Malminetsintä

Malminetsinnän vaiheet ja kaivoslaki
Mitä malminetsinnässä tehdään? 

Malminetsintä edeltää mahdollisen kaivoksen perustamista. Sananmukaisesti malminetsinnässä haetaan ja tutkitaan malmiesiintymää, joka saattaisi olla pitoisuuksiltaan ja määrältään kannattava hyödyntää. Keskimäärin kuitenkin vain yksi tuhannesta malminetsintäoperaatiosta johtaa kaivoksen perustamiseen.

Yhteiskunta tarvitsee mineraalisia raaka-aineita. Niiden tarve lisääntyy koko ajan maapallon väkiluvun kasvaessa ja kaupungistuessa. Tämän tarpeen tyydyttämiseksi tarvitaan uusia malmiesiintymiä. Ilman uusia esiintymiä ei avata uusia kaivoksia. Ilman uusia kaivoksia raaka-ainehuoltomme vaikeutuu. Tällä olisi vakavia seurauksia yhteiskunnan toiminnalle: teollisuus ja rakentaminen pysähtyisivät. Uusia malmiesiintymiä löydetään vain tehokkaan malminetsinnän avulla.

Malminetsintää tehdään kaikkialla maailmassa. Malminetsintää on harjoitettu maassamme jo vuosisatoja. Sitä tehdään paraikaakin maastossa eri puolilla Suomea, mutta erityisesti Pohjois- ja Itä-Suomessa, missä sijaitsevat maamme vanhin kallioperä ja sen malmiotolliset vyöhykkeet.

Malminetsinnän vaiheet ja kaivoslaki

Tunnustelu

Siilinjärven karttalehden aeromagneettinen kartta

Aeromagneettinen kartta 1:100 000, karttalehti 331 Siilinjärvi. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Malminetsintä aloitetaan tutustumalla kiinnostavaan kohdealueeseen kirjallisuuden, kallioperäkarttojen, geokemiallisten ja aerogeofysikaalisten karttojen sekä satelliittikuvien avulla. Näin saadaan alustavaa tietoa alueen kallio- ja maaperästä, niiden koostumuksesta, rakenteista ja malmipotentiaalista. Malmipotentiaalilla tarkoitetaan alueen mahdollisuuksia sisältää hyödynnettäviä mineraaliesiintymiä. Se ei tarkoita, että niitä välttämättä siellä on tai että niitä löytyy, mutta alueen geologia on sille otollinen. Katso malmiotolliset alueet.

Malminetsintään liittyy suurta epävarmuutta ja investointeja. Jos olemassaoleva aineisto antaa syitä jatkotutkimuksiin kohdennetulle alueelle, siihen tutustutaan maastossa. Maastotyössä kartoitetaan kallioperää. Kartoituksessa paljastetaan kalliota sammalpeitteen alta, jotta kivilajien koostumus, rakenteet ja mahdolliset malmimineraalien esiintymät voidaan kirjata, kuvata ja kartoittaa. Kallioista ja siirtolohkareista otetaan kivinäytteitä vasaralla. Tätä vaihetta kutsutaan alueen tunnusteluksi. Kiinnostavasta alueesta laaditaan yksityiskohtainen geologinen kartta.

Lohkare-etsintää maastossa. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Kaivoslain mukaan maastossa saa liikkua ja pienimuotoista näytteenottoa saa tehdä vasaralla tai lapiolla ilman malminetsintälupaa, jokamiehenoikeuden nojalla. Systemaattisesta näytteenotosta on kuitenkin ilmoitettava maanomistajalle. Tässä vaiheessa malminetsintä ei poikkea geologisesta peruskartoituksesta tai -tutkimuksesta, paitsi että toiminta saattaa olla kohdennettua johonkin tiettyyn vyöhykkeeseen tai kivilajiin, johon esim. jo olemassaolevat geokemialliset- ja/tai geofysikaaliset kartat antavat syytä tutustua tarkemmin.

Malminetsintä

Jos alue on kiinnostava, sille haetaan Turvallisuus-ja kemikaalivirastolta (Tukes) varausta. Varaus antaa hakijalleen yksinomaan etuoikeuden malminetsintäluvan hakemiseen, ei muihin toimenpiteisiin tai kaivoksen perustamiseen. Yritykset voivat hakea laajojakin alueita varauksiksi tutkimuksiaan varten, mutta ne eivät rajoita millään tavoin muuta maankäyttöä tai kulkemista. Suomen varaus- ja malminetsintätilanteen voi nähdä mm. GTK:n kehittämästä ja ylläpitämästä Mineral Deposits and Exploration -sivustosta tai Turvallisuus- ja kemikaaliviraston Tukesin sivulta. Geologian tutkimuskeskuksen sivuilta löytyy linkkilista Suomessa toimivista malminetsintä- ja kaivosyhtiöistä sekä teollisuusmineraaliyhtiöistä.

Järeämpiä koneellisia toimenpiteitä, kuten syväkairausta tai tutkimusojien kaivausta, varten pitää hakea malminetsintälupaa Tukesilta. Malminetsintälupa on voimassa enintään neljä vuotta, jonka jälkeen on mahdollista hakea jatkolupia siten, että lupa on voimassa enintään 15 vuotta. Malminetsintälupaa kutsuttiin vanhassa kaivoslaissa valtaukseksi. Malminetsintäluvasta maksetaan maanomistajalle sen alkuvaiheessa 20 euroa/ha korvausta, jonka jälkeen summa nousee. Katso kaivoslain mukaiset luvat Taulukossa 1.

Taulukko 1. Kaivoslain mukaiset luvat, termit ja niiden merkitys.

Toiminta Lupa Oikeudet Voimassa
Tunnustelu Varaus Etuoikeus malminetsintäluvan hakuun. Jokamiehenoikeudella saa harjoittaa kartoitusta, pienimuotoista näytteenottoa (ilmoitettava maanomistajalle). Ei oikeuta järeämpiin toimenpiteisiin 2 vuotta
Malminetsintä Malminetsintälupa Malminetsintätoimet: Tutkimuskaivuu ja syväkairaus 4 vuotta, uudistettavissa aina 15 vuoteen asti
Kaivostoiminta Kaivoslupa Kaivoksen rakentaminen, louhinta, sulkeminen ja jälkihoito Kaivoslupa voimassa toistaiseksi. Tarkistetaan vähintään kymmenen vuoden välein. Voidaan myöntää myös määräajaksi perustellusta syystä. Määräaikainen kaivoslupa voi olla voimassa enintään kymmenen vuotta päätöksen lainvoimaiseksi tulosta. Määräajan voimassa olevalle kaivosluvalle voidaan myöntää jatkoaikaa toistaiseksi tai enintään kymmenen vuotta kerrallaan.

 

Mitä ovat "kaivosvaraus" ja ”-valtaus"?

Ulkomaisten kaivosyritysten toiminta ja Talvivaaran ympäristöongelmat ovat saaneet aikaan keskustelua kaivostoiminnan roolista Suomessa. Sen sijaan että media selventäisi asioita suurelle yleisölle, se hämmentää keskustelua entisestään. Mediassa esiintyy terminologisia ja käsitteellisiä virheitä, jotka aiheuttavat sekaannusta ja suuria tunteita. Useammin toistetut virheet koskevat kaivoslain termejä sekä malminetsinnän ja kaivoksen sekoittamista keskenään. Keskustelussa käytetään usein termejä "kaivosvaraus ja -valtaus". Ne ovat harhaanjohtavia, koska kaivoslaki ei sellaisia tunne. Kaivosta ei voi varata eikä vallata, eikä varaus tai valtaus ole kaivos. Varauksella tai valtauksella ei myöskään perusteta kaivosta. Malminetsintä ja kaivos ovat eri asioita niin käytännössä kuin juridisestikin. Kaivoksen perustamiseen tarvitaan kaivoslupaa, joka on lupamenettelyineen aivan oma prosessinsa.

Varaus antaa yksinomaan etuoikeuden hakea malminetsintälupaa, ei muihin toimenpiteisiin, paitsi alustavaan tarkasteluun ja kartoitukseen maastossa. Valtaus tai malminetsintälupa antaa puolestaan luvan ainoastaan tutkimuksiin, joiden avulla voidaan selvittää, onko jollakin alueella mineraaliesiintymiä.

Varauksia haetaan yleensä laajoille alueille koska ei tiedetä missä mahdollinen esiintymä sijaitsee, ja halutaan tarkastella alueen geologiaa mahdollisimman laajasti. Malminetsintälupaa haettaessa kohdealue pienenee. Kaivoslupaa haettaessa kohdealue eli kaivospiiri pienenee entisestään, koska malmiesiintymä on paikannettu.

Mediassa on ulkomaita myöten nostettu kohua siitä, että Suomesta olisi yksi kahdesksasosa varattu kaivostoimintaa varten. Yllä olevan perusteella on helppo nähdä, ettei väite pidä paikkaansa. Varaus ei anna oikeutta kaivostoimintaan.

Alla olevat kartat selventävät kaivoslain mukaisten varausten, malminetsintälupien ja kaivospiirien välisiä mittakaavasuhteita marraskuussa 2014.

Mitä malminetsinnässä tehdään?

Malminetsinnässä turvaudutaan erilaisiin geotieteellisiin tutkimusmenetelmiin, joiden avulla voidaan paikantaa malmiesiintymiä. Niitä ovat geofysikaaliset ja -kemialliset menetelmät, syväkairaus ja tutkimuskaivannot.

Malmikoira

Suomalaisena malminetsinnän erikoisuutena voidaan pitää malmikoirien käyttöä 1950–1960-luvuilla. Koska koirilla on erinomainen hajuaisti, niitä koulutettiin haistamaan sulfidimineraaleja (rikkikiisua). Koirien avulla paikannettiinkin useita mineralisaatioita. Katso video malmikoira Larista alla. Malmikoira on myös viime vuonna avatun Heurekan geologia- ja kaivosaiheisen Maan alle -näyttelyn maskotti.

GTK:n vanha video malmikoira Larista.

Geofysikaaliset menetelmät

Geofysikaalisissa tutkimuksissa määritetään kallioperän sähköisiä-, magneettisia-, radiometrisiä- ja painovoimaominaisuuksia. Mittauksia voidaan tehdä lentokoneella tai maastossa. Kannettavilla laitteilla voidaan tehdä geofysikaalisia maastomittauksia jokamiehenoikeudella. Mittausten tuloksista piirretään kartta. Kartat voivat osoittaa anomalioita eli muusta alueen ympäristöstä poikkeavia tuloksia, joiden merkitystä voidaan selvittää tarkemmilla maastotutkimuksilla, kaivannoilla ja syväkairauksella. Geofysiikkaa käyttäen voidaan tutkia kallioperää myös syvemmältä. Seismisissä mittauksissa aiheutetaan kallioperään värähtelyä ja näiden värähtelyaaltojen kulku voidaan tallentaa geofonien avulla. Tapa jolla aallot kulkevat kallioperässä, antaa tietoa kallioperän koostumuksesta ja rakenteista. Näistä saadaan kaaviokuva, jonka avulla voidaan tutkia ja havaita malmimuodostumia ja niille suotuisia rakenteita. Kairareikiä pitkin mitataan myös syväkairausten lävistämän kallioperän geofysikaalisia ominaisuuksia. Myös kairauksista saatavat kairasydämet eli kivinäyttet voidaan mitata petrofysikaalisilta ominaisuuksiltaan. Mittaukset antavat tietoa syvältä kallioperästä, ja niiden avulla voidaan havaita malmiesiintymiä ja arvioida niiden piirteitä.

Sähkömagneettista maastomittausta Geonics EM31-haravalla. Kuva: J. Väätäinen, GTK.

Sähkömagneettista maastomittausta Geonics EM31-haravalla. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Aerogeofysikaalista lentomittausta Kittilässä. Kuva: J. Väätäinen, GTK.

Aerogeofysikaalista lentomittausta Kittilässä. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

 

Geokemialliset menetelmät

Geokemiallisilla tutkimuksilla määritetään maa- ja kallioperän kemiallista koostumusta. Tätä varten tehdään systemaattista näytteenottoa maa- ja kallioperästä vasaralla, lapiolla tai mekaanisesti iskuporalla. Näytteet analysoidaan laboratoriossa. Geokemiallisten tutkimusten avulla voidaan paikantaa anomalioita eli alkuaineiden korkeamman pitoisuuden alueita, jotka saattavat merkitä malmiesiintymää ja osoittaa näin kohteita mahdollisia jatkotutkimuksia varten. Usein geokemialliset ja geofysikaaliset anomaliat korreloivat keskenään, mikä voi merkitä malmipotentiaalista kohdetta.

Tutkimuskaivannot

Tarkempia tutkimuksia varten tehdään kaivauksia. Kaivantoja voidaan tehdä lapiolla tai mekaanisesti kaivinkoneella. Pienimmät kaivannot ovat yksittäisiä pieniä lapiolla kaivettuja kuoppia (20 cm x 50 cm), kuten uraanin etsinnän radon-tutkimuksessa tai MMI-näytteenotossa. Näitä voidaan tehdä jokamiehenoikeuden nojalla.

Radontutkimus

Radon on uraanin luonnollinen hajoamistuote, joka kaasuna pyrkii malmiosta ylöspäin maakerrosten huokosia ja halkeamia pitkin. Tätä tutkimusta varten kaivetaan lapiolla kuoppia 30–50 m:n välein 50–100 m:n välein oleville linjoille, jotta saataisiin kattava verkko tutkitusta alueesta. Kuoppiin asennetaan kuukaudeksi muoviset radontutkimuskupit, joiden kylkeen teipattu filminpätkä reagoi radonkaasussa oleviin alfa-hiukkasiin. Hiukkasten pommituksen jäljet lasketaan laboratoriossa ja tulokset piirretään karttaan. Menetelmää käytetään uraanin etsinnässä.

MMI-näytteenotto

Tutkimuskuoppa ja maannosprofiilinäytteenottoa. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

MMI (eli Mobile Metallic Ions – Liikkuvat metalliset ionit)-näytteenotossa otetaan näytteitä maaperän pintaosasta. Kuoppia kaivetaan lapiolla 30–50 m:n välein 50–100 m:n välein oleville linjoille, jotta saataisiin kattava verkko tutkitusta alueesta. Jokaisesta kuopasta näytettä otetaan n. 300 grammaa, joka laitetaan tiiviisti suljettuun pussiin ja lähetetään laboratorioon analysoitavaksi. Kun näyte on otettu, kuoppa täytetään ja sammal/kuntta käännetään takaisin paikalleen.

Tutkimusojat

Geokemiallisten ja geofysikaalisten tutkimusten avulla löydettyjä anomaalisia vyöhykkeitä tutkitaan tarkemmin kaivannoin (tutkimusojat ja -montut).

Tutkimusojia voidaan kaivaa lapioin tai mekaanisesti, riippuen maapeitteen paksuudesta ja kivisyydestä. Tutkimusojat, kuten nimikin kertoo, ovat useita metrejä tai jopa satoja metriä pitkiä ja metrin tai useamman metrin levyisiä linjoja, joita on kaivettu kymmenien senttimetrien tai metrien syvyydeltä. Ne kaivetaan kohtisuoraan kallioperän rakenteiden tai geofysikaalisten/-geokemiallisten anomalioiden yli. Kalliosta ja maapeitteen moreenista otetaan järjestelmällisesti näytteitä.

Tutkimusmontut

Tutkimuskaivannot ovat muutamien metrien läpimittaisia kuoppia, jotka ulottuvat peruskallioon asti. Kuoppien pohjan maa- ja kallioperästä otetaan näytteitä. Kallion pinta puhdistetaan kivilajien rakenteiden, mineraalikoostumuksen ja mahdollisten malmimineraalien tarkastelua varten.

Syväkairaus

Syväkairausta kullanetsintätyömaalla Pihtiputaalla. Kuva Jari Väätäinen, GTK, 2000.

Syväkairausta kullanetsintätyömaalla Pihtiputaalla. Kuva: Jari Väätäinen, GTK.

Syväkairaus on merkittävin kohteellinen malminetsinnän menetelmä. Siinä haetaan tietoa syvältä kallioperästä timanttikairan avulla. Yksittäiset syväkairareiät ovat yleensä 100–300 m pitkiä, kun taas kokonaiset kairausohjelmat käsittävät yhteensä kilometrien pituisia kallioperän lävistyksiä. Syväkairaus tehdään mekaanisesti, ajoneuvoon kytketyn kairauskoneen avulla. Syväkairaus on kallein malminetsinnän menetelmä. Sen metrihinta vaihtelee 100–200 euron välillä. Syväkairauksen tavoitteena on lävistää malmiesiintymä. Syväkairauksen tuloksena saadaan näytteitä syvältä kallioperästä. Näitä kivilieriöitä kutsutaan kairasydämiksi. Niitä tarkastelemalla voidaan nähdä kiven koostumus, rakenteet ja mahdolliset malmimineraalit. Kairasydämistä voidaan myös mitata niiden geofysikaalisia ominaisuuksia ja analysoida niiden geokemiaa. Mittausten ja analyysien tulokset antavat muinaisesta kallioperästämme arvokasta tietoa, jolla voi olla taloudellistakin merkitystä.

Tutkimusten päätyttyä kairasydämet varastoidaan Geologian tutkimuskeskuksen ylläpitämään Kansalliseen kairasydänarkistoon Lopella.

 

Geokemian analytiikka

Asianmukainen, korkeatasoinen ja standardien mukainen näytteenotto, näytteiden käsittely ja kemiallinen analyysi ovat malminetsinnässä ratkaisevan tärkeät. Niiden avulla saadaan tarkkaa tietoa kivilajien ja malmiesiintymien geokemiallisesta koostumuksesta. Analyysimenetelmiä on useita, ja niistä pitää tapaus-kohtaisesti valita etsittävälle alkuaineelle sopivin, mutta usein käytetään monia eri menetelmiä. Analyysimenetelmien teknologia ja geokemiallinen osaaminen ovat Suomessa korkeatasoisia ja maailmankuuluja. Suomella on geokemiallisissa tutkimuksissa pitkä perinne. Ulkomaiset kaivosyhtiöt ostavat paljon geokemiallisia palveluita suomalaisilta alan laboratorioilta, kuten Labtium Oy:ltä ja GTK:n Tutkimuslaboratoriolta.

Kolmiulotteinen mallinnus

Kun malminetsijällä on syväkairaustietoa ja geofysikaalista aineistoa, hän voi mallintaa alueen kallioperää ja löytämäänsä malmiesiintymää. Syväkairaukset antavat tietoa malmiesiintymän syvyydestä, paksuudesta, pitoisuuksista (kun analysoitu) ja rakenteesta. Geofysikaalinen aineisto auttaa tulkitsemaan ja vahvistamaan syväkairauksesta saatua tietoa. Näiden tietojen avulla voidaan rakentaa tietokoneavusteisesti kolmiulotteinen malli (3-D). Mallin avulla malmiesiintymää ja sen rakenteita voidaan tarkastella monelta eri suunnalta. Tämä tieto on ratkaisevan tärkeää, kun tarkastellaan malmiesiintymän mahdollisen taloudellisen hyödyntämisen kannattavuutta mm. kaivoksen rakentamisen ja louhinnan suunnittelun näkökulmasta.

 

Kotalahden suljetun nikkelikaivoksen malmimalli.

Kotalahden suljetun nikkelikaivoksen malmimalli.

Katso Anglo Americanin animaatio malminetsinnästä (lataus kestää jonkin aikaa, odota hetki):

Lisätietoa malminetsinnästä, ks. GTK:n Tutkimusraportti 221 (Luku 5).

Takaisin ylös