Portable X-ray diffraction and clustering method as a tool in mineral exploration
3.41 MB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset30
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
The mineral exploration industry is in constant need of new exploration methods to make the process more efficient and to find deposits not detected by traditional methods. This study researches the usability of a portable X-ray diffraction (pXRD) and effectiveness of clustering in mineral exploration. The study focuses on samples from four drill cores taken from a volcanogenic massive sulphide (VMS) deposit of Metsämonttu, southwestern Finland. The deposit contains hydrothermally altered amphibolite facies metamorphic rocks.
The XRD method provides information on the crystal structure of minerals. The XRD method is based on the reflection of x-rays at the atomic plane of crystals according to the Bragg’s law. Portable XRD is fundamentally same as laboratory based XRD but can be used in field environment and is cheaper and less time consuming than traditional laboratory XRD. The pXRD analyses in this study were made with Olympus Portable Onsite XRD Terra-542 device by Geological survey of Finland (GTK).
The data was analyzed with DIFFRAC.EVA software. The samples were clustered using the software’s clustering tool, and then a mineralogical analysis was made for each of the samples. Analysis results were compared with information from the logging report made by GTK to see how well the analysis results match with observations.
It was found out that the clustering method is mostly able to separate samples containing sulphide minerals and indicator minerals from barren samples. However, the method does not seem to be capable of distinguishing various alteration zones from each other on a highly altered and deformed deposit like in this study. Portable XRD analysis can detect various mineral groups that work as indicator minerals for the VMS deposit, but it is mostly unable to determine composition of minerals in the groups. It was also not possible to detect cordierite in all of the samples that contain cordierite, which is important indicator mineral in VMS deposits. However, almost all of the samples containing cordierite according to the logging report were clustered together by the software even if cordierite was not detected in the mineralogical analysis. Some of the samples with sulphides had higher or spiky diffractogram background, which made the sample mineralogical analysis challenging.
The pXRD and clustering methods have clear potential for effective and quick analysis of drill cores in earlier phases of mineral exploration projects. While it lacks the reliability and accuracy of laboratory-based analyses, with large number of samples the pXRD and clustering analysis can be used to determine which samples should be studied in more detail.
Kaivosteollisuus tarvitsee jatkuvasti uusia malminetsintämenetelmiä, jotka ovat tehokkaampia ja kykeneväisempiä löytämään aiemmin havaitsematta jääneitä esiintymiä perinteisiin menetelmiin verrattuna. Tässä tutkielmassa selvitetään kannettavan röntgendiffraktiolaitteen (pXRD) ja klusteroinnin hyödyllisyyttä malminetsinnässä. Tutkielman aineisto on otettu neljästä kairasydämestä Metsämontun vulkaanisesta massiivisesta sulfidiesiintymästä (VMS), joka sijaitsee Etelä-Suomessa. Esiintymä sisältää hydrotermisesti muuttuneita amfiboliittifasieksen kiviä.
XRD-menetelmä antaa tietoa mineraalien kiderakenteesta. XRD-menetelmä perustuu röntgensäteiden heijastumiseen kiteiden atomitasosta Braggin lain mukaisesti. Kannettava XRD toimii samalla periaatteella kuin laboratoriossa käytettävä XRD, mutta sitä voidaan käyttää kenttäolosuhteissa ja se on halvempi ja vähemmän aikaa vievä kuin perinteinen laboratorio-XRD. Tässä tutkimuksessa käytetyt pXRD-mittaukset tehtiin Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) toimesta Olympus Portable Onsite XRD Terra-542 -laitteella.
Tutkimusaineistoa analysoitiin DIFRRAC.EVA ohjelmistolla. Näytteet klusteroitiin ohjelmiston klusterointityökalulla, jonka jälkeen jokaiselle näytteelle tehtiin mineraloginen analyysi. Analyysituloksia verrattiin GTK:n loggausraportin havaintoihin analyysitulosten paikkaansapitävyyden selvittämiseksi.
Tulosten perusteella klusterointimenetelmä pystyy pääosin erottamaan sulfidimineraaleja ja indikaattorimineraaleja sisältävät näytteet sivukivistä. Menetelmä ei kuitenkaan vaikuta kykenevän erottamaan erilaisia muuttumisvyöhykkeitä toisistaan erittäin muuttuneessa ja deformoituneessa esiintymässä, jota tämän tutkimuksen aineisto edustaa. Kannettava röntgendiffraktioanalyysi pystyy havaitsemaan erilaisia mineraaliryhmiä, jotka toimivat indikaattorimineraaleina VMS-esiintymässä, mutta se ei useimmiten pysty määrittämään mineraalien koostumusta mineraaliryhmien sisällä. Ohjelmisto ei myöskään havainnut kordieriittia, joka on tärkeä VMS-esiintymien indikaattorimineraali, kaikissa kordieriittipitoisissa näytteissä. Lähes kaikki loggausraportin mukaan kordieriittia sisältävät näytteet klusteroituivat kuitenkin yhteen, vaikka mineralogisessa analyysissä ei olisi havaittu kordieriittia. Joillakin sulfideja sisältävillä näytteillä oli korkeampi tai piikikäs diffraktogrammitausta, mikä teki näytteen mineralogisesta analyysistä haastavaa.
Kannettavalla XRD- ja klusterointimenetelmällä on selkeä potentiaali kairasydännäytteiden tehokkaaseen ja nopeaan analysointiin malminetsintäprojektien alkuvaiheissa. Vaikka niillä ei ole laboratoriopohjaisten analyysien luotettavuutta ja tarkkuutta, suurten näytemäärien kohdalla pXRD- ja klusterointianalyysiä voidaan hyödyntää määrittämään, mitkä näytteet kannattaa tutkia yksityiskohtaisemmin.