Rikastushiekkojen karakterisointi hydrogeofysikaalisilla menetelmillä

Väitöskirjatutkimus kuuluu hydrogeofysiikan piiriin, ja siinä tutkittiin rikastushiekan hydrogeologisia ja elastisia ominaisuuksia.

Rikastushiekka-altaiden (Brukungan kaivos Etelä-Australiassa ja Pyhäsalmen kaivos Suomessa) hydrogeofysikaalisia ominaisuuksia tutkittiin kahdella eri geofysikaalisella menetelmällä; seismisellä taittumisluotauksella (Seismic refraction, SR) ja sähköisellä maavastusmenetelmällä (Electrical Resistivity imaging, ERI). Seismisen taittumisluotauksen (SR) ja pinta-aaltojen MASW-analyysin avulla pyrittiin laatimaan tutkimuskohteina olleiden rikastushiekka-altaiden seismiset nopeusmallit (ts. Vp ja Vs), kun taas rikastushiekka-altaiden poikkileikkausmallien laatimiseen käytettiin maavastusmittausaineiston inversiota. Väitöskirjassa toteutetulla lähestymistavalla SR-menetelmän avulla saatiin geometriset reunaehdot näennäiselle inversiolle ERI-mallissa.

Tutkimuksessa havaittiin, että geofysikaalisilla menetelmillä, kuten ERI- ja SR-menetelmillä, voidaan saada resoluutioltaan tarkkaa numeerista tietoa rikastushiekka-altaiden tilasta, ja niiden avulla voidaan kartoittaa muun muassa rikastushiekka-altaiden rakennetta, freaattisen pinnan korkeutta ja rikastushiekka-altaiden veden dynamiikkaa.

Empiiristen yhtälöiden muodossa olevien riippuvuussuhteiden selvittäminen on keskeistä, jotta teoreettista lähestymistapaa voidaan soveltaa rikastushiekka-altaiden kokonaisvaltaisessa hallinnassa. Väitöskirjassa kuvataan myös menetelmät ja työvuo, joilla määritetään petrofysikaalisten ominaisuuksien (ts. seismisten aaltojen nopeuden ja sähköjohtavuuden) ja rikastusallasmateriaalien geoteknisten ja veteen liittyvien ominaisuuksien riippuvuus. Näin saatu integroitu tieto kuvaa ja arvioi rikastushiekka-altaan hydrogeologista tilaa (vesipitoisuutta, huokosten kyllästyneisyysastetta ja vapaata huokoisuutta) ja kimmo-ominaisuuksia edistäen ja helpottaen rikastushiekkojen hydrogeofysikaalista karakterisointia.