MAAPERAN HIENOAINEKSEN ALKUPERA-

Transkriptio

1

2 MAAPERAN HIENOAINEKSEN ALKUPERA- KIVILAJEISTA KOKEMAEN-EURAN ALUEELLA, LOUNAIS-SUOMESSA Pro gradu-tutkielma Turun yliopisto Maaperägeologian osasto Timo Äikas 1977

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 Diabaasi. Hiekkakiveä nuorempi, jotuniseen ikäryhmään kuuluva kivilaji on hiekkakivialueella esiintyvä oliviinidiabaasi. Se muodostaa mutkittelevia juonia ja paikoin laajempia yhtenäisiä kivilajialueita. Eskola (1925, s. 322) piti todennäköisenä, että diabaasi on levinnyt syntyvaiheessaan sulassa tilassa pystysuoran suunnan lisäksi vaakasuoraan suuntaan, joko laavapatjoina maanpinnalle tai kerros juonina hiekkakivikerrosten väliin. Tällainen syntytapa selittää diabaasin esiintymisen laajempina alueina seka esiintymisen hiekkakiven päällä, jota Marttila (1969, s. 27) on kuvannut Kipe rjärvelta. Diabaasiesiintymien reunaosissa kivilaji on maastohavaintojen perusteella tummaa ja pienirakeista. Keskiosassa kivilaji on keskikarkearakeista, vtiriltään vaaleampaa ja siinä on havaittavis sa ki - vilajille tyypillinen liistakkeinen rakenne. Karkeampirakeiset osueet ovat rakoilleita ja paikoin niitä peittää rapautumiskerros. Diabaasin päämineraalit ovat plagioklaasi, oliviini, augiitti ja magnetiitti (Eskola 1925, s ). Gneissigraniiteiksi nimittää Sederholm (1 91 3) hiekkakivialueen poh- jois - ja itäpuolella esiintyviä kivilajeja. Maastohavaintojen perus - teella nämä ovat migmatiittisia gneisse ja, joiden mineraalikoostumus vastaa kvartsi- ja granodioriittia. Niiden päämineraaleina e siintyvät plagioklaasi, kvartsi, biotiitti ja sarvivälke. Runsaasti

19

20

21

22 kulutuskestavyydesta ja rakoilutaipumukse sta johtuvaa, ilmakuvilta tulkittavaa kuviointia on havainnollistettu lineamenttihavainnoin (~uva 6, s. 18) Maalajit Moreeni on Kokemäen-Euran alueen yleisin maalaji (Liite 2, maaperäkartta). Kasautumismuotoina esiintyy drumliineita ja reunamoreeneita yleisesti (Tikkanen 1973, s ). Moreenipeitteessa on havaittavissa kumputopografiaa sekä vakoutumista (fluting surface) (Tikkanen 1973, s ). Alueen länsiosassa esiintyy moreeniaineksesta koostuneita selänteita, joissa on todettu lajittuneesta aineksesta muodostuneita kerroksia (Lindroos 1977, s ). Hiekkamoreeni on moreenialueilla tehtyjen kairausten ja koekuoppien perusteella yleisin moreenityyppi (Suunnittelukeskus Oy 1975). Moreenit ovat pintaosastaan huuhtoutuneita. Tätä osoittavat moreenin kiviaineksen lievä pyöristyneisyys, kivien puhtaus ja kairaamalla (Suunnittelukeskus Oy 1975) havaittu yleinen hiekkaa ja kiviä sisältävä pintakerros.

23

24

25

26

27

28

29

30 suhteellisen korkea maasalpapitoisuus sek a alhainen biotiitin määrä. Näiden mineraalien välinen suhde on Simosen ja Kouvon (1 95 5, s. 6 1) tutkimis sa hiekkakivinaytteis sa samanlaatuinen. Korkea kvartsipitoisuus (yli 60 OJo) on Borgst römin (1 924) mukaan luonteenomaista hiekkakivialueen hiekkalajitteelle. Tätä hän pi- tää hiekkakiven koostumuksesta johtuvana piirteenä. Samalla ta- voin pitää Ruotsissa du Rietz (1 953, s. 388 ) analysoimansa ran- tahiekan korkeaa kvartsipitoisuutta (79 OJo) aineksen hiekkakivial- kuperastä johtuvana. Simosen ja Kouvon (1955, s. 61) ja Marttilan (1969, s. 44) hiekkakivinäytteistä maarittamat kvartsipitoisuudet ovat pienemmät kuin taulukossa 2 esitetyt hiekkakivialueen maanäytteiden kvartsipitoisuudet. Tähän on syynä kvartsin muita mineraaleja parempi kestävyys fysikaalista ja kemiallista rapautumista vastaan. Preglasiaalikautisessa rapautumisprosessissa ja jaatiköitymisen aikana ovat helpommin rapautuvat mineraalit, maasalvat, biotiitti, amfibolit, pyrokseenit ja oliviini hajonneet muodostaen savimineraaleja. Täten jäljelle jäänyt mineraaliaines on rikastunut kvartsin suhteen. Oliviini ja pyrokseeni ovat yleisiä mineraaleja hiekkakivialueella esiintyvas sa diabaasis sa. Niiden vähäinen esiintyminen tutkittujen maanäytteiden mineraalikoostumuksessa johtuu diabaas ialueiden piene s ta pinta- alasta hiekkakiveen verrattuna, diabaasin vahaisemmästa kulumisesta jaatiköitymisvaiheecsa hiekkakiveen

31

32 verrattuna seka näiden mineraalien herkasta hajoamisesta savi- mineraaleiksi. Soverin (1969, s. 78) mukaan on diabaasin hiou- 3 3 tumisarvo 5-8 cm /50 cm, kun taas hiekkakiven hioutumisarvo 3 3 on cm /50 cm. Tämän perusteella on diabaasi kivilajina paremmin jäätikön hiovaa kulutusta kestävää kuin hiekkakivi, joka myös on havaittavissa hiekkakivialueen pinnanmuodoissa, joissa diabaasialueet ovat hiekkakiven pintaa korkeammalla (Tikkanen 1973, s ). Oliviinin ja pyrokseenien ohella on diabaasissa paamineraalina e siintyva plagioklaasi rapautumisherkempaa kuin hiekkakive s sa e siintyva kalimaasalpa. Diabaasin paikoitellen suuri raekoko edis - t 3a myös kemiallista rapautumista (Uusinoka 1976, s ). Maastossa on havaittavissa diabaasipaljastuman pinnalla usein ra- pautumiskerros (~indroos 1973, S. 72). Maanaytteissa havaitut aksessorimineraalit esiintyvät yleise sti hiekkakivessa (Marttila 1969, s ). Malmimineraaleista esiintyy magnetiittia runsaasti diabaasissa (Eskola 1925, s. 323), mutta magnetiitti ja hematiitti esiintyvat yleisesti myös hiekkakivessa (Marttila 1969, s. 60). Näyte No. 9 poikkeaa mineraalikoosturnuksensa suhteen muista Kokemaen- Euran alueen maanaytteista. Näytteen materiaali on läheltä diabaasikallion pintaa, jolloin jaatikössa kulkeutuneeseen moreeniainekseen on sekoittunut diabaasin

33

34

35 5. 2 Kvartsirakeiden pintarakenne, pyöristyneisyys j a diage - neettiset piirteet Mineraalikoostumuksen maarittami sen yhteydes sä tutkittiin kvartsirakeista myös niiden pintarakenne seka pyöri stynei syys. Pintarakenteen perusteella kvartsirakeet jaettiin taysin himmeapintaisiin seka kirkkaisiin. Hirnmeapintaiset kvartsirakeet tunnistettiin Cailleux'n (1952) osoittamalla menetelmalla ja niihin luettiin kuuluviksi pinnaltaan taysin mattapintaiset, lapinakymattömat tai lähes lapinakymattömat kvartsirakeet. Muut kvartsirakeet oli - vat pinnaltaan kirkkaita, läpinakyvia tai naarmuuntuneita ja kuoppaisia (pitted), tällaisia esiintyi enemmistönä moreenin kvartsirakeiden joukossa. Kvartsirakeiden pyöristyneisyysaste määritettiin vertaamalla nii - ta Powersin (1953, s. 118) esittämään apukuvioon. Pyöristyneisyysasteet olivat: hyvin sarmikas (HS), sarmikäs (S), puoli-särmikas (PS), puoli- pyöristynyt (PP), pyöristynyt (P) ja hyvin pyöristynyt (HP). Apukuvio on esitetty kuvassa 9, s. 33. Kvartsirakeiden himmeapintaisuutta on yleisimmin pidetty eolisen toiminnan aiheuttamana, jolloin ne tuulen kuljettavan vaikutuksen voimasta törmäävät toisiinsa ja muuttuvat pinnaltaan vähitellen himmeiksi ja lapinakymattömiksi (Cailleux 1952). Kuenen ja Perdock

36

37 pinnalle kehittyy usein diagenee sin aikana sekundaarinen, diage - neettiseksi kvartsiksi nimitettävä kvartsikerros. Satakunnan hiekkakiven himmeapintaisten kvartsirakeiden alkuperä on todennäköisesti Margolisin ja Krinsleyn (197 1) kuvaama syntytapa. Hiekkakivikerrostuma on Marttilan (1969, s. 138) mukaan sedimentoitunut matalaan veteen delta-tyyppi sena muodostumana. Taten se ei olisi ollut alttiina aavikkoilmaston kvartsirakeita syövyttavalle vaikutukselle eikä liioin laaja-alaiselle tuulen toiminnalle, jotka olisivat aiheuttaneet kvartsirakeiden himmeapintaisuuden. Tutkituis sa maanaytteis sa havaitut himmeapintais et kvartsirakeet on esitetty prosenttiosuuksina tutkittujen kvartsirakeiden maäräs- ta taulukossa 2, s. 28. Tuloksesta havaitaan, että himmeapintaisia kvart sirakeita e siintyy runsaasti hiekkakivialueen maanaytteis sa ( ). H' immea- pintaisia kvartsirakeidta esiintyi myös muualta Suomesta otettujen näytteiden kvartsirakeiden joukossa. Kinnusen (1 975, s ) ja Perttusen (1 976, s. 126) mukaan himmeäpintaiset kvartsirakeet ovat peraisin hiekkakivesta, preglasiaalisesta aineksesta tai ne ovat kulkeutuneet tuulen mukana (Kinnunen , s. 2 5). Nämä kvart sirakeet ovat kuitenkin todennäköise sti peraisin kallio - perän hierto - ja myloniittivyöhykkeista, joissa mineraaliaines on

38

39

40

41 mineraaleja tai pieniä kivilajipalasia (Schneiderhöhn 1943, s. 20), mutta ne voivat sisältää myös ne stettä, kaasua, kiinteää ainetta tai näiden yhdistelmiä (Smith 1953, S ). Kvartsissa tavataan kaikkia näitä sulkeiimatyyppejä (Frondel 1962, s ). Kvart si voi sisältää fluidisulkeurnia, jotka ovat jäännöksiä mine - raalia ympäröineestä nesteisestä faasista - fluidista, mineraalin kiteytyessa tai uudelleen kiteytyessa (Ermakov 1965, s ) sekä mineraalisulkeumia. Mineraalisulkeumat kuvastavat usein ympäröivän kivilajin mineraaleja (Eskola 1939, s ). Diageneesissä on detritaalisen kvartsirakeen ympärille voinut kehittyä sekundäärinen kvartsikerros, jossa on yleisesti sulkeumina sedimenttikiven muuta ainesta (Pettijohn et al. 1972, s ). Detri taalisen kvartsin alkuperäkivilajeja on jäljitetty kvartsin sulkeumien perusteella. Ensimmäisenä menetelmää käytti Tyler (1936) ja jäljitti Wisconsinin St. Peter -hiekkakivimuodostuman kvartsi- rakeiden alkuperän kolmeen graniitti -, kahteen liuske - ja kahteen gneissiesiintymään. Myöhemmin ovat Simanovich ja Ivensen (1973), Kholief (1975) ja Kinnunen (1975) käyttäneet sulkeumaparageneettis - ta menetelmää detritaalisten kvartsirakeiden alkuperakivilajin jäljittämiseksi. Blatt et al. (1972, s. 276) pitävät sulkeumien käyttöä epäluotetta- vana menetelmänä alkuperakivilajin mäarittämiseksi. Syinä ovat

42

43

44

45 Kemijärven (näyte No. 1 1) maanäytteen sisaltam8t tutkitut kvartsirakeet ovat Kinnusen (1975, s ) tuloksiin verrattuna peräisin kvartsijuonista ja metamorfisesta kallioperästa. Tämän naytteen sulkeumaseurueet poikkeavat hiekkakivialueen näytteiden kvartsirakeiden sulkeuma seuruei sta. Näytteen No. 13 tutkitut kvartsirakeet ovat niiden sisältämien sulkeumien perusteella lähtöisin kvartsijuonista ja graniiteista. Näiden kvartsirakeiden sulkeumaseurueet eivät poikkea hiekkakivialueen kvartsirakeiden sulkeurnaseurueista. Kaikissa näytteissä havaittiin kvartsirakeiden halkeamataytteena limoniittia, joka on todennäköise sti syntynyt kvart sirakeisiin niiden irrottua kallioperastä. Hiekkakivialueen maanäytteiden kvartsirakeissa havaittiin halkeamatäytteenä myös hiekkakiven iskosainesta; serisiittiä ja kvartsia. Hiekkakivialueen kvartsirakeissa havaittiin sekundäaristen fluidisulkeumatasojen päättyvän alkuperäisen kvartsirakeen ja sekundäarisen kvartsikerroksen rajapinnalla (kuva 12, s. 44). Tallainen ilmiö on havaittavissa myös hiekkakiven kvartsirakee s sa (kuva 13, s. 44). Syyt hiekkakivialueen kvartsirakeiden ja naytteen No. 13 kvartsi- rakeiden sulkeumien samankaltaisuuteen johtuvat tämän näytteen

46

47

48 Hiekkakivialueen tutkituis sa kvart sirakeis sa havaittu serisiitti- kvartsihalkeamatayte on ainoa ~ulkeumapara~eneettinen hiekkaki- vialkuperaan viittaava ominaisuus.

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63 LIITE 1. i - Näy f feenof fopis te J" - Seisminen luofauslinja

64