Edistyneet data-analyysitekniikat alueellisessa ortomagmaattisten malmiesiintymien etsinnässä jäätiköityneillä alueilla

Maailman mineraalivarojen kysyntä kasvaa nopeasti väestönkasvun, elintason nousun ja nykyaikaisten teknologioiden käyttöönoton ja tarpeen lisääntyessä. Jäätiköityneillä alueilla, kuten Suomessa, malminetsintä on haastavaa, koska mineraaliesiintymät ovat jäätiköiden kuljettaman maa-aineksen, pääasiassa moreenin, peittämiä. Tämän vuoksi moreenigeokemia eli moreenin alkuainepitoisuuksien analysointi on yksi tehokkaimmista menetelmistä mineraalien etsinnässä jäätiköityneillä alueilla.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on datan esikäsittelyn avulla parantaa Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) vuosina 1971–1983 keräämän korkean resoluution moreenigeokemiallisen aineiston käytettävyyttä uusien kriittisten metallien ja mineraalien etsintämenetelmien kehittämisessä. Aineistoa on sovellettu erityisesti ortomagmaattisten malmiesiintymien potentiaalisten alueiden tunnistamiseen. Tällaiset malmit sisältävät mm. kobolttia (Co), kuparia (Cu), nikkeliä (Ni), vanadiinia (V), titaania (Ti) ja platinaryhmän metalleja (PGM).

Ensimmäinen osajulkaisu keskittyy geokemian aineistojen käytettävyyden parantamiseen esikäsittelyn avulla ja moreenin horisontaalisen koostumuksen aineistoanalyyseillä. Analyysien perusteella on tunnistettavissa vierekkäisten karttalehtien välisiä poikkeamia, jotka voivat johtua geologiseen vaihteluun, moreenin näytteenottoon, analyysimenetelmiin ja tasoitukseen liittyvistä ongelmista. Aineiston analysointi perustuen keskitettyyn logaritmiseen suhdemuunnokseen (clr) antoi paremman käsityksen aineiston koostumuksesta ja alkuainejakaumasta kuin raakadata, ja pääkomponenttianalyysi (PCA) paljasti tehokkaasti tärkeimmät alueelliset rakenteet. Toinen osajulkaisu keskittyi stratigrafisesti kontrolloituun moreenigeokemian analyysiin, jonka tavoitteena oli tunnistaa alueellisesti suotuisin moreenin syvyysväli ortomagmaattisten malmien esiintymispotentiaalin arviointiin ja ennustekarttojen laatimiseen. Analysointiin käytettiin kahta lähestymistapaa: a) vakiosyvyysväleihin ja b) tilastolliseen tarkasteluun perustuvia menetelmiä. Sumean päällekkäisanalyysin (fuzzy overlay) avulla laaditut kartat, jotka validoitiin ROC-käyrien (Receiver Operating Characteristic) ja P–A-kuvaajien (Prediction-Area) avulla, osoittivat useita potentiaalisia alueita toistaiseksi tunnistamattomille ortomagmaattisille mineralisaatioille. Kolmas osajulkaisu käsittelee poikkeavien havaintojen tunnistusmenetelmien soveltamista malminetsintään. Malmiesiintymät voidaan yleensä erottaa kohdealkuaineiden kohonneiden pitoisuuksien perusteella. Paikallisia poikkeavien havaintojen tunnistusmenetelmiä (local outlier detection methods) sovellettiin malminetsintään käyttämällä moreenigeokemiallisia aineistoja, jotka vaihtelivat mittakaavan, näytetiheyden ja aineiston laadun suhteen, tavoitteena ennustaa uusille ortomagmaattisille malmiesiintymille suotuisat alueet.

Tämän tutkimuksen menetelmät ja tulokset ovat hyödynnettävissä laajasti geokemiallisessa malminetsinnässä. Väitöskirjatyössä käytetyillä menetelmillä voidaan tehostaa eri ikäisten ja/tai laatuisten aineistojen käytettävyyttä ja vastataan kasvavaan tarpeeseen kehittää ympäristön kannalta vastuullisia etsintämenetelmiä. Menetelmiä voidaan soveltaa sekä alueellisessa että kohdemittakaavaisessa metallien ja mineraalien etsinnässä.