Timo Tarvainen PUROSEDIMENTTIANALYYSIEN HAVAINNOLLISTAMINEN GEOSTATISTIIKAN KEINOIN Outokumpu Oy Atk-osasto
PUROSEDIMENTTIANALYYSIEN HAVAINNOLLISTAMINEN GEOSTATSISTIIKAN KEINOIN 1. Johdanto Niin sanotulla SIKALAn alueella (karttalehti 1144) on analysoitu yli 6000 purosedimenttihavaintoa. Analyysitulokset oli esitetty alkuainekohtaisina peitepiirroksina, joihin oli merkitty naytteen ottopaikan kohdalle pitoisuutta kuvaava symboli. Esimerkiksi nikkelipitoisuutta oli kuvattu laatikoilla; rikas analyysipiste merkittiin suurella laatikolla, kdyha pienella. Tehdylla kokeilulla pyrittiin havainnollistamaan analyysituloksia esittamalla pitoisuudet symbolien sijasta pitoisuustasa-arvokayrilla. Kayraesitys tuo mahdolliset jatkuvuudet paremmin esille kuin symbolikartta. Pitoisuuskayrien antamaa kuvaa voidaan helpommin verrata esimerkiksi alueen topografiseen karttaan. Kaytossa olevat tasa-arvokayraohjelmat eivat pysty kayttamaan hyvakseen satunnaisesti sijaitsevia naytteenottopisteita. Siksi alueen paalle kuviteltiin saann8llinen verkko, jonka solmupisteiden etaisyys on 200 metriz. Verkon solmupisteiden pitoisuudet estimoitiin geostatistiikkaan perustuvalla kriging-estimointimenetelmalla. Jos alkuperainen havainto on juuri solmupisteen kohdalla, menetelma antaa solmupisteen arvoksi siita analysoidun pitoisuuden. Muuten pyritaan kayttamaan kahdeksaa ympardivaa naytetts, joiden painokertoimet maaraytyvat niiden sijainnin ja tunnetun avaruuskorrelaation perusteella.
0 x 1 # x x $ x 4 0 x x, xxxx x f l x! 1. x $ -x -. f3. -,--- -+ T- -.;--A x, x x x x ' x xxxx 0 * x x x" x I- x ; x i x E x x x 'Ir 0 -., w! x - - " I x x x x x! x x I * ( x IJ x 0 1, I I Kuva 1. Alkuperainen nikkelin symbolikartta ja yhden solmupisteen estimointiin ksytetyt havainnot.
2. Geostatistinen struktuurianalyysi Tutkittava alue jaettiin geologisen tiedon perusteella kolmeen osaan, joiden pitoisuusjakaumien ja pitoisuudellisen jatkuvuuden arveltiin poikkeavan toisistaan. Kokeiluun valittiin SIKALAn NW-osa, karttalehti 1144 03. Tutkittvalle osalle laadittiin sinkin ja nikkelin horisontaalivariogrammit ita-lansisuuntaan ja pohjois-etelasuuntaan. Variogrammien laadintaan kaytettiin Outokumpu 0y:n atk-osaston hankkimaa FORTRAN-kielista GEOSLIB-aliohjelmapakettia. Kaytetty aliohjelma on nimeltaan GAM2V. Variogarmmien laatimista varten hava,intoaineistosta jatettiin pois noin kymmenen selvasti muuta aineistoa suurempaa pitoisuushavaintoa. Solmupisteiden pitoisuuksia estimoitaessa kaytettiin kuitenkin koko havaintoaineistoa. Eri suuntiin ja eri alkuaineille laaditut variogrammit muistuttvat paljon toisiaan. Seka nikkeli etts sinkki antavat itsestaan pitoisuusinformaatiota kaikkiin suuntiin 1800 metrin paahan. Variogrammien laadintaan kaytetty askelvali oli 200 metria. Sinkilla oli havaittavissa ns. hole-efekti 500 metrin vslein pohjois-etelasuuntaisessa variogrammissa. Alueella voi olla esimerkiksi topografisista syista tata suuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa kulkevia pitoisuusvy6hykkeita, "kerroksia". Kivilajien kulku ja maaston muodot ovatkin tall3 alueella ita-lansisuuntaisia. 3. Teoreettisen mallin sovitus Seka sinkille etta nikkelille sovitettiin pallomaiset (spherical) mallit. Sovitus tehtiin graafisesti APLymparist8ssa. Variogrammifunktiot: Sinkki Y (h) = 244 + 1900 SPH(1.8) Nikkeli
ETA ISYVS! KM ) Kuva 2. Sinkin teoreettinen horisontaalivariogrammi. Kokeelliset arvot on merkitty ympyraina. Kuvs 3. Nikkelin teoreettinen horisontaalivariogrammi.
4. Solmupisteiden estimointi Verkon solmupisteiden pitoisuudet estimoitiin PTEST- -nimisella koeohjelmalla. Variogrammifunktiona kaytettiin edella sovitettuja lausekkeita. Tuloksena oli tiedosto, jossa oli solmupisteiden koordinaatit ja yhden alkuaineen estimoidut pitoisuudet. Estimointl tehtiin ja kartta piirrettiin erikseen sinkille ja nikkelille. 5. Lopputulokset Verrataessa tasa-arvokayrakarttoja symbolikarttoihin, havaittiin symbolien pitoisuuksien vastaavan hyvin pitoisuuskayrien arvoja. Karttalehdella oleva joki ja jarven ranta nakyivat hyvin sinkin pitoisuuskayrien huippukohtina. Naytteen ottopaikka vaikuttaakin voimakkaasti purosedimenttinaytteen pitoisuuteen. Kokeilussa havaittiin, etta solmupisteen estimointiin kaytettavat naytteet kannattaa hakea korkeintaan variogrammin vaikutussateen (1800 metria) etaisyyden psasta arviointipisteesta. Matriisin kaantbohjelma voi muuten tuottaa kaukaa haetuille naytteille pienen negatiivisen painokertoimen. Kaytetty PTEST-ohjelma jatkoi estimointia myas sellaisille alueille, joissa ei ollut naytteita. Karttalehden 1144 03 SW-laidassa oleva j3rvi sai korkeita pitoisuusarvoja rannalta otettujen naytteiden takia. Tallaisille nsytteett6mille alueille jatkettu pitoisuusarviointi voi aiheuttaa virhetulkintoja, joten ksyrien piirtaminen tgllaiselle alueelle tulisi estss jonkinlaisella maskilla.
Kuva 4. Pienennas osasta sinkin pitoisuuskayrakarttaa. Joki nakyy selvasti suurina pitoisuuksina, samoin jarven ranta.