06/07/2019

Geoblogi: Vanhasta uutta – brownfield-kohteiden malmimallien päivittämisellä kustannustehokkuutta kohteiden tutkimuksiin

Text:
Hanna Leväniemi, (suomi) geofyysikko
Janne Hokka, (suomi) geologi

Malmiesiintymien pinnanalaisia osia tutkitaan yleensä joko kallioperäkairauksella ja/tai geofysikaalisilla mittauksilla. Tutkimusten perusteella yritetään hahmottaa kallioperän koostumusta ja malmin jatkuvuutta kolmessa ulottuvuudessa. Nykyaikaiset 3D-mallinnusohjelmat ja mineraalisysteemien tutkimus mahdollistavat kohteiden mallintamisen nopeasti ja ajantasaisesti. Viime vuosikymmenten teknologiset kehitysloikat kuten erilaiset kannettavat kairasydänskannerit ovat myös parantaneet mahdollisuuksia tarkemmin karakterisoida erilaisia malmiesiintymiä.

Suomessa on paljon vanhoja malmiesiintymiä, joita tutkittaessa modernit mittaus-, mallinnus- ja tutkimusteknologiat eivät ole olleet vielä saatavilla. Vanhat (ns. brownfield-) kohteet nousevat kuitenkin usein uudestaan tutkittaviksi todennetun malmipotentiaalisuutensa vuoksi.
Vanhojen kohteiden tutkimisessa kairaukset ja geofysiikan mittaukset ovat yksi mahdollisuus tuottaa lisää tietoa, mutta kustannukset nousevat nopeasti erittäin korkeiksi. Kohteista on kuitenkin yleensä jäljellä vanhaa primääriaineistoa (esim. kairasydännäytteitä) sekä tutkimusmateriaalia, joiden avulla kohteiden malmipotentiaalisuutta voidaan tutkia ja mallintaa nykyaikaisilla teknologioilla. Tutkimusten tuloksina saatavilla päivitetyillä geotietomalleilla, malmivektoreilla ja -ennusteilla pyritään pienentämään suorien tutkimusten määrää ja siten kustannuksia.

GTK:n Akkumineraaliprojektin (http://projects.gtk.fi/akku/) yhtenä menetelmäkehitysaiheena on brownfield-kohteiden malmi- ja geologisten tietomallien päivittämismahdollisuudet. Tutkimuksessa keskitytään kolmeen avainkysymykseen: 1) Voidaanko nykyaikaisilla aineistonkeruumenetelmillä sekä monimuuttuja- ja 3D-mallinnuksella saada brownfield-kohteiden materiaaleista uutta tietoa, joka lisää ymmärrystämme mineralisaatioiden muodostumisesta ja tuo parhaassa tapauksessa uutta tietoa myös vastaavien kohteiden mineraalipotentiaalista? 2) Mitkä ovat parhaat tavat päivittää alueiden tietovarannot kustannustehokkaasti, ilman kalliita lisäkairauksia, ja mahdollisimman laadukkaasti? 3) Mitä uutta voimme vielä oppia näistä kohteista ajankohtaisten akkumineraalien osalta?

Tutkimustyö kestää kaksi vuotta (2019-2020) ja tehdään valitulla testialueella, Aijalan ja Metsämontun kaivosten alueella Etelä-Suomessa (Salo/Raasepori). GTK:n Lopella sijaitsevalla kairasydänvarastolla säilytetään kaivoksista jääneitä, pääosin 1960-luvulta peräisin olevia kairasydämiä, jotka muodostavat pääosan tutkimusmateriaalista.

Tutkimusvaiheet

Vuoden 2019 aikana kaivosten vanhoja kairasydämiä uudelleenanalysoidaan nykyaikaisilla kannettavilla laitteistoilla. Mittausmenelmiin kuuluvat mm. röntgenfluoresenssiin (X-Ray Fluorescence) perustuva XRF-analysaattorit, hyperspektrauslaitteet sekä kiven fysikaalisia ominaisuuksia tutkivat laitteet. Aineisto kerätään numeerisessa muodossa noin metrin välein kahdesta kilometristä kairasydäntä, systemaattisesti samoista kohdista jokaisella mittalaitteella.

Kairasydänmittausten lisäksi kannettaville laitteille tehdään kalibroinnit ja laadunvarmistus laboratorioissa mittavien referenssinäytteiden avulla. Samalla voidaan vahvistaa ja dokumentoida laadun säilymisen takaavat työprosessit tutkijoiden ja teollisuuden tarpeita ajatellen.

Vanhoista kohteista ei tyypillisesti ole käytössä nykyaikaisia geologisia 3D-malleja, vaan ne on luotava olemassa olevan historiallisen aineiston perusteella. Kertyvän aineiston mukaan päivittyvä 3D-aineisto- ja tulkintamalli mahdollistaa vanhan ja uuden aineiston vertaamisen ja malminmuodostukseen liittyvien seikkojen (kuten esim. hydrotermisten muuttumisvyöhykkeiden) analysoinnin ja havainnollistamisen perinteisen litologisen ja rakenteellisen mallinnuksen lisäksi.

Samoista kairasydänten kohdista eri laitteistoilla kerättyjä suuria aineistomääriä voidaan tehokkaasti yhdistää ja luokitella erilaisilla monimuuttujamallinnusmenetelmillä. Tätä työtä tehdään pääasiassa vuonna 2020. Aineistosta voidaan tuottaa esim. kairasydänten alkuperäistä, kaivosten tuotantokäyttöön tarkoitettua kivilajiluokittelua täydentäviä, päivittäviä tai korjaavia luokitteluja, jotka 3D-malliin syötettynä auttavat paremmin ymmärtämään kohteen mineralisoitumiseen liittyviä tekijöitä ja malmin syntyhistoriaa sekä ehkä jopa antavat uutta lisätietoa siitä, mihin avaintekijöihin vastaavien malmien etsimisessä kannattaa kiinnittää huomiota. Tutkimuksessa hyperspektrimittauksiin liittyvää kehitystyötä tehdään yhdessä GeoPoolin kanssa.

Töiden toteutus ja tulosten julkaisu

Käytännön työ aloitettiin huhtikuun alkupuolella viikon mittaisella intensiivijaksolla Lopen kairasydänarkistolla. Tällä valmistelevalla viikolla tutkimukseen valitut kairasydämet käytiin läpi, niihin merkittiin tulevien mittausten mittauspaikat sekä poimittiin mittalaitteiden laadunvarmistukseen tarvittavat referenssinäytteet. Työ jatkuu kesän ja syksyn mittaan mittausaineiston keruujaksoilla Lopen arkistolla sekä talven pimeinä päivinä aineiston analysoinnilla ja mallinnuksella.

Työn tulokset julkaistaan GTK:n työraportteina sekä kansainvälisinä julkaisuina. Pysykää kuulolla myös somessa – tiedotamme työn etenemisestä Twitterissä ja Linkedinissä (#gtkaijala) sekä päätuloksista tällä samalla kanavalla.

 

Kuva 1. (A-C) Vanhojen kairasydänten mittauksia Lopen kairasydänarkistossa. (D) Näyte muuttuneesta kivilajista (antofylliitti-kordieriitti-serisiittiliuske). (E) Aijalan historiallinen kaivostorni ja rikastamo.

 

Kuva 2. Metsämontun malmion poikkileikkaus ja kairasydämistä mitattavat parametrit.
Hanna Leväniemi

Text: Hanna Leväniemi

(suomi) Hanna Leväniemi toimii geofyysikkona Geofysiikan sovellukset –yksikössä. Kiinnostuksen kohteisiin kuuluu malmi- ja kallioperätutkimuksiin liittyvien geofysikaaliset tulkinta- ja mallinnusratkaisut sekä petrofysiikan soveltaminen mallinnuksessa.

Janne Hokka

Text: Janne Hokka

(suomi) Janne Hokka toimii geologina Malmit ja teollisuusmineraalit –yksikössä mineraalipotentiaalikartoitukseen liittyvässä tutkimuksessa. Hänen erikoisalaansa ovat myös 3D-mallinnus sekä mineraalivarantoarviot.