Talkin prospektiivisuusanalyysi Perä-Pohjan liuskealueella. Fuzzy Logic -analyysi

Pohjois-Suomen yksikkö M19/2633/2005/1/84 Rovaniemi 20.12.2005 Talkin prospektiivisuusanalyysi Perä-Pohjan liuskealueella Fuzzy Logic -analyysi Heikki Salmirinne, Vesa Nykänen, Panu Lintinen 2005

Sisällysluettelo KUVAILULEHTI DOCUMENTATION PAGE 1 JOHDANTO 1 2 TUTKIMUSALUEESTA 2 3 AINEISTOJEN ESIPROSESSOINTI 4 3.1 Aerogeofysiikka 4 3.2 Moreenigeokemia 7 3.3 Geologia 7 4 SUMEAN LOGIIKAN MALLIT 8 5 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET 16 LÄHTEET

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä 20.12.2005 Tekijät Salmirinne Heikki Nykänen Vesa Lintinen Panu Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Raportin nimi Talkin prospektiivisuusanalyysi Perä-Pohjan liuekealueella. Fuzzy Logic analyysi. Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena on ollut Fuzzy logic analyysin avulla selvittää talkin esiintymistä Perä-Pohjan liuskealueella ja laatia erilaisia prospektiivisuusmalleja hankkeen 2902000 Teollisuusmineraarivarojen kartoitus käyttöön. Erityisesti kiinnostuksen kohteena oli löytää alueen dolomiittikiviyksiköistä tutkimuskohteita, joissa kvartsipitoisten dolomiittikivien termometamorfoosisssa on ollut mahdollista syntyä hyvälaatuista talkkia. Mallinnuksessa on käytetty aerogeofysiikan, moreenigeokemian ja geologian aineistoja. Tutkimuksessa esitetään seitsemän erilaista talkin prospektiivisuusmallia, jotka poikkeavat toisistaan mallinnuksessa käytettyjen aineistojen osalta. Parhaiten malleissa tulevat esille tutkimusalueen kvartsiittien yläosiin ja kontakteihin liittyvät jaksot, joista jo tiedetään joitakin talkkiaiheita ja -havaintoja. Nämä talkkiaiheet eivät kuitenkaan laatuongelmiensa vuoksi ole tähän mennessä olleet kiinnostavia. Mahdollisina jatkotutkimuskohteina puhtaampaa dolomiittitalkkia ajatellen malleista nousivat parhaiten esille Tervolan Vähäjoen Kalliomaa ja Rovaniemen maalaiskunnan Haukitaipale. Myös näiden kohteiden väliset dolomiittikivet ovat paikoin analyysin mukaan prospektiivisia. Myös muualla tutkimusalueen dolomiittikivissä on jatkotarkastelua vaativia pienialaisia ja heikkoja prospektiivisuusanomalioita. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Perä-Pohjan liuskejakso, malminetsintä, teollisuusmineraalit, talkki, dolomiitti, GIS, GIS-mallinnus, Fuzzy Logic, sumea logiikka, aerogeofysiikka, moreenigeokemia Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Lapin lääni, Perä-Pohja, Tornio, Ylitornio, Keminmaa, Tervola, Rovaniemi Karttalehdet 2524, 2613, 2614, 2541, 2542, 2631, 2632, 2544, 2633, 2634, 3611, 3612, 3613, 3614 Muut tiedot Arkistosarjan nimi M19 Arkistotunnus M19/2633/2005/1/84 Kokonaissivumäärä 18 Kieli Suomi Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue PSY / Kallioperä ja raaka-aineet Allekirjoitus/nimen selvennys Heikki Juopperi Hanketunnus 2801007 / 2902000 Allekirjoitus/nimen selvennys Vesa Nykänen

GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Authors Salmirinne Heikki Nykänen Vesa Lintinen Panu DOCUMENTATION PAGE Date 20.12.2005 Type of report Archive report Commissioned by Geological Survey of Finland Title of report Fuzzy Logic prospectivity analysis for talc in Perä-Pohja schist belt. Abstract The aim of this study was to make prospectivity analysis and prepare different models for talc in Perä- Pohja schist belt. Especially there was interest to find talc targets within dolomite bearing formations, where thermal metamorphism has enabled good quality dolomite talc to be formed. Aerogeophysical-, till geochemical- and geological data sets have been used for modeling. Seven (7) different kinds of prospectivity models are presented. The highest prospectivity anomalies in the models are related to the upper parts and contacts of the Palokivalo quartzite formation, where some talc observations and showings were already known previously. To date these talc observations have not been very interesting due to quality problems. Most potential targets for better quality dolomite talc come up in Kalliomaa area near the Vähäjoki within the Tervola municipality and in Haukitaipale within the Rovaniemi municipality. Dolomite bearing rocks between Kalliomaa and Haukitaipale have also prospectivity anomalies. In addition to these, weaker and small-area prospectivity anomalies appear elsewhere within dolomite bearing formations, which merit further evaluation. Keywords Perä-Pohja schist belt, mining exploration, industrial minerals, talc, dolomite, GIS, GIS-analysis, Fuzzy Logic, airborne geophysics, till geochemistry Geographical area Finland, Lapland, Perä-Pohja, Tornio, Ylitornio, Keminmaa, Tervola, Rovaniemi Map sheet 2524, 2613, 2614, 2541, 2542, 2631, 2632, 2544, 2633, 2634, 3611, 3612, 3613, 3614 Other information Report serial M19 Total pages 18 Language Finnish Unit and section Northern Finland Office / Bedrock Geology and Resources Archive code M19/2633/2005/1/84 Price Project code 2801007 / 2902000 Confidentiality public Heikki Juopperi Vesa Nykänen

1 1 JOHDANTO Suomi on Euroopan suurin talkin tuottaja. Vuonna 2003 talkin kokonaistuotanto Suomessa oli noin 500 000 tonnia, jolla Suomen osuus Euroopan talkin tuotannosta oli noin 37 % ja maailman tuotannosta noin 6 % (BRITISH GEOLOGICAL SURVEY, 2005). Suomessa talkin louhinta ja rikastus ovat keskittyneet Kainuuseen ja Pohjois-Karjalaan, jossa talkkia rikastetaan ultramafisesta talkki-magnesiittikivestä eli vuolukivestä. Ultramafisesta kivestä syntyneen talkin ohella toinen maailmalla hyödynnettävä esiintymätyyppi on dolomiittikivestä hydrotermisesti syntynyt talkki, niin kutsuttu dolomiittitalkki, jollaista ei Suomessa ainakaan vielä toistaiseksi ole hyödynnetty. Dolomiitista syntyneellä talkilla on alhaisemmat rauta- ja nikkelipitoisuudet, yleensä paremmat vaaleusarvot ja siksi se on hinnaltaan ultramafista talkkia arvokkaampaa. Dolomiittitalkki soveltuu käytettäväksi mm. kosmetiikassa, "vauvantalkkina", mihin taas ultramafinen talkki ei sovellu. Dolomiittitalkki syntyy Si-rikkaan vesiliuoksen tunkeutuessa dolomiittiin, jolloin syntyy talkkia ja kalsiittia seuraavan reaktion mukaisesti (Prochaska, 1989); 3CaMg(CO 3 ) 2 + 4SiO 2 + H 2 O Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 + 3CaCO 3 + 3CO 2 dolomiitti kvartsi talkki kalsiitti Dolomiitissa olevat talkkiesiintymät liittyvät aina selkeästi hierto- tai siirrosvyöhykkeisiin ja vaativat avoimen systeemin. Metamorfiselta kannalta dolomiittitalkkia syntyy vihreäliuskefasieksessa, korkeammassa metamorfoosiasteessa muodostuu talkin sijaan tremoliittia. Talkkia tai tremoliittia voi syntyä myös happamien tai intermediääristen magmakivien tunkeutuessa dolomiittiin. Näiden syntymekanismien lisäksi tiedetään talkkia muodostuvan ainakin rapautumalla sekä metamorfisesti mm. evaporaattisessa ympäristössä, mutta näitä ei hyödynnetä taloudellisesti. Tässä tutkimuksessa on ollut tavoitteena selvittää talkin esiintymistä Perä-Pohjan liuskealueella. Erityisesti kiinnostuksen kohteena oli löytää alueen dolomiittikiviyksiköistä tutkimuskohteita, joissa kvartsipitoisten dolomiittikivien termometamorfoosisssa on ollut mahdollista syntyä hyvälaatuista talkkia. Tutkimuksessa laadittiin useita talkin prospektiivisuusmalleja, joista tässä raportissa esitettäväksi valittiin seitsemän. Esitetyt mallit poikkeavat toisistaan käytettyjen aineistojen osalta. Prospektiivisuusmallit on laadittu U.S. Geological Surveyn (USGS) ja Geological Survey of Canadan (GSC) tekemällä ArcSDM -sovelluksella, joka toimii ArcView3.2 -ohjelman laajennusosana (Kemp et al., 2001). Sovellus on käännetty myös ArcGIS 9 ohjelmistoon (Sawatzky et al., 2004). ArcSDM -sovelluksella on mahdollista tehdä sekä ns. empiirisiä (painoarvomenetelmä, logistinen regressio, neuroverkot) että käsitteellisiä malleja (sumea logiikka). Menetelmät on kuvannut hyvin Bonham-Carter (1994) ja niitä on sovellettu Suomessa erityisesti malminetsinnän työkaluina (Nykänen & Salmirinne, 2005). Tässä tutkimuksessa mallinnusmenetelmänä käytettiin konseptuaalista Fuzzy Logic menetelmää (Fuzzy Logic = sumea logiikka), koska talkkihavaintoja tutkimusalueelta on liian vähän opetuspisteiksi empiirisille menetelmille.

2 2 TUTKIMUSALUEESTA Peräpohjan liuskejakson alueella Lounais-Lapissa ovat olosuhteet monin tavoin otolliset dolomiittitalkin muodostumiselle. Metamorfoosiaste on alhainen, lukuun ottamatta joitakin hyvin paikallisia "piikkejä". Liuskejakson kallioperälle ovat luonteenomaisia laaja-alaiset dolomiitit, joita esiintyy koko liuskejakson pituudelta Kemin ja Rovaniemen välillä useana, paksuimmillaan 150-200 metrin kerroksena (Perttunen & Hanski, 2003). Liuskejaksolta tunnetaan myös dolomiittia leikkaavia intermediäärisiä intrusiivikiviä. Talkin ja myös muiden teollisuusmineraalien hyödyntämistä alueella edesauttavat sijainti kohtalaisen lähellä teollisuutta ja asutusta sekä kehittynyt infrastruktuuri. Tunnettuja talkkihavaintoja Perä-Pohjan liueskealueelta tiedetään vain 5 kappaletta, jotka kaikki sijaitsevat ns. Palokivalon muodostuman kvartsiiteissa (ks. Kuva 1 / Taulukko 1). Vuonna 1995 löydettiin laaja-alainen talkkimineralisaatio Rovaniemen maalaiskunnan Lapioaavalta (Vartiainen 1996). Esiintymä havaittiin aerogeofysikaaliselta matalalentokartalta sähköisenä imaginäärianomaliana, joiden avulla on kaoliinitutkimuksiin liittyen paikannettu kallioperän rapautumia. Lapioaavan esiintymän mineralogia ja geokemia viittasi talkin olevan ei-ultramafista dolomiittitalkkityyppiä. Geologisesti esiintymä ei kuitenkaan sijaitse tunnetulla dolomiittien esiintymisalueella, vaan se sijoittuu stratigrafisesti dolomiitteja vanhempaan Palokivalon muodostumaan, joka tunnetaan laaja-alaisista kvartsiiteista ja jonka yläosassa tiedetään esiintyvän dolomiittisia välikerroksia. Palokivalon muodostuman yläosaa ja -kontaktia voidaankin seurata matalalentokartoilla näkyvänä sähköisenä johteena, jonka pituus on useita kymmeniä kilometrejä ja leveys parhaimmillaan lähes kilometrin. Johde näkyy rapakalliolle tyypillisenä imaginäärianomaliana ja sen alueelta on sittemmin tavattu vaihtelevasti rapautunutta talkkipitoista karbonaattikiveä useasta kohdasta. Näytteille on ollut tyypillistä suhteellisen pieni keskimääräinen talkkipitoisuus sekä kaikkialla talkkirakeiden pinnalla oleva punaruskea pigmentti, minkä vuoksi talkkirikasteen vaaleus on jäänyt hyödyntämistä ajatellen liian alhaiseksi. Ongelmallisia ovat olleet myös yleensä yli 20 metrin maapeitteet. Palokivalon kvartsiittimuodostuman yläosan osittain rapautuneet talkkipitoiset kivet on sisällytetty tähän tutkimukseen. Toisaalta on pyritty keskittymään myös varsinaisiin dolomiitteihin ja hakemaan niistä geologisia, geofysikaalisia ja geokemiallisia erityispiirteitä, jotka voisivat indikoida talkin esiintymistä. Geologisina piirteinä mallien laadinnassa on käytetty tulkittuja siirroksia/ruhjeita sekä etäisyyttä dolomiittia sisältäviin muodostumiin. Geofysiikassa on haettu kivilajien kulkua leikkaavia piirteitä, heikkoja johteita sekä magneettisia minimejä, jotka saattaisivat viitata siirrokseen ja hydrotermiseen toimintaan. Geokemian avulla on pyritty lähinnä erottelemaan karbonaattien mineralogiaa moreenin magnesium- ja kalsiumpitoisuuksien avulla. Taulukko 1. Tunnetut talkkiaiheet ja -havainnot Perä-Pohjan liueskealueella. Talkkikohde X Y Kaisajoki 7337800 3385600 Kuusivaara 7367300 3413000 Lapioaapa 7352300 3434400 Vammavaara 7345984 3426392 Ossauskoski 7342250 3416750

Kuva 1. Tutkimusalueen geologinen kartta, johon on merkitty tunnetut talkkihavainnot ja - aiheet. Kartta laadittu Pohjois-Suomen numeerisen kallioperäkartan aineistosta. 3

4 3 AINEISTOJEN ESIPROSESSOINTI 3.1 Aerogeofysiikka Perä-Pohjan liuskealue on lennetty kokonaisuudessaan Suomen matalalento-ohjelmassa vuosina 1982-2000. Sumean logiikan mallinnusta varten 50x50 m resoluution aerogeofysiikan rasteriaineistoja on prosessoitu ja luokiteltu ns. sumeiksi jäsenyysfunktioiksi alla kerrotulla tavalla. Magneettinen; Aeromagneettisesta aineistosta mallinnuksessa käytettiin sekä DGRF-65 anomaliaa että aineistosta laskettua kallistuskulma johdannaista TDR (Verduzco et al., 2004). TDR (eng. Tilt Derivative) laskettiiin 50 metriä ylöspäin jatketulle DGRF-65 anomalialle. Ylöspäin jatkaminen tasoittaa anomaliaa ja parantaa signaali/kohina -suhdetta. Ylöspäin jatketulle anomalialle laskettu TDR kuvaa selkeämmin alueen keskisuuret rakenteet kuin alkuperäiselle lentokorkeudelle laskettu. Mallinnuksessa pyrittiin sekä DGRF-65 anomalian että TDR:n avulla erottamaan ympäristöön nähden negatiivisen suskeptiivisuuskontrastin omaavat alueet, jotka voivat kuvata talkin esiintymisen kannalta otollisia kohteita. Taulukko 1. Magneettisen DGRF-65 anomalian luokittelu ja sumean jäsenyysfunktion arvot. VALUE COUNT df FMEMSHP1 [nt] 1 885-2900 - -1350 1,00 2 870-1350 - -1220 0,96 3 1672-1220 - -1100 0,92 4 3135-1100 - -980 0,88 5 6601-980 - -860 0,84 6 15673-860 - -730 0,80 7 34066-730 - -610 0,76 8 72292-610 - -490 0,72 9 153331-490 - -370 0,68 10 304120-360 - -240 0,64 11 433996-240 - -120 0,60 12 394456-120 - 0 0,56 13 428201 0-130 0,52 14 352405 130-250 0,48 15 258297 250-370 0,44 16 194388 370-490 0,40 17 158662 490-620 0,36 18 94450 620-740 0,32 19 56032 740-860 0,28 20 38249 860-980 0,24 21 30970 990-1110 0,20 22 22346 1110-1230 0,16 23 18195 1230-1350 0,12 24 14431 1350-1470 0,08 25 12488 1480-1600 0,04 26 53155 1600-11490 0,00

5 Taulukko 2. TDR:n luokittelu ja sumean jäsenyysfunktion arvot 50 m ylöspäin jatketulle DGRF-65 anomalialle. VALUE COUNT TDR50 FMEMSHP1 [rad] 1 4585-1.57 - -1.44 1.00 2 20422-1.44 - -1.26 0.94 3 32947-1.26 - -1.07 0.88 4 33130-1.07 - -0.88 0.82 5 31144-0.88 - -0.69 0.76 6 29261-0.69 - -0.5 0.71 7 26458-0.5 - -0.31 0.65 9 22676-0.31 - -0.12 0.53 10 20086-0.12-0.07 0.47 11 17409 0.07-0.26 0.41 12 16843 0.26-0.45 0.35 13 15966 0.45-0.64 0.29 14 15005 0.64-0.83 0.24 15 13242 0.83-1.02 0.18 16 10431 1.02-1.21 0.12 17 6926 1.21-1.4 0.06 18 2044 1.4-1.57 0.00 Sähkömagneettinen: Aerosähkömagneettisessa aineistossa (AEM) on tutkimusalueen eri lentoalueiden välillä selviä tasoeroja. Aineistosta laskettiin reaali/imaginaari -suhde alueille joilla imaginaarikomponentti on suurempi kuin 90 ppm ja reaali suurempi kuin 1 ppm. Lasketussa suhteessakin tasoerot ovat vielä havaittavia. Hypoteesina suhteen luokittelussa käytettiin oletusta, jonka mukaan talkkikohteet voivat näkyä heikkoina pinnanläheisinä rapaumatyyppisinä johteina varsinkin jos niitä kontrolloivat kallioperän ruhjerakenteeet. Myös imaginaarikomponenttia luokiteltiin heikkojen johteiden paikantamiseksi. Aineistojen luokittelu on esitetty taulukoissa 3 ja 4.

6 Taulukko 3. AEM imaginaarikomponentin (f = 3 khz) luokittelu ja sumean jäsenyysfunktion arvot. VALUE COUNT EM_IMAG FMEMSHP1 [ppm] 1 4-1840 - -1410 0,00 2 3-1410 - -1260 0,04 3 5-1260 - -1110 0,08 4 10-1110 - -960 0,12 5 11-960 - -810 0,16 6 9-810 - -660 0,20 7 43-660 - -510 0,24 8 202-510 - -360 0,28 9 2280-360 - -210 0,32 10 41887-210 - -60 0,36 11 903644-60 - 90 0,40 12 819208 90-240 0,44 13 437414 240-390 0,48 14 270005 390-540 0,52 15 174635 550-690 0,56 16 118588 700-840 0,60 17 87619 850-1000 0,64 18 57698 1000-1150 0,68 19 42216 1150-1300 0,72 20 32891 1300-1450 0,76 21 26113 1450-1600 0,80 22 21254 1600-1750 0,84 23 17649 1750-1900 0,88 24 13939 1900-2050 0,92 25 11290 2050-2200 0,96 26 65182 2200-9700 1,00 Taulukko 4. Reaali/Imaginaari -suhteen luokittelu ja sumean jäsenyysfunktion arvot. VALUE COUNT REAL / IMAG FMEMSHP1-99 1497160 Missing data 0.65 1 236464 0-0.1 1,00 2 253562 0.1-0.2 0,94 3 213823 0.2-0.3 0,88 4 156920 0.3-0.4 0,81 5 111374 0.4-0.5 0,75 6 84179 0.5-0.6 0,69 7 65349 0.6-0.7 0,63 8 52559 0.7-0.8 0,56 9 43070 0.8-0.9 0,50 10 37161 0.9-1 0,44 11 30507 1-1.1 0,38 12 27167 1.1-1.2 0,31 13 23297 1.2-1.3 0,25 14 20524 1.3-1.4 0,19 15 18272 1.4-1.5 0,13 16 261051 1.5-10 0,06 17 32878 10-138.72 0,03

7 3.2 Moreenigeokemia Tähän tutkimukseen käytettiin ns. alueellisen moreenigeokemian aineistoa, joka perustuu vuosina 1982-1994 suoritettuun koko Suomen kattavaan geokemialliseen kartoitukseen (Salminen, 1995). Näytteenottotiheys on 1 näyte 4 km 2 :ä kohden ja keskimääräinen näytteenottosyvyys 1.5-2.0 metriä. Pisteaineistosta interpoloitiin gridit 200x200 m:n pikselikokoon magnesiumille ja kalsiumille 'inverse distance weighting' (IDW) menetelmällä käyttäen interpoloinnissa vähintään 12 pistettä, kun äärimmäiset pitoisuudet oli ensin poistettu aineistosta tilastollisen tarkastelun jälkeen. Tämän jälkeen laskettiin kunkin pikselin ympäriltä 4 km säteellä kunkin alkuaineen mediaanipitoisuus 500x500 m:n pikselikokoon ns. 'neighborhood statistics' funktioita käyttäen ArcGIS ohjelmistolla. Menetelmä vastaa läheisesti Salmisen (1995) käyttämää mediaanitasoitusta. Näitä 'mediaanitasoitettuja' gridejä käytettiin myöhemmin sumean logiikan mallinnuksessa. Tasoitetut gridit luokiteltiin kvantiili menetelmää käyttäen 32 luokkaan ja nämä luokat muutettiin lineaarisesti sumeiksi jäsenyysfunktioiksi siten, että pienin luokka sai arvon 0 ja suurin luokka arvon 1. 3.3 Geologia Etäisyys dolomiitteihin: Pohjois-Suomen numeerisesta kallioperäkartasta laskettiin etäisyys dolomiittia sisältäviin Rantamaan, Poikkimaan ja Hirsimaa muodostumiin. Manuaalisesti luokitellulle etäisyydelle määritelty sumea jäsenyysfunktio on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Dolomiittia sisältäviin muodostumiin lasketun etäisyyden luokittelu ja vastaavat sumean jäsenyysfunktion arvot. VALUE COUNT Dist. to dolomites [m] FMEMSHP1 1 194579 0 1.00 2 39662 0-100 0.93 3 59659 100-300 0.87 4 57308 300-500 0.80 5 76221 500-800 0.73 6 47754 800-1000 0.67 7 221013 1000-2000 0.60 8 215589 2000-3000 0.53 9 198775 3000-4000 0.47 10 173087 4000-5000 0.40 11 146612 5000-6000 0.33 12 128667 6000-7000 0.27 13 119533 7000-8000 0.20 14 112619 8000-9000 0.13 15 102902 9000-10000 0.07 16 1271337 10000-45000 0.00 Ruhjetiheys: Pohjois-Suomen numeerisen 1:200 000 mittakaavaisen kallioperäkartan siirros- ja ylityöntöviivat yhdistettiin valtakunnalliseen ruhje- tai lineamenttitulkintaan, joka perustuu matalalentogeofysiikkaan ja korkeusmalliin. Näin saatiin alueen kaikki lineaatiot samaan karttatasoon, riippumatta siitä mihin niiden tulkinta perustuu. Näille viivoille laskettiin tiheys 3 km:n hakusäteellä kunkin 100x100 m:n pikselin ympäriltä. Tiheyskartta luokiteltiin 32 luokkaan

8 kvantiilimenetelmällä. Tämä luokittelu skaalattiin lineaarisesti välille 0-1. Pienin luokka sai arvon 0 ja suurin arvon 1. 4 SUMEAN LOGIIKAN MALLIT Mallinnettavan tutkimusalueen koko Perä-Pohjan liuskejaksolta oli noin 7900 km 2. Talkin fuzzy logic -analyysissä laadittiin 7 erilaista prospektiivisuusmallia, jotka poikkeavat toisistaan käytettyjen aineistojen osalta. Jokaisesta mallista on kuvissa 2-8 esitetty vuokaavio josta selviävät malleissa käytetyt aineistot ja niiden yhdistäminen eri sumean logiikan operaattoreilla. Operaattoreina käytettiin AND- (sumea minimi) ja PRODUCT (sumea tulo) operaattoreita. Kussakin mallissa prospektiivisuus on luokiteltu 5 eri luokkaan (very low, low, moderate, high, very high). Kuvissa on mallin lisäksi esitetty Keski-Lapin numeeriselta kallioperäkartalta dolomiittia sisältävät yksiköt ja dolomiitteja sekä kvartsiitteja leikkaavat siirrokset ja ruhjeet. Tunnetut talkkihavainnot ja -aiheet on myös merkitty malleihin.

9 Geophysical model Fuzzy Product Magnetic low Resistivity low weak conductors Magnetic total field Tilt derivative AEM Imag AEM Real/Imag Kuva 2. Malli 1. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty ainoastaan lentogeofysiikan magneettista ja -sähkömagneettista aineistoa.

10 Geophysical & Geochemical model Fuzzy Product Geophysical evidence Fuzzy Product Geochemical evidence Magnetic low Resistivity low weak conductors Mg in till Ca in till Magnetic total field Tilt derivative AEM Imag AEM Real/Imag Kuva 3. Malli 2. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aerogeofysiikan ja moreenikeokemian aineistoja.

11 Geophysical & Geological model Proximity to dolomite Fuzzy Product Geophysical evidence Fuzzy Product Magnetic low Resistivity low weak conductors Magnetic total field Tilt derivative AEM Imag AEM Real/Imag Kuva 4. Malli 3. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aerogeofysiikan ja geologian aineistoja.

12 Geophysical & Geological model Proximity to dolomite Fuzzy Product Density of shear zones Geophysical evidence Fuzzy Product Magnetic low Resistivity low weak conductors Magnetic total field Tilt derivative AEM Imag AEM Real/Imag Kuva 5. Malli 4. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aerogeofysiikan ja geologian aineistoja.

13 Geophysical & Geochemical & Geological model Proximity to dolomite Density of shear zones Fuzzy Product Geophysical evidence Geochemical evidence Fuzzy Product Magnetic low Resistivity low weak conductors Mg in till Ca in till Magnetic total field Tilt derivative AEM Imag AEM Real/Imag Kuva 6. Malli 5. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aerogeofysiikan, geologian ja moreenigeokemian aineistoja.

14 Geophysical & Geochemical & Geological model Proximity to dolomite Fuzzy Product Geochemical evidence Geophysical evidence Magnetic low Mg in till Ca in till Magnetic total field Tilt derivative Kuva 7. Malli 6. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aeromagneettista, geologian ja moreenigeokemian aineistoa.

15 Geophysical & Geochemical model Fuzzy Product Geochemical evidence Geophysical evidence Magnetic low Mg in till Ca in till Magnetic total field Tilt derivative Kuva 8. Malli 7. Talkin prospektiivisuus Perä-Pohjan liueskealueella. Mallinnuksessa käytetty aeromagneettista ja moreenigeokemian aineistoa.

16 5 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET Riippuen käytetyistä aineistoista ja niiden erilaisista yhdistelmistä eri mallit tuovat esille hieman toisistaan poikkeavia prospektiivisuusanomalioita. Malleista poimittuja ja alla kuvattuja mahdollisia jatkotutkimuskohteita on esitetty kuvassa 9. Malleissa 1, 2 ja 7, joissa aineistoina on käytetty geofysiikan ja moreenigeokemian ns. primääriaineistoja, tulevat erinomaisesti esille Palokivalon kvartsiittimuodostuman yläosaan ja kontakteihin liittyvät osittain rapautuneet talkkipitoiset kivet. Esimerkiksi tunnettu Kaisajoen talkkiaihe ja sen jatkeet tulevat terävänä ja kapeana anomaliana esille erityisesti mallissa 7, jossa aerogeofysiikasta on käytetty ainoastaan magneettista aineistoa. Malleissa 1 ja 2, joissa on mukana aerosähkömagneettinen aineisto jakso tulee esille myös selvästi, mutta hieman leveämpänä ja epäyhtenäisempänä. Malleissa 1 ja 2 voi havaita myös Lapioaavan talkkiaihe (ks. kappale 2. TUTKIMUSALUEESTA), joka heijastuu erityisesti sähkömagneettisessa imaginaarikomponentissa. Malleissa, joissa on käytetty primääriaineistoja, ei dolomiittia sisältäviin muodostumiin tule juurikaan prospektiivisuusanomalioita. Tervolassa Vähäjoen länsipuolella Kalliomaassa on kuitenkin mallissa 7 korkeimpaan prospektiivisuusluokkaan nouseva alue. Torniossa Arpelasta hieman luoteeseen sekä Keminmaassa Viitakoskella lähellä Tornion rajaa on myös havaittavissa keskisuuret (moderate) dolomiittikiviyksiköissä sijaitsevat prospektiivisuusanomaliat. Malleissa 3-6 on kaikissa käytetty yhtenä aineistona etäisyyttä dolomiitteihin. Malleissa siis painottuu oletettu oikeantyyppinen kivilaji. Mallissa 5, jossa mukana ovat olleet kaikki aineistot, nousee korkean prospektiivisuuden omaavana esille Haukitaipaleen alue Rovaniemen maalaiskunnasta. Malleissa 3 ja 4, joissa ei ole käytetty geokemian aineistoa, tulee esille Tervolan alueelta Hirviaapa. Malleissa 3 ja 6 nousee esille myös Tervolan Kalliomaa. Myös tutkimusalueen lounais- ja eteläosan kapeisiin dolomiittikiviyksiköihin Keminmaassa ja Torniossa liittyy pieniä korkean prospektiivisuuden alueita (Viitakoski, Pyörysjänkä, Myllyjänkä). Kaikkein parhaiten malleissa tulevat esille tutkimusalueen kvartsiittien yläosiin ja kontakteihin liittyvät jaksot, joista jo tiedetään joitakin talkkiaiheita ja -havaintoja. Nämä talkkiaiheet eivät kuitenkaan ole olleet tähän mennessä laatuongelmiensa vuoksi kovin kiinnostavia. Mahdollisina jatkotutkimuskohteina puhtaampaa dolomiittitalkkia ajatellen malleista nousevat parhaiten esille Tervolan Kalliomaa ja Rovaniemen maalaiskunnan Haukitaipale. Myös näiden kohteiden väliset dolomiittikivet ovat paikoin analyysin mukaan prospektiivisia. Myös muualla tutkimusalueen dololiittikivissä on jatkotarkastelua vaativia pienialaisia ja heikkoja prospektiivisuusanomalioita. Mallit on talletettu digitaalisessa muodossa kuvina ja data rastereina GTK:n Teollisuusmineraalivarojen kartoitus hankkeelle jatkoarviointia varten. Jatkossa tässä esitettyjä malleja on edelleen arvioitava käyttäen hyväksi olemassaolevaa geologista informaatiota (kairaukset, kallioperähavainnot, leikkaavat siirrokset, juonet, intruusiot, jne.). Yksittäisistä geofysiikan aineistojen vasteista kannattaa prospektiivisuusanomalioita tarkasteltaessa edelleen hakea kivilajien kulkua leikkaavia piirteitä, jotka saattaisivat viitata siirrokseen ja/tai hydrotermiseen toimintaan. Vaikka tässä esitettyjä malleja on jo seitsemän kappaletta, erilaisiin hypoteeseihin perustuvia malleja voidaan edelleen laatia tarvittaessa lisää.

Kuva 9. Perä-Pohjan liuskealueen talkkimallinnuksessa esille tulleita dolomiittitalkin etsinnän jatkotutkimuskohteita geologisella kartalla. 17

18 LÄHTEET Bonham-Carter, G. F., 1994. Geographic Information Systems for geoscientists modelling with GIS. Pergamon, New York, 398 p. BRITISH GEOLOGICAL SURVEY, 2005. European mineral statistics 1999-2003. (Keyworth, Nottingham: British Geological Survey.) Kemp, L. D., Bonham-Carter, G. F., Raines, G. L. and Looney, C. G., 2001. Arc-SDM: Arcview extension for spatial data modelling using weights of evidence, logistic regression, fuzzy logic and neural network analysis. http://ntserv.gis.nrcan.gc.ca/sdm/. Nykänen, Vesa & Salmirinne, Heikki 2005. Malminetsinnän GIS-analyysimenetelmät (2104016). Loppuraportti. 41 s. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, R/82/43/2005. Perttunen, V. & Hanski, E., 2003. Törmäsjärven ja Koivun kartta-alueiden kallioperä. Summary: Pre-Quarternary rocks of the Törmäsjärvi and Koivu map-sheet areas. Suomen geologinen kartta 1:100 000. Kallioperäkarttojen selitykset, lehdet 2631 Törmäsjärvi ja 2633 Koivu. 88 sivua, 40 kuvaa ja 15 taulukkoa. Prochaska, W., 1989. Geochemistry and genesis of Austrian talc deposits. Applied Geochemistry, Vol. 4, pp. 511-525. Salminen, R. (ed.), 1995. Alueellinen geokemiallinen kartoitus Suomessa vuosina 1982-1994. Summary in English: Regional Geochemical Mapping in Finland in 1982-1994. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 130. 47 pp., 19 figures, 5 tables and 24 appendices. Sawatzky, D.L., Raines, G.L., Bonham-Carter, G.F., and Looney, C.G., 2004, ARCSDM3: ArcMAP extension for spatial data modelling using weights of evidence, logistic regression, fuzzy logic and neural network analysis. http://ntserv.gis.nrcan.gc.ca/sdm/arcsdm3/. Vartiainen, R., 1996. Rapakalliotutkimukset Rovaniemen mlk:n Lapioaavalla 1995-1996. 7 s., 16 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M19/3611/-96/1/83. Verduzco, B., et al., 2004. New insight into magnetic derivatives for structural mapping. The Leading Edge, February 2004, 116-119.