GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GSO/MIV Espoo 97/2016 Hämeenlinnan Pirttikosken Cu-kohteen geofysikaaliset tutkimukset 2014-2016 Hanna Leväniemi, Sari Grönholm
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Leväniemi, Hanna Grönholm, Sari KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Raportin laji arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Hämeenlinnan Pirttikosken Cu-kohteen geofysikaaliset tutkimukset 2014-2016 Tiivistelmä Hämeenlinnan Pirttikosken kohteessa on tehty viime vuosina lähinnä ominaisvastusluotauksia ja petrofysiikan mittauksia. Tutkimukset täydentävät alueen vanhempia maastomittausaineistoja. Raportissa kuvataan GTK:n alueella vuosina 2014-2016 tekemät tutkimukset ja niiden tulokset. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Pirttikoski, Sauhula, geofysikaaliset menetelmät, petrofysiikka Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Häme, Hämeenlinna, Pirttikoski, Sauhula Karttalehdet M411 Muut tiedot Arkistosarjan nimi arkistoraportti Arkistotunnus 97/2016 Kokonaissivumäärä 13 s. + 2 liitettä Kieli suomi Hinta - Julkisuus julkinen Yksikkö ja vastuualue GSO, MIV Allekirjoitus/nimen selvennys Hanna Leväniemi Hanketunnus 50402-20048 (aiemmin 2551005) Allekirjoitus/nimen selvennys Sari Grönholm
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 3 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto 4 2 Alueelliset piirteet 4 3 Kohteellinen maastogeofysiikka 6 3.1 Aiemmat geofysikaaliset tutkimukset 6 3.2 Monielektrodivastusluotausmittaukset (ERT) 7 4 Fysikaaliset ominaisuudet kairarei issä 10 5 Jatkotutkimussuositukset 12 Kirjallisuus 13 Liite 1. Petrofysiikan mittaustulokset kairasydännäytteistä. Liite 2. Kairareikäkuvaajat.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 4 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskukselle (GTK) myönnettiin malminetsintälupa Hämeenlinnan Pirttikoskelle (kuva 1) kesäkuussa 2014. Tätä ennen GTK on suorittanut alueella kupari- ja kultamalmitutkimuksia vuosina 1989-1992 (Lindmark 1996) ja 2012-2014. Malminetsintäluvan aikana tehdyissä tutkimuksissa alueella on paikannettu ruhjeiseen graniittiin liittyvä Cu-anomaalinen vyöhyke, mutta ei merkittäviä kultapitoisuuksia (Grönholm & Leväniemi 2015, 2016). Aluetta on kutsuttu myös nimellä Sauhula. Tässä raportissa kuvataan alueella tehdyt geofysikaaliset tutkimukset vuoteen 2016 saakka. Kuva 1. Pirttikosken kohteen sijainti pohjakartalla. 2 ALUEELLISET PIIRTEET Pirttikosken kohde sijaitsee Kotkajärven granodioriitin länsireunassa (kuva 2). Kotkan Cu- REE-kohde (Al-Ani & Grönholm 2016, Leväniemi & Grönholm 2016) sijaitsee saman granodioriitin itäreunassa. Granodioriitti on kallioperäkartalla jaettu pohjoiseen granodioriittiseen osaan sekä eteläiseen tonaliittiin ja sitä ympäröivät itäkaakossa Renkajärven seurueen ja lounaispuolella Forssan seurueen vulkaniitit. Pohjoisessa
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 5 Kotkajärven granodioriitti rajoittuu Hämeen ja Pirkanmaan jaksoja erottavaan itä-länsi suuntaiseen rakenteeseen. Lentomagneettisella kartalla (kuva 2) Pirttikosken kohde sijaitsee lähellä voimakasta kaakkoluode-suuntaista ruhjetta, joka kulkee malminetsintäalueen luonaisreunan suuntaisesti. Granodioriittinen kiven magneettikenttäintensiteetti on kivilajille tyypillisesti hyvin alhainen, mutta kivessä voidaan nähdä heikkoja sisäisiä rakenteita. Pirttikosken alueella Forssan seurueen vulkaniiteissa ja mafisisissa syväkivissä magneettisuus lisääntyy. Painovoimaresiduaalikartassa (mittausarvoista poistettu 1 km ylöspäin jatkettu taso) granodioriitin eri osiot erottuvat selvästi; intruusion pohjoisosassa tiheydet ovat alhaisempia kuin eteläosassa. Sähkömagneettisella kartalla sinisenä erottuvat negatiiviset arvot aiheutuvat huonosti sähköä johtavasta korkean magneettisen suskeptibiliteetin kivestä. Granodioriitissa ei ole sähkönjohtavuusanomalioita. Kuva 2. Pirttikosken kohteen ympäristö kallioperäkartalla (ylh. vas., DigiKP v. 2.1), aeromagneettisella (ylh. oik.), alueellisella painovoimaresiduaali- (alh. vas.) ja lentosähkömagneettisella (alh. vas.) kartalla. Pirttikoski1-malminetsintäalue rajattu mustalla katkoviivalla.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 6 3 KOHTEELLINEN MAASTOGEOFYSIIKKA 3.1 Aiemmat geofysikaaliset tutkimukset 1990-luvulla alueella on tehty systemaattisia magneettisia, sähkömagneettisia (slingram) sekä IP-maanpintamittauksia (Lindmark 1996, Huhta et al. 2016). Näiden mittausten tuloskartat on esitetty kuvassa 3. Kuva 3. 1990-luvulla suoritetut maastomittaukset valtausalueella ja sen ympäristössä. Valtausalue Pirttikoski1 rajattu katkoviivalla, yhtenäiset mustat viivat viittaavat vuoden 2014 vastusluotauksen
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 7 linjoituksiin. A) magneettinen totaalikentän intensiteetti, B) IP-varautuvuus (dipoli-dipoli), C) slingram 14 khz imaginaari, D) slingram 14 khz reaali. (Grönholm & Leväniemi 2015) 3.2 Monielektrodivastusluotausmittaukset (ERT) Vuosina 2014-2015 valtausalueella suoritettiin johtavuushorisonttien kartoittamiseksi vastusluotaus- ja IP-mittauksia (ERT, Electrical Resistivity Tomography) GTK:n ABEM Terrameter SAS 4000 mittalaitteistolla kolmessa eri vaiheessa. Mittaukset tehtiin dipolidipoli konfiguraatiolla 5 m elektrodivälillä. Mittauksesta vastasi tutkimusassistentti Kai Nyman ja tulkinnat teki geofyysikko Taija Huotari-Halkosaari. Mittauslinjat (kuva 4) oli suunniteltu niin, että yksi mittauslinja (L2) kulkee aiemmin löydetyn kuparimineralisaation yli ja muut tämän linjan pohjois- ja eteläpuolella. Kuva 4. Vastusluotauksen 2014-2015 linjoitus. Cu-mineralisaation yli kulkevalla profiililla L2 saatiin vastusluotausmittauksissa selvästi esille lähes pystyasentoinen koillinen-lounas-suuntainen johde, joka vastaa hyvin Cu-pitoisuuksia kairarei issä (kuva 5). Johderakenteen on tulkittu ainakin osaksi johtuvan mineralisaation kohdalla olevasta hyvin rikkonaisesta kalliosta (vesi, saviset rakotäytteet).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 8 Kuva 5. Ominaisvastus (punainen väri = johtavuusrakenne) sekä kairareikäprofiili R18-R311-R19 Cupitoisuuksineen (ppm) itä-länsi-suuntaisella mittauslinjalla L2. Kohonneet Cu-pitoisuudet näyttäisivät profiililla L2 liittyvän ruhjeen länsireunaan. Ruhjetta voidaan seurata ominaisvastusprofiileilla (kuva 6) muutaman linjan verran kohti pohjoista, mutta sen jälkeen johtavuudet alkavat laskea, mutta pohjoisimmalla kaakko-luodesuuntaisella profiililla nähdään kyllä vielä samassa kulkusuunnassa oleva johtavuusrakenne, joten on mahdollista, että ruhjerakenne jatkuu vaihtelevana alueen halki. IP-tulkinnat eivät anna voimakasta indikaatiota mineralisaatiosta (kuva 7). Linjalla L2 (toisiksi eteläisin linja), missä on korkeita Cu-pitoisuuksia, nähdään pistemäinen IP-anomalia sektion pintaosassa mineralisaation kohdalla, mutta toisin kuin Cu-pitoisuudet, anomalia ei jatku syvemmälle. Toisaalta eteläisimmällä linjalla IP-arvot kasvavat oletetussa ruhjeen kulkusuunnassa, mutta tätä anomaliaa ei ole kairattu. Vuoden 2014 mittauksen pohjoisimmalla linjalla nähdään voimakas IP-anomalia (L5, kuva 7). Sillä on vaste myös maanpintamittauksessa (kuva 3). Anomalian kohdalle osuu kairareikäanalyysien korkein As-pitoisuus (reikä M4112014R28, As = 26400 ppm @ 1 m, Au = 72 ppb) sekä kohonneet rikkipitoisuudet (S = 1.5-2.5 % reiän ylimmässä neljänneksessä)
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 9 Kuva 6. Ominaisvastustulkinnat ERT-linjoilla. Kairareikiin plotattu analysoidut Cu-pitoisuudet. Pystyskaala 2x.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 10 Kuva 7. Varautuvuustulkinnat ERT-linjoilla. Kairareikiin plotattu analysoidut Cu-pitoisuudet. Pystyskaala 2x. 4 FYSIKAALISET OMINAISUUDET KAIRAREI ISSÄ Kairarei issä (kuva 8) yritettiin suorittaa petrofysikaaliset reikämittaukset, mutta kallioperän ruhjeisuuden vuoksi suurin osa rei istä on tukossa ja mittauksia on saatu suoritettua vain rei issä R25 sekä R27-R28. Näistä R25 ja R27 sijaisevat ERT-mittauksissa ja maanpintamittauksessa havaitun voimakkaimman IP-anomalian kohdalla (kuva 7, kuva 8) ja
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 11 reikä R27 ERT-profiililla L2, josta havaittu kohonneita Cu-pitoisuuksia (korkeimmillaan reiässä R19). GTK:n reikäluotauslaitteistolla (Forss 2013) saadaan mitattua magneettinen suskeptibiliteetti, tiheys (gamma-gamma-menetelmällä), ominaisvastus ja luonnollinen gammasäteily. Reikämittausten validoimiseksi ja kalibroimiseksi mitattiin petrofysiikkaa lisäksi myös kairasydännäytteistä GTK:n geofysiikan laboratoriossa (taulukko 1). Kuva 8. Kairareikien sijainti pohjakartalla (ylh.), magneettisella kartalla (alh. vas.) ja IP-kartalla (alh. oik.).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 12 Kairareikä Pituus (m) Reikäluotaus-pvm Laboratoriomittauksia M4112013R25 98.1 25.-26.03.2014 M4112014R26 48.8 X M4112014R27 152.3 21.04.2014 X M4112014R28 98.9 21.-22.04.2014 X Taulukko 1. Kairareikiin liittyvät petrofysiikan luotaukset ja mittaukset. Kivilajiloggaukseen sekä Cu- ja As-pitoisuuksiin yhdistetyt petrofysiikan mittaustulokset on esitetty kuvaajina liitteessä 2. Reikäluotaustulosten osalta on huomattava, että syvyysarvot voivat olla joitakin metrejä epätarkkoja. Lisäksi reikäluotausten kalibrointi absoluuttisiksi arvoiksi on laboratoriomittausten puuttumisen vuoksi puutteellista reiässä R25. Suskeptibiliteetit kohoavat vulkaniittisessa kivessä rei issä R25 ja R28, jotka ovatkin ristikkäiset reiät samallla profiililla (kuva 8). Magneettisessa mittauksessa nähtävä pohjoisetelä-suuntainen anomalia johtuu näiden reikien perusteella todennäköisesti magnetiittipitoisesta vulkaniitista. Vulkaniittien tiheydet ovat pääasiassa 2800-2900 kg/m 3, kun graniitin tiheys reiässä R26 on n. 2750 kg/m 3. Luonnon gammasäteilytuloksissa ei ole merkittäviä anomalioita. Reiässä R28 johtavuus on reiän alkuosassa koholla liuskekivessä; kivi on kivilajiloggauksen mukaan grafiittipitoista liusketta, jossa paikoitellen kiisuja. Myös liusketta seuraavan vulkaniitin alkuosan (syvyyteen 29 m saakka) on arvioitu sisältävän mahdollisesti grafiittia, mikä sopisi yhteen johtavuusmittauksen tuloksen kanssa; näin ollen luodatuissa rei issä voimakkaimmat johtavuusarvot näyttävät liittyvän grafiittipitoisuuteen. 5 JATKOTUTKIMUSSUOSITUKSET Kohteessa olisi hyvä täydentää maastomittauksia erityisesti vain osan aluetta kattavan IP:n ja kokonaan puuttuvan gravimetrisen mittauksen osalta, jotta alueen geofysikaalisista piirteistä saataisiin kattava kuva. ERT-luotauksilla on saatu kohteessa hyviä tuloksia, ja mittauksia kannattaa tarvittaessa laajentaa. Kallioperän rikkonaisuuden vuoksi jatkossa reikäluotaukset kannattaa tehdä välittömästi kairausten yhteydessä, etteivät reiät ehdi mennä umpeen nykyisillä tuloksilla ei saada luotettavasti selvitettyä isäntäkiville ja mineralisaatiolle tyypillisiä fysikaalisia ominaisarvoja, joiden tuntemus on tarpeen geofysikan maastomittausten tulkinnassa.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 97/2016 13 KIRJALLISUUS Al-Ani, T. & Grönholm, S. 2016. REE and phosphate minerals in volcanic rocks associated with Cu-Fe sulphide mineralization in the Kotkajärvi-Kalvola, Southern Finland. Geological Survey of Finland, report 59/2016. 39 p. Grönholm, S. & Leväniemi, H. 2015. Pirttikoski1, lupatunnus ML2012:0040, Hämeenlinna, vuosiraportti 2014. 9 s. Grönholm, S. & Leväniemi, H. 2016. Pirttikoski1, lupatunnus ML2012:0040, Hämeenlinna, vuosiraportti 2015. 10 s. Huhta, P., Leväniemi, H., Grönholm, S., Kärkkäinen, N. & Tiainen, M. 2016. Patakankaan alueen kultapotentiaalin arviointi. Geologian tutkimuskeskus, raportti 68/2016. 18 s. + 2 liitettä. Leväniemi, H. & Grönholm, S. 2016. Hämeenlinnan Kotkan Cu-REE-kohteen geofysikaaliset tutkimukset 2014-2016. Geologian tutkimuskeskus, raportti 96/2016. 14 s. + 2 liitettä. Lindmark, B. 1996. Kuparimalmitutkimukset Kalvolan Pirttikoskella vuosina 1989 1992. M19/2113-96/1/10. 18 s.
LIITE 1. PETROFYSIIKAN MITTAUSTULOKSET KAIRASYDÄNNÄYTTEISTÄ. D = tiheys K = magneettinen suskeptibiliteetti J = remanentti magnetoituma Rind = induktiivinen ominaisvastus (> tarkoittaa huonosti johtavaa näytettä) DRILLHOLE Depth D(kg/m 3 ) K(x10-6 SI) J(mA/m) Rind(ohmm) M4112014R26 7.25 2743 410 48 > M4112014R26 13.94 2739 440 27 > M4112014R26 21.36 2743 577 40 > M4112014R26 26.17 2715 685 22 > M4112014R26 28.7 2744 592 54 > M4112014R26 29.47 2758 565 12 > M4112014R26 33.82 2740 433 36 > M4112014R26 37.26 2735 549 25 > M4112014R26 41.85 2759 740 34 > M4112014R26 45.88 2693 567 14 > M4112014R27 7.87 2843 686 10 > M4112014R27 12.43 2823 694 81 > M4112014R27 15.24 2811 414 23 > M4112014R27 21.53 2784 556 37 > M4112014R27 23.69 2829 709 40 > M4112014R27 31.92 2780 511 71 > M4112014R27 35.85 2759 585 39 > M4112014R27 39.46 2752 519 28 > M4112014R27 45.87 2790 611 19 > M4112014R27 53.64 2745 486 16 > M4112014R27 63.18 2829 740 48 > M4112014R27 68.03 2766 370 34 > M4112014R27 72.24 2722 393 33 > M4112014R27 78.3 2725 404 35 > M4112014R27 88.11 2746 486 49 > M4112014R27 94.15 2722 473 7 > M4112014R27 101.95 2741 516 46 > M4112014R27 108.86 2712 426 28 > M4112014R27 121.4 2744 486 21 > M4112014R27 128.71 2728 563 22 > M4112014R27 134.48 2766 421 41 > M4112014R27 138.18 2694 433 36 > M4112014R27 142.9 2779 429 34 > M4112014R27 147.38 2760 387 45 >
DRILLHOLE Depth D(kg/m 3 ) K(x10-6 SI) J(mA/m) Rind(ohmm) M4112014R27 151.34 2778 416 28 > M4112014R28 10.51 2706 363 41 > M4112014R28 11.93 2731 361 20 > M4112014R28 13.72 2726 638 17 > M4112014R28 14.7 2759 877 197 > M4112014R28 15.95 2733 1273 410 0.00823 M4112014R28 17.36 2732 551 81 > M4112014R28 18.81 2752 3744 1465 0.00236 M4112014R28 23.14 2704 3209 1730 0.00243 M4112014R28 27.15 2700 400 71 > M4112014R28 28.72 2717 308 39 > M4112014R28 31.9 2791 15736 60 0.00153 M4112014R28 38.32 2789 650 32 > M4112014R28 43.3 2790 918 15 > M4112014R28 48.77 2850 24836 46 0.00085 M4112014R28 53.4 2838 56570 767 0.00037 M4112014R28 59.43 2813 17471 141 0.00123 M4112014R28 59.97 2784 42529 413 0.00056 M4112014R28 64.41 2888 8132 75 0.00297 M4112014R28 66.69 2851 9374 93 0.00178 M4112014R28 76.25 2787 1588 31 > M4112014R28 81.59 2758 487 31 > M4112014R28 88.38 2782 612 33 > M4112014R28 93.88 2926 878 50 > M4112014R28 95.82 2854 2225 51 0.00789
LIITE 2. KAIRAREIKÄKUVAAJAT. FIELDNAME = kivilajiloggaus Cu_ppm = Cu-pitoisuus (ppm) AS = As-pitoisuus (ppm) SUS_lev = kairareikäluotauksen magneettinen suskeptibiliteetti, 0.5 m keskiarvo k = laboratoriomittauksen magneettinen suskeptibiliteetti (10-6 SI) D_GG = kairareikäluotauksen gamma-gamma-tiheys, 0.5 m keskiarvo d = laboratoriomittauksen tiheysarvo (kg/m 3 ) NGAM = kairareikäluotauksen luonnon gammasäteily (pulssia/s) log_cond_msm = kairareikäluotauksen ominaisvastuksesta laskettu sähkönjohtavuus, logaritminen asteikko (ms/m)