| Summary: | Tekesin Green Mining -ohjelmaan kuuluvassa UltraLIM-projektissa tutkittiin geokemiallisten heikkouuttomenetelmien soveltuvuutta subarktisten alueiden malminetsinnässä. Projektin tutkimukset ja kenttätyöt toteutettiin Oulun yliopiston ja Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) yhteistyönä. UltraLIM-projektin tavoitteena oli saada vertailukelpoista ja käytännössä testattua tietoa heikkouuttomenetelmien soveltuvuudesta malminetsintään erilaisille malmityypeille erityyppisillä maaperämuodostuma-alueilla. Pyrkimyksenä oli myös osoittaa parhaat mahdolliset heikkouuttomenetelmät paksujen maapeitteiden alla olevien malmiesiintymien havaitsemiseksi. Projektissa tuotettiin myös suositukset keveiden geokemiallisten menetelmien käytöstä malminetsinnässä erityisesti herkillä luontoalueilla. Maaperänäytteidenotto ja tutkimukset tehtiin tämän työn osalta Kuusamon Juomasuolla, tunnetun Au-Co-malmimineralisaation alueella, vuosina 2013 ja 2014. Tutkimuksissa käytettiin kuutta eri heikkouuttomenetelmää (MMI-, SGH-, entsyymiuutto-, biouutto-, ammonium-asetaatti- ja ioniuuttomenetelmät), joiden tulosten avulla analysoitiin malmimineralisaation ja sen ympäristön kallioperän aiheuttamia geokemiallisia signaaleita pääasiassa neljälle alkuaineelle: Au, Co, Cu ja U. Tutkimuksella pyrittiin arvioimaan eri menetelmien toimivuutta tunnetun mineralisaation ja muiden kallioperän rakenteiden havaitsemisessa pintamaassa sekä testattiin heikkouuttomenetelmien taustalla olevan mobiilien ionien liikkumisteorian toimivuutta. Oletuksena oli, että Juomasuon sulfidipitoinen Au-Co-malmimineralisaation pitäisi olla heikkouuttomenetelmien käytön kannalta optimaalinen tutkimuskohde. Heikkouuttomenetelmien käytön perustana oleva ionien liikkuminen maapeitteen läpi pintamaahan on voimakkainta sulfidipitoisissa esiintymissä sulfidien hapettumisesta johtuvasta sähkökemiallisen varauseron syntymisen seurauksena. Tutkimuksissa kerättiin 492 heikkouuttonäytettä. Näytteenotto toteutettiin linjanäytteenottona niin, että 1/3 näytteistä otettiin tunnetun Au-Co-mineralisaation päältä ja loput 2/3 tausta-alueilta. Näytteenotto suoritettiin kahtena peräkkäisenä vuotena tulosten toistettavuuden varmistamiseksi. Tulosten tulkinnan kannalta haasteita aiheuttivat tutkimuskohteen vaihtelevan paksuinen maaperä (drumliinivyöhyke) ja suoalueet. Myös kallioperän kompleksisuus ja kallioperän pintaosan analyysitietojen puuttuminen vaikeuttivat tulosten arviointia. Sen sijaan drumliinien moreeniaineksen pitkät kuljetusmatkat antavat hyvän lähtökohdan alla olevasta kallioperästä tulevan heikkouuttosignaalin tarkastelulle, koska paikallisen kallioperän ainesta on moreenissa yleensä vähän. Eri heikkouuttomenetelmien toimivuus sulfidimineralisaation ilmentäjinä oli kohtuullisen hyvä, vaikka kaikilla menetelmillä ei saatu määritettyä kultaa tai pitoisuudet jäivät alle määritysrajan. Parhaiten soveltuvilla (ioni-, SGH-, ja MMI-) heikkouuttomenetelmillä saatiin Au-Co-malmimineralisaatio selkeästi esille ja tulosten perusteella heikkouuttomenetelmien taustalla olevan teorian voidaan nähdä toimivan Juomasuon sulfidimineralisaation alueella vaihtelevan paksuisesta maaperästä huolimatta. Menetelmillä saatiin hyviä tuloksia myös muille tutkituille alkuaineille (Co, Cu, ja U), ja varsinaisen Au-Co-mineralisoituman lisäksi kallioperän kivilajien vaihtelut tulivat hyvin esille. Menetelmien toistettavuus vaihteli johtuen pääosin sääolosuhteiden ja pH:n eroista eri vuosina. Sääolosuhteiden vaikutuksia pyrittiin minimoimaan tarkastelemalla analyysituloksia rikastuskerrointen avulla. Heikkouuttomenetelmillä analysoitavat alkuainepitoisuudet ovat hyvin pieniä, joten vähäisetkin olosuhteiden muutokset esimerkiksi sääoloissa ja ihmistoiminnassa voivat aiheuttaa malmipotentiaalia ilmaisevan signaalin katoamisen tai kontaminoitumista. Menetelmien hyvinä puolina voidaan pitää mm. sitä, että ne ovat erittäin ympäristöystävällisiä. Näytteenotto on myös helppoa ja halpaa verrattuna perinteisiin menetelmiin. Lisäksi analyysikustannukset ovat kohtuullisia. The feasibility of geochemical weak extraction methods for mineral soils in subarctic regions were studied in the project ‘Ultra low-impact exploration methods in the subarctic’ (UltraLIM) carried out in the framework of the Tekes Green Mining Program. The research and fieldwork for the present study were conducted in co-operation with the University of Oulu and the Geological Survey of Finland (GTK). The aim of the UltraLIM project was to get comparable and practically tested information on the feasibility of the weak extraction methods in the exploration of different ore types in different glacigenic formation areas. The study also produced recommendations of the use of ultralight geochemical methods in exploration particularly in vulnerable areas in nature. In this thesis, the applicability of different weak leaching methods was evaluated on mineral soil from Au-Co deposit, Juomasuo, located in Kuusamo, eastern Finland. The ore deposit and surrounding bedrock were studied using six weak leaching methods (MMI-M, SGH, enzyme leach, bioleach, ammonium acetate and ionic leach methods). Analyses were done mainly for four elements: Au, Co, Cu and U. A focus was also to observe the reflection of the bedrock composition on top soil samples and to test the theory of transportation on mobile ions behind the weak leach methods. The assumption was that the sulfidic Au-Co mineralization in Juomasuo would be an optimum survey target for the usage of weak extraction methods. The mobility of ions through the soil to the topsoil is strongest in sulfide deposits/mineralization due to the difference in electrochemical charge which occurs in between the soil surface and the oxidizing sulfide body. Samples (492) were collected for the present survey. The sampling was implemented as a line sampling having 1/3 of samples over the zone of the known Au-Co ore deposit and the rest 2/3 from the background areas. Sampling was conducted in two adjacent years (summers 2013 and 2014) to test the repeatability. Interpretation of the results was challenging due to the variability of the thickness in overburden (drumlin morphology) and mires. The complexity of the bedrock and the gaps in the sampling lines also caused difficulties. However, the long transport distance of till material in drumlins gives a good basis for testing of the weak extraction methods due to the lack of local, potentially contaminating till material. The applicability of the weak extraction methods in reflecting the presence of the Au-Co sulfide ore body was reasonably good even though every method could not confirm gold itself and for some methods, concentrations were below the detection limits. The most suitable weak extraction methods (ionic leach, SGH and MMI-M) gave a clear indication of Au-Co-mineralization and on the basis of results theory behind the weak leach methods can be seen to work at the Juomasuo case besides the morphological variation. Other elements (Co, Cu and U) gained good results also in detecting the ore deposit and by revealing differences in lithological units. The repeatability of the methods was variable mainly due to the weather fluctuation and pH differences between the two years. The effect of variable weather conditions to the results was attempted to minimize by surveying the analysis results with response ratios. The element concentrations of weak extraction analysis are low and even minor fluctuation in environmental conditions, such as the weather, surrounding nature or anthropogenic changes, can result in contamination or loss of a signal of the ore potentiality. In conclusion, the positive features of the use of the studied methods are low environmental impact, and easy, cheap-, and nature-friendly sampling protocol when compared to conventional till geochemical methods. Analytical costs are also reasonable.
|
|---|