorina. 2.2 Tavoite, toiminta ja tulokset Hankkeen päätavoite on paikantaa ja tutkia uusia nikkelikriittisiä kivilajiyksiköitä Hituran ympäristöstä. Tutkimusalue käsittää pääosin Ylivieskan ja Nivala-Haapajärven seutukunnat. Paikannetut kivilajiyksiköt rankataan litogeokemiallisin menetelmin nikkelipotentiaalisuuden mukaan ja tulos antaa hyvän pohjan varsinaisille malmitutkimuksille. Hankkeella on tarkoitus herättää kaivos- ja etsintäyhtiöiden mielenkiinto jokilaaksojen alueeseen nikkelimielessä ja luoda paremmat edellytykset kaivostoiminnan jatkumiselle. Hankkeen toimintaa koordinoi GTK:n Länsi-Suomen yksikkö. Osa kairauksista ja kemialliset analyysit tehdään ostopalveluna, mutta muuten hankkeen ainoa toteuttaja on GTK. Projektin toiminta jakautuu seuraaviin osakokonaisuuksiin (tarkempi ositus taulukko 1): 1. Tutkimusten suunnittelu ja tutkimusluvat 2. Tutkimusten toteutus - aluevalinnat, esitutkimukset, geologinen aineisto - geologinen kartoitus, moreeninäytteenotto ja geofysiikan mittaukset GTK:n kalustolla - syväkairaukset GTK:n kalustolla + ostopalveluna (GTK:n kilpailutus) - kairausten raportointi, näytevalinta - näytteiden analysointi ostopalveluna (GTK:n kilpailutus) - tutkimustulosten käsittely ja analysointi 3. Tutkimusten raportointi GTK:n laatujärjestelmän mukaisesti 4. Tiedottaminen tiedotussuunnitelman mukaisesti 5. Rahoittajille tehtävät raportit
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 3 Projektipäällikkö tekee vuosittain tutkimussuunnitelman ja varaa tarvittavat resurssit GTK:lta. Projektin toimintaa seurataan ja siitä raportoidaan kahdelle taholle, GTK:lle ja rahoittavalle viranomaiselle. GTK:n seurantaan kuuluu normaali hankeseuranta (kuukausi/neljännesvuosi) sekä kohteittain suoritettava laatujärjestelmän mukainen tutkimusraportointi. Rahoittajataholle toimitetaan toimenpide-, väli- ja loppuraportit vaatimusten mukaisesti. Kaikesta raportoinnista vastaa projektipäällikkö. Ohjausryhmän kokouksissa saadaan arvioivaa ja ohjaavaa palautetta projektia varten. Tutkimuksissa kertyvä havaintoaineisto tallennetaan GTK:n tietokantoihin GTK:n laatujärjestelmän mukaisesti ja näytemateriaali varastoidaan GTK:n Lopella sijaitsevaan keskusvarastoon myöhempää käyttöä varten. Raportit julkaistaan GTK:n ylläpitämillä sivuilla (www.gtk.fi). Projektia koskeva kirjanpitoaineisto säilytetään ja arkistoidaan GTK:ssa, josta sitä voidaan irrottaa seurantaa varten. Kaikki arkistoitu materiaali on jatkossa mahdollisen tilaajan käytettävissä. Projektin etenemisestä tiedotetaan yleisesti alueella toimivien päivälehtien välityksellä hankkeen alussa tehtävän tiedotussuunnitelman mukaisesti. Tutkimuskohteiden maanomistajille tiedotetaan heidän maillaan tapahtuvasta toiminnasta. Päivittäinen tiedotus tapahtuu puhelimitse ja sähköpostin välityksellä. Projektin lopussa järjestetään kunta- tai seutukuntatilaisuus, jolloin esitellään projektin keskeiset tulokset. Loppuraportti toimitetaan GTK:n internetsivuille sekä varsinaisille kohderyhmille, kuten alueen kunnille, seutukunnille, Pohjois-Pohjanmaan liitolle ja kehitysyhtiöille. Taulukko 1. JoNi-hankkeen toiminta vuosina 2012-2014. Toiminta Toteuttajat Suunnittelu, luvitus Projektipäällikkö, tutkijat Esitutkimukset Tutkijat*, geofyysikko, tutk.avustajat Geologinen kartoitus Tutkijat, geologi, tutkimusavustajat Geofys. mittaukset Geofyysikko, tutk.työntekijät Moreenitutkimukset Geologi, tutk.avustaja, tutk.työntekijät Kairaukset (GTK) Tutkijat, tutk.avustajat, tutk.työntekijät Kairaukset (osto) Urakointi, ostopalvelu Kairausten raportointi Tutkijat Kemialliset analyysit Ostopalvelu Väliraportit Projektipäällikkö Tutkimusten raportointi Tutkijat Loppuraportti Projektipäällikkö * Projektipäällikkö toimii myös tutkijana 2012 2013 2014 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 4 2.3 Hankkeeseen osallistuvat työntekijät Länsi-Suomen yksikkö: Olavi Kontoniemi projektipäällikkö; tutkimus ja hallinnolliset tehtävät Henrik Wik geologi; pääosin maastotehtäviä Mikko Pelkkala tutkimusavustaja 1; maastotutkimukset Kalevi Karttunen teknikko, tutk.avustaja 3 vuonna 2012; maastotutkimukset Itä-Suomen yksikkö: Hannu Makkonen malminetsintäpäällikkö, tutkija 1; teoreettiset tutkimukset Tapio Halkoaho erikoistutkija 1; teoreettiset tutkimukset Soile Aatos geologi, tutkija 2; ennustekartoitus, moreenigeokemia Matti Niskanen geofyysikko; maastomittaukset Rauli Lempiäinen tutkimusavustaja 2; maastotutkimukset Neuvonen Tarja tutkimusavustaja 3 2013 eteenpäin; lupa-asiat Kinnunen Keijo tutkimusavustaja 4; hievalmistus Etelä-Suomen yksikkö: Hanna Leväniemi geofyysikko, tutkija 3; geofysiikan aineiston muokkaus Bo Johanson erikoistutkija 2; mikroanalytiikka Lassi Pakkanen geologi, tutkija 4; mikroanalytiikka Konsernipalvelut yksikkö: Silja Rahkola hallintoassistentti; projektisihteeri Timo Saarimäki laboratoriomestari; hievalmistus Kairaajat ja tutkimustyöntekijät moreeninäytteenottoon ja kairaukseen liittyvät maastotutkimukset, näytekäsittely ja hievalmistus 2.4 Kustannusarvio vuosille 2012-2014 Taulukko 2. JONI-hankkeen kustannusarvio ( ) 2012 2013 2014 Yhteensä Henkilöstömenot (51 htkk) Ostopalvelut Flat rate (20 %) 85 000 8 028 17 000 75 900 230 872 15 180 29 400 7 740 5 880 190 300 246 640 38 060 Yhteensä 110 028 321 952 43 020 475 000 Henkilökustannuksiin on laskettu mukaan varsinaisen palkan lisäksi pakolliset vakuutus-, tel-, sotu-, yms. maksut ja ALV jää hakijan lopulliseksi kustannukseksi. Ostopalveluhinnat on ilmoitettu siis arvonlisäverollisina. Rahoittaja hyväksyi projektisuunnitelman ns. flat rate periaatteella toteutettavaksi, jolloin välilliset kustannukset (matkat, hankinnat, vuokrat yms.) lasketaan henkilöstökustannusten pohjalta (20 %).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 5 Menettely nopeuttaa ja helpottaa maksatushakemusten käsittelyä. Ostopalvelut koostuvat pääosin kairauksista (n. 210 k ) ja lopulla rahalla tehdään kemiallisia analyysejä. Haettava EAKR- ja valtion rahoitus oli yhteensä 70 % kustannusarviosta (332 500 ) ja GTK:n oma budjetti kattoi loput 30 % kustannuksista. 3 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Euroopan Komission rahoittama Integrated Technologies for Minerals Exploration, Pilot Project for Nickel Ore Deposits -projekti tutki ja kehitti uusia, edistyneitä mallinnusmenetelmiä nikkeliesiintymien löytämiseksi (lyhenne GeoNickel, 1996-1999). Kyseisessä Outokumpu Mining Oy:n koordinoimassa projektissa oli mukana myös GTK. GeoNickel-projektin mallinnustulokset koskevat integroivan mallinnuksen aineistoja, konseptointia, kuvankäsittelyä, hahmontunnistusta, sovellus- ja asiantuntijajärjestelmäkehitystä (GeoNickel 1999). Nykyisin on olemassa mm. GeoNickelin hahmontunnistussovelluksia vastaavia edistyneitä luokittelumenetelmiä soveltavia kaupallisia ja ilmaisia tilasto- ja paikkatieto-ohjelmistoja, kuten tässä projektissa käytettävinä olleet geokemialliset ja paikkatiedon spatiaaliset mallinnussovellukset (GCDKit ja ArcSDM). Nivala ja Makola olivat projektin WP 6:n emäksisiä ja ultraemäksisiä syväkivitutkimuskohteita validoitaessa ja testattaessa projektin kehittämiä asiantuntijajärjestelmäsovelluksia APE (Advanced Petrological Explorer) ja GEOES. Tämän tutkimuksen kannalta yksi oleellisimmista projektipäätelmistä oli tieto siitä, että on mahdollista tunnistaa laskennallisesti alkuperäiset intrusiiviset kivilajit ja luokitella ne nikkelipotentiaalisiin ja ei-nikkelipotentiaalisiin (GeoNickel 1999). GeoNickel-projektin (1999) nikkelipotentiaalisten intrusiivisten kivien luokittelu nojasi pitkälti litogeokemiallisiin aineistoihin, mutta myös moreenigeokemiallista aineistoa oli hyödynnetty alueellisessa nikkelipotentiaalin mallinnuksessa. Laskujen ja tulkintojen laadun lisäämiseksi projekti suositteli mineralogisen tiedon käyttöä. Normatiivisten mineraalien käyttö soveltuu myös nikkelipotentiaalisuustutkimuksiin (Lamberg 2005a). Mafisten kumulaattien sisältämien sulfidien Ni#- ja Co#-luvut on Lambergin (2005b) mukaan mahdollista laskea luotettavasti kokokivianalyysista, jos kiven sulfidipitoisuus on yli 0,3 %. Lukuja voidaan hyödyntää arvioitaessa lähtömagman primitiivisyyttä, perusmetallien katoa magmasta, kohteen sulfidien erkaantumisen mahdollisuutta, kohteen primitiivisimpien osien löytämistä ja kohteen PGE-potentiaalia sekä tunnistettaessa eri malmiutumisprosesseja. Jokilaaksojen alueella on tehty vuosikymmenien aikana runsaasti myös varsinaisesti Ni-malminetsintään liittyviä tutkimuksia, mutta tässä keskitytään vain potentiaalitutkimuksen kannalta keskeisiin töihin. Tutkimuksia ovat tehneet pääasiassa kaksi toimijaa: Outokumpu Oy ja Geologian tutkimuskeskus. Makolan ja Hituran Ni-Cu-esiintymien löydyttyä Outokumpu Oy:n tutkijat ovat tehneet töitä pääasiassa Nivalan lähiympäristössä, GTK mm. Ylivieskan ja Reisjärven alueilla. Jokilaaksojen alueella on toiminut kaksi Ni-Cu-kaivosta, Makola ja Hitura, joista jälkimmäinen on toiminnassa edelleen. GTK:n tutkimukset 1930-luvulla johtivat Makolan kaivoksen perustamiseen 1941 ja kaivostoiminta jatkui lyhyin keskeytyksin vuoteen 1954 (Isohanni et al. 1985). Makolan tutkimusten aikaan löytyi myös Hituran ultramafinen intruusio, josta paikannettiin mineralisaatio 1960-luvun tehostetuilla tutkimuksilla. Outokumpu Oy aloitti malmin louhinnan 1970 ja se on jatkunut keskeytyksin nykypäivään saakka. Hituran louhitut ja reservissä olevat varannot ovat yhteensä n. 19 Mt keskipitoisuudella
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 6 0.61 % Ni ja 0.21 % Cu (Makkonen, pers. comm) ja Makolan vastaavat tiedot n. 1 Mt, 0.8 % Ni ja 0.45 % Cu (Makkonen et al. 2009). Outokumpu Oy on tehnyt neljässä kohteessa (Ainaslampi, Kusiaiskallio tai Huituperä, Pitkäneva ja Räihänneva) hieman tarkempia malmitutkimuksia, joiden tuloksena on saatu kiinni heikko mineralisaatio (kuva 1) (Pehkonen 1972, Isokangas 1973, Papunen & Vorma 1985, Kinnunen 1996). Geologian tutkimuskeskus on tehnyt nikkelitutkimuksia pääasiassa kahdella alueella, Ylivieskassa ja Reisjärvellä. Ylivieskan intruusion tutkimuksista on raportoitu useassa vaiheessa (Sipilä 1976 ja 1984, Kontoniemi 1996, Kontoniemi & Forss 2000, Kontoniemi & Mäkinen 2001), mutta vain heikkoa mineralisoitumista on todettu Perkkiön peridotiitin SW-osassa. Jo aikaisemmin 1970-luvulla Oy Malminetsijä Ab paikansi Perkkiön ylikulkusillan paikkeilta (Rata 1-3) heikon kupari-nikkeli-mineralisaation (Boström 1974, Heikkilä-Harinen 1977). Reisjärven alueella GTK on tehnyt nikkelitutkimuksia Kalajan ympäristössä (Sipilä 1977, Nikander 1991, Kontoniemi 2010), Ajakaisessa (Sipilä 1989 a), Kivikonmäessä (Sipilä 1989 b, Kontoniemi 2010) ja Teljonlammilla (Kontoniemi 2010). Tutkimuksilla ei kuitenkaan paikannettu nikkelimineralisaatioita. Yksittäisiä tiettyyn intruusioon liittyviä tutkimuksia on tehty mm. Ylivieskan Paasikoskella (Kontoniemi 1994) ja Alavieskan Kunnarinperällä (Kinnunen 1997). Kuva 1. GTK:n löytymättömien mineraalivarantojen arviointihankkeen rajaus (korostettu punertava alue) alueelle, jossa esiintyy mahdollisesti Hituratyyppisiä Ni-Cu-malmeja.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 7 4 ESITUTKIMUKSET JA KOHDEVALINNAT Ennen varsinaisten tutkimusten aloittamista käytiin läpi GTK:sta löytyvä geodata, jota käsiteltiin ja muokattiin hankkeelle sopivaan muotoon. Tutkimusrauhan turvaamiseksi haettiin jokilaaksojen alueille 3 valtausvarausta, Nivala 1, Ylivieska 1 ja Yrttineva 1 (ks. kuva 2). Geofysiikan pohjalta valittuihin kohteisiin tehtiin magneettisia profiileja Jalander-magnetometrillä ja paikoin tehtiin pienimuotoista lohkare-etsintää ja geologista kartoitusta. Esitutkimusten viitoittamana valittiin sitten lopulliset tutkimuskohteet. Kuva 2. JONI-hankkeen varausalueet. 4.1 Aineistot ja aineiston käsittely 4.1.1 Geofysiikka Geofysiikan aineistoista tarkastelussa käytettiin koko geofysiikan alueellisia aineistoja: Suomen lentomittausaineistoa, joka sisältää 200 m linjavälillä mitattuna magneettiset, sähkömagneettiset (l. EM) ja radiometriset mittaukset (Hautaniemi et al. 2005) sekä alueellista painovoima-aineistoa (Elo, 2013) sekä petrofysiikan aineistoja (Airo & Säävuori 2013). Lento- ja painovoima-aineiston esikäsittely ja korjaukset Alueen geofysikaaliset lentomittaukset on tehty pääasiassa vuosina 1977-1986 (kuva 3). Magneettisesta aineistosta korjattiin lentolinjakohtaisia tasoeroja sekä myös tasoeroja eri lentoalueiden välillä. Sähkömagneettisessa aineistossa tehtiin myös tasokorjauksia. Aineisto on osittain kohinaista, esimerkiksi Nivalan lentoalueella (kuva 3) jolla sijaitsevat Hituran ja Makolan malmiesiintymät. Kohinaa ei voida jälkikäteen poistaa aineistosta.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 8 Kaikki alueellinen aineisto (lentomagneettinen, lentosähkömagneettinen, alueellinen painovoima) on tallennettu piste- tai linjamuotoisessa numeerisessa formaatissa. Numeerinen aineisto interpoloitiin rasteriaineistoksi karttaesityksiä varten. Kuva 3. Geofysikaalisen matalalentokartoituksen lentoalueet ja vuodet. JONI-hankkeen tutkimusalue rajattu harmaaksi. Mafisten ja ultramafisten kivien fysikaalisista ominaisuuksista Nikkelikriittisten intruusioiden fysikaalisten ominaisuuksien tarkastelu perustuu Suomen petrofysikaalisesta tietokannasta (Airo & Säävuori 2013) poimittuihin näytepisteisiin (kuva 4). Alueelta on mitattu yhteensä 1092 näytettä. Näytteisiin liittyy mittausarvojen lisäksi näytteen ottaneen geologin antama kivilajimäärite. Tarkastelua varten tietokannasta poimittiin kivilajimääritteitä käyttäen mafiset ja ultramafiset kivilajit sekä vertailukohdaksi muita magmaattisia sekä muutamia yleisiä metamorfoituneita kivilajeja. Ultramafiset kivet on tarkastelussa jaoteltu kivilajimäärityksen mukaisesti metaultramafiiteiksi ja peridotiiteiksi, mutta gabrokivien määreet vaihtelivat enemmän ja kivet jaoteltiin kaikki samaan luokkaan (ks. taulukko 3). Koska alueelta ei ollut yhtään näytettä serpentiniitistä, poimittiin serpentiniittien arvot koko Suomen tietokannasta. Duniitista ei ollut näytteitä merkattuna koko Suomen tietokantaankaan kuin neljä kappaletta, joten aineiston vähyyden vuoksi duniittia ei otettu mukaan tähän tarkasteluun.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 9 Kuva 4. Petrofysiikan näytteiden sijainti valitulla operaatioalueella. Taulukko 3. Gabroluokan sisältämät kivilajimääreet petrofysikaalisessa tarkastelussa. GABROT yht. 112 GABRO 35 HIENO GABRO 2 KARKEA GABRO 5 KESKIRAKEINEN GABRO 6 METAGABRO 6 NORIITTI 5 OFIITTINEN GABRO 2 OLIVIINIGABRO 5 PYROKSEENIGABRO 17 PYROKSEENI-SARVIVÄLKEGABRO 12 SARVIVÄLKEGABRO 17
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 10 Suskeptiivisuus ja tiheys Suskeptiivisuus on kiven fysikaalinen ominaisuus, joka yleensä suurelta osin synnyttää magneettisissa mittauksissa havaittavan magneettisen anomalian. Ultramafiset kivet ovat pääasiassa korkean suskeptiivisuuden kiviä mineraalikoostumuksensa (Fe(-Ti)-oksidit) vuoksi. Kun mafisten mineraalien määrä vähenee, vähenee myös ferromagneettisuus ja intermediääriset/happamat magmakivet ovat enemmän alhaisen suskeptiivisuuden paramagneettisia kiviä. Metamorfisilla kivillä voi olla ominaisuuksia sekä lähtökivilajista että metamorfisista prosesseista, joissa magneettisia mineraaleja voi joko tuhoutua tai syntyä. Esimerkiksi oliviinin serpentiniittiytyessä syntyy magnetiittia, jolloin kivilajin kokonaissuskeptiivisuus yleensä kasvaa. Mafiset mineraalit ovat myös tiheydeltään raskaampia kuin felsiset, jolloin erottelua voidaan tehdä myös tiheyden avulla. Kuvassa 5 on esitetty tutkimusalueen mafiset ja ultramafiset kivilajiluokat (+ muutamia vertailukivilajiryhmiä) tiheys-suskeptibiliteetti diagrammina. Kuten yleensä alueellisissa petrofysikaalisissa tarkasteluissa, kaikki kivilajit jakautuvat matalamman (paramagneettisen) suskeptiivisuuden sekä korkeamman (ferromagneettisen) suskeptiivisuuden luokkaan. Kuvaajan perusteella mafisten ja ultramafisten kivien suskeptibiliteetilla ei ole huomattavaa eroa sen sijaan serpentiniitit saavat korkeamman magnetiittipitoisuutensa vuoksi pääasiassa huomattavan korkeita suskeptiivisuusarvoja. Myös metaultramafiiteiksi merkityt kivet ovat suskeptibiliteetti-arvojensa perusteella ainakin osittain serpentiiniytyneitä. Tiheyksien perusteella kivilajiluokat ovat melko hyvin eroteltavissa: tiheys laskee mafisten mineraalien määrän laskiessa ja sarja peridotiiteista felsisiin kiviin on melko hyvin seurattavissa. Peridotiittien tiheydet ovat kuvaajan perusteella tarkasteltuna n. 3000-3100 kg/m3 ja gabrojen 2800 3000 kg / cm3. Serpentiniitit ovat muuttumisen jälkeen keveitä ja niiden tiheydet ovat luokkaa 2600 2900 kg / cm3, selkeästi alempia kuin muuttumattomien mafisten ja ultramafisten kivien. Magneettisen anomalian syntytapaa kuvaavia Q-suhteita (kiven pysyvän eli remanentin magnetoituman suhde suskeptibiliteetista aiheutuvaan magnetoitumaan) ei ole laskettu, mutta remanenssit eivät näytä olevan ainakaan tässä aineistossa kovin korkeita, joskin korkeita remanensseja alueella kyllä tiedetään esiintyvän. Kuva 5. Tutkimusalueen petrofysiikan tiheys-suskeptibiliteetti diagrammi.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 11 AEM-vaste (johtavuus vs suskeptiivisuus) Voimakas suskeptiivisuus aiheuttaa kappaleessa magnetoituman, joka on erisuuntainen mitattavan sähkönjohtavuudesta johtuvan kentän kanssa ja näkyy mittauksissa negatiivisena lentomittausten sähkömagneettisen reaalikomponentin (Re) anomaliana mikäli kappaleella on pieni sähkönjohtavuus (esim. Parasnis 1979, ss. 179-180). Kuvassa 6 näkyy petrofysiikan näytepisteisiin poimitut lentosähkömagneettisen mittauksen reaaliarvot verrattuna näytteiden suskeptibiliteettiin. Ferromagneettiset, korkean suskeptibiliteetin näytteet näkyvät Re-komponentissa negatiivisena vasteena teorian mukaisesti. Kivilajin sähkönjohtavuus ja sen vaikutus Re-komponenttiin on monen asian summa, mutta kuten kuvastakin ilmenee, näkyy suuri osa korkean suskeptiivisuuden mafisista ja ultramafisista kivistä AEM-datassa negatiivisena tai hyvin matalana Re-vasteena. Tämä viittaa siihen, että Re-aineistoa voidaan käyttää (muihin aineistoihin vertaillen) mafisten ja ultramafisten intruusioiden paikantamiseen. Kuva 6. AEM Re-vasteet petrofysiikan näytekohdissa verrattuna näytteiden suskeptiivisuuteen.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 12 Kuva 7. Kuvan 6 aineisto esitettynä siten, että mafiset-ultramafiset (vasemmalla) näytteet eroteltuna muista näytteistä (oikealla). Aineiston tarjoamat mahdollisuudet Ni-kriittisten intruusioiden paikantamiseen Kirjallisuuden ja aikaisempien kokemusten perusteella näyttää siltä, että mahdollisesta malmista on vaikea saada indikaatiota alueellisen geofysiikan aineistoissa, mutta Ni-kriittisiä mafisia ja ultramafisia intruusioita pystytään kartoittamaan silloin, kun niiden petrofysikaaliset ominaisuudet eroavat riittävästi ympäristön ominaisuuksista. Mafisia ja ultramafisia intruusioita ei kuitenkaan pystytä erottelemaan, koska niiden ominaisuudet ovat niin lähellä toisiaan. Indikaattoreina alueellisen geofysiikan tarkastelussa voidaan käyttää seuraavia tunnusmerkkejä ja aineistoja: Magneettinen aineisto lienee informaatiivisin aineistokokonaisuus, koska intruusioiden suskeptibiliteetit ovat tyypillisesti korkeita (Huom. tosin on myös gabroja ja peridotiitteja, joiden arvot eivät ole anomaalisia). Intruusioille voidaan olettaa tyypillistä olevan selkeä, ympäristöstään poikkeava voimakas positiivinen anomalia sekä pyöreähkö / ympäristön plastisista rakenteista erottuva muoto. Alueellinen painovoima-aineisto. Intruusion painovoima-anomalian laatu riippuu myös ympäröivistä kivilajeista ja muuttumisasteesta, mutta teoriassa petrofysiikan perusteella karkeasti jaoteltuna täysin serpentiniittiytynyt kivi antaa aineistoon minimianomalian ja peridotiitti/gabro positiivisen painovoima-anomalian. Lentosähkömagneettisten (EM) mittausten hyödyntämistä haittaavat todennäköisestä menetelmän matala syvyysulottuvuus sekä johtavat maapeitteet, jotka peittävät mahdollisen alapuolisesta kallioperästä tulevan vasteen. On kuitenkin mahdollista saada voimakkaan suskeptibiliteetin intruusioista negatiivinen Re-vaste tai massiivisen malmin tapauksessa positiivinen sähkönjohtavuusvaste. Serpentiniiteillä on korkeampi johtavuus kuin gabroilla ja peridotiiteilla. Mustaliuskeiden (erittäin korkea johtavuus) läheisyys saattaa sotkea. Käytännössä EM-aineistoa kannattaa käyttää lisämäärittelevänä aineistona, ei primäärisenä indikaattoriaineistona.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 13 Aineiston käsittely Aineistosta tehtiin erilaisia karttaesityksiä paikallisten piirteiden korostamiseksi. Magneettisesta aineistosta tehtiin harmaasävykartta sekä varjostettu väripintakartta. Nämä karttaesitykset kuvaavat magneettista totaalikenttää. Lisäksi aineistosta laskettiin analyyttinen signaali derivaatta sekä TDR-derivaatta. Muuttujat korostavat aineiston paikallisia piirteitä. Esimerkiksi Hitura-Makola alueella (Kuva 8) analyyttinen signaali korostaa esiin totaali-intensiteetiltään korkean Hituran serpentiniitti-intruusion ja TDR-derivaatta tuo esiin pienipiirteiset magneettiset rakenteet. Kuva 8. Magneettisen aineiston erilaisia karttaesityksiä, esimerkki Hitura-Makola alueelta. Ylhäällä vas. magneettinen totaalikenttä harmaasävykarttana (musta = korkeat arvot), oik. magneettinen totaalikenttä varjostettuna väripintakarttana (punainen = korkeat arvot, matalimmat arvot leikattu pois). Alhaalla vas. analyyttinen signaali (punainen = korkeat arvot), oik. varjostettu TDR-derivaatta. Painovoima-aineistoa hallitsevat laajat alueelliset rakenteet, jotka tekevät pienempien piirteiden erottamisen totaalikenttäaineistosta vaikeaksi. Alueelliset rakenteet suodatettiin aineistosta laskemalla siitä (3x3 pisteen liukuvalla ikkunalla kohinasuodatettu) 2. vertikaaliderivaatta, joka voimakkaasti korostaa paikallisia rakenteita (ks. kuva 9). Lentosähkömagneettisesta aineistosta tehtiin karttaesitys, jossa reaalikomponentin suhde imaginaarikomponenttiin erottelee aineistosta negatiivisen Re-vasteen anomaliat sekä hyvin sähköä johtavat rakenteet. Jatkotutkimusten pohjaksi aineistosta valittiin edellä esitetyin perustein mahdollisia jatkotutkimuskohteita. Ensimmäisenä kriteerinä pidettiin korkeaa magneettista intensiteettiä sekä ympäristöstään poikkeavaa intruusiomaista magneettista rakennetta. Näin valitut kohteet luokiteltiin lisäksi vielä lentosähkömagneettisen (EM) sekä gravimetrisen anomalian laadun perusteella (kuva 10). Luokittelun tulokset tallennettiin shape-tiedostoksi.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 14 Kuva 9. Alueellisen aineiston erilaisia karttaesityksiä, esimerkki Hitura-Makola alueelta. Ylhäällä vas. magneettinen totaalikenttä harmaasävykarttana (musta = korkeat arvot), oik. painovoima-aineiston totaaliarvot (punainen = korkeat arvot). Alhaalla vas. painovoima-aineiston kohinasuodatettu 2. vertikaaliderivaatta (punainen = korkeat arvot), oik. lentosähkömagneettisen aineiston Re/Im suhde (sininen = negatiivinen Re, punainen = johderakenne). Kuva 10. Mahdollisten kohteiden valinta ja luokittelu: yksityiskohta Hitura-Makola alueelta.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 15 4.1.2 Geokemia Pistemäistä geokemiallista, kuvamatriiseiksi tasoitettua tietoa on käytetty pitkään osana alueellista metallien prospektiivisuuden tulkintakartoitusta (esim. Aarnisalo 1990, Ahtola & Leväniemi 2014, Nykänen 2008). Jokilaaksojen nikkeli (JoNi)- projektin yhtenä tavoitteena oli kokeilla, soveltuisivatko GTK:n olemassa olevat alueelliset ja sen käytettävissä olevat omat ja muut kohteelliset moreenigeokemialliset analyysitulosaineistot projektialueen nikkeliprospektiivisuuden geokemialliseen mallinnukseen ja integroivaan GIS-tulkintaan ja 3D-visualisointiin nikkelimalminetsintää varten nykyisin GTK:n käytettävissä olevin menetelmin ja työkaluin. JoNi-projektissa käytettiin tutkimusalueelle sijoittuvia, GTK:n ja Outokumpu Oy:n eri kartoitusohjelmien ja tutkimusten tuottamien moreeni- ja litogeokemiallisten pistemuotoisten aineistojen digitaalisia GISversioita (taulukko 6). Projektialueelta oli koekäytössä pseudogravimetrinen worms-aineisto (J. Lerssi, GTK) geokemiallisen malminetsinnän tulkinta-aineiston 3D-visualisointia varten. JoNi-alueen moreenigeokemialliset ja muut prospektiivisuusmallinnusta valmistelevat aineistot koottiin 2D-3D -paikkatietoprojekteiksi. Tarvittaessa tilastotarkasteluja tehtiin uusimalla IBM SPSS Statistics - ohjelmistoversiolla. Aineistoja interpoloitiin ArcGIS-ohjelmistolla (ESRI) ja sen liitännäisillä (mm. Geosoftin Target for ArcGIS). Linjamuotoinen moreeniaineisto Tässä työssä tarkasteltiin moreenigeokemiallisia linjamuotoisia aineistoja monimuuttujatarkasteluihin verrattuna hieman toisesta lähtökohdasta eli hankkeen määrittämiin mallinnuskonseptin linjauksiin ja rajauksiin perustuen, mutta hyödyntäen soveltuvasti olemassa olevia menetelmiä ja ohjelmistoja. Koska hankkeen tavoitteena oli paikantaa ja rajata intrusiisivia nikkeliesiintymiä, alkuvaiheen geokemiallisten aineistojen käsittely ja tarkastelu ja oli mahdollista rajata näille esiintymille tyypillisiin alkuaineisiin ja alkuaineyhdistelmiin, joten laajamittaisiin ja aikaa vieviin monimuuttujamenetelmien käyttöön siten ollut tarvetta. Laadultaan ja määrältään soveltuvien linjamuotoisten geokemiallisten aineistojen, JoNi-hanketta kiinnostavien alkuaineiden pitoisuustiedot interpolointiin grideiksi mahdollista myöhempää geofysikaalisen tiedon kanssa tehtävää integroitavaa prospektiivisuusmallinnusta ja -tulkintaa varten. Alkuperäinen linjamuotoinen aineisto on analysoitu emissiokvantometrimäärityksin (EKV, OES) v. 1972-1980 (vrt. Gustavsson et al. 1979). Analyysimenetelmä yleensä osoittautui 1970-luvun tutkimusten aikana heikosti toistettavaksi, joten asiaa selvitettiin (Gustavsson & Toivanen 1977, Väänänen 1978). Vuotta 1978 aiemmista tuloksista osa saattaa olla joko käyttökelvottomia tai vaativat laskennallisia korjauksia. Toistettavia alkuaineita ovat Gustavssonin ja Toivasen selvityksen (1977) mukaan olleet Cu, Ni, Cr, Co, Mn, Mg, Ca, (Fe, V, Zn, Ti) ja (Na, K). Heikoimmin toistettavissa oli Si. Ns. vanhan korjaamattoman linjamuotoisen moreeniaineiston C-kerroksen pintaosan (syv. 1-31 dm, näytteitä 51 801 kpl) (Gustavsson & Toivanen 1977, Gustavsson et al. 1979 ja Väänänen 1978) käyttökelpoisuutta JoNi-projektin tarkoituksiin kokeiltiin paikkatietosovelluksen rasterilaskentatyökaluilla. Aineiston laadun tiedettiin jo alun perin olevan niin epäyhtenäinen, että siitä tyydyttiin tekemään vain yksittäisiä rasterimalleja joidenkin nikkelipotentiaalin kartoittamisen kannalta oleellisimpien metallien (Ni, Cr, Mg ja Fe) pitoisuuksien suhteista. Alkuainepitoisuusaineistot tasoitettiin minimikaarevuusinterpoloinnin avulla (ArcGIS ja Geosoftin Target for ArcGIS-laajennos, verkon solukoko 2000 metriä ja läpäisy 50 %). Tasoituksen jälkeen rasteriaineistoista laskettiin suhdeluvut rasterilaskentana (kuvat 11-13).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 16 Valtakunnalliset geokemialliset kartoitusaineistot Varsinaista prospektiivisuusmallinnusta varten pohdittiin, mitkä aineistot palvelisivat parhaiten tunnustelevan vaiheen alueellisen nikkelipotentiaalisuuden kartoitusta. Käyttökelpoisimmiksi arvioitin ns. suuralueellinen litogeokemia -aineisto (Rasilainen et al. 2007, 2008) ja alueellinen moreenigeokemiallinen aineisto (Salminen 1995) mm. sen vuoksi, että ne ovat laadukkaita ja hyvin dokumentoituja. Kohteelliset geokemialliset kartoitusaineistot Mallinnuksen tulosten alustavan tulkinnan avuksi päätettiin valita jonkin tunnetun malmimineralisaation kohteellisiin geokemiallisiin tutkimuksiin liittyvä litogeokemiallinen osio. Kuva 11. Moreenin linjamuotoisen kartoituksen tasoitettujen rasteriaineistojen Mg-luku (Mg#) [0,13-0,56]. Tulosten visualisoinnin ruskean sävyn syveneminen kuvaa Mg-luvun kasvua. Karttojen pohja-aineistona on osa J. Lerssin prosessoimasta pseudogravimetrisesta aineistosta (ns. worms-aineisto). Tutkimusalueen kohteet on nimetty ja varausalueet on esitetty viivoitettuina.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 17 Kuva 12. Moreenin linjamuotoisen kartoituksen tasoitettujen rasteriaineistojen Ni/Cr-suhde (Ni/Cr) [0,19-1,78]. Tulosten visualisoinnin ruskea sävy kuvaa nikkeli- ja turkoosi kromipitoisuuden osuutta. Pohja-aineisto kuten kuvassa 11. Kuva 13. Moreenin linjamuotoisen kartoituksen tasoitettujen rasteriaineistojen Ni/Mg-suhde (Ni/Mg) [14,15-63,35]. Tulosten visualisoinnin punainen sävy kuvaa nikkeli- ja sininen magnesiumpitoisuuden osuutta. Pohja-aineisto kuten kuvassa 11.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 18 4.1.3 Viitetiedot Tässä yhteydessä viitetiedoilla tarkoitetaan Ni-pitoisia paljastuma- tai lohkarenäytteitä, joita ovat lähettäneet kansannäytemiehet tai ne ovat malminetsintäyhtiöiden ja GTK:n tutkijoiden havainnoimia. Yhtiöiden viitetiedot on aikoinaan OKME:n Hurskainen kerännyt karttalehdittäin Excel-tiedostoiksi. Kaikki vähintään 0.15 % nikkeliä sisältävät viitteet operaatioalueelta on esitetty kuvassa 14 ja havaintotiedot ovat liitteessä 1. Kuva 14. JONI-hankkeen tutkimusalueen nikkeliviitteet. 4.2 Maastotutkimukset Esitutkimusvaiheessa tehtiin maastotutkimuksia kaikilla varausalueilla tarpeen mukaan. Työt käsittivät geologista kartoitusta, moreenitutkimuksia ja geofysikaalisia mittauksia (Jalander-mittaukset). 4.2.1 Geologinen kartoitus Kesällä 2012 suoritettiin pienimuotoinen geologinen kartoitustyö Ylivieskan varausalueella. Työt kohdistettiin muutamiin alueisiin, jotka esitutkimusvaiheessa vaikuttivat lupaavimmilta. Maastotyöt keskitettiin pääosiin Yrttinevan, Paasikosken ja Kivimaan alueille, mutta myös Kunnarinperän ja Merijärven alueet käytiin läpi (ks. kuva 15).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 19 Kuva 15. Ylivieska-Merijärvi alueen esitutkimuskohteet 2012. Yrttineva Yrttinevan alue sijaitsee Ylivieskan varausalueen ulkopuolella, mutta jo tutkimustyön alkuvaiheessa katsottiin alue mielenkiintoiseksi, joten haettiin toinen varausalue nimellä Yrttineva. Alueelta on aiemmin löytynyt kupari- ja magneettikiisupitoista gabropaljastumia sekä nikkelipitoinen peridotiittilohkare (0.67 % Ni, Västi 1993). Moreenin nikkelipitoisuudet ovat myös koholla Yrttinevan alueella. Varausalueelle kuuluvalla Rautonevalla löytyi kesällä 2012 pyrokseniittipaljatumia. Alue on kooltaan noin 200 x 350 m ja kostuu pääosin karkearakeista pyrokseniitista. Paljastuma-alue sijaitsee em. peridotiittilohkareesta noin 800 m luoteeseen, jään kulkusuunnassa. Pyrokseniitissa on paikoin hieman ruosteisuutta ja merkit magneettikiisusta. Kivimaa Kivimaan alue sijaitsee noin 10 km Ylivieskasta luoteeseen. Kivimaan peridotiitti-intruusio on kooltaan noin 300 x 1400 m. Intruusion kohdalla on sekä magneettinen että gravimetrinen anomalia. Myös moreenin nikkelipitoisuudet ovat koholla Kivimaalla. Laajoista peltoalueista johtuen paljastumat ovat harvassa. Lohkare-etsinnässä ei löytynyt viitteitä mineralisaatiosta. Paasikoski GTK kairasi vuonna 1993 kaksi reikää Paasikoskella ja niissä lävistettiin voimakkaasti muuttunutta peridotiittia ja oliviini- sekä amfiboligabroa (Kontoniemi 1994). Kesällä 2012 löytyi muutama metapyrok-
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 20 seniittilohkare, joissa oli pieniä määriä magneetti- ja kuparikiisua. Paasikosken alueelta tunnetaan myös laaja-alainen gabrointruusio sekä Kekajärven peridotiitti. Kunnarinperä ja Merijärvi Kunnarinperän ja Merijärven peridotiitissa on potentiaalia. Alueilta on löydetty useita malmipitoisia lohkareita, mutta aiemmissa tutkimuksissa (GTK ja Outokumpu) ei ole pystytty paikantamaan lohkareitten lähtökohtaa. Alueitten tutkimukset jäivät myös tässä vaiheessa melko vähäiseksi tiheän asutuksen takia. 4.2.2 Moreenitutkimukset Yrttinevan (Rautonevan) alueella toteutettiin iskuporanäytteenotto. Alueelle oli suunniteltu 6 näyteenottolinjaa, yhteensä 3200 m. Näytteenotto toteutettiin GTK:n Terri-kalustolla käyttäen 35 mm:n tangostoa ja läpivirtausterää. Näytteenotossa pisteväli oli 20 m ja näytteitä otettiin kaikkiaan 161 pisteestä. Moreeninäytteitä analysoitiin 161 kpl ja rapakallionäytteitä 21 kpl. Näytteiden keskisyvyys oli 1,8 m. Jokaisesta pisteestä pyrittiin ottamaan kallionappinäyte. Kallionappinäytteet tutkittiin vain visuaalisesti ja niistä määriteltiin kivilaji, väri ja poikkeavat mineraalit, etenkin malmimineraalit. Moreenigeokemiassa ei ilmestynyt kuin heikosti anomaalisia metallipitoisuuksia, esimerkiksi nikkelipitoisuudet olivat parhaimmillaan vain 100 ppm:n luokkaa (kuva 16). Kallionäytteiden ja moreenigeokemian perusteella voidaan päättää, että Rautonevan intuusio on melko laaja, mutta viitteitä malmista ei ole. Näin ollen alueen malmilohkareet saattavat olla muualta peräisin. Lisäksi tehtiin Sievin Jokikylään yksi moreeninäytteenottoprofiili (17 pistettä). Näytteet analysoitiin, mutta minkäänlaista viitettä Ni-esiintymään tai gabromuodostumaan ei saatu. Myöskään profiilin kohdalle osuvasta geofysiikan anomaliasta ei saatu selvyyttä, joten näytesyvyydet jäivät ilmeisesti liian mataliksi. Kuva 16. Rautonevan Ni-pitoisuus moreenissa ja pyrokseniitti-gabrointruusion pintaleikkaus.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 21 4.2.3 Geofysikaaliset mittaukset Aivan projektin alussa mitattiin Ylivieskan Nisunperällä ristiin kaksi geofysikaalista profiilia, yhteensä 5 km. Profiileilta tehtiin magneettinen mittaus 10 m:n ja gravimetrinen mittaus 20 m:n pistevälillä. Mittauksia käytettiin hyväksi suunniteltaessa kairausta mahdollisen magmaattisen tulokanavan paikallistamiseksi. Syksyllä 2012 ja kesällä 2013 mitattiin useilla kohteilla Jalander-mittaukset 200-300 m:n profiilein ja 10 m:n pistevälillä tulevien kairausten suunnittelemiseksi (taulukko 4). Mittauksissa 0-arvon tarkistus tehtiin paikassa, jonka yhtenäiskoordinaatit ovat X=7088561, Y=3383512. Taulukko 4. Jalander-mittaukset JONI-hankkeen työmailla. Kohde X-alku X-loppu Y-alku Y-loppu Pisteitä Ahola Ainaslampi 1 Ainaslampi 2 Ainaslampi 3 Ainaslampi 4 Isokoivikko 1 Isokoivikko 2 Isokoivikko 3 Jokikylä 1 Jokikylä 2 Jokikylä 3 Oksava 1 Oksava 2 Pirttiharju 1 Pirttiharju 2 Pirttiharju 3 Rääsy 1 Rääsy 2 Rääsy 3 Samulinkorpi Kallioneva 1a Kallioneva 1b Aittoneva 1a Aittoneva 1b Aittoneva 2a Aittoneva 2b Aittoneva 3 Aittoneva 4 Aittoneva 5 Aittoneva 6 Aittoneva 7 Töppöskuru 1a Töppöskuru 1b Töppöskuru 2a Töppöskuru 2b Kivimaa 1 Kivimaa 2 Paasikoski 1 Paasikoski 2 Yrttineva 1 Yrttineva 2 7083177 7080880 7079950 7079340 7078890 7084399 7084840 7085330 7089228 7089787 7091081 7082000 7081920 7085680 7085120 7085910 7074200 7075100 7077850 7077810 7082915 7082985 7084230 7084300 7084465 7084555 7084580 7084620 7084660 7084658 7084658 7077800 7077890 7077710 7077820 7116985 7116585 7114620 7115200 7122185 7123795 7082835 7080880 7080250 7079060 7079090 7084140 7084840 7085330 7089562 7089890 7090960 7081800 7081919 7085440 7085120 7085730 7074200 7075100 7077850 7078070 7083055 7082985 7084400 7084300 7084635 7084555 7084440 7084420 7084420 7084438 7084438 7077990 7077890 7077900 7077820 7116985 7116585 7114846 7115426 7122362 7124075 3416819 3399270 3399500 3400500 3401240 3389580 3389551 3389120 3387142 3386510 3386643 3412740 3415110 3378460 3377250 3378210 3387850 3388380 3389940 3402440 3399925 3399845 3398820 3398740 3398570 3398450 3398605 3398575 3398547 3398515 3398485 3404280 3404180 3404525 3404395 3372255 3372120 3381240 3381770 3383500 3384585 3416939 3399570 3399500 3400500 3401241 3389580 3389850 3389300 3387349 3386680 3386792 3412740 3414930 3378460 3377550 3378210 3388010 3388560 3389980 3402440 3399925 3400025 3398820 3398890 3398570 3398630 3398605 3398575 3398547 3398515 3398485 3404280 3404350 3404525 3404605 3372565 3372440 3381014 3381996 3383323 3384585 41 31 31 29 21 27 31 19 41 20 21 21 19 25 31 19 17 19 21 27 15 19 18 16 18 19 15 21 25 23 23 20 18 20 22 32 33 33 33 26 36 Yhteensä 41 linjaa 960
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 22 4.3 Kohdevalinnat Vanhan tutkimusaineiston, hankkeen suorittamien esitutkimusten ja sopivan geofysikaalisen miljöön perusteella tehtiin päätös kohteista, joihin kohdennettiin varsinaiset geologiset ja geokemialliset tutkimukset (ks. kuvat 15 ja 17, taulukko 5). Ratkaisussa punnittiin seuraavia tekijöitä: - viitteet, Ni-kriittiset lohkareet tai gabro- ja peridotiittipaljastumat - geofysikaaliset anomaliat ja anomaliakuviot - vanhat kairanreiät, joissa sopivia kivilajeja - moreenitutkimusten tulokset - Jalander-mittausten tulokset Kohteen jättäminen lopullisen tutkimuksen ulkopuolelle johtui useimmiten negatiivisista esitutkimustuloksista, esim. selvän peridotiitti-indikaation puute jalander-mittauksissa tai moreenituloksissa. Myös kohteen sijainti asutulla alueella tai Natura-alueella esti jatkotoimet. Kuva 17. Karttakuva Nivalan ympäristön tutkimuskohteista vinovalaistulla matalalentomagneettisella pohjalla esitettynä. Sinisellä tekstillä on merkitty vanhat Outokumpu Oy:n kairaamat kohteet, joista valittiin näytteet mukaan litogeokemialliseen tutkimukseen. Karttaan on merkitty myös tunnetut kerrosintruusiot, Kumiseva ja Ylivieska.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 23 Taulukko 5. Kohdevalinnat ja niissä tehdyt esitutkimukset ja muut tutkimukset. Kohdenimi paksunnettuna, jos kohde säilyi tutkimusten loppuun saakka aktiivisena. Kohdenimi Kunta Syyt valintaan Esitutkimukset Vars. tutkimukset Ahola Haapajärvi Sopiva geofys., gabropaljastuma Jalander Kairaus, analyysit, litogeokemia Ainaslampijakso Nivala-Sievi- Haapajärvi Tunnetut esiintymät, geofys. anomaliat Näytevalinta Lopella, Jalander Analyysit, litogeokemia Aittoneva Nivala Geofys. anomaliat Jalander-mittaus Kairaus + muut (yllä) Hitura Nivala Vanha malmiesiintymä Analyysit, litogeokemia Huituperä Nivala Tunnettu gabro Analyysit, litogeokemia Isokoivikko Sievi Geofys. anomaliat, gabropaljastuma Jalander-mittaus Jakonmutka Nivala Tunnettu peridotiitti Analyysit, litogeokemia Jokikylä Sievi Geofys. anomaliat Moreenitutkimus Järvenpää Pyhäjärvi Geofys. anomaliat Kivineva Alavieska Tunnettu peridotiitti Kunnarinperä Alavieska Tunnettu peridotiitti Analyysit, litogeokemia Makola Nivala Vanha malmiesiintymä Analyysit, litogeokemia Nisunperä Ylivieska Geofys. anomaliat Geofys. mittaus Kairaus Oksava Haapajärvi Geofys. anomaliat Paasikoski Ylivieska Tunnettu peridotiitti, geofys. anomaliat Jalander-mittaus Kairaus + muut Pirttiharju Sievi Tunnettu gabro, geofys. Jalander-mittaus Kairaus + muut Pitkäneva Sievi Tunnettu peridotiitti Analyysit, litogeokemia Räihänneva Nivala Tunnettu peridotiitti Analyysit, litogeokemia Rääsy Sievi Rakenne, pyrokseniittipaljastuma Jalander-mittaus Kairaus + muut Vittoudenneva Pyhäjärvi Peridotiittipaljastuma Yrttineva Oulainen Pyrokseniittipaljastuma, geokemian anomalia Jalander-mittaus, moreenitutkimus
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 24 5 TUTKIMUSMENETELMÄT 5.1 Prospektiivisuusmallinnus 5.1.1 Aineisto ja menetelmät Prospektiivisuusmallinnus aloitettiin käytettävissä olevien digitaalisten paikkatietoaineistojen ja muun tutkimustiedon yleistarkastelulla prospektiivisuusmallinnuksen konseptuaalisen mallin hahmottamiseksi, aluerajaukseksi ja soveltuvien geologisten, geofysikaalisten ja geokemiallisten mallinnusaineistojen valitsemiseksi. Prospektiivisuusmallinnusalueeksi valittiin alue, josta H. Leväniemi laati tätä hanketta varten prosessoidut geofysiikan aineistot (kuva 18, taulukko 6). Mallinnettava alue käsitti UTM-karttalehtijaon mukaiset alueet Q413, Q414, Q423, Q424, Q431 ja Q432. Prospektiivisuusmallinnusta varten laadittiin mallinnushypoteesi Hitura-tyypin Ni-PGE esiintymä (taulukko 7), jonka perusteella haluttiin selvittää tutkimusalueen Ni- ja siihen mahdollisesti liittyvää PGEprospektiivisuutta laskennallisesti spatiaalinen mallinnuksen avulla. Hypoteesi perustuu tietoon nikkeli- PGE -potentiaalisten kivien mineralogisista ja geokemiallisista ominaisuuksista (Lamberg 2005a,b) sekä tuotannossa olleesta Hituran kaivoksen Ni-Cu-PGE -rikasteesta (Kojonen & Isomäki 2005). Geofysikaaliset mallinnusaineistot on valittu H. Leväniemen tutkimusalueen geofysiikkaa selvittävän osan tietojen perusteella. Geologiseksi alueelliseksi tausta-aineistoksi valittiin DigiKP:n voimassaoleva, sopivan mittakaavan versio (DigiKP 2014). Geokemiallisista aineistoista valittiin alueen malmipotentiaalin konseptuaalisen mallin soveltuvia suuralueellisia kallioperä- (Rasilainen et al. 2007, 2008) ja alueellisia maaperäaineistoja (Salminen 1995) (taulukko 6). Kohteellisia tietoja tutkimusalueen nikkelipotentiaalisista mineraali- ja kivilajiesiintymistä käytettiin sumean logiikan mallinnuksen validointipisteinä. (Taulukko 6) Paikkatieto-ohjelmistosovelluksina olivat käytettävissä ArcGIS 10.1.:n ArcMap ja ArcScene. Mallinnustyökaluna käytettiin ArcGIS 10.0 Spatial Data Modeller (SDM) -sovelluksen osaa Fuzzy Logic (FL tai fl). Malli validointiin saman sovelluksen Weights of Evidence (WofE) -osan Area Frequency Table työkalulla (Raines et al. 2010, Sawatsky et al. 2009) tarvittavien rasterimuunnosten jälkeen. H. Leväniemi oli laskenut alueellisesta sähkömagneettisesta aineistosta (AEM) Re/Im-suhteen (tiedosto aem_ratio15c, vaihteluväli -33,795-20,552, keskiarvo 0,096, keskihajonta 0,796), jonka korkeat positiiviset arvot kuvaavat hyviä johteita ja negatiiviset arvot puolestaan magneettisesta suskeptiivisuudesta (yl. magnetiitti) johtuvaa vastetta (Leväniemi 2011). Rasteri luokiteltiin uudestaan positiivisiksi kokonaislukuluokiksi [1,9]. Pikseli, jonka alueella ei ollut lukuarvoa, merkittiin arvolla NoData. Myös muut mallinnuksessa käytettävät todisterasterit luokiteltiin uudestaan vastaavasti prospektiivisuusmallinnusta varten. Normatiiviset mineraalit (Aatos, S., julkaisematon aineisto) laskettiin litogeogemiallisella laskentaohjelmistolla Geochemical Data Toolkit (GCDkit) (Janoušek et al. 2006) Suomen kalliogeokemian aineistosta (Rasilainen et al. 2007, 2008). Mallinnusta varten geokemialliset vektoriaineistot sekä tutkittava aluerajaus (taulukko 6) interpoloitiin (ArcGIS Nearest Neighbor) tai muunnettiin 50 m x 50 m rasteriaineistoiksi. Myös kaikki mallinnettavat geofysikaaliset ja muut rasteriaineistot muunnettiin samaan solukokoon, jos niitä ei ollut valmiiksi saatavilla kyseisellä solukoolla.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 25 Kuva 18. Prospektiivisuusmallinnusalueen (karttalehtialueet Q413, Q414, Q423, Q424, Q431 ja Q432, harmaa viivarajaus) kallioperägeologiaa (sininen= kiilleliuske, vihreä = vulkaniitti, punainen = granitoidi ja ruskea = emäksinen syväkivi). Digitaalinen kallioperäkartta 1:200 000 -aineistoa muokattuna Geologian tutkimuskeskus 2014 (DigiKP 2014). Tutkimusalueen malmipotentiaalisuuden luonteen selvittämiseksi ja prospektiivisuusmallinnuksen konseptin laatimiseksi tehtiin useita maa- ja kallioperägeokemiallisia ja geofysikaalisia laskennallisia paikkatietomalleja. Mallinnuksen konseptoinnin yhteydessä on rakennettu 2D- ja 3D-paikkatietoprojektit alueen geologian ja prospektiivisuusmallinnustulosten visualisointia ja muuta myöhempää käyttöä varten.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 26 Taulukko 6. JoNi-projektin tutkimusalueen alueelliset prospektiivisuusmallinnusaineistot (lopullisten mallinnusrastereiden solukoko 50 x 50 m ja projektio KKJ 3). Mallinnusaineisto Tutkimusala Aihepiiri Tyyppi Mallinnusparametrit UTM-karttalehtijaon maantieteellinen paikkatieto mukaiset alueet, 1:250 maanmittaus 000 (MML) vektori aluerajaus DigiKP (GTK) geologia kallioperägeologia vektori tausta-aineisto (kivilajit, siirrokset) Magneettinen matalalento (GTK) ominaisuudet maankamaran magneettiset geofysiikka pikseli magneettiset anomaliat Painovoima (GTK) geofysiikka maankamaran painovoimaominai-suudet pikseli painovoima-anomaliat Sähkömagneettinen maankamaran sähköiset sähkömagneettiset anomaliat geofysiikka pikseli (GTK) ominaisuudet Harvapiste-MR, linjamuotoinen MR (GTK, geokemia alueellinen moreenigeokemia Salminen 1995) piste Ni-anomaliat Suuralueellinen RGDB (GTK, Rasilainen et al. litogeokemia alueellinen litogeokemia piste Cu- ja Pd-anomaliat 2007, 2008) Suuralueellinen kallioperän laskennallinen laskennallinen litogeoke- laskennallinen mineralogia: oliviini (OL), hypers- litogeokemia pikseli mineralogia (Aatos, miallinen tulkinta teeni (HY) julkaisematon aineisto) Validointiaineisto Tutkimusala Aihepiiri Tyyppi Mallin validointi GisDataMenut: Ore Showings - Ore Deposits Malmi-geologia malmiesiintymät piste tunnetut esiintymät (GTK) oliviini tai serpentiini valtamineraalina kallionäyt- Ni-projekti (Outokumpu Oy) Malmi-geologia teessä piste tunnetut UM-esiintymät JoNi-kohteet (tämä tunnetut Ni-kriittiset esiintymät/joni-alue Malmi-geologia Ni-esiintymäviitteet piste projekti, GTK) 5.1.2 Prospektiivisuusmallinnus Tutkimusalueen Hitura- ja Makola tyyppisten Ni-(PGE) sulfidiesiintymien kaltaisen nikkelipotentiaalin mallintamiseksi muotoiltiin aluksi konseptuaalinen malli. Konseptuaalisen mallin väittämät: Alue on kiinnostuksen kohteena ja projektin tavoitteiden mukainen. Siltä on saatavilla uudelleen tulkittua geofysikaalista aineistoa uuden projektiaineiston lisäksi Hituran ja Makolan esiintymät ovat voimakkaan magneettisia (Leväniemi, geofysiikan osa, tämä raportti) Hituran ja Makolan esiintymät sekä mustaliuskeet johtavat sähköä Hitura ja Makola kuuluvat alueellisesti kivilajiyksikköön, jolle on luonteenomaista matala painovoima Serpentiniitti aiheuttaa negatiivisen painovoima-anomalian, peridotiitti positiivisen (Leväniemi, geofysiikan osa, tämä raportti)
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 27 Maailmanluokan Ni-esiintymät sijaitsevat primitiivisimmissä, ultraemäksisimmissä intruusioissa (UM), jotka koostuvat pääosin oliviinista (OL) tai serpentiniitistä (SP) Ni-esiintymien yhteydessä voi esiintyä pyrokseenipitoisia kiviä (esim. hypersteeni HY) Nikkeliesiintymät aiheuttavat moreeniin Ni-pitoisuuksien anomalioita Nikkeliesiintymiin liittyy PGE-anomalioita. Mallin todistusaineisto muokattiin taulukon 6 mallinnusaineistoista konseptuaalisen mallin väittämien oletusten pohjalta. Konseptuaalisen mallin perusteella rakennettiin kolme sumean logiikan mallia ArcSDM Fuzzy Logic työkalulla (kuva 19). Kuva 19. Esimerkki Hitura-Makola tyyppisen Ni-PGE esiintymän sumean logiikan ArcSDM-mallin rakentamisesta (HiMa: positiivinen magneettinen ja sähköinen anomalia ja negatiivinen painovoima-anomalia sekä korkeat moreenin Ni-, kallioperän Pd-, kallioperän laskennalliset oliviini- ja hypersteenipitoisuudet). Spatiaalisen sumean logiikan mallinnuksen perusteella laaditut alustavat mallit (mallien työnimet eivät välttämättä kuvaa oikein tavoiteltua esimerkkiesiintymätyyppiä): HiMa: positiivinen magneettinen ja EM-anomalia, negatiivinen painovoima-anomalia sekä korkeat moreenin Ni-, kallioperän Pd-, kallioperän laskennalliset oliviini- ja hypersteenipitoisuudet HiMa1: positiivinen magneettinen, negatiivinen EM- ja painovoima-anomalia sekä korkeat moreenin Ni-, kallioperän Pd-, kallioperän laskennalliset oliviinipitoisuudet Räihä: positiivinen magneettinen, EM- ja painovoima-anomalia sekä korkeat moreenin Ni-, kallioperän Cu-, kallioperän laskennalliset oliviini- ja hypersteenipitoisuudet.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 28 5.1.3 Mallivaihtoehtojen validointia Ni-Pd-OL-HY malli (HiMa) Mallin validointipisteinä käytettiin alkuvaiheessa tutkimusalueen olemassa olevaa malmiesiintymätietoa. Validointipisteet kuitenkin edustivat useita erilaisia malmityyppejä sisältäviä kohteita, joten mallien tehokkuus jäi alhaiseksi, noin 60 %:seksi (kuva 20). a) b) Kuva 20 a ja b. Hitura-Makola mallin (HiMa) johtavan Ni-Pd-oliviini-hypersteeniversion tehokkuuden arviointia tunnettujen esiintymien avulla (ArcSDM Area Frequency -työkalu). (a) Tunnetuista 32 esiintymästä 10 osuu mallin alueelle, kun malli ylittää arvon 0,36 (b). Mallin tehokkuus on 59,6 %. Ni-Pd-OL malli (HiMa1) Ensimmäistä HiMa-mallia tehokkaampaa Hitura-Makola 1 -mallia (HiMa1) testattiin myös Outokumpu Oy:n nikkeliohjelman aineiston kanssa. Tämän ns. oliviinimallin validointipisteiksi poimittiin ne nikkeliohjelman tietueet, joissa oli runsaimmin oliviinia tai serpentiiniä. Oliviinimallin tehokkuus (80,0 %) parani huomattavasti, kun käytettiin validointipisteinä pelkkiä nikkelipotentiaalisiin kiviin liittyvien näytteiden tietoja (kuvat 21 ja 22, taulukko 7).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 29 a) b) Kuva 21 a ja b. Hitura-Makola 1 mallin (HiMa1) Ni-Pd-oliviiniversion sumean logiikan validoitu ArcSDM-malli. (a) Tunnettujen esiintymien pisteistä 14 32:sta osuu mallin alueelle, kun malli ylittää arvon 0,31 (b). Mallin tehokkuus on 60,2 %.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 30 a) b) Kuva 22 a ja b. Esimerkki sumean logiikan ArcSDM-mallin ennusteen tehokkuuden validoinnista Area Frequency työkalun avulla. Kyseisen Hitura-Makola 1 -mallin oliviinipainotteisen version (HiMa1) alueella 96 tunnetusta ultraemäksisten (UM) kivien esiintymähavainnosta vain 4 pistettä jää validoinnissa mallin ulkopuolelle, kun malli ylittää arvon 0,31. Mallin tehokkuus 80,0 %. Ni-Cu-OL-HY -malli (Räihä) Lisäksi kokeiltiin vaihtoehtoa, jossa oli kupari- ja painovoimapainotus. Vaikka malli (Räihä) ei ollut kovin tehokas (taulukko 7), se toi esiin myös kiinnostavaa rakenteellista tietoa alueen geologiasta muiden mallien ohella.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 31 Taulukko 7. Mallien vertailua validointitietojen perusteella. Tehokkain, oliviinipainotteinen Hitura-Makola 1 -malli (HiMa1) validoitiin alueen malmiesiintymätiedoilla, Ni-ohjelman tunnettujen oliviini- ja serpentiiniesiintymien sijaintipisteillä sekä Jo- Ni-projektin kohteiden sijaintitiedoilla. Ensimmäinen malliversio Hitura-Makola (HiMa) ja ns. kuparimalli (Räihä) on validoitu pelkästään alueen malmiesiintymätiedoilla, koska mallien tehokkuus jäi melko alhaiseksi. Mallin työnimi Validointiaineisto Esiintymien määrä mallin alueella (kpl) Mallin tehokkuus (%) HiMa Malmiesiintymät, 32 kpl (GTK) 10 59.6 HiMa1 Malmiesiintymät, 32 kpl (GTK) 14 60.2 HiMa1 Nikkeliohjelman UM-esiintymät 96 kpl (Outokumpu Oy) 92 80.0 HiMa1 JoNi-kohteet, 17 kpl 8 59.3 Räihä Malmiesiintymät, 32 kpl (GTK) 6 54.8 5.2 Kairaukset Jokilaaksojen nikkelipotentiaalihankkeessa tehtiin syväkairausta kaikkiaan 23 pisteessä (3781 m) ja siitä ulkopuolisen urakoitsijan (Drillcon/SMOY) osuudeksi jäi 10 reikää (1883 m). Kairausmäärä ylitti alkuperäisen suunnitelman n. 700 m:llä. Urakoitsija käytti Buffalo 263 kairausyksikköä (kuva 23) ja GTK:n oma kairaus tehtiin GM150-kalustolla (kuva 24). Kuva 23. SMOY:n Buffalo kairaamassa Ylivieskan Paasikoskella kevättalvella 2013.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 32 Kuva 24. GTK:n GM150 kairauskone työssään Nivalan Aittonevan työmaalla syksyllä 2013. Kummassakin koneessa oli käytössä T-56 vastaava wireline-kalusto, joten kairasydämen läpimitaksi tuli hieman yli 40 mm. Taulukossa 8 on esitetty kairausten kulku työmaittain ja luettelo kairanreikätiedoista liitteessä 2. Taulukko 8. JONI-hankkeen syväkairaukset vuosina 2012-2013. Kohde Kartta /vuosi Reikätunnukset Urakoitsija Reikäluku Metrejä yht. Nisunperä Q423/9-10.2012 R1-R3 GTK 3 532.00 Pirttiharju Q414/10-11.2012 Q414/1-2.2013 R1-R4 R15 GTK Drillcon 4 1 564.20 308.25 Aittoneva Q414/2.2013 Q414/10.2013 R16-R17 R20-R23 Drillcon GTK 2 4 300.70 564.00 Ainaslampijakso Q414/2.2013 Q432/2.2013 R18-R19 R1-R2 Drillcon Drillcon 2 2 300.75 304.90 Ahola Q432/2-3.2013 R3 Drillcon 1 192.10 Paasikoski Q423/3.2013 R4-R5 Drillcon 2 476.55 Rääsy Q413/9-10.2013 R1-R2 GTK 2 238.00 Yhteensä 23 3781.45
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 33 5.3 Kemialliset analyysit 5.3.1 Kokokivi- ja malmianalyysit JONI-hankkeen tutkimuksiinsa ottamista kaira- ja palanäytteistä (12 kpl) teetettiin kaikkiaan 218 kemiallista analyysiä Labtium Oy:n laboratorioissa. Näytteet olivat pääosin 30-100 cm:ä pitkiä, timanttisahalla puolitettuja kairansydänpätkiä, jotka murskattiin leukamurskaimella (Cr-terästä) ja jauhettiin karkaistussa hiiliteräsjauhinastiassa. Kaikille näytteille tehtiin ns. perusmetallipaketti (Labtium-koodi 510P), jossa 0.15 g:n näyte liuotetaan kuningasvedellä ja liuoksesta tehdään monialkuainemääritys ICP-OES-tekniikalla. Osasta näytteitä (175 kpl) tehtiin lisäksi Pb-Fire assay rikastusmenetelmällä jalometallimääritys (Au, Pd, Pt) näytekoosta riippuen joko 10-15 g:n punnituksesta (703P), 25 g:sta (704P) tai 50 g:sta (705P) ja pitoisuus määritettiin ICP-OES-tekniikalla. Kokokivianalyysi tehtiin XRF-menetelmällä (175X) jauhebriketistä (7 g) kaikkiaan 163 näytteelle. Näytetiedot analyysimenetelmineen ja tunnuksineen on liitteessä 3. Valituille näytteille (20 kpl) tehtiin vielä platinametallien erityisanalyysi Labtium Oy:n alihankintana Australiassa (Intertek Genanalysis Perth) ja Labtiumin omana työnä lantanidianalyysi. Platinametallit (Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru) määritettiin nikkelisulfidi-fire assay:llä ja loppumääritys tehtiin MStekniikalla 1 ppb:n tarkkuudella. Lantanidi-analyysiä varten 0.2 g:n alinäyte liuotettiin HF-HClO 4 :lla ja määritys tehtiin ICP-MS-tekniikalla (Labtium-koodi 308PM). 5.3.2 Moreenianalyysit Yrttinevan ja Jokikylän moreeninäytteistä tehtiin kaikkiaan 199 analyysiä Labtium Oy:n laboratorioissa. Näytteet kuivattiin 70 C:n lämmössä, seulottiin alle 2 mm:n fraktioksi ja jauhettiin kokonaan karkaistussa hiiliteräsjauhinastiassa. Jauheesta 0.15 g:n jae liuotettiin kuningasvedellä 90 C:ssa ja toinen osa (5 g) liuotettiin myös kuningasvedellä 20 C:ssa. Pienemmästä punnituksesta tehtiin monialkuainemääritys ICP-OES-tekniikalla (510P). Viiden gramman liuos saostettiin elohopean kanssa ja jalot komponentit (Au, Pd, Pt) määritettiin GFAAS-tekniikalla (Labtium-koodi 521U). 5.4 Litogeokemia Intruusioiden litogeokemiallisessa tutkimuksessa käytettiin sekä kokokivianalytiikka että mineraalianalytiikkaa. Tutkimusmenetelmät ovat samanlaiset kuin GTK:n aiemmissa nikkelitutkimuksissa 1990 luvulla, jolloin pystyttiin erottamaan malmipotentiaaliset intruusiot malmittomista (Forss et a. 1999, Makkonen et al. 2003). Tarkoitus oli myös testata Lambergin (2005) esittämää OD arvon käyttöä, mutta analytiikka oli riittämätön tähän testaukseen. Laskenta ja diagrammit tehtiin pääosin HSC ohjelmistolla (Lamberg 2005). 5.5 Petrografia Tutkittavien kohteiden kivilajinäytteistä (kairansydän- tai palanäytteet) tehtiin kaikkiaan 148 kiillotettua ohuthiettä GTK:n Kuopion hielaboratoriossa. Hieistä tutkittiin polarisaatio-mikroskoopilla silikaatit ja malmimineraalit ja oliviinipitoisista näytteistä (77 kpl) määritettiin oliviinin koostumus Espoon mikroanalysaattorilla.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 34 Mikroanalyysit tehtiin GTK:n Espoon laboratoriossa Cameca SX100 analysaattorilla 20 kv kiihdytysjännitteellä ja elektronisäteen virranvoimakkuus oli 60 na ja läpimitta 1 µm. Analysoituja rakeita oli näytettä kohti 3-6 kpl. Kustakin analysoidusta mineraalirakeesta otettiin analyysipisteet keskeltä ja reunalta. Oliviinirakeista määritettiin oksidimuodossa sille sopivat pääkomponentit (Si, Al, Cr, Fe, Mn, Mg, Ca, K) ja osasta myös Ti ja Na sekä hiveninä kaikista Ni ja Co, osasta myös Cu ja Zn. Parista hieestä määritettiin mikroskoopissa tunnistamattomien mineraalien koostumus (gersdorfiitti ja nikkoliitti) ja määritettiin vyöhykkeellisen kromiitin vyöhykkeiden koostumus. 6 TUTKIMUSTULOKSET 6.1 Tutkimusalueen prospektiivisuus 6.1.1 Prospektiivisuuskartan muodostaminen Prospektiivisuuden karttaesitykseen otettiin mukaan kaikkien laadittujen mallien (HiMa, HiMa1 ja Räihä) lukuarvon 0,5 ylittävät pikselit ja arvon 0,75 sama-arvokäyrät Ni-prospektiivisimpien alueiden rajaamiseksi (kuva 25). 6.1.2 Prospektiivisuusmallinnuksen tulosten tulkinta HiMa-malli näyttäisi liittyvän alueen yleiseen jalo- ja perusmetallipotentiaalisuuteen nikkelin ohella (magnesiumista rikastuneet sulfidimalmiesiintymät yleensä). HiMa1-malli kuvaa alueen emäksistenultraemäksisten kivien potentiaalisia esiintymisalueita. Räihä-mallin avulla alkuaineiden geologisten syiden aiheuttamaa alueellista jakaumaa ja muita malleja voitiin kuvata paremmin prospektiivisuustulkinnoissa ja -karttaesityksissä (kuvat 25-27). Mallien vastaavuutta alueen ultra- ja muihin emäksisiin kiviin tarkasteltiin silmämääräisesti yhdessä aluetta tuntevien kallioperägeologian asiantuntijoiden kanssa. Tulosten todettiin tukevan havaintoja alueen emäksisistä ja malmipotentiaalisiksi tunnetuista kohteista ja kivilajeista, sekä rakennegeologiasta, ja antavan uutta tulkinta-apua mm. alueilla, joista ei ole kallioperägeologista tietoa peitteisyyden tms. vuoksi. Saatuja mallinnustuloksia verrattiin, tosin vain silmämääräisesti, GTK:n mustaliuskeaineistoon (Arkimaa et al. 2000, J. Lerssi: GTK:n sisäistä mustaliuskemallinnusaineistoa digitaalisessa paikkattietomuodossa) mahdollisen päällekkäisyyden havaitsemiseksi. Edellä mainitut GTK:n laskennalliset mustaliuskemallit selittävät osin JoNi-projektin mallituloksia. Alueellisten ja kohteellisten lito- ja moreenigeokemiallisten aineistojen avulla tehtyä lisätulkintaa ja - mallinnusta tarvittaisiin JoNi-mallinnusparametrien tehostamiseksi, jotta nikkelipotentiaaliset kivet ja mustaliuskeet erottuisivat prospektiivisuusmalleissa paremmin toisistaan.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 35 Kuva 25. Esimerkki prospektiivisuusmallinnuksen tuloksista Hituran alueelta Nivalasta digitaalisena karttaesityksenä. Prospektiivisimmat alueet on merkitty kuvaan kunkin sumean logiikan validoidun ArcSDM-mallin (HiMa, HiMa1 ja Räihä) erivärisillä ja -syvyisillä, mallin arvon mukaan luokitelluilla sävyillä (arvo 0,5-0,75 = vaalea, arvo 0,75-maksimi = tumma) ja rajausviivoilla (arvo yli 0,75).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 36 Kuva 26. Esimerkki tämän raportin prospektiivisuusmallinnuksen tuloksista tunnetulta Ylivieskan Kantokylän metallipotentiaaliselta alueelta esitettyinä kohteellisten maaperätutkimusten yhteydessä otettujen kallionäytteiden nikkeli- ja kultapitoisuuksien (ppm) (Iisalo 1994, Västi 1993) kanssa. Kallioperäkairausaineisto on merkitty karttaan tummalla pistesymbolilla. Kuva 27. Edellisen kuvan esimerkki on kuvattuna yhdessä kallioperäkartta-aineiston kanssa (Digitaalinen kallioperäkartta 1:200 000 Geologian tutkimuskeskus 2014). Kivilajeista vihreä väri tarkoittaa emäksistä vulkaniittia tai puolipinnallista syväkiveä, ruskea kvartsidioriittia, vaaleanruskea granodioriittia, sininen kiilleliusketta tai -gneissiä ja keltainen kvartsimaasälpägneissiä ja -liusketta. Kallioperäkairausaineisto on merkitty karttaan tummalla pistesymbolilla.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 37 6.1.3 Johtopäätöksiä mallinnuksesta JoNi-projektin prospektiivisuusmalleja voidaan käyttää nikkelin ja jalometallien prospektiivisuuden alustavan arvioinnin lisäksi tutkittavan alueen geologisten ja malmipotentiaalisten piirteiden yleiseen tulkintaan ja havainnollistamiseen maankamaran pintaosissa (2D). Malleja voidaan hyödyntää myös paljastumattomilla alueilla. Geokemiallisia tulkintamalleja voi jo sinällään hyödyntää suuntaa-antavaan malminetsinnälliseen tarkasteluun ja jatkokäyttöön, vaikka varsinaista prospektiivisuusmallinnusta ei tekisikään. Tuloksia on mahdollista visualisoida myös kolmiulotteisesti tulkinnan apuvälineenä. Prospektiivisuuden arvioinnin mallintamisessa kannattaa käyttää ensisijaisesti litogeokemiallista tietoa niillä alueilla, joista on saatavilla yhtenäistä litogeokemiallista analyysitietoa. Laskennallisten mineraalien käyttö mallinnusparametreina lisää prospektiivisuusmallin tulkittavuutta ja samalla luotettavuutta niillä alueilla, joilta on yhteneväistä litogeokemiallista kokokivianalyysitietoa käytettävissä. Malliaineistojen vertailukohteina on suositeltavaa käyttää niitä mallinnusaineistoista riippumattomasti kerättyjä geologisia paikkatietoaineistoja, joiden havaintotiedot tai mittausarvot täyttävät varmennetusti kunkin prospektiivisuusmallin konseptin, esim. kiinnostuksen kohteena olevan metallin, metallipotentiaalisen mineraalin tai kivilajin esiintymisen tutkimusalueella. Mallinnuksen onnistumiseen vaikuttaa saatavilla olevan aineiston lisäksi mallinnuskonseptin selkeys. Mallien laatu ja sijainnillinen ulottuvuus ovat riippuvaisia lähtöaineistojen laadusta ja alueellisesta kattavuudesta ja tiheydestä. Nyt kehitetyt mallit eivät ole tyhjentäviä tai täysin selittäviä, toisin sanoen ne eivät tuo esiin kaikkea olemassa olevaa nikkelimalmipotentiaalia (mm. pienet tai konseptista poikkeavat esiintymät). Lisäksi tällä alueella nikkeliä on rikastuneena myös muun tyyppisiin emäksisiin kivilajiesiintymiin, kuin nikkelipotentiaalisiin syväkiviin, joten mallien konseptointi voi olla osin liian väljä. Vaikka tämän tutkimuksen mallit ovat suuntaa-antavia parhaimmillaan kohtalaisen ennustetehokkuuden vuoksi, ne vaikuttaisivat kuitenkin selvästi liittyvän alueen tunnettuun malmipotentiaaliin ja mahdollisesti tuovan esiin ennestään tuntematonta potentiaalia. Kehitettyä mallinnuskonseptia ja mallistoa voidaan tarpeen mukaan säätää ja päivittää, jos mallien tehokkuutta halutaan parantaa mahdollisessa jatkoprojektissa. Prospektiivisuusmallin konseptin rakentamiseen, mallinnukseen ja etenkin mallinnustulosten tulkintaan tulisi jatkossa varata runsaammin aikaa. Aika ei tällä erää riittänyt mm. lähempään nikkelimalmien indikaattorilukujen ns. Mg-, Ni- ja Co-lukujen (Mg#, Ni# ja Co#) hyödyntämiseen mallinnuksessa. Parhaimmat mallinnuksen tulokset tulisi tarvittaessa todentaa evaluoinnin jälkeen kohteellisin geologisin, geokemiallisin ja geofysikaalisin jatkotutkimuksin, kuten soveltuvin lisähavainnoin, -mittauksin tai - näytteenotoin, jos alueelta todetaan uutta tai muuten kiinnostavaa malmipotentiaalia. Projektin mallinnustuotoksia voidaan käyttää myös apuna alueen kallioperätiedonkeruussa, kallioperän rakennetulkinnoissa ja muissa kallioperä- ja malmipotentiaalin kartoitustutkimuksissa.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 38 6.1.4 Johtopäätökset tulkinnasta Maantieteellisiä, geologisesti relevantteja alueita, joilla mahdollisesti esiintyy Hitura-Makola -tyyppisiä nikkeli(-pge) esiintymiä, voidaan rajata prospektiivisuusmallinnuksen avulla aiempaa kattavammin ja informatiivisemmin. Mallinnus varmentaa entisiä (vrt. Kantokylän tapaus edellä) ja tuo esiin myös uusia aluerajauksia, joilla ennestään tuntematonta nikkeli- tai muuta metallipotentiaalia mahdollisesti on, mm. (hyvin alustavasti silmämäärin tarkasteltuina): Ylivieskan Reisuneva ja sen itäpuolinen laajahko gabroalue Pirttiharjun eteläpuolinen Takkulan-Säilynnevan kiila Merijärvi-Petäjäskoski -vyöhykkeen Pulkonneva Kunnarinperän eteläpuolinen Vedenjuoksu Oulaisten keskusta ja sen itäpuoli Liminkakylän Leviäkangas-Pelkosperä Metsärannan-Erkkisjärven kiillegneissialue sekä Huituperän gabrojen pohjoispuolinen kiillegneissialue. Aivan kaikki tunnetut kohteet eivät tule selkeästi tai lainkaan esiin mallinnuksen avulla, mm. puutteellisen aineiston, pienen kokonsa tai muuten mallin parametrien asetusten ulkopuolelle jäävien ominaisuuksiensa vuoksi (projektin kohteista esim. Jokikylä, Isokoivikko, Rääsy, Oksava, Vittoudenneva, kuva 17). Mallinnustuloksia ei voitu tässä projektissa käydä järjestelmällisesti läpi mallien alustavan luonteen ja potentiaalisten kohteiden runsauden vuoksi, joten tulosten tarkempi geologinen ja malmipotentiaalinen evaluointi ja kohderajaus tulisi tehdä mahdollisessa jatkoprojektissa. Kiinnostavimpiin prospektiivisuusmallinnuksen kohteisiin suositellaan tehtäväksi geologisia tutkimusprofiileja jatkomallinnus- ja järjestelmällisen mallinnustulosten evaluointivaiheen jälkeen. 6.2 Intruusioiden geologia Tässä osassa kuvataan lyhyesti JONI-hankkeessa tutkittujen gabro-peridotiitti-intruusioiden (Pirttiharju, Rääsy, Aittoneva, Ahola ja Paasikoski N) sekä vanhojen kairaustietojen ja raporttien pohjalta arvioitujen intruusioiden (Pitkäneva, Jakonmutka, Huituperä, Räihänneva, Kunnarinperä ja Paasikoski S) geologia. 6.2.1 Pirttiharju Pirttiharjun gabro-peridotiitti-intruusio sijaitsee n. 5 km etelään Sievin kuntakeskuksesta (ks. kuva 28) ja on arviolta leveydeltään n. 1.5 km (W-E-suunta) ja pituudeltaan n. 3 km (kuva 31). Esitutkimukset-osassa kerrottujen viitteiden pohjalta Pirttiharju valittiin tutkimuskohteeksi ja sinne suunniteltiin alueellisen geofysikaalisen aineiston (kuva 29) ja tutkimusavustaja Lempiäisen tekemien Jalander-mittausprofiilien (ks. kuva 30) pohjalta 5 reiän kairausohjelma.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 39 Kuva 28. Pirttiharjun intruusion sijainti geologisella kartalla (digikp200/gtk). Pohjakartta Maanmittauslaitos ja hallinnon tietotekniikkakeskus. Kuva 29. Pirttiharjun intruusio geofysikaalisesti kuvattuna. Gravimetrisen aineiston (2. vert.derivaatta), joka kuvataan sinisen (matalat arvot) ja violetin (korkeat arvot) sävyillä, päällä on esitetty rusehtavina alueina magneettiset rakenteet paikallissuodatetusta matalalentomagneettisesta aineistosta. Jalander-profiilit ja suunnitellut reiät ovat myös kuvassa.
Jalander GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 40 2500 2000 W Pirttiharju 2, X=7085120 3377250 3377550 R 3 E 1500 1000 500 188.10 m Peridotiitti 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Kuva 30. Jalander-mittausprofiili 2, pisteväli 10 m (kuva XX), Q4142012R3:n sijainti profiililla ja peridotiittilävistyksen kohta. Pirttiharjun intruusio koostuu pääosin leuko- ja melagabrosta, mutta S-osassa on myös kapeita poimuilevia tai limittäisiä peridotiittiosueita (ks. kuva 31). Leukogabro on paikoin laminaarista, plagioklaasirikasta amfiboligabroa (kuvat 32 ja 33), jota leikkaa useita kapeita mafisia juonia. Melagabro on leukogabroa tummempi, vihertävä (KLPY + AMFI) ja paikoin oliviinipitoinen. Siinäkin on selvä kerroksellisuus. R1:stä tehty suuntausmääritys näyttää, että kerrosten suunta gabrossa olisi 190/70 eli kulku suunnilleen itä-läntinen ja kaade etelään. Peridotiitti, joka koostuu vihertävästä pyrokseniitista ja tummemmasta oliviiniperidotiitista, esiintyy juonimaisesti intruusion S-osassa todennäköisesti useampana yksikkönä. Selvää leikkaussuhdetta peridotiitti- ja gabroyksikön välillä ei ole havainnoitu, mutta usein tumman peridottiitin kummallakin puolella on vihertävä pyrokseniittinen reunus ja gabro-osassa on tummia kloriittiserpentiinisaumoja. R2:ssa peridotiitti on kaksiosainen (0-32 m ja 88-111 m) ja osien välillä on gabroidisia ja pyrokseniittisia murskaleita tai osueita.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 41 Kuva 31. Pirttiharjun gabro-peridotiitti-intruusio. Kuva 32. Laminaarista leukogabroa kairareiässä Q4142012R1 syvyydellä 77.80 m.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 42 Kuva 33. Mikroskooppikuva leukogabrosta, R 1/77.80 m, ristinikolit. Vihertävät pyrokseniitit ovat olleet ortopyrokseenivaltaisia ja muuttuneet vaihtelevasti amfiboli- ja/tai kloriittirikkaiksi kiviksi, joissa on yleisesti ilmeniittiä ja paikoin kuparikiisupirotetta (kuvat 34, 35 ja 36). Yhdessä näytteessä on tavattu myös digeniittiä ja borniittia. Oliviiniperidotiitit vaihtelevat väriltään vihertävistä pyrokseenirikkaista tyypeistä tummiin oliviini- ja serpentiinirikkaisiin tyyppeihin. Peridotiitit ovat pääosin ortopyrokseeni-oliviinikumulaatteja ja paikoin on vähän interkumulus-plagioklaasia, jolloin oliviinin ja plagioklaasin välillä on reaktiosauma (korona kuvassa 37). Peridotiiteissa on magnetiitin lisäksi vain satunnaisesti muita malmimineraaleja. Kokokivianalyysien ja oliviinin koostumuksen perusteella näyttäisi pohjoisempi (0-32 m) peridotiitti olevan R2:ssa eteläisempää emäksisempi (ks. kuva 38). Muissa kairanreikälävistyksissä selviä trendejä ei ole.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 43 Kuva 34. Mikroskooppikuva lievästi muuttuneesta pyrokseniitista. R 1/90.00 m, ristinikolit. Kuva 35. Mikroskooppikuva voimakkaasti muuttuneesta pyrokseniitista. R 3/67.10 m, ristinikolit.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 44 Kuva 36. Malmimineraaleja pyrokseniitissa. R 4/120.40 m. Kuva 37. Oliviiniperidotiitissa koronarakennetta oliviinin ja plagioklaasin kontaktissa. R 2/19.70 m, ristinikolit.
Fo_% Mg# Fo_% GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 45 0.9 Mg#_Fo-% / R2 76.00 0.88 72.00 0.86 0.84 Fo-% 68.00 0.82 Mg# 64.00 0.8 R2_19.70 R2_25.20 R2_93.00 R2_103.50 60.00 76.00 Fo-% Oliviinin Fo-pit. ja Ni-Co-suhde Ni/Co 12 74.00 10 72.00 70.00 Ni/Co_OLIV 8 6 68.00 4 66.00 2 64.00 R2_19.70 R2_25.20 R2_93.00 R2_103.50 0 Kuva 38. Mg-luvun (Mg# = MgO/(MgO+FeOtot) mol-%), oliviinin Fo-pitoisuuden ja Ni-Co-suhteen vaihtelu Pirttiharjun R 2:ssa. Mg-luku on tässä ja seuraavissa diagrammeissa sulfidiraudan suhteen korjattu kaavalla FeO % = FeOtot % - 1.524 * S % (Makkonen 1996).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 46 6.2.2 Rääsy Sievissä Kiiskilän kylän eteläpuolella Rääsyn talolle menevän tien läheisyydessä tunnettiin entuudestaan yksi pyrokseniittipaljastuma, jossa on hieman magneettikiisua. Koska alue sijaitsi magneettisen matalalentoaineiston pohjalta arvioiden rakenteellisessa antiformissa (syvä leikkaus), päätettiin pyrokseniittiyksikkö tutkia tarkemmin Jalander-mittauksin ja myöhemmin kairauksin (ks. kuva 39). Kuva 39. Rääsyn Jalander-profiilien ja kairanreikien sijainti paikallissuodatetulla magneettisella kartalla (punaruskeat alueet ovat positiivisesti anomaalisia). Karttaan on merkitty myös oletetun antiformin sijainti. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Mittausprofiili 1:lle kairattiin 2 reikää 45 asteen kulmalla itään. R 1 lävisti vain homogeenista, vihertävää pyrokseniittia. R 2 alkoi intermediäärisellä vulkaniitilla ja amfiboligabrolla jatkuen n. 30-40 m paksulla pyrokseniitilla päättyen intermediääriseen vulkaniittiin, jossa oli paikoin agglomeraattirakennetta. Koska pyrokseniitti on suunnilleen 10-kertaisesti ympäristöään magneettisempi (heikko magneettikiisupirote), on mahdollista, että poimuillut yksikkö tulee kuvan 39 antiformialueella pintaan. Oliviiniperidotiitista ei kuitenkaan saatu havaintoa.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 47 Vihertävä pyrokseniitti on voimakkaasti muuttunut ja vain paikoin on jäljellä jäänteitä pyrokseenista. Yleisesti kiveä voi kutsua amfibolikloriittikiveksi (ks. kuva 40). Em. mineraalien lisäksi muuttumistuloksina on hieman flogopiittia tai biotiittia, karbonaattia ja saussuriittia sekä erikoisuutena yksittäiset kookkaat (jopa > 1 mm) apatiittikiteet. Magneettikiisua ja satunnaisesti kuparikiisua esiintyy heikkona pirotteena tai silauksina rakopinnoilla. Minkäänlaista suuntausta tai kerroksellisuutta pyrokseniitissa ei ole havaittavissa ja kemiallisestikin kivi vaikuttaa hyvin homogeeniselta (kuva 41). Vaikka sulfidiraudalla korjattu magnesiumluku (Mg#) on korkealla tasolla, vaihtelu reiän matkalla on hyvin pientä. Kuva 40. Amfibolikloriittikiveä Rääsyssä, Q4132013R1 syvyydellä 25.60 m. Ristinikolit.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 48 0.9 Rääsy R1_Mg# 0.88 0.86 0.84 0.82 0.8 R1_25.70 R1_47.50 R1_64.40 R1_92.10 R1_106.10 R1_123.30 R1_132.70 R1_149.10 Kuva 41. Mg-luvun vaihtelu Rääsyn R 1:ssä (Q4132013R1). 6.2.3 Aittoneva Magneettista aineistoa tutkittaessa havaittiin, että ns. Ainaslampi-jakson NW-puolella, n. 10 km etelään Nivalan keskustasta ja vain 5 km länteen Hituran kaivoksesta oli pari sen tyyppistä anomaliaa, jotka voisivat johtua gabro-peridotiitti-luokan intruusiosta (ks. kuva 42). Anomaliat paikannettiin tarkemmin maastossa Jalander-mittauksin ja kohteille kairattiin kahdessa vaiheessa syväkairausreikiä. Ensimmäisessä vaiheessa alkuvuodesta 2013 kairattiin kaksi reikää (R 16 ja 17), joista ensimmäisessä tavoitettiin vihreätä pyrokseniittia ja toisessa karkeata oliviinipyrokseniittia (kuva 43). R 17:sta oli harvahko karkearakeinen kiisupirote. Koska intruusio oli mielenkiintoinen kivilajistoltaan ja siinä oli merkit kiisuista, päätettiin läntisempää anomaliaa mitata vielä tarkemmin Jalanderilla ja kairata myöhemmin syksyllä (R 21 ja 22, kuva 44).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 49 Kuva 42. Aittonevan alueen anomaliat matalalennon pohjalta. Magneettinen väripintana ja sähköinen (reaalikomponentti) tasaarvokäyrästönä. Ensi vaiheessa kairattiin R16-17. Kuva 43. Aittonevalla paikannettujen kahden intruusion pintaleikkaukset ruskealla. Kairanreikien lähtöpisteet merkitty sinisillä ympyröillä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 50 Kuva 44. Jalander-mittauksista tehty väripintamagneettinen kartta Aittonevan W-intruusiosta. Kuvaan merkitty kairanreikien alkupisteet ja lävistyksen projektio pintaan. Koska itäisemmässä magneettisessa anomaliassa R 16:ssa (kuva 42) tavoitettiin vain vihertävää pyrokseniittia eikä siinä ollut kiisuja, päätettiin läpimitaltaan arviolta n. 100 x 200 m W-puolinen intruusio tutkia tarkemmin kairauksin. Magneettisen mittauksen perusteella intruusio jatkunee kaventuneena kohti luodetta. Intruusion reunaosissa ja paikoin myös sisällä on voimakkaasti muuttunutta (AMFI + KLOR) vaaleanvihertävää pyrokseniittia, jossa voi olla satunnaisesti myös oliviinirakeita. Pääosin intruusio koostuu kuitenkin täplikkäästä, karkearakeisesta oliviinipyrokseniitista (kuvat 43 ja 44). Varsinkin N-reunan kontakti tonaliittiin on terävä (kuva 44). Peridotiitissa on jäänteitä pintakivisulkeumista ja dioriittisulkeumia ja sitä leikkaa vaalea pegmatiitti. R21:ssä esiintyy oliviinpyrokseniitissa heikkoa pallokivirakennetta n. 8 m:n (72.30-80.50) matkalla. Parhaiten pallot ovat näkyvissä loppuosassa, josta kuvat 45 ja 46.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 51 Kuva 43. Tyypillinen täplikäs oliviinipyrokseniitti Aittonevan kohteen reiässä Q4142013R17. Kuva 44. Oliviinpyrokseniitin ja tonaliitin kontakti Aittonevan intruusion N-osassa. Q4142013R22.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 52 Kuva 45. Pallokivirakennetta Aittonevan reiässä R21 syvyydellä 79.80 m. Kuva 46. Mikroskooppikuva oliviini (serpentiini) pallosen reunasta. R 21, 79.50 m. Pallon ulkopuoliset kehät koostuvat talkista, amfibolista, karbonaatista ja kloriitista. Ristinikolit.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 53 Oliviini on kohtalaisen lievästi muuttunut serpentiiniksi, mutta pyrokseeni on lähes kokonaan muuttunut amfiboliksi ja kloriitiksi (kuva 47). Myös malmimineraalit esiintyvät silikaattien tavoin karkearakeisena ja heikkona pirotteena (ks. kuvat 48 ja 49). Pääasiallisina sulfideina esiintyy magneettikiisun lisäksi kuparikiisua ja pentlandiittia ja oksideista yleisimmin ilmeniittiä ja magnetiittia. Joidenkin magnetiittirakeiden keskiosa voi olla kromiittia. Kuparikiisussa on toisinaan kubaniittilamelleja ja pentlandiitin yhteydessä muuttumistuloksena mackinaviittia. Vaikka hanke ei suorittanutkaan varsinaista malminetsintää, analysoitiin osa sydämestä myös nikkelimielessä. Tulokset on esitetty pituudella painotettuna taulukossa 9. Taulukko 9. Aittonevan kiisupitoisten lävistysten keskipitoisuuksia. Reikätunnus Analyysiväli Pituus (m) Ni (%) Cu (%) Co (%) S (%) Q4142013R17 36.95-38.35 1.40 0.29 0.16 0.02 2.7 Q4142013R22 57.00-59.00 2.00 0.23 0.17 0.02 2.0 Kokokivianalyysien (Mg-luku) ja oliviinianalyysien perusteella ei voi varmuudella sanoa, kumpi reuna edustaa pohjaosaa, vaan molemmat reunat saattavat olla keskustaa emäksisempiä (R17, kuvat 50 ja 51). R22:ssa N-reuna näyttäisi magnesiumluvun perusteella olevan eteläreunaa emäksisempi, mutta myös tässä reiässä oliviinin Fo-pitoisuus on reunoilla keskustaa korkeampi (kuva 52). Geokemiallisen luonteen perusteella voi arvella, että kyse olisi mieluummin tulokanavasta kuin kerroksellisen intruusion osasta. Kuva 47. Tyypillistä oliviinipyrokseniittia Aittonevalla. Q4142013R21, 148.00 m. Ristinikolit.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 54 Kuva 48. Sydänpuolikas R17:sta syvyydeltä 40.40 m. Mustan oliviinin lisäksi pinnasta erottuu vihertävä pyrokseeni+amfiboli+kloriitti ja sulfidirakeet. Kuva 49. Malmimineraaleja Aittonevan intruusiossa R22:ssa syvyydellä 136.80 m. Huomaa magnetiittirakeen keskiosan koostumusero. Nikolit osittain ristissä.
Fo_% Fo_% GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 55 78.00 Fo_% ja Ni-Co-suhde 12 76.00 74.00 72.00 70.00 68.00 66.00 Fo_% Ni/Co 10 8 6 4 2 64.00 0 Kuva 50. Oliviinin Fo-pitoisuuden ja Ni-Co-suhteen vaihtelu Aittonevan R 17:ssa. 78 76 Fo_% ja Mg# 0.92 0.91 74 72 70 68 66 64 Mg# Fo_% 0.9 0.89 0.88 0.87 0.86 Kuva 51. Oliviinin Fo-pitoisuuden ja kiven Mg-luvun (sulfidikorjattu) vaihtelu R 17:ssa.
Fo_% GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 56 78.00 Fo_% ja Mg# 0.93 76.00 0.92 74.00 Fo_% 0.91 72.00 0.90 70.00 Mg# 0.89 68.00 0.88 66.00 0.87 64.00 R22_39.60 R22_80.60 R22_108.20 R22_117.60 R22_128.50 R22_136.80 R22_146.80 Kuva 52. Oliviinin Fo-pitoisuuden ja kiven Mg-luvun (sulfidikorjattu) vaihtelu R 22:ssa. 0.86 6.2.4 Ahola Noin 10 km pohjoiseen Haapajärven keskustasta Aholan kylään on merkitty kivilajikarttaan (digikp200) dioriitti-intruusio (kuva 53), jota päätettiin geofysikaalisin perustein tutkia hieman tarkemmin. Outokumpu Oy:n kartoitusten perusteella alueelta löytyy yksi pyrokseniitti- ja yksi dioriittipaljastuma. Intruusioalueen SE-osaan tehtiin yksi Jalander-mittausprofiili, jonka pohjalta suunniteltiin yksi reikä (R3) kairattavaksi suuntaan 330 (ks. kuva 54). Aholan kairanreikä R3 alkaa muuttuneella (vihertävällä) amfiboligabrolla vaihettuen vihertäväksi karkearakeiseksi pyrokseniitiksi (ks. kuva 55) ja lopulta tummemmaksi oliviinipyrokseniitiksi (ks. kuva 56). Reiän lopussa tulee uudelleen pyrokseniittia ja amfiboligabroa.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 57 Kuva 53. Aholan intruusion sijainti geologisella kartalla (digikp200/gtk). Kuva 54. Aholan dioriitti (ruskea taustakuvio), Jalander-profiilin ja kairausreiän (R 3) sijainti sekä alueellinen geofysiikka samoin selityksin kuin Pirttiharjun kohteen kuvassa 29. Geofysiikan pohjalta laadittu peridotiitti-gabro-intruusion rajaus mustalla.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 58 Kuva 55. Vihreätä pyrokseniittia Aholan kairanreiässä Q4322013R3. Vihreä pyrokseniitti on paikoin oliviinipitoista, mutta oliviinipyrokseniitissa oliviinin määrä on selvästi suurempi. Peridotiitti on kohtalaisen voimakkaasti muuttunutta ja sitä voi pitää alkuperältään lähinnä oliviini-pyrokseeni-kumulaattina (ks. kuva 57). Paikoin pyrokseniitissa on saattanut olla interkumulusplagioklaasia, joka on muuttunut epidootiksi, kloriitiksi ja serisiitiksi. Syvyydellä 113.10 on terävä oliviiniperidotiitin alakontakti, joka leikkaa kairaussuuntaa n. 45 asteen kulmalla. Syvyydeltä 107.65 otettiin merkki, jonka pohjalta voi päätellä, että epävarma kerroksellisuus olisi suunnassa 190/50 ja kontakti suunnassa 103/20 (ks. kuva 56). Peridotiitissa on paikoin heikkoa kiisupirotetta (ks. kuva 58). Magneettikiisun lisäksi seurueeseen kuuluu yleisesti kuparikiisu+kubaniitti sekä pentlandiitti omina rakeinaan. Sekundääristä magnetiittia on oliviinin yhteydessä ja kiisurakeiden lohkoraoissa. Kokokivianalyysien (Mg-luku) perusteella intruusion mafisuus ei vaihtele voimakkaasti, mutta oliviinin koostumus osoittaa selvästi, että n. 113 m:n kohdalla alkaa uusi pulssi (ks. kuva 59) ja siten, että kerrostumispohja voisi olla kohti luodetta. Sama asia näkyi myös makroskooppisesti ylipäätänsä oliviinimäärän lisääntymisenä sydämessä (kuva 56).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 59 Kuva 56. Tummanvihreää oliviinipyrokseniittia Aholan kairanreiässä Q4322013R3. Noin 113.10 m:n syvyydellä terävä oliviinipyrokseniitin ja pyrokseniitin kontakti. Kuva 57. Oliviinipyrokseniittia R3:ssa syvyydellä 108.80m. Ristinikolit.
Fo_% GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 60 Kuva 58. Malmimineraaleja R3:ssa syvyydellä 157.00 m. Nikolit osittain ristissä. 78.00 Fo_% ja Mg# 0.92 76.00 74.00 72.00 70.00 68.00 66.00 64.00 Mg# Fo_% 0.91 0.90 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 Kuva 59. Oliviinin Fo-pitoisuuden ja kiven Mg-luvun (sulfidikorjattu) vaihtelu R 3:ssa Aholan intruusiossa.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 61 6.2.5 Paasikoski N Ylivieskan pohjoispuolisella Paasikosken alueella tunnettiin jo aikaisemmin kairauksin tavoitettu gabroperidotiittimuodostuma (Paasikoski S, kuva 60) ja Kekajärven peridotiittipaljastuma, joten tässä työssä päätettiin tutkia myös Mertuanjärven (Paasikoski N) intruusion koostumus kairauksin. Asiaa edesauttoi myös kaakkoispuolen nikkelipitoiset lohkareet. Kuva 60. Paasikosken ympäristön litologia (digikp200/gtk). Tässä työssä kairattujen reikien tunnukset Q4232013R4 ja R5. Paasikosken alueelle suunniteltiin kaksi Jalander-profiilia, joiden perusteella päätettiin kairata kaksi reikää (R 4 ja 5) voimakkaan magneettisen anomalian lävistämiseksi (ks. kuva 61). Rei istä ensimmäinen (R4) kairattiin koilliseen ja siinä oli pääosin amfiboligabroa ja itäänpäin kairatussa R5:ssa oli kerroksellista, vaihtelevasti muuttunutta, osin poikiliittista pyrokseenigabroa (kuva 62). Gabro muistutti kovasti Ylivieskan kerroksellista gabroa, mutta oliviinipitoisia kiviä ei tavoitettu. Magnesiumluvun perusteella muodostuman pohja voisi olla itäreunassa (kuva 63), mutta sitä ei tavoitettu tämän kairauksen metrimäärällä. Sulfideja oli vain harvakseltaan (kuva 64) ja parhaimmat metrin pätkät jäivät nikkelin osalta n. 400 ppm ja kuparin osalta n. 500 ppm:ään.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 62 Kuva 61. Paasikosken alue geofysikaalisesti kuvattuna. Gravimetrisen aineiston (2. vert.derivaatta), joka kuvataan sinisen (matalat arvot) ja violetin (korkeat arvot) sävyillä, päällä on esitetty rusehtavina alueina magneettiset rakenteet paikallissuodatetusta matalalentomagneettisesta aineistosta. Jalander-profiilit ja kairatut reiät ovat myös kuvassa. Kuva 62. Paasikoski N:n pyrokseenigabroa, jossa heikko poikiliittinen rakenne.
Mg# GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 63 0.80 Paasikoski N 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 Kuva 63. Mg-luvun (sulfidikorjattu) vaihtelu R5:ssa. Kuva 64. Sulfidirakeita R5:ssa syvyydellä 254.75 m. Pentlandiittia esiintyy sekä omina rakeinaan että suotaumana. Nikolit osittain ristissä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 64 6.2.6 Paasikoski S Paasikoski S-kohteeseen kairattiin vuonna 1993 kaksi syväkairausreikää (Kontoniemi 1994). Reiästä, joka lävisti gabron lisäksi peridotiittia (R 414, kuva 60), otettiin kaksi näytettä tähän tutkimukseen. Toinen oli kivilajiltaan oliviinigabroa (syv. 25.20 m) ja toinen peridotiittia. Paasikoski S intruusiossa ei ole tavattu sulfideja, vaan ainoastaan oksideja, kuten magnetiittia ja kromiittia. 6.2.7 Kunnarinperä Alavieskan Kunnarinperän intruusiota ovat tutkineet aikaisemmin GTK kahteen kertaan, 1960- ja 1970- luvuilla (Sipilä 1978) sekä Outokumpu Oy 1990-luvulla (Kinnunen 1997). Tähän tutkimukseen otettiin intruusion peridotiittiosan reiästä M243164R2 kaksi plagioklaasi-peridotiittinäytettä analysoitavaksi (ks. kuva 65). Kummankin näytteen oliviini oli kokonaan serpentiiniytynyttä. Kuva 65. Kunnarinperän peridotiitti geologisella kartalla (digikp200/gtk).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 65 6.2.8 Pitkäneva Sievin ja Nivalan rajamailla sijaitsevan Pitkänevan alueella tunnetaan Pitkänevan ja Ainaslammin peridotiitti-intruusiot (kuva 66), joita käsitellään tässä yhtenä intruusiona. Pitkänevalla on kairattu jo 1930- luvulla (GTK) ja 1960 sekä -70-luvuilla Outokumpu Oy:n toimesta (Pehkonen 1972, Isokangas 1973). Tähän tutkimukseen valittiin näytteitä sekä Pitkänevan (4 reikää) että Ainaslammin (3 reikää) kairauksista. Kumpikin intruusio koostuu pääosin tummasta, vaihtelevasti serpentiiniytyneestä peridotiitista (kuva 67) ja reunaosan vihertävästä, muuttuneesta pyrokseniitista. Gabroa esiintyy vain kapeina juonina tai sulkeumina. Pitkänevan peridotiitissa on parhaimmillaan verkkomaista kiisupirotetta (kuva 68) ja paras lävistys reiässä SVI-11 (22.60 m) sisälsi 0.31 % Ni ja 0.06 % Cu. Tällöin sulfidifaasin nikkelipitoisuus oli 4.6 % (Pehkonen 1972). Koko kiven Mg-luvun ja oliviinin Fo-pitoisuuden perusteella koostumusvaihtelu on intruusiossa varsin pientä (kuva 69). Intruusion S-reuna on mahdollisesti hieman mafisempi. Kuva 66. Pitkänevan alueen intruusiot geologisella kartalla (digikp200/gtk).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 66 Kuva 67. Pitkänevan peridotiittia SVI-006:ssa syvyydellä 28.80 m. Nikolit ristissä. Kuva 68. Verkkomaista magneettikiisu-pentlandiitti-kuparikiisu-pirotetta Pitkänevan reiässä SVI-005 syvyydellä 30.70 m.
Fo_% GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 67 88.00 87.00 86.00 85.00 84.00 83.00 82.00 81.00 80.00 79.00 78.00 Mg# Fo_% Fo_% ja Mg# 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88 Kuva 69. Oliviinin Fo-pitoisuuden ja kiven Mg-luvun (sulfidikorjattu) vaihtelu Pitkänevan reiässä SVI-006. 6.2.9 Jakonmutka Outokumpu Oy tutki Hituran kaivoksen läheisyydessä sijaitsevaa Jakonmutkan intruusiota geofysikaalisin mittauksin ja kairauksin 1990-luvulla (Kurki & Pietilä 1995, Pietilä et al. 2000). Tähän tutkimukseen otettiin intruusion peridotiitista neljä näytettä reiästä NI/JM-001 (ks. kuva 70). Kaikissa näytteissä oliviini oli täysin serpentiiniytynyttä. Kuva 70. Jakonmutkan intruusion ja reikien sijainti geologisella kartalla (digikp200/gtk).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 68 6.2.10 Räihänneva Nivalan Räihännevan intruusio paikannettiin Outokumpu Oy:n toimesta 1970-luvun alussa ja sitä tutkittiin vielä Hituran ympäristön malmitutkimusten yhteydessä 1990-luvulla (Kinnunen 1996). Intruusio koostuu peridotiittisesta ja gabroisesta osasta ja faasien kontaktialueelta on paikannettu pieni mineralisaatio. Paras lävistys (4.90 m) sisälsi 0.63 % Ni ja 0.35 % Cu (Kinnunen 1996). Tähän tutkimukseen otettiin 4 näytettä intruusion peridotiittisesta osasta 1970-luvun alussa kairatusta reiästä N-021 (kuva 71). Peridotiitti on koostumukseltaan pääosin plagioklaasiperidotiittia (kuva 72) ja siinä on satunnaisesti sulfideja. Kuva 71. Räihännevan intruusion ja tutkimusreikien sijainti geologisella kartalla (digikp200/gtk).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 69 Kuva 72. Räihännevan plagioklaasiperidotiittia, N-021, syv. 33.70 m. Ristinikolit. Oliviinin ja plagioklaasin välillä kapea reaktiokorona. 6.2.11 Huituperä Nivalan Huituperällä on Outokumpu Oy:n toimesta tehty malmitutkimuksia periaatteessa kahdessa kohteessa, Huituperän ns. Välimaalla (kuva 73 reiät HUI-1 ja 2) ja Huituperän ns. Kusiaiskalliolla. Edellinen kohde on pieni serpentiniitti-pyrokseniitti-intruusio, joka kairattiin 1994 (Kinnunen 1996). Kusiaiskalliolla tehtiin malmitutkimuksia 1970-luvulla pääasiassa koskien läntisempää gabrointruusiota, mutta itäisempäänkin kairattiin yksi tunnustelureikä. Tähän tutkimukseen otettiin näytteitä kummastakin (kuva 73: N-003/KU, N-006/KU ja N-011). Kusiaiskallion näytteet olivat pelkästään amfiboligabroa (ks. kuva 74), jossa oli paikoin heikkoa kiisupirotetta. Vaikka kokokiven Ni-pitoisuudet jäävät alhaisiksi, intruusion sulfidifaasi on hietutkimuksen perusteella kohtalaisen Ni-rikas (kuva 75). Paras analysoitu sydänpätkä (N-006, 36.40-36.50) sisälsi 0.30 % Ni ja 0.1 % Cu rikkipitoisuudella 1.13 %. Sulfidifaasin Ni-pitoisuus on siis tälläkin näytteellä luokkaa 9-10 %. Samalla tasolla ovat Nipitoisuudet myös aikoinaan kalliopaljastumista otetuissa näytteissä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 70 Kuva 73. Huituperän intruusioiden ja tutkimusreikien sijainti geologisella kartalla (digikp200/gtk). Kuva 74. Amfiboligabroa Kusiaiskalliolla reiässä N-006/KU syvyydellä 36.40 m. Nikolit ristissä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 71 Kuva 75. Sulfidien esiintyminen Kusiaiskallion reiässä N-006/KU syvyydellä 36.40 m. Huituperän reikä N-011 poikkesi kivilajiltaan merkittävästi muista alueen kairanrei istä. Suuntaan 310 kairatussa reiässä oli pääasiassa tummaa, hieman rusehtavaa amfibolirikasta gabroa, jossa oli plagioklaasin ja sinivihreän amfibolin lisäksi oksideja ja apatiittia (ks. kuvat 76 ja 77). Kuten taulukosta 10 näkyy, kivessä on tavallista korkeammat rauta-, fosfori- ja titaanipitoisuudet, joten alueelta löytyy myös selvästi oksidityypin intruusioita. Kivessä ei näkynyt silmämääräisesti tarkasteltuna kuitenkaan selvää koostumusvaihtelua, joten fosforin ja titaanin osalta ei ole odotettavissa kovin voimakasta rikastumista intruusion eri osissa. Outokumpu Oy:n aineistosta ei löytynyt ko. reiän kivilajitietoja ja lisäksi kairaussuunnassa tai vaihtoehtoisesti reiän Y-koordinaatissa saattaa olla virheellisyyksiä. Kun tarkastelee kuvaa 78, tuntuu ainakin oudolta, että reikä olisi kairattu ko. pisteestä suuntaan 310 eikä itään, jossa on selkeästi sekä gravimetrinen että magneettinen maksimi. Jos reikätiedot kuitenkin pitävät paikkansa, itäpuolinen anomalia vaatisi lisätutkimuksia. Taulukko 10. Reiän N-011 alkuainepitoisuuksia. Tunnus MgO_% SiO 2_% Fe 2O 3_% P 2O 5_% TiO 2_% N-011 36.80-36.90 4.88 39.40 22.50 2.120 3.351 N-011 48.60-48.70 10.10 32.80 44.60 0.880 2.561 N-011 55.50-55.60 8.1 33.5 36.70 1.660 3.341 N-011 67.60-67.70 6.3 34.8 27.70 2.210 3.571 N-011 81.90-82.00 5.58 40.10 21.90 2.350 3.751 N-011 98.30-98.40 8.3 34.3 31.40 1.460 3.951
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 72 Kuva 76. Amfiboligabroa reiässä N-011 syvyydellä 67.40 m. Nikolit ristissä. Kuva 77. Malmimineraalit N-011:ssa syvyydellä 67.40 m.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 73 Kuva 78. Huituperän kohteet geofysiikan kartalla esitettynä. Gravimetrisen aineiston (2. vert.derivaatta), joka kuvataan sinisen (matalat arvot) ja violetin (korkeat arvot) sävyillä, päällä on esitetty rusehtavina alueina magneettiset rakenteet paikallissuodatetusta matalalentomagneettisesta aineistosta. 6.3 Intruusioiden kokokivi- ja mineraalikemia 6.3.1 Platinaryhmän metallit (PGE) Platinaryhmän metallit (Os, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd) ja kulta (Au) analysoitettiin australialaisessa Genalysiksen laboratoriossa kahdestakymmenestä näytteestä: Pitkänevalta 3 (+1 uusinta analyysi), Jakonmutkasta 2, Huituperältä 2, Pirttiharjulta 4, Aittonevalta 3, Paasikoski N:ltä 1, Aholasta 3 ja Rääsystä 2 (kuva 79). Genalysiksen laboratoriossa käytettiin analyysimenetelmänä NS25/MS:ää (nikkelisulfidirikastus/telluurikerasaostus ja alkuaineiden määritys ICP-MS-tekniikalla). Korkeimmat Pt- ja Pd-pitoisuudet löytyvät Pirttiharjun ultramafisista näytteistä (Pt 72 ja Pd 112 ppb). Vastaavasti alhaisimmat pitoisuudet ovat Rääsyn pyrokseniitti- ja Huituperän amfiboligabronäytteissä. Ns. platina monttu (normalisoidut Rh:n ja Pd:n arvot suuremmat kuin Pt:n) on Rääsyn ja Huituperän kohteiden näytteiden lisäksi kahdella Aholan ja yhdellä Pitkänevan näytteellä (kuva 79). PGE-käyrien perusteella Pirttiharjun intruusion muodostaneesta magmasta ei olisi erkaantunut sulfidisulaa ja se olisi tutkittavista kohteista vähiten malmikriittinen. Muiden kohteiden käyrät ovat hyvin samanlaisia ja niistä ei vastaavanlaisia johtopäätöksiä pysty tekemään.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 74 Kuva 79. JoNi-hankkeen tutkittavien intruusioiden kivien platinaryhmän alkuaineiden, kullan, nikkelin ja kuparin pitoisuudet normalisoituna keskimääräisellä manttelipitoisuudella. Manttelin PGE, Au, Ni ja Cu arvot Sun (1982) ja Barnes et al. (1988). 6.3.2 Harvinaiset maametallit (REE) REE-alkuaineet (rare earth elements) määritettiin Labtium Oy:n laboratoriossa samoista näytteistä (kuva 80) kuin platinaryhmän metallit ja kulta. Labtium Oy:n laboratoriossa Analyysimenetelmänä käytettiin 308M/P:tä (fluorivety-perkloorihappoliuotus+sulate ja alkuaineiden määritys ICP-MS-tekniikalla 308M/ monialkuainemääritys ICP-OES-tekniikalla 308P, Rautiainen et al. 1996). 308M-tekniikalla saatiin pitoisuudet kahdellekymmenelle alkuaineelle (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Nb, Rb, Ta, Th ja U) ja 308P-tekniikalla viidelle alkuaineelle (Co, Sc, V, Zr ja Y). Pitkänevan, Jakonmutkan, Huituperän, Aittonevan, Paasikoski N:n ja Rääsyn näytteillä on REEpitoisuuskäyrillä laskeva trendi. Ne siten ovat rikastuneet keveistä harvinaisista maametalleista (LREE) suhteessa raskaisiin harvinaisiin maametalleihin (HREE). Tämä saattaa johtua esim. kuorellisen materiaalin kontaminaatiosta. Sen sijaan Pirttiharjun ja Aholan käyrät ovat melko tasaisia. Aholan näytteiden käyrissä on havaittavissa jopa pienoista nousua raskaampien harvinaisten maametallien suuntaan. Huituperän näytteiden korkeammat REE-pitoisuudet, johtuvat siitä, että kohteen näytteet ovat fraktioituneempia (amfiboligabroja) kuin muiden kohteiden ja REE-alkuaineilla on taipumus rikastua fraktioivan kiteytymisen myötä (kuva 80). Edellisessä PGE-kappaleessa Pirttiharjun todettiin olevan kohteista vähiten malmikriittinen. Tätä tulkintaa tukee myös Pirttiharjun REE-käyrän tasainen muoto (ei felsisen kuoren kontaminaatiota). REE-käyrien mukaan myös Aholan intruusion muodostanut magma ei ole kontaminaation kautta saanut felsisen kuoren materiaalin lisäystä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 75 Kuva 80. JoNi-hankkeen tutkittavien intruusioiden kivien REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). 6.4 Intruusioiden malmipotentiaali Magmaattisen nikkelimalmin syntymisen tärkeitä perusedellytyksiä ovat: Magman riittävä Ni pitoisuus - Koska Ni seuraa magnesiumia geokemiallisessa kierrossa, voidaan magman MgO pitoisuuden perusteella arvioida Ni potentiaalia. Oliviinin koostumus (Fo) puolestaan osoittaa magman MgO pitoisuuden. Ni pitoisten sulfidien saostuminen - Magman rikkikylläisyyttä voidaan arvioida kalkofiilisten alkuaineiden (Ni, PGE) pitoisuuksista - Magman rikkikylläisyys fraktioitumisen alkuvaiheessa saavutetaan yleensä vain tuomalla ulkopuolelta lisää rikkiä magmaan eli kontaminoimalla magmaa rikkipitoisilla sivukivillä. Rikin lisäksi kontaminaatiossa lisääntyvät varhain kiteytyviin mafisiin mineraaleihin sitoutumattomat alkuaineet (LILE, REE), joiden pitoisuuksia tutkimalla voidaan siis arvioida kontaminaation määrää. Ni pitoisten sulfidien kasaantuminen malmiluokan pitoisuuksiin - Dynaaminen magman virtaus on otollisempi kasaamaan sulfideja kuin rauhallinen, gravitatiivinen sulfidien laskeutuminen.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 76 Seuraavissa diagrammeissa (kuvat 81-87) on tarkasteltu kahta ensimmäistä kohtaa kaikkien tutkittujen intruusioiden osalta. Intruusiot on jaettu kahteen luokkaan: Ylivieskan alue (siniset symbolit) ja Hituran alue (vihreät symbolit). Ylivieskan alueeseen kuuluvat seuraavat kohteet: Kunnarinperä, Kurjalankalliot, Merijärvi, Paasikoski, Paasikoski N, Paasikoski S, Pirttiharju, Torkkola, Töppöskuru, Yrttineva. Hituran alueeseen kuuluvat seuraavat kohteet: Ahola, Ainaslampi, Aittoneva, Huituperä, Jakonmutka, Makola, Pitkäneva, Räihänneva, Rääsy. Vertailukohtana kaikissa diagrammeissa on mukana Hituran näytteet (punainen symboli, analyysit tehnyt Suikkanen 2011). Kuva 81. CMA diagrammi. Malmipotentiaalista, ortopyrokseenivaltaista fraktioitumistrendiä (katkoviiva) noudattavat selkeimmin Ainaslampi, Aittoneva, Huituperä, Pitkäneva ja Rääsy. Osasta intruusioita ei trendiä voi määrittää vähäisen näytemäärän vuoksi.