Hyperspektrinen malmi- ja teollisuusmineraaliviitteiden ...
Hyperspektrinen malmi- ja teollisuusmineraaliviitteiden ...
Hyperspektrinen malmi- ja teollisuusmineraaliviitteiden ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Geologian tutkimuskeskus, Espoo<br />
Tutkimus- <strong>ja</strong> kehitysyksikkö<br />
TEKES-projekti:<br />
<strong>Hyperspektrinen</strong> <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> <strong>teollisuusmineraaliviitteiden</strong><br />
kaukotunnistus <strong>ja</strong> -kartoitus<br />
Väliraportti<br />
a<strong>ja</strong>lta 1.6.1999 - 15.11.1999<br />
TEKES Dnro: 272/401/98<br />
Momentti: 32.44.23.41/98<br />
Päätös nro: 40734/98<br />
Päätöspvm: 12.08.1998<br />
GTK:n hanke nro: 2404003<br />
GTK:n arkistoraportti: RS/1999/2
Kuosmanen, Viljo 1999. <strong>Hyperspektrinen</strong> <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> <strong>teollisuusmineraaliviitteiden</strong><br />
kaukotunnistus <strong>ja</strong> -kartoitus. TEKES-projektin väliraportti a<strong>ja</strong>lta 1.6.1999 - 15.11.1999<br />
Geologian tutkimuskeskuksen arkistoraportti RS/1999/2, 13 s.<br />
Tiivistelmä<br />
Projektin tarkoituksena on luoda valmiudet kaukotunnistaa <strong>ja</strong> kaukokartoittaa hyperspektrisen<br />
kuvauksen avulla mineraale<strong>ja</strong>, kivilaje<strong>ja</strong>, maalaje<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> <strong>malmi</strong>en <strong>ja</strong> teollisuusmineraalien<br />
indikaatioita sekä geoympäristöön liittyviä haitto<strong>ja</strong> useassa eri mittakaavassa, paikallisesta<br />
kaivos- <strong>ja</strong> kenttätutkimuksesta satelliittikuvien tutkimukseen saakka.<br />
Kaukokartoitus- <strong>ja</strong> hyperspektrilaboratorion toiminta on saatu käyntiin. Kaivosfirmat ovat<br />
lähettäneet tutkimuksia varten kaivoksilta lisää pala- <strong>ja</strong> soi<strong>ja</strong>näytteitä. Näistä on tehty lukuisia<br />
hei<strong>ja</strong>stusspektrien määrityksiä. Kuusi testialuetta ra<strong>ja</strong>ttiin <strong>ja</strong> kuvattiin lentokoneesta noin 1 km<br />
korkeudesta kuvaavalla AISA-spektrometrilla <strong>ja</strong> osa digitaalikameralla helikopterista. Aineistojen<br />
tulkintaa on valmisteltu. Muiden hyperspektristen kuvaavien spektrometrien<br />
käyttömahdollisuuksia on selvitetty maailmanlaajuisesti. Hanke on saatu EuroGeoSurveys’n<br />
Euroopan laajuiseen kaivosympäristöjä koskevaan MINEO tutkimukseen mukaan.<br />
Välitavoitteet a<strong>ja</strong>lle 15.11.1999-31.5.2000 ovat seuraavat: Kanettava spektrometri hankitaan.<br />
Laiterakennusta hyperspektrilaboratoriossa <strong>ja</strong>tketaan. Teoreettisia tutkimuksia tehdään<br />
seuraavissa asioissa: Mineraalien kir<strong>ja</strong>stospektre<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> testialueilta poimittujen näytteiden<br />
hei<strong>ja</strong>stusspektrejä kartoitetaan <strong>ja</strong> vertaillaan systemaattisesti. Näytteiden spektrimittauksia<br />
<strong>ja</strong>tketaan. Kenttätutkimuksia näytteenottoineen <strong>ja</strong>tketaan kaivos, kallioperä- <strong>ja</strong><br />
maaperätestialueilla. Hyperspektrisiä ilmakuvauksia <strong>ja</strong> aineistojen tutkimuksia mallispektrien<br />
avulla tehdään maaperä- <strong>ja</strong> kaivosympäristötestialueilla. Hyperspektrikuvaukset avolouhoksissa<br />
<strong>ja</strong> kuvien tulkinta valmistellaan.<br />
2
<strong>Hyperspektrinen</strong> <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> <strong>teollisuusmineraaliviitteiden</strong><br />
kaukotunnistus <strong>ja</strong> -kartoitus. TEKES-projektin väliraportti a<strong>ja</strong>lta<br />
1.6.1999 - 15.11.1999<br />
Sisällysluettelo<br />
Tiivistelmä 2<br />
1. Projektin kokonaistavoitteet 4<br />
2. Organisaatio 4<br />
3. Katsaus aikatauluun <strong>ja</strong> tehtäviin 5<br />
3.1 Aikataulu 5<br />
3.2 Tilanneselostukset tehtävistä 5<br />
3.2.1 Hankinnat 6<br />
3.2.2 Kaivosnäytteet 6<br />
3.2.3 Kenttätutkimuksista 6<br />
3.2.4 Näytteiden tutkimuksista 6<br />
3.2.5 Mittaukset kannettavalla spektrometrilla,<br />
kokeellinen spektrikir<strong>ja</strong>sto 7<br />
3.2.6 Hyperspektriset <strong>ja</strong> muut ilmakuvaukset <strong>ja</strong><br />
aineistojen tutkimukset 7<br />
3.2.7 ATK 8<br />
3.2.8 Hyperspektrilaboratorio 8<br />
3.2.9 Hyperspektrikuvaukset avolouhoksissa 8<br />
3.2.10 Satelliittikuvausalueet 8<br />
3.2.11 Myöhemmin tarkennettavat tehtävät 8<br />
1. Kansainvälinen verkottuminen <strong>ja</strong> yhteistyö 8<br />
2. Raportit 9<br />
3. Kustannusten seuranta 9<br />
Sivu<br />
Liite 1: Kari A. Kinnunen: Mineraalien <strong>ja</strong> niiden hei<strong>ja</strong>stusabsorptioiden fysikaalisten<br />
aiheuttajien määritymahdollisuuksista GTK:ssa<br />
3
1. Projektin kokonaistavoitteet<br />
Tavoitteena on luoda Suomeen valmiudet kaukotunnistaa <strong>ja</strong> kaukokartoittaa<br />
hyperspektrisen kuvauksen avulla mineraale<strong>ja</strong>, kivilaje<strong>ja</strong>, maalaje<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> <strong>malmi</strong>en <strong>ja</strong><br />
teollisuusmineraalien indikaatioita sekä geoympäristöön liittyviä haitto<strong>ja</strong>, portaittain<br />
useassa eri mittakaavassa, paikallisesta kaivos- <strong>ja</strong> kenttätutkimuksesta aina globaaliin<br />
satelliittikuvatutkimukseen saakka. Tuloksena on menetelmän sovellusohjeet<br />
mainittuihin tehtäviin. Tulosten käyttötarkoitus on:<br />
1) <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> teollisuusmineraalien sekä kallio- <strong>ja</strong> maaperän kartoituksen <strong>ja</strong> tutkimuksen<br />
tehostaminen<br />
2) lastauksen <strong>ja</strong> rikastuksen tehostaminen sekä raakkulaimennuksen vähentäminen<br />
kaivoksilla<br />
3) maankamaran ympäristöhaittojen tunnistaminen <strong>ja</strong> ra<strong>ja</strong>us.<br />
2. Organisaatio<br />
Johtoryhmä:<br />
Vanhempi tutkimusgeologi Jussi Aarnisalo, Outokumpu Mining Oy, varapuheenjohta<strong>ja</strong><br />
Laatujohta<strong>ja</strong> Markku Ahlava, Wihuri Aviation/Jet Flite Oy, jäsen<br />
Tutkimusjohta<strong>ja</strong> Gabor Gaál, GTK, puheenjohta<strong>ja</strong><br />
Geologi Ritva Harinen, Oy Partek Nordkalk AB, jäsen<br />
Teknologia-asiantunti<strong>ja</strong> Einar-Arne Herland, TEKES, jäsen<br />
Geologi Erkki Kuronen, Mondo minerals Oy, jäsen<br />
Geologi Ossi Leinonen, Outokumpu Chrome Oy, jäsen<br />
Erikoistutki<strong>ja</strong> Kai Mäkisara, METLA, jäsen<br />
Tuotepäällikkö Jukka Okkonen, Specim Oy, jäsen, varalla TkL Rainer Bärs<br />
Prof. Erkki Tomppo, METLA, jäsen<br />
Geologi Viljo Kuosmanen, GTK, sihteeri<br />
Projektiryhmän jäsenet <strong>ja</strong> heidän vastuualueensa:<br />
FL Hilkka Arkimaa, kuvankäsittely, kaukokartoitus, geofysiikka, operaatiojohta<strong>ja</strong><br />
FT Kari Kinnunen, mineralogia, mikroskooppitutkimukset<br />
FL Viljo Kuosmanen, kaukokartoitus, kallioperä, projektin vastuullinen johta<strong>ja</strong><br />
DI Jukka Laitinen, laboratoriomestari, laitteet, ATK, näytetiedot<br />
FT Heikki Rainio, maaperäasiantunti<strong>ja</strong><br />
Tutk ass Timo Ruohomäki, maaperäkartoitus, arkistot<br />
Tutk apul Helena Saarinen <strong>ja</strong> Sai<strong>ja</strong> Tuiskula, kuvaeditointi<br />
Lisäksi FT Veli Suominen, piirtäjä Pirkko Kurki, näytearkistonhoita<strong>ja</strong> Raimo Ruotsalainen <strong>ja</strong><br />
assistentti Hanna Virkki ovat antaneet tilapäisapua hankkeelle.<br />
4
3. Katsaus aikatauluun <strong>ja</strong> tehtäviin<br />
3.1. Aikataulu<br />
Seuraavan <strong>ja</strong>nakaavion avulla pyritään antamaan yleiskuva hankkeen tehtävien<br />
toteutumisesta <strong>ja</strong> muutoksista.<br />
v 1998 v 1999 v 2000 v 2001<br />
Tehtävät kk<br />
Teoreettisia tutkimuksia<br />
Laitehankinto<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> -rakennusta<br />
Kir<strong>ja</strong>stospektrien hankinta<br />
Kenttätutkimusalueiden määritys<br />
Kenttätutkimuksia <strong>ja</strong> ilmakuvauksia<br />
Kokeellisen spektrikir<strong>ja</strong>ston laadinta<br />
Mittaukset kannspektrometrilla<br />
Projektitietokannan päivitys<br />
Mittausten tulkintaa<br />
Lentomittauskohteiden määritys<br />
Kenttä/Lab mittaukset kuv spektrom<br />
Lentomittaukset kuv spektrom<br />
Kenttä- <strong>ja</strong> lentomitt korrelointi<br />
Satell kuvausalueiden määritys<br />
Satell kuvaukset<br />
Satell datan korrelointimuuhun<br />
Aineistojen yhteisevaluointi<br />
Kongressiesitys<br />
Raportointi<br />
Johtoryhmän kokous<br />
k h e s l m j t h m h t k h e s l m j t h m h t k h e s l m j t h m h t<br />
Värien selitykset: Suunniteltu tehtävä<br />
3.2. Tilanneselostukset tehtävistä<br />
Toteutunut tehtävä<br />
Muuttunut suunnitelma, lisäys<br />
Suunniteltu tarkistuskohta<br />
Toteutunut tarkistus<br />
Seuraavat tehtävät asetettiin aiemmassa tutkimussuunnitelmassa <strong>ja</strong> johtoryhmän kokouksessa<br />
24. 5. 1999 toimintakaudelle 1.6. 1999- 31.5.2000. Kunkin tehtävän tämänhetkistä tilannetta on<br />
tässä tarkasteltu erikseen:<br />
5
3.2.1 Hankinnat<br />
Kannettavan spektrometrin hankinta on hiukan viivästynyt. GTK:n tutkimus <strong>ja</strong> kehitysyksikkö on<br />
kuitenkin priorisoinut kannettavan spektrometrin hankinnan kiireelliseksi, mutta laite voidaan<br />
ilmeisesti hankkia vasta alkuvuodesta 2000. ATK- laitteet <strong>ja</strong> <strong>ja</strong> tarvittavat ohjelmat on pääosin<br />
hankittu. Hyperspektrilaboratorio on kalustettu, mutta laiterakennusta <strong>ja</strong> -hankinto<strong>ja</strong> tarvitaan vielä<br />
esimerkiksi mittausten automatisointia varten.<br />
3.2.2 Kaivosnäytteet<br />
Seuraavat kaivosnäytteet on hankittu, osin tutkittu <strong>ja</strong> arkistoitu (Taulukko 1).<br />
Taulukko 1. Vastaanotetut kaivosnäytteet<br />
Näytteen lähettäjä Palanäytteitä kpl<br />
Soi<strong>ja</strong>näytteitä<br />
Outokumpu Mining Oy 5 367<br />
Oy Partek Nordkalk AB 108<br />
Mondo Minerals Oy 266 45<br />
Outokumpu Chrome Oy 14 57<br />
3.2.3 Kenttätutkimuksista<br />
Kesäkauden 1999 kenttätyöt käsittävät testialueiden ra<strong>ja</strong>ukset <strong>ja</strong> maastokäyntejä useimmilla<br />
testialueilla (Lammi, Parainen, Kumlinge-Enklinge, Pyhäsalmi, Lahnaslampi) sekä<br />
hei<strong>ja</strong>stusreferenssien paikkojen valinnat lentokuvauksia varten. Kumlinge-Enklingen alueella<br />
tehtiin lisäksi AISA-kuvien, helikopterista otettujen ilmakuvien <strong>ja</strong> kallioperägeologian<br />
yksityiskohtainen vertailu (Suominen <strong>ja</strong> Kuosmanen 1999).<br />
3.2.4 Näytteiden tutkimuksista<br />
Mineraalien kir<strong>ja</strong>stospektre<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> testialueilta poimittujen näytteiden hei<strong>ja</strong>stusspektrejä on<br />
alustavasti vertailtu keskenään <strong>ja</strong> merkittäviä ero<strong>ja</strong> mutta myös yhtäläisyyksiä absorptiopiirteissä<br />
on alustavasti kartoitettu. Referenssihei<strong>ja</strong>stusmateriaalit kenttä- <strong>ja</strong> laboratoriomittauksia varten on<br />
valittu (ks . Laitinen et al. 1999).<br />
Kari A. Kinnunen (8/11/99) on selvittänyt GTK:n mineraalien <strong>ja</strong> <strong>ja</strong> hei<strong>ja</strong>stus-absorptioiden<br />
määritysmahdollisuudet hankkeen tarkoitusta silmälläpitäen. Hän on todennut, että mineraalien <strong>ja</strong><br />
kemiallisten koostumusten määritysmenetelmät ovat GTK:ssa luonnollisesti huippuluokkaa, mutta<br />
hei<strong>ja</strong>stusspektrien absorptiokohtien fysikaalisten syiden määritykseen GTK:ssa ei ole kunnollista<br />
laboramenetelmää<br />
(Liite 1).<br />
6
3.2.5 Mittaukset kannettavalla spektrometrilla, kokeellisen<br />
spektrikir<strong>ja</strong>ston laadinta<br />
Käsikäyttöinen spektrometri (esimerkiksi FieldSpec FR) mittaa kerrallaan yhden 'pisteen'<br />
hei<strong>ja</strong>stusspektrin, eli tarkemmin sanottuna laitteen anturin avauskulmaan osuvan kohteen<br />
hei<strong>ja</strong>staman säteilyn intensiteetin aallonpituuden funktiona. Kuten aiemmin mainittiin,<br />
kannettavalla spektrometrilla tehtävien mittausten osuutta tulee oleellisesti kasvattaa hankkeen<br />
työssä, koska tällä voidaan (tutkimuksen päämäärien kannalta, toivottavasti) riittävästi<br />
kompensoida kuvaavan laitteen käyttömahdollisuuksien vähentyminen. Muista kuin tästä<br />
projektista johtuvista syistä pistemittausten teko <strong>ja</strong> siis myös kokeellisen spektrikir<strong>ja</strong>ston teko on<br />
kuitenkin viivästynyt. Tämän asian prioriteettia voidaan kuitenkin nostaa tuntuvasti heti vuoden<br />
2000 alussa.<br />
3.2.6 Hyperspektriset <strong>ja</strong> muut ilmakuvaukset <strong>ja</strong> niiden tutkimukset<br />
Hyperspektriset ilmakuvaukset AISA:lla suoritettiin METLA:n avustuksella syskuussa 1999<br />
kuudella eri testialueella: Parainen, Lammi, Pyhäsalmi, Lahnaslampi, Kemi <strong>ja</strong> Pomokaira (ks<br />
Laitinen et al 1999). Pomokairan alue otettiin mukaan vaikka se ei kuulunut alkuperäiseen<br />
suunnitelmaan, koska maaperän tulkintaan tarvitaan kattavampaa aineistoa:<br />
kasvillisuus/maaperäkombinaatiot vaihtelevat suuresti ilmastosta riippuen. Viimeksi mainittu<br />
lisämittaus aiheuttaa vain marginaalisen lisäkustannuksen <strong>ja</strong> se voidaan kattaa hankkeen sisäisin<br />
järjestelyin. Kumlinge-Enklingen <strong>ja</strong> Paraisten testialueen avainkohtia on kuvattu myös<br />
suuriresoluutioisella Minolta DC3000-digitaalikameralla helikopterista eri korkeuksista.<br />
METLA on tehnyt uusiin AISA-kuviin radiometriset kor<strong>ja</strong>ukset. Nämä kuvat on tallennettu käsittelyä<br />
varten hankkeen tietokantaan. Kuvien tutkimukset mallispektrien avulla aloitetaan heti maaperä-,<br />
kallioperä- <strong>ja</strong> kaivosympäristötestialueilla. Teemallisia kuvia lasketaan erikoisohjelmilla (kuten<br />
ENVI) <strong>ja</strong> ne koskevat kallioperää, maaperää, mineralogiaa, kaivosympäristöä, kasvillisuuden<br />
eräitä piirteitä <strong>ja</strong> kosteutta.<br />
Muiden kuvaavien spektrometrien käyttömahdollisuudet on tarkoin selvitetty. Näillä näkymin<br />
australialainen HyMap olisi ylivoimaisesti paras laite hankkeessa käytettäväksi sekä spektrisen<br />
että spatiaalisen resoluutionsa <strong>ja</strong> korkean signal/noise ominaisuutensa ansiosta. Kuvaukset<br />
HyMap:lla ovat käytännössä osoittautuneet moninkertaisesti aiemmin (kevät 1998) arvioitua<br />
kalliimmaksi. Tämä johtuu siitä, että laitteen operaattorilla HYVISTA:lla on käytännössä monopoli<br />
aallonpituusalueella 400-2500 nm kuvaavien spektrometrien tarjonnassa. HYVISTA:n antaman<br />
selvityksen (A. A. de Gasparis, suullinen tiedonanto) mukaan esimerkiksi NASA käyttää HyMap:ia<br />
uuden AVIRIS-spektrometrin testaukseen, joten operaattorilla ei ole liiennyt kiinnostusta 'pieniä<br />
tilauksia' (jollainen hankkeemme tilaus olisi) kohtaan. Siksi mittausten painopistettä on siirrettävä<br />
kuvaavasta spektrometriasta kannettavalla spektrometrilla tehtäviin pistemittauksiin. Samasta<br />
syystä tämän projektin kytkemistä suurempaan, kaivosympäristöjä tutkivaan Euroopan laajuiseen<br />
EU-kaukokartoitushankkeeseen pidetään nyt entistä tärkeämpänä asiana, koska sen avulla<br />
voidaan saada riittävä volyymi HyMap-lentokampan<strong>ja</strong>lle. Koska EuroGeoSurveyssa tekeillä ollut,<br />
kaivosympäristöjen kaukokartoitusta hyväksikäyttävä, EU-projektiehdotus 'MINEO' on nyt mennyt<br />
läpi, HyMap-lentokampan suorittamiselle Suomessa ensi kesänä ei liene estettä.<br />
Viimeksimainittuun asiaan palataan kohdassa 4. tässä raportissa.<br />
7
3.2.7 ATK<br />
ENVI ohjelmistoon on perehdytty. Se on havaittu erittäin sopivaksi mainittuun geologisten<br />
kohteiden tulkintaan hyperspektrikuvilta. Hanke järjesti kurssin aiheesta 2.-4. 11. 1999.<br />
3.2.8 Hyperspektrilaboratoriota täydennetään<br />
Tarkoituksena on, että kannettavalla spektrometrilla tullaan osin korvaamaan kuvaavan<br />
spektrometrin mittauksia. Tämä edellyttää järjestelmää, jossa pistemittauksia oh<strong>ja</strong>taan<br />
automaattisesti tietokoneella. Kaukokartoituslaboratoriossa olevaa spektrometrin<br />
liikuttelujärjestelmää täydennetään, niin että automaattiset systemaattiset mittaukset käyvät<br />
mahdolliseksi.<br />
3.2.9 Hyperspektrikuvaukset avolouhoksissa<br />
Mikäli sopiva kuvaava spektrometri saadaan käyttöön, hyperspektrikuvaukset avolouhoksissa<br />
aloitetaan kesällä 2000. Kuvista lasketaan mineralogiset kuvat erikoisohjelmilla <strong>ja</strong> suoritetaan<br />
mineraloginen luokittelu silmälläpitäen tutkimusaiheita: louhinta, raakkulaimennus, lastaus,<br />
rikastus <strong>ja</strong> kairansydänten tutkimus <strong>ja</strong> pal<strong>ja</strong>stumien kartoitus.<br />
3.2.10 Satelliittikuvausalueet<br />
Hankkeessa määritetään sopivat alueet alkuvuodesta 2000. Hyperspektrikuvausta suorittavia<br />
satelliitte<strong>ja</strong> on suunnitteilla: Hyperion (NASA, lähetetään vuonna 1999), NEMO (kaupallinen, 2000)<br />
<strong>ja</strong> Orbview (kaupallinen, 2000). Hankkeen lentoaineistojen yhteisanalyysillä pyritään etukäteen<br />
selvittämään mahdollisuudet hyperspektristen satelliittikuvien tulkintaan.<br />
3.2.11 Myöhemmin tarkennettavat tehtävät<br />
C Kenttä- <strong>ja</strong> lentomittausten korrelointi<br />
C Satelliittikuvaukset<br />
C Satelliittidatan korrelointi muuhun aineistoon<br />
C Aineistojen yhteisevaluointi<br />
C Kongressiesitykset (EARSeL <strong>ja</strong> ERIM kokoukset, kesä 2000)<br />
C Raportointi<br />
4. Kansainvälinen verkottuminen <strong>ja</strong> yhteistyö<br />
Meneillään oleva projekti tulee suunnitelman mukaan liittymään laajempaan EUhankekokonaisuuteen:<br />
EuroGeoSurveys Remote Sensing Topic Network ERSTN:in seitsemän<br />
jäsenmaan (Suomen, Ranskan, Englannin, Saksan, Itävallan, Portugalin <strong>ja</strong> Tanskan) geologian<br />
kansalliset tutkimuslaitokset, ovat valmistelleet sidosryhmiensä kanssa <strong>ja</strong> saaneet läpi laa<strong>ja</strong>hkon<br />
MINEO-nimisen EU-projektin. Sen tarkoituksena on laatia operatiivinen hyperspektrinen<br />
kaukokartoitus- <strong>ja</strong> tulkintamenetelmä Euroopan kaivosalueiden ympäristöjen kartoittamiseen <strong>ja</strong><br />
mahdollisten ongelmien kor<strong>ja</strong>amisen apuvälineeksi. Testialueiksi valittiin viisi<br />
kaivosympäristökohdetta Euroopan eri äärinurkista sekä kuudes testialue Grönlannista. Suomesta<br />
mukana on Lahnaslammen kaivoksen alue.<br />
8
5. Raportit<br />
Kuosmanen, V. 1999. <strong>Hyperspektrinen</strong> <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> teollisuusmineraaliviittein<br />
kaukotunnistus <strong>ja</strong> -kartoitus. Väliraportti johtoryhmälle a<strong>ja</strong>lta 1.6.1999-15.11.1999.<br />
GTK:n arkistoraportti RS/1999/2, GTK, Espoo, 13 s..<br />
Laitinen, J., Ruohomäki, T., Arkimaa, Rainio, H. <strong>ja</strong> Kuosmanen, V. 1999. Raportti<br />
hyperspektristen lentomittausten käytännön suorittamisesta kuvaavalla AISA-spektrometrilla<br />
syyskuussa 1999. <strong>Hyperspektrinen</strong> <strong>malmi</strong>- <strong>ja</strong> <strong>teollisuusmineraaliviitteiden</strong> kaukotunnistus <strong>ja</strong><br />
kartoitus., GTK:n arkistoraportti RS/1999/3, GTK, Espoo, 12 s., 1 liite, 7 liitekarttaa.<br />
Suominen, V. <strong>ja</strong> Kuosmanen, V. 1999. AISA-spektrometrin käyttö kallioperäkartoituksen apuna<br />
Turun saaristomerellä. GTK:n arkistoraportti RS/1999/4, GTK, Espoo, 15 s.<br />
MINEO Consortium 1999. Assessing and monitoring the environmental impact of mining activities<br />
in Europe using advanced Earth Observation techniques. EU FPV proposal IST-1999-10337.<br />
6. Kustannusten seuranta<br />
Taulukko 2. Projektin (GTK:n hanke no 2404003) toteutuneet kustannukset raportointikaudelta<br />
eriteltynä kustannuslajeittain.<br />
Kustannusselvitys<br />
Välittömät palkat mk<br />
Henkilösivukustannukset<br />
Yleiskustannukset<br />
Kausi<br />
1.6-10.11.99<br />
Kertymä<br />
1.6.98-10.11.99<br />
Henkilö- <strong>ja</strong> yleiskust. yhteismäärä (vaihtoehtoisesti)<br />
Matkat<br />
Aineet <strong>ja</strong> tarvikkeet<br />
Laitteet<br />
Ostetut palvelut<br />
Muut kustannukset<br />
Yhteensä mk<br />
432 865,<br />
49 172,<br />
35 969,<br />
33 589,<br />
252 404,<br />
691,<br />
804 690,<br />
953 854,<br />
64 249,<br />
77 920,<br />
165 585,<br />
328 402,<br />
691,<br />
1 590 701,<br />
Riittävän suorituskykyisen kuvaavan spektrometrin saaminen hankkeen käyttöön näyttää<br />
toteutuvan ainoastaan suuremman kuvauslentokampan<strong>ja</strong>n yhteydessä eli tulee ilmeisesti<br />
mahdolliseksi uuden MINEO EU-hankkeen myötä kesällä 2000 .<br />
Hanke varautuu huomattavan suuriin kustannuksiin siinä vaiheessa kun tarkoitukseen<br />
riittävän suorituskykyinen kuvaava spektrometri saadaan käyttöön. Nämä kustannukset<br />
sisältyvät hankkeen budjettiin<br />
9
Alla on esitetty erittely GTK:n ulkopuolisten rahoittajien osuuksista 1.6.1998 - 10.11.1999. Tästä<br />
puuttuvat kuitenkin marraskuun palkat.<br />
Rahoitta<strong>ja</strong> Maksetut osuudet<br />
Tekes 10/98 250 000<br />
Kaivosfirmat 01/99 170 000<br />
Tekes 06/99 127 593<br />
Yht. 547 593<br />
Laskelma saatavista:<br />
Tekesin osuus kertyneistä 48% 763 536<br />
Tekes suorittanut 377 593<br />
Tekesiltä saatavaa 385 943<br />
Espoossa 13.11.1999<br />
Viljo Kuosmanen<br />
10
Liite 1.<br />
Kari A. Kinnunen (8/11/99) on selvittänyt mineraalien <strong>ja</strong> niiden hei<strong>ja</strong>stusabsorptioiden fysikaalisten<br />
syiden määritysmahdollisuuksista GTK:ssa hankkeen tarkoitusta silmälläpitäen:<br />
Identifiointimenetelmistä yleisesti<br />
Kivinäytteissä infrapunaspektrin luonteeseen voi katsoa vaikuttavan ainakin<br />
seuraavien kolmen muuttu<strong>ja</strong>n:<br />
1. Kiven mineraalien lajit<br />
2. Mineraalien paljoussuhteet<br />
3. Yksittäisten mineraalien kemismin vaihtelu<br />
Murtopinnassa vaikuttaa lisäksi murtumistapa <strong>ja</strong> -suunta. Esimerkiksi liuskeessa liuskeisuuden<br />
suuntaisella pinnalla on lähes pelkästään kiillemineraale<strong>ja</strong> pinnassa kun taas liuskeisuutta vastaan<br />
kohtisuorilla pinnoillla on pinnassa esimerkiksi kvartsi <strong>ja</strong> maasälpiä. Tästä johtuen spektri voi olla<br />
hyvinkin erilainen kiven eri suunnista mitattuna täysin samassakin kivinäytteessä. Suuntaus on<br />
useimmilla kivilajeilla tyypillistä. Täysin tasalaatuiset näytteet ovat poikkeus. Lisäksi on muistettava<br />
että<br />
kaivosnäytteissä voi olla erittäin suurta hajontaa kaikissa näissä muuttujissa.<br />
GTK:n nykyisillä laitteilla mineraalit tunnistetaan näytteistä joko kemiallisen koostumuksen<br />
perusteella elektronimikroanalysaattorilla tai hilarakennepiirteiden perusteella<br />
röntgendiffraktiomenetelmällä ns. pulverinäytteistä. Eräät mineraalit vaativat kummankin<br />
menetelmän käyttöä <strong>ja</strong> visaisimmat tapaukset lisäksi optisia havainto<strong>ja</strong> tuekseen.<br />
Elektronimikroanalysaattorilla raskaampien alkuaineiden määritysherkkyys on promilleluokkaa <strong>ja</strong><br />
uudella Geosem-tyyppisellä laitteistolla parhaimmillaan prosenttiluokkaa. Laitteilla onnistuu<br />
ainoastaan kokonaisrautapitoisuuden määritys. Raudan hapetusasteen määritys edellyttää Kemian<br />
laboratorion laitteiden käyttöä <strong>ja</strong> mineraalin separoimista puhtaaksi <strong>ja</strong>uheeksi riittävä määrä.<br />
Samoin mineraalien hivenainekoostumuksen määrittäminen vaatii GTK:n laitteilla Kemian<br />
laboratorion palveluihin kuten ICP-analytiikkaan turvautumista.<br />
Mikroanalyyttisten mikroskooppilaitteistojen soveltuvuus hyperspektrisen kuvauksen<br />
kivinäyteaineistojen tutkimukseen:<br />
GTK:een keväällä 1999 hankittu Jeol Geosem-tyyppinen laitteisto <strong>ja</strong> edellinen<br />
Cameca-mikroanalysaattori ovat kumpikin tavallaan mikromittakaavan kaukotunnistuslaitteisto<strong>ja</strong>.<br />
Ne perustuvat näytteestä elektronisuihkulla herätetyn röntgensäteilyn intensiteetin <strong>ja</strong><br />
aallonpituuden siis spektrin tarkkaan tietokoneella tapahtuvaan tulkintaan. GTK:n laitteistot ovat<br />
pääasiallisesti kaupallisessa tilaustutkimuskäytössä <strong>ja</strong> Geosem on koekäytössä, <strong>ja</strong> siihen ollaan<br />
aktiivisesti hankkimassa maksavia asiakkaita GTK:n ulkopuolelta. Kummallakin laitteistolla<br />
saadaan siis kemiallisia tieto<strong>ja</strong> mikrometriluokan kappaleista. Uudella Geosem-laitteistolla näytettä<br />
ei tarvitse millään lailla päällystää <strong>ja</strong> se soveltuu näin ollen myös orgaanisten kohteiden<br />
tutkimukseen. Geosem-laite on lähinnä hyvän erotuskyvyn omaava elektronimikroskooppi eli<br />
11
käyttötarkoitukseltaan laadukas kameralaitteisto. Tämä puolihan ei ole kovin vahva nykyisessä<br />
mikroanalysaattorissa.<br />
Geosem-laitteisto soveltuu parhaiten mikroskooppisten partikkelien identifiointiin lähinnä<br />
kvalitatiivisella tasolla. Tähän tarkoitukseen laitteisto on alunperin hankittukin. Sitä voi verrata<br />
laadukkaan stereomikroskoopin <strong>ja</strong> kokeneen mikroskopoi<strong>ja</strong>n yhdistelmään. Tieteellisesti<br />
julkaistavat kemialliset analyysit joudutaan sitä vastoin yhä tekemään perinteisellä<br />
mikroanalysaattorilla sen tarkkuudesta johtuen. Laitteistojen analyysitarkkuus raskaammille<br />
alkuaineille on 0,1 % luokkaa mikroanalysaattorilla <strong>ja</strong> parhaimmillaan noin 1 % luokkaa Geosemillä.<br />
Tätä alhaisempien pitoisuuksien analysointiin GTK: ssa ei vielä ole mikroskooppeihin kytkettyjä<br />
laitteisto<strong>ja</strong>. Tällaisia ovat SIMS-laitteisto (Uppsalassa Pohjoismaisessa yhteiskäytössä) <strong>ja</strong><br />
protonimikroanalysaattori. Niillä voidaan analysoida mineraalien hivenainepitoisuuksia, jotka ovat<br />
tärkeitä mineraalien värin aiheuttajien tutkimuksessa.<br />
Infrapunaspektrin muotoon vaikuttaviin tekijöihin näillä laitteistoilla ei lainkaan kyetä pureutumaan.<br />
Ne vaatisivat infrapunamikroskooppia <strong>ja</strong> siihen kytkettyä tietokoneoh<strong>ja</strong>ttua spektrofotometriä.<br />
GTK:n spektrofotometrit toimivat nestenäytteillä <strong>ja</strong> pulverinäytteillä. Infrapunaspektrofotometria<br />
pulverinäytteistä soveltuu mm. savimineraalien tunnistukseen <strong>ja</strong> tietysti orgaanisten aineiden<br />
luonnehdintaan. Samoin se käy OH-ryhmiä sisältävien mineraalien luonnehdintaan. Tulkinta on<br />
kaikissa tapauksissa yksinomaisena analyysimenetelmänä erittäin vaikeaa <strong>ja</strong> vaatii yleensä<br />
samojen näytteiden röntgendiffraktioajojen tulosten integroitua tulkintaa kuten mineralogiset<br />
probleemat yleensäkin.<br />
Hyperspektrisen kuvauksen näytteistö koostuu kivilajeista <strong>ja</strong> malmeista <strong>ja</strong> niiden päämineraalien<br />
laatu <strong>ja</strong> koostumus ovat selvitettävissä tavallisella mikroskoopilla jo kaivoslaboratoriotasolla <strong>ja</strong> jos<br />
tulokset yhdistetään mikroanalysaattorimäärityksiin saadaan tieteelliselläkin tasolla luotettava<br />
tulos. Mikroskooppisilla kivilajien vähäisessä määrin esiintyvillä aksessorimineraaleilla puolestaan<br />
ei ole merkittävää vaikutusta pinnasta hei<strong>ja</strong>stuvaan kokonaisinfrapunaspektriin. Näihin<br />
aksessoreihin Geosem tai tavallinen mikroanalysaattori ovat erinomaisia tunnistuslaitteita.<br />
Yhteenvetoa.<br />
Infrapunaspektrin tulkintaa vaikeuttaa se että mineraalin spektrin muotoon vaikuttavia tekijöitä ei<br />
kyetä GTK:n laitteistoilla tutkimaan. Esimerkiksi se onko rauta jossain tietyssä mineraalin<br />
hilarakenteen osassa vai ei voi olla ratkaiseva muuttu<strong>ja</strong> eikä niinkään se onko raudan<br />
kokonaismäärässä vaihtelua. Samoin raudan kokonaismäärän vaihtelu voi vaikuttaa mineraalin<br />
hilan OH-ryhmien määrään <strong>ja</strong> si<strong>ja</strong>intiin, jotka puolestaan näkyvät spektrissä.<br />
Käytännön tasolla vertailu- <strong>ja</strong> tutkimusnäytteiden välinen spektrien vertailu tai jonkinlainen<br />
tilastollinen ryhmittelyanalyysi voi jäädä ainoaksi mahdollisuudeksi. “<br />
12
Change language