Salon seudun kallioperän alueellinen 3D-malli – rakenteiden kontrollina duktiilit hiertovyöhykkeet ja Svekobaltinen transpressio

Salon alue on 1,84–1,80 Ga Svekobaltisen orogenian voimakkaasti muovaama, magneettisella kartalla esiin nouseva negatiivinen anomalia, jonka sisällä havaitaan loivia ja keskiasentoisia sekä paikallisesti jyrkkiä ja pystyjä rakenteita. Rakenteita ovat muokanneet transpressionaalisessa deformaatiossa kehittyneet subvertikaalit alueelliset hiertovyöhykkeet, joiden kulku on yleisesti ~NE–SW. Alueen litologiaa luonnehtivat voimakkaasti deformoituneet gneissit ja migmatiitit sekä loiva-asentoiset LSGM-vyöhykkeen granitoidit. Tutkimus keskittyy loivien rakenteiden syntymekanismien sekä alueen sisäisten lohkoliikuntojen selvittämiseen 3D-mallintamisen keinoin. Projektin kenttätyöt on suoritettu Paimion ja Suomusjärven välisellä E18-moottoritien osuudella ja rakennegeologisen kartoituksen ohella kallioleikkaukset on myös valokuvattu myöhempää käyttöä varten. Tämän työn pohjana on toiminut Ahon (2015) rakennegeologinen tulkinta sekä käytetty aineisto: magneettinen kartta, 1:100 000 kallioperäkarttojen rakenteelliset mittaukset, kentältä kartoitetut havainnot, muotoviivatulkinta ja topografiset lineamentit. Näiden perusteella on laadittu aluetta halkovien ~NE–SW -suuntaisten duktiilien hiertovyöhykkeiden verkosto sekä rakenteellinen osa-aluejako, joka jakaa tutkimusalueen kolmeen rakenteelliseen luokkaan. 3D-malli jakautuu hiertovyöhykkeiden rajaamiin osiin ja rakennepinnat pohjautuvat osa-aluejaon mukaisiin luokkiin sekä muutamiin kallioperäkarttojen mukaisiin kivilajihorisontteihin. Pintojen kaateet perustuvat duktiilien rakenteiden suuntajakaumiin sekä muotoviivatulkinnan mukaisiin arvioihin. Mallinnus on toteutettu MOVE™-ohjelmistolla. 3D-mallissa on pyritty korostamaan kallioperän voimakkaan deformaation vyöhykkeitä ja loiva-asentoisten graniittien rakennetta sekä niiden subvertikaaleihin hiertovyöhykkeisiin liittyviä intrudoitumismekanismeja. Voimakas deformaatio keskittyy tutkimusalueen pohjoisosan suprakrustisiin kiviin, kun taas Salon magneettinen anomalia on pääosin alhaisen deformaation vyöhykettä. Alueen keskiosissa voidaan havaita Svekobaltista deformaatiota vastustava doomiutunut kuoren osa, joka säilöö sisäänsä aiempia rakenteita. Myöhäisorogeeninen deformaatio lokalisoitui hiertovyöhykkeisiin, jotka leikkaavat alueen kaikkia aiempia rakenteita. Salon seudun 3D-malli on helposti ymmärrettävää grafiikkaa, josta voidaan nopeasti havaita alueen rakenteelliset pääpiirteet. Mallin perusteella alueella vallitsee läpikotainen Svekobaltisen puristuksen ~NE–SW -kulkuinen suuntaus, jota hiertovyöhykkeet ovat taivuttaneet. Transpressionaalisessa tektoniikassa kuoreen asettuneet subhorisontaalit graniittiset patjat ovat Salon negatiivisen magneettisen anomalian taustalla; isotrooppiset graniitit ovat peittäneet alleen aiemman magneettisen jäljen. Mallin perusteella ehdotan, että Salon hiertovyöhykkeessä on tapahtunut itäpuoli ylös -reverssisiirtymää. Paimion ja Kiskon hiertovyöhykkeiden kinemaattisten indikaattorien sekä tutkimusalueella havaittavien ympäristöstään eroavien doomirakenteiden perusteella, Salon anomalia edustaa ylempää kuoren leikkausta kuin Turun alueen ja Länsi-Uudenmaan kivet

3D modelling of the dolerite dyke network within the Siilinjärvi phosphate deposit

Non peer reviewe

Surface-wave tomography for mineral exploration : a successful combination of passive and active data (Siilinjärvi phosphorus mine, Finland)

Surface wave (SW) methods offer promising options for an effective and sustainable development of seismic exploration, but they still remain under-exploited in hard rock sites. We present a successful application of active and passive surface wave tomography for the characterization of the southern continuation of the Siilinjarvi phosphate deposit (Finland). A semi-automatic workflow for the extraction of the path-average dispersion curves (DCs) from ambient seismic noise data is proposed, including identification of time windows with strong coherent SW signal, azimuth analysis and two-station method for DC picking. DCs retrieved from passive data are compared with active SW tomography results recently obtained at the site. Passive data are found to carry information at longer wavelengths, thus extending the investigation depth. Active and passive DCs are consequently inverted together to retrieve a deep pseudo-3D shearwave velocity model for the site, with improved resolution. The southern continuation of the mineralization, its contacts with the host rocks and different sets of cross-cutting diabase dikes are well imaged in the final velocity model. The seismic results are compared with the latest available geological models to both validate the proposed workflow and improve the interpretation of the geometry and extent of the mineralization. Important large-scale geological boundaries and structural discontinuities are recognized from the results, demonstrating the effectiveness and advantages of the methods for mineral exploration perspectives.Peer reviewe

Surface-wave tomography for mineral exploration: a successful combination of passive and active data (Siilinjarvi phosphorus mine, Finland)

Surface wave (SW) methods offer promising options for an effective and sustainable development of seismic exploration, but they still remain under-exploited in hard rock sites. We present a successful application of active and passive surface wave tomography for the characterization of the southern continuation of the Siilinjarvi phosphate deposit (Finland). A semi-automatic workflow for the extraction of the path-average dispersion curves (DCs) from ambient seismic noise data is proposed, including identification of time windows with strong coherent SW signal, azimuth analysis and two-station method for DC picking. DCs retrieved from passive data are compared with active SW tomography results recently obtained at the site. Passive data are found to carry information at longer wavelengths, thus extending the investigation depth. Active and passive DCs are consequently inverted together to retrieve a deep pseudo-3D shearwave velocity model for the site, with improved resolution. The southern continuation of the mineralization, its contacts with the host rocks and different sets of cross-cutting diabase dikes are well imaged in the final velocity model. The seismic results are compared with the latest available geological models to both validate the proposed workflow and improve the interpretation of the geometry and extent of the mineralization. Important large-scale geological boundaries and structural discontinuities are recognized from the results, demonstrating the effectiveness and advantages of the methods for mineral exploration perspectives