Seismic forward modelling constraints for seismic ore exploration at the Kylylahti Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au sulfide deposit

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112251454
Title: Seismic forward modelling constraints for seismic ore exploration at the Kylylahti Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au sulfide deposit
Author: Tuomi, Hilkka
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2016
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112251454
http://hdl.handle.net/10138/162245
Thesis level: master's thesis
Abstract: The Kylylahti Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au sulfide deposit is located within the Paleoproterozoic North Karelia Schist Belt in eastern Finland about 25 km northeast from Outokumpu. The Kylylahti deposit is a part of the deformed and discontinuous chain of occurrences of Outokumpu assemblage in the Outokumpu area. Outokumpu assemblage refers to a lens-shaped serpentinized peridotite body enveloped by carbonate-skarn-quartz rocks. In the entire Outokumpu area the Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au massive to semi-massive sulfide deposits are hosted in the thin carbonate-silica alteration zones around the serpentinite bodies and are surrounded by black schists. The Kylylahti serpentinites are fine-grained and massive antigorite serpentinites. Tremolite skarns are abundant within the alteration zones of the Kylylahti massif. Previous seismic reflection data from the Outokumpu area includes OKU1, OKU2 and OKU3 survey lines acquired in connection with the Finnish Reflection Experiment FIRE in 2001–2005 and V1, V2, V3, V7, V8 and E1 survey lines in connection with the High Resolution Reflection Seismics for Ore Exploration HIRE in 2007–2010. The goals of this work were, 1) to estimate the seismic reflectivity characteristics of the Outokumpu-type ores and various rock types in the Outokumpu area, 2) to build a geological 3D model of the Kylylahti massif, 3) to use this 3D model and the estimated seismic velocity and density values for creating synthetic seismic sections over the Kylylahti massif in order to test for optimal 2D reflection seismic survey geometries and 4) to compare the synthetic sections with real reflection seismic sections already available from the Kylylahti area. For seismic forward modelling, a geological 3D model and densities and seismic velocities of different rock types are needed. Density values for each rock type were chosen from and compared with previous density measurements done in the entire Outokumpu area. Several rock types show a trend of increasing density towards Kylylahti. Seismic velocity values were either chosen from previous measurements or theoretically calculated from the density values. The geological 3D model of the Kylylahti massif was built with GOCAD® 3D modelling program and is based on drill holes and geological cross-sections of Kylylahti. The seismic forward modelling was done in GOCAD® Mining Suite with the BMOD3D-program which calculates synthetic seismograms using Born approximation theory. The modelled reflection seismic sections were compared with the real E1, V1 and V8 reflection seismic sections that cross the Kylylahti area. The forward modelling suggests that the geological 3D model used for the seismic forward modelling cannot fully explain the reflections seen on E1 and V1 sections. The lithological contacts of the 3D model are much too vertical to create as wide and continuous reflections as seen on E1. The Kylylahti massif may continue further southeast than the geological 3D model suggests as reflections indicate V1 section may crosscut talc-carbonate-skarn–serpentinite and black schist–talc-carbonate-skarn contacts. The less clear reflections on V8 section indicate that the parts of the massif that V8 crosses may be the less reflective mica schist–black schist contacts or the contacts within the Kylylahti massif are vertical at the location of V8. The most reflective parts of the Kylylahti massif are the black schist–talc-carbonate-skarn and talc-carbonate-skarn–serpentinite contacts. The ore has been modelled as an ore–black schist contact. If the contact is associated with density values and especially with theoretical seismic velocity values similar to those used for the modelling, the ore will produce a detectable signal, even if not very strong. A potential 2D seismic survey geometry in Kylylahti could consist of several seismic reflection lines along and perpendicular to the Kylylahti massif, taking into account that in the northern part the massive deviates about 20Ëš towards east from the north–south axis.Kylylahti sijaitsee Pohjois-Karjalassa Itä-Suomessa noin 25 km koilliseen Outokummusta. Outokummun alue sijaitsee paleoproterotsooisella Pohjois-Karjalan liuskevyöhykkeellä. Kylylahden esiintymä on osa deformoitunutta ja katkonaista Outokumpu-assosiaatiota Outokummun alueella. Outokummun alueella massiiviset ja semimassiiviset Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au sulfidit esiintyvät serpentiniittien ohuiden karbonaatti-silikaattivyöhykkeiden yhteydessä, joita ympäröivät mustaliuskeet. Kylylahden serpentiniitit ovat hienojakoisia ja massiivisia antigoriittiserpentiniittejä. Tremoliittikarsit esiintyvät runsaina Kylylahden massiivin muuttumisvyöhykkeessä. Aiempi heijastusseisminen aineisto Outokummun alueelta sisältää heijastusseismiset OKU1-, OKU2- ja OKU3-linjat vuosien 2001–2005 FIRE-projektista (Finnish Reflection Experiment) ja heijastusseismiset V1-, V2-, V3-, V7-, V8- ja E1-linjat vuosien 2007–2010 HIRE-projektista (High Resolution Reflection Seismics for Ore Exploration). Tämän työn tavoitteina oli 1) arvioida Outokumpu-tyyppisen malmin ja muiden Outokummun alueen kivilajien seismisiä heijastusominaisuuksia, 2) rakentaa geologinen 3D-malli Kylylahden massiivista, 3) käyttää tätä 3D-mallia ja arvioituja seismisiä nopeuksia ja tiheyksiä synteettisten seismisten sektioiden luomiseen Kylylahden massiivin yli optimaalisen heijastusseismisen 2D-luotauksen geometrioiden testaamiseen ja 4) synteettisten sektioiden vertaaminen todellisiin Kylylahden alueelta jo olemassa oleviin heijastusseismisiin sektioihin. Seismiseen suoramallinnukseen tarvitaan geologinen 3D-malli ja eri kivilajien tiheydet ja seismiset nopeudet. Kivilajien tiheysarvot valittiin aiemmista Outokummun alueen mittauksista ja arvoja verrattiin keskenään. Useiden kivilajien tiheysarvot kasvavat Kylylahtea kohden. Seismisen nopeuden arvot valittiin joko aiemmista mittauksista tai laskettiin teoreettisesti kivilajien tiheyksistä. Kylylahden massiivin geologinen 3D-malli tehtiin GOCAD® 3D-mallinnusohjelmalla ja se perustui Kylylahden kairareikiin ja geologisiin poikkileikkauksiin. Seisminen suoramallinnus tehtiin GOCAD® Mining Suiten BMOD3D-ohjelmalla, joka perustuu Bornin approksimaatioon. Mallinnettuja heijastusseismisiä sektioita verrattiin todellisiin heijastusseismisiin E1-, V1- ja V8-sektioihin. Suoramallinnuksen perusteella voidaan päätellä, ettei käytetty geologinen 3D-malli riitä selittämään E1- ja V1-sektioissa näkyviä heijasteita. Litologiset kontaktit ovat liian pystysuoria aiheuttaakseen yhtä leveitä ja jatkuvia heijasteita kuin E1-sektiossa näkyy. Kylylahden massiivi saattaa jatkua pidemmälle kaakkoon kuin geologinen 3D-malli antaa ymmärtää, koska V1-sektiossa näkyvät heijasteet viittaavat V1-sektion leikkaavan talkki-karbonaatti-karsi–serpentiniitti- ja mustaliuske–talkki-karbonaatti-karsikontakteja. Heikommin näkyvät heijasteet V8-sektiossa viittaavat siihen, että V8-sektio leikkaa massiivin heikommin heijastavia kiilleliuske–mustaliuskekontakteja tai kivilajikontaktit Kylylahden massiivissa ovat pystysuoria V8-sektion kohdalla. Kylylahden massiivin heijastavimmat osat ovat mustaliuske–talkki-karbonaatti-karsikontakteja ja talkki-karbonaatti-karsi–serpentiniittikontakteja. Malmiesiintymä mallinnettiin malmi–mustaliuskekontaktina. Jos kontaktin tiheysarvot ja erityisesti teoreettiset seismisen nopeuden arvot ovat lähellä mallinnuksessa käytettyjä arvoja, malmi tuottaa havaittavan, joskin ei kovin voimakkaan, signaalin. Mahdollinen seismisen 2D-luotauksen linjojen geometria voisi sisältää useita heijastusseismisiä linjoja Kylylahden massiivin kulun suuntaisesti ja kohtisuoraan sitä vastaan, ottaen huomioon massiivin pohjoisosan kääntymisen 20Ëš pohjois-eteläsuunnasta itään.
Discipline: Geology
Geologia
Geologi


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
GraduHilkkaTuomi.pdf 6.242Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record