Geophysical methods for detecting shallow sulphide mineralization in the Halifax Formation, Nova Scotia: a reconnaissance study
Authors: Howells Ken , Fox D. 
Published: September 2014

Construction activities have exposed sulphide-bearing slates of the Halifax Formation in southern mainland Nova Scotia. Under atmospheric conditions the sulphides break down and cause acid rock drainage (ARD) which adversely affects local ecosystems. These effects have been a major problem at the Halifax International Airport, causing fish kills and the expenditure of millions of dollars to ameliorate the ARD. A preferable alternative is to locate areas of sulphide mineralization in the construction area prior to excavation. Concentrated zones of sulphide mineralization can then be avoided, or treatment plans can be formulated in advance. Geophysical surveys provide possible means of detecting sulphides in slates of the Halifax Formation.

To evaluate various geophysical methods, reconnaissance profiles were carried out in two areas near the Halifax International Airport utilizing ground conductivity, magnetic, VLF EM, spontaneous potential, and induced polarization measurements. The conductivity meter selected was specific to "construction depths" (i.e., its exploration depth limit is 6 m or less). Test pits were dug on one line in each area to sample bedrock coincident with and between conductivity anomalies. Bedrock samples collected in each test pit were analyzed for total sulphur, total carbon, Fe2+ and Fe3+ contents.

On the first grid, increased total sulphur content was measured in rock specimens from a test pit coincident with a large ground conductivity anomaly. In contrast, extremely small total sulphur content was measured in rock specimens from a nearby hole which was deliberately situated where there is no conductivity anomaly. Similar results were obtained from the second grid. Magnetic anomalies are coincident with all but one of the sampled conductivity anomalies, indicative of the presence of pyrrhotite. Combined ground conductivity, magnetic and VLF EM surveys appear to be a practicable method for detecting near-surface sulphide mineralization in the Halifax Formation, and such surveys should be included in the Nova Scotia Environment Act.

RÉSUMÉ

Les activités de construction ont mis à nu des ardoises sulfuriferes de la Formation d'Halifax dans le sud intérieur de la Nouvelle-Écosse. Dans des conditions atmosphériques, les sulfures se décomposent et causent une exhaure de roches acides (ERA) qui a des effets nefastes sur les écosystèmes locaux. Ces effets ont constitué un problème de grande envergure à l'aéroport international d'Halifax, où ils ont causé la mort de poissons et exigé des investissements de plusieurs millions de dollars pour améliorer l'ERA. Une solution de rechange qu'on préfere consiste à délimiter les zones de minéralisation de sulfures à l'intérieur du secteur de construction avant les travaux de creusage. On peut ensuite éviter les zones concentrées de minéralisation de sulfures ou formuler des plans de traitement a l'avance. Les relevés géophysiques peuvent permettre de détecter les sulfures à l'intérieur des ardoises de la Formation d'Halifax.

Les chercheurs ont, pour évaluer diverses méethodes géophysiques, dressé des profils de reconnaissance dans deux secteurs situés près de l'aéroport international d'Halifax au moyen d'études de polarisation induite, de diagraphie de polarisation spontanée et de conductivité ainsi que de relevés magnétiques et électromagnetiques. Le conductivimètre choisi était specifique aux " profondeurs de construction " (c.- à-d. que sa limite de profondeur d'exploration est de 6 m ou moins). lis ont creusé des trous d'exploration le long d'une ligne dans chaque secteur pour échantillonner le substrat rocheux correspondant aux anomalies de conductivité de même qu'entre celles-ci. Les chercheurs ont ensuite analysé la teneur en soufre total, en carbone total, en Fe2+ et en Fe3+ des échantillons de substrat rocheux prélevés dans chaque trou d'exploration.

Dans le premier quadrillage, les chercheurs ont mesuré la teneur en soufre total des échantillons de roches provenant d'un trou d'exploration correspondant à une anomalie prononcée de conductivité du sol. Par contraste, on a relevé une teneur en soufre total extremement réduite dans les échantillons de roches provenant d'un trou à proximité délibérément creuse à un endroit où aucune anomalie de conductivité n'avait été relevée. On a obtenu des résultats semblables dans le deuxième quadrillage. Les anomalies magnétiques correspondaient à toutes les anomalies de conductivité échantillonnees indiquant la présence de pyrrhotine sauf une. La combinaison des études de conductivité du sol avec des relevés magnétiques et électromagnétiques semble constituer une méthode pratique pour détecter une minéralisation de sulfures à faible profondeur dans la Formation d'Halifax. La Loi sur l'environnement Nouvelle-&#xX9;cosse devrait prévoir la réalisation de ce genre de relevés.

Traduit par la rédaction