ELI. R18/21/1985/1 Seena Tiainen Geologian tutkimuskeskus Geofysiikaa osasto Alueellieen &u tkimuksen ykgik.ka

Transkriptio

1 R18/21/1985/1 Seena Tiainen Geologian tutkimuskeskus Geofysiikaa osasto Alueellieen &u tkimuksen ykgik.ka KOKOELMA TAUSTATIETOJA KARTTALEHTIEN 3213 (KAWASNIEMI) JA 3214 (HANKASALMI) ALUEELLISTEN PAINOVOIMAKARTTOJEN TVijKINTAA VARTEN ELI OSARAPORETI KAUSIHARJOITTELI JAgA JS1Os1985 TBKEMÄSTÄ.NI TYOSTI

2 ALUKSI Painovoimakartoitus nk. Juva-Puula-alueella lahti liikkeelle malmiosaston esityksestä vuoden 1982 lopulla. Alueella on tavattu Ni-Cu kriittisia emaksisia intruusioita, joiden paikantamiseen ja tutkimiseen gravimetristen menetelmien on todettu sopivan. Alueelliset painovoimakartat lehtien 3213 ja osalta valmistuivat vv Alueellisella geofysikaalisella kartoituksella on myös laajempaa merkitystä esimerkiksi maankuoren rakennetutkimuksessa, kallioperakartoituksessa ja mahdollisissa myöhemmissa malminetsintaoperaatioissa. Käsillä olevaan raporttiin on koottu geologisia, geokemiallisia ja geofysikaalisia karttoja siten, että niitii on helppo vertailla keskenään ja nahda tulkittavien karttalehtien suhde ympäristöön (luku 1). Tiiman lisäksi raportissa esitetään yhteenveto karttalehtien 3213 ja 3214 kivilajien petrofysikaalisista ominaisuuksista (luvussa 2). Raportti perustuu monien eri henkilöiden suorittamaan työhön. Kiihamme heitä kaikkia. '!

3

4

5 Puulajärven ja graniitin itareunaa pitkin lehtien 3213 ja 3214 halki luode-kaakkosuunnassa. Nämä ruhjeet/siirrokset rajoittavat Puulan graniittia ja muodostavat mahdollisesti graniitin tektonisen kontaktin. Ruhjeiden välinen kulma on 24 astetta. 1.2 Maaperakartta Maaperäkarttaa (kuva 1-2) katsottaessa aluetta 3213 ja 3214 luonnehtivat pohjamoreenit (no 1). Avokallioita tai alueita, joissa maapeite on alle yksi metri, on lehden 3213 eteläosassa (no 2). Silmiinpistävää karttalehtien 3213 ja 3214 alueella on paljastumien puute. Lehden 3214 koilliskulmassa on pitkänomaisia kumpumoreeneja (no 3), joiden suunta on lähellä luode-kaakkoa. Vihreät delta-, reuna- ja saumamuodostumat (no 4) muodostavat karttalehtien 3213 ja 3214 länsiosissa koillislounais- ja taas karttalehtien itäpuolella kaakkoluodesuuntaisia pitkiä muodostumia. Kartan 1-2 länsiosassa on kaarimainen Sisa-Suomen reunamuodostuma (no 5), joka sijaitsee lähimmillään noin 15 km paassa lehden 3214 luoteisnurkasta. Turvekerrostumat (no 6, harmaat) seuraavat samoja edellä mainittu ja suuntia: luode-kaakkoa itäosissa ja lounas-koillista lansiosissa~. Lehtien 3213 ja 3214 alueelle sattuu paljon drumliineja (no 7), joidenka suuntaus -b noudattaa,!"luoteis-kaakkoa linjojen a ja d välissä seka pohjois-etelää linjan a lansipuolella. Drumliinialue alkaa Kangasniemen taajaman itäpuolella (a:n tai b:n kohdalta) ja jatkuu Haukivedelle Joroinen-Rantasalmi -linjalle saakka (c ja pohjoisempana d) yhdensuuntaisena Kotalahtivyöhykkeen kanssa. Kallioperakartasta 1-1 on huomattava Puulan graniitin kontaktin b' ja drumliinilinjan a läheisyys. Jäätikön uurresuunnat alueella ovat seuraavat: Lahden korkeudella yleisin suunta on hiukan vaille 360 astetta ja Jyväskylästä km etelään yleisin suunta on hiukan yli tai 0 astetta tasan. Alueella 3213 ja 3214 yleisin suunta on tasan tai hiukan vaille 340 astetta (335 tai 325 astetta). Suunnat on mitattu M. Haaviston toimittamasta kirjasta (1983). 1.3 Malmiesiintymat Tutkittava alue 3213 ja 3214 sijaitsee Kotalahtivyöhykkeen A ja Kylmäkoskivyöhykkeen, joka ei näy kuvassa 1-3, osittain ' rajaaman Keski-Suomen granitoidikompleksin reunalla. Alue ei kuulu kumpaankaan vyöhykkeeseen. Kotalahtivyöhykkeen alapuolella on useita jo louhittuja kaivoksia (~ällinmäki no 84 ja Kitula no 114) seka tutkittuja esiintymiä (~hensalo no 83), joista voidaan päätellä alueen olevan malmikriittisen. Noin 90 km paassa sijaitsevat jo louhitut Telkkälä (no 115) ja Ahokkala (no 116) rapakivigraniitin ja svekofennisten liuskeiden rajavyöhykkeessä. Hallinmäki, Kitula ja Ohensalo sijaitsevat svekofennisten liuskeiden ja granitoidien yhteydessä. Hallinmäki oli kuparikaivos ja Kitula Cu-Ni kaivos, joka sisälsi 1/8 kuparia ja 7/8 nikkelia. Ohensalon esiintymä sisältää 1/4 kuparia ja 3/4 nikkelia. Muita löytöjä ovat Venetekemä (no 1) ja Pyhajärven Selkäsaaret (no 2) karttalehdellä 3214 sekä Salmenkylä (no 3) karttalehdellä Venetekema on määritelty H. Papusen ja G.

6

7

8

9 Gorbunovin (1985) kokoamassa julkaisussa Ni-Cu esiintymaksi suhteessa 3:2. Pyhäjärven Selkäsaaret on määritelty nikkeliesiintymäksi ja Salmenkylä aiheeksi, jossa Ni-Cu-suhde on 1:l. Muita alueen ulkopuolella olevia pieniä esiintymiä svekofennisissa liuskeissa ovat Hallinmäen vieressä oleva pieni tutkittu Ni-kriittinen malmio (no 4), Co-Au (1:l) esiintymä (no 5) sekä grafiittiesiintymä (no 6). 1.4 Malmilohkarelöydöt Pääosa lohkarelöydöistä on viirimetallien siis kuparin, sinkin, lyijyn, nikkelin, koboltin seka rikkikiisun lohkareita (vihreät pallot no 1). Keskellä kuvaa 1-4 värimetallien lohkarejono A alkaa taipua paasuunnasta luode-kaakosta pohjois-etelasuuntaan (B). Värimetallien pallot seuraavat harju-, delta-, reuna- ja saumamuodostumia esimerkkeinä C:t sekä paikoin kumpumoreeneja D tai kulkevat kumpumoreenien kanssa yhdensuuntaisesti (E osoittaa kumpumoreenin keskimääräisen keskikohdan). Rautametalliviuhkat (mustia no 2), jotka tarkoittavat Fe:tä, Cr:aa, Mn:ää, Ti:ta ja V:ta, saavat samoja suuntia kuin värimetallit. Harvinaisia jalometalleja (siniset pallot no 3) Ag, Mo, W, Sn, Sb ja Au esiintyy lehtien 3213 ja 3214 alueella 'Ir enemmän kuin4 rautametalleja. Harvinaiset jalometallit kuvassa 1-4 ovat useammin granodioriitin yhteydessä kuin muiden kivilajien. Yksi jalometallien keskittymä ei jaitsee Laatokka-Perämerivyöhykkeen gravimetrisen minimin etela-lounaisreunalla kuvan ylälaidassa (3a) (~ou~uer-anomalian gradienttivyöhykkeessa) ja toinen Kaakkois-Suomen rapakivialueen lansireunalla (3b). U- ja Th-lohkareet (~unaiset pallot no 4) sijaitsevat koillis-ja lounaiskulmissa kuvassa 1-4 eikä niitä satu lehtien ja 3214 alueelle. b Hallinmäki (no 84) ja Ni-malmio (no 5) seka siita kaivokset koilliseen esim. Kotalahti (no 96) saavat malmilohkarelöydöissa viuhkan, jonka suunta on luoteesta kaakkoon. Ohensalolla (no 83) on pohjois-etelasuuntainen viuhka. Lännessä olevalla Co-Au esiintymalla (no 6). on koillinen-lounassuunta vallalla Co:n ja luode-kaakkosuunta Au:n viuhkan suhteen. Venetekemän (no 7) ja Selkäsaarten lohkareistot (no 8) noudattavat luode-kaakkoeuuntaa ja Salmenkylän (no 9) ilmeisesti pohjois-eteliieuuntaa. Kitula (no 114) on esimerkkinä siita, ettei aina ole näkyvissä selvää lohkareistoa. Geodeettisen Laitoksen julkaisemasta Bouguer-anomaliakartasta (kuva 1 ) joka perustuu gravimetrisiin mittauksiin keskimäarin 5 km pisteverkolla, nähdään, että rapakivigraniitin kohdalla on suuri negatiivinen anomalia kartan eteläosassa (no 1). S. Elo (1981) on arvioinut keskimaaraiseksi rapakivesta johtuvaksi residuaalianomaliakei -39 mgal perustuen Bougeranomalian laaja-alaiaeen korrelaatioon maankohoamisen kanssa. Positiivinen anomaliavyöhyke (no 2) kiertää ko. anomaliaminimia ja on tulkittu johtuvaksi rapakiven alla olevasta massaylijaamasta (s. Elo, 1981). (~atso oheista kuvaa.)

10

11

12 1.6 Aeromagneettinen korkealentokartta Aeromagneettinen totaali-intensiteetin jäännösanomaliakartta kilometri maan pinnasta ylöspäin (kuva 1-7) antaa seuraavia tuloksia: Keskellii idaatki länteen kaartuva negatiivinen anomaliavyöhyke (no 1) on svekofennisten liuskeiden eekä paikoin graniittien kohdalla (minimiarvo -350 n~). Rapakivigraniittimaasiivin (no 2) itäosassa on negatiivinen anomalia, kun taas länsiosassa on laaja pehmeäpiirteinen todennäköisesti syvältä tuleva aeromagneettinen maximi (noin 300 n~). Muutosvyöhykkeessä on mahdollisesti syvämurros. L. Alueella 3213 ja 3214 kulkee syvä negatiivinen anomalia (no 3) luoteesta kaakkoon Salmenkylän gabron (no 8') ja Kutemajärven gabron (no 9') välistä (minimiarvo -350 n~). Kuten gravimetrisessa kartassa 1-5 on tässäkin kartassa hahmoteltu Puulajärven kontaktit A ja b sekä drumliinikenttien rajat a', b', c' ja d'. Minimi no 3 jää suurimmaksi osaksi drumliinikenttien linjojen b ja b' väliin. Samassa kohtaa sijaitsee gravimetrinen minimi no 6. Viivan c' kohdalla on magneettinen porras. Sen lounaispuolella (no 4) nahdëän laaja-alainen tausta, joka häviää c' koillispyolella (no 5). Linjan d' kohdalla sijaitsee myöe magneet tined porras. Drumliinilinjojen kohdalla tapahtuu alueellisia muutoksia maan magneettikentässä, tosin korrelaation perimmäinen syy on epäselvä. Karttalehdellä kulkee anomaliamaximi, noin nt (no 6) lounaasta koilliseen. Karttalehden 3214 itäosassa on huomattava magneettinen blokki (no 7 maksimi 250 n~), joka on Pyhäjärven itäpuolella. Ylemmäisen gabro (no 8) erottuu myös selvästi positiivisena anomaliana (maksimi 0-50 n~). Gravimetrisen kartan maksimi no 3' korreloi laaja-alaisen magneettisen maximin kanssa. Samoin gravimetriset maximit 4' ja 5' korreloivat terävien magneettisten anomaliajonojen kanssa. 1.7 Geokemialliset kartat Sekä Ni:n mittausarvo/painotettu mediaani -kartassa (kuva 1-8) et ta Ni-residuaalikartassa (kuva 1-9) on värillinen pohja sama, ja se ilmaisee Ni:n painotettua mediaania. Kartoissa luoteesta eteläkaakkoon ovat syvät minimit (no 1 ) sekä koillisessa että lounaassa maximit (no 2). Minimit ovat ppm suuruisia. Muutaman muun samanlaisen kanssa ne ovat syvimmät Suomessa. Minimia, joka sattuu kutakuinkin Keski-Suomen granitoidikompleksin kohdalle, rajoittaa pohjoisessa Kotalahtivyöhyke A ja etelässä kaarimainen Kylmi4koskivyöhyke, joka nakyy moreenikartoissa lounaisena maximina (no 2). Kylmäkoskivyöhyke päättyy rapakivigraniittialueeaeen, joka nakyy miniminä no 1. Siis kummatkin vyöhykkeet näkyvät Ni:n painotetun mediaanin maximina. Koillisessa maximi on ppm ja lounaassa 21.2 ppm luokkaa. Cu-pitoisuus on kummassakin kartassa ilmaistu pallojen harmaasävyinä, jolloin esim. Outokummun (no 3) kohdalla koillisessa eaavutetaan (maximi) 53.4 ppm arvoinen harmaasävy. Pienimmat pohja-arvot ovat 18.5 ppm luokkaa kummassakin kuvassa

13

14

15

16 (no 4). Palloisaa ei merkitse ainoastaan savy, vaan myös pallon läpimitta 'on tärkeä. Kartasta riippuen läpimitta on Ni:n mittausarvon/painotetun mediaanin tai Ni-residuaalin funktio. Suurimmat maximit palloissa ovat keskittyneet koilliseen ja lounaaseen. Kartan 1-8 kalvolle on merkitty malmieeiintymäkartan esiintymiä vertailun vuokei. 1' on Venetekemä, 2' Pyhäjärvi, 3' Salmenkyla, 4' Hällinmäen vieressa oleva pieni Ni-esiintymä, 5' Co-Au esiintymä ja 6' grafiittiesiintymä. Venetekemä ja Pyhäjärvi osuvat pallon kohdalle, jonka savy on pprn kuparia, ja läpimittansa ansiosta se saa noin 2.5 pprn Ni:n mittausarvon/painotetun mediaanin arvon. Salmenkylä (no 3') osuu palloon ja Ohensalo (no 83) on pallon vieressa, joka harmaasävyltään vastaa pohjalukemaa, 18.5 pprn kuparia ja saa läpimittansa ansiosta 1.9 pprn Ni:n mittausarvon/painotetun mediaanin arvon. Hällinmäki (no 84) osuu pienen pallon kohdalle, jonka arvo on PPm kuparia. Ni:n mittausarvon/painotetun mediaanin arvo on noin 0.8 ppm. Hällinmäen vieressa olevassa Ni-pitoisessa malmiossa (no 4') on Cu pohjalukemissa ja Ni:n mittauearvo/painotettu mediaani noin 1.4 ppm. $0-Au eeiintymä (no 5') ja grafiittiesiintymä (no 6') eivät satu g~~aripalloihin, ja ne sijaitsevat kuten edellisetkin esiintymät Ni:n painotetun mediaanin minimin kohdalla. Kitula (no 114) sijaitsee myös Ni:n painotetun mediaanin minimin kohdalla hipoen palloa, jossa kupari on pohjalukemisea ja Ni:n mittausarvo/painotettu mediaani 1.0 ppm. Kotalahti (no 96) on erilaisessa geokemiallisessa ympäristössä. Ni:n painotettu mediaani on keskimäärin 17.5 pprn luokkaa. Cu on ppm:n välillä ja Ni:n mittauearvo/painotettu mediaani 2.4 ppm. Kotalahtivyöhyke A kulkee juuri tässä muutosvyöhykkeessä. Ni-residuaalikartassa 1-9 Venetekemä (no 1') ja Pyhäjärvi (no 2') 'osuvat palloon, jonka kuparipitoisuus on ? pprn ja Ni-residuaali noin 31 ppm. Salmenkyla (no 3') ja Ni-pitoinen malmio (no 4') ovat erittäin lähellä palloja, joidenka Cu-pitoisuus on minimissä. Niiden Ni-residuaali on Salmenkylällä noin 25 pprn ja Ni-malmiolla noin 21 ppm. Co-Au esiintymä (no 5') ja grafiittiesiintymä (no 6') ovat kauempana kuparipalloista. Kitula (no 114) sattuu lähelle pohjatasopalloa. Hällinmäki (no 84) on Cu-pitoisuudeltaan PPm luokkaa ja Ni-residuaaliltaan noin 14 ppm. Myös kuvassa 1-9 Kotalahti (no 96) on erilaisessa geokemiallisessa ympäristössä kuin tämän kappaleen muut esiintymät. Sen kuparipitoisuus on pprn ja Ni-residuaali noin 38 ppm. Kun verrataan ko. geokemian karttoja kallioperäkarttaan 1-1, huomataan, että Puulan graniitin kontakti (A' ja b') sattuu kohdalle, jossa geokemiallisen kartan 1-8 tai 1-9 mukaan luoteinen minimi piiättyy. Lisäksi Salmenkylän gabro (no 8') ja Kutemajärven gabro (no 9') reunustavat ko. minimiä, jossa sijaitsee myös gravimetrinen ja magneettinen minimi. Verrattaessa maaperäkarttaan 1-2 mielenkiintoa herättää drumliinivyöhykkeen reunan (c' ja d' 1 sat tuminen muutosvyöhykkeeseen. Varsinkin c' kulkee usean hyvän Cu-pitoisen

17

18

19 1 - Kuva 1-11: Bariumin moreenikartta 1CP:llH. Pistelkm Valmistunut 1984.

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32 2.1 Vulkaniitit Kaikki vulkaniitit yhdessä muodostavat kolmehuippuisia histogrammeja. Kun verrataan taulukon kaksi avulla alueen ja Suomen keskiarvoja, keskihajontaan on syytä kiinnittää huomiota. Kuvaa 2-2 katsottaessa huomataan, että emäksinen vulkaniitti on tiheintä ja hapan kevyintä. Emäksisellä vulkaniitilla huomataan kaksi näytettä kuvassa 2-3, jotka saavat huomattavan korkeat arvot n kg/m**3. Myös happamissa vulkaniiteissa on yksi erittäin tiheä (yli 2900 kg/m**3) näyte keskiarvoihin verrattuna. Tämä arvo menee tiheimpien emiiksisten vulkaniittienkin yli paitsi edellä mainittujen kahden näytteen. Vulkaniitin suskeptibiliteetilla on suurin keskiarvo ja emäksisellä pienin, vaikka koko Suomen keskiarvoissa emäksinen vulkaniitti saa suurimman arvon ja vulkaniitti sitä lähellä olevan toiseksi suurimman arvon. Remanenssissa taas emäksisen vulkaniitin keskiarvo on suurin, intermediäärisen pienin ja happaman vulkaniitin arvo noin kolme kertaa intermediäärinen keskiarvo. Esimerkin vuoksi tutkimme vulkaniittien tapauksessa myös histogrammin ositusta normaalijakautuneisiin (tiheys) ja log-normaal+jakautuneiaiin (suskeptibiliteetti) komponentteihin (taulukko "3). Tiheydessä ryhmä 1 edustaa haqpamia, II intermediäärisiä ja II 1 emäksisiä vulkaniitteja. Intermediaäriset vulkaniitit ovat lisääntyneet 17 näytteellä, jos luokitellaan vulkaniitteja pelkästään tiheyden mukaan. Kasvu on tapahtunut emäksisten vulkaniittien (pudotus 11 kpl kolmeen) ja vulkaniittien kustannuksella. Happaman vulkaniitin (ryhmä 1) kohdalla todetaan, että kappalemääräinen menetys on pienin, mutta kyseessä eivät ole samat happamat näytteet. Kuvassa 2-3 todettiin jo harvinaisen tihea niiyte yli 2900 kg/m**3 happamaksi vulkaniitiksi. Keveimmistä intermediäärisistä näytteistä on osa tiheyden. perusteella happamia. Yksi puuttuva näyte koko vulkaniittien summasta sijoittuu erikoisen happaman (ja keveän) vulkaniitin kohdalle. Voidaan siis todeta, ettei geologien antamat nimet korreloi tiheyden avulla luokiteltujen nimien kanssa. Toisin sanoen jos ko. tietojen perusteella nimettäisiin kiviä, voisi nimitykset muuttua tiettyjen kivien kohdalla. Suskeptibiliteetissa käytettiin histogrammin ositusta log-normaalijakautuman komponentteihin. Keskiha jonta ei log-normaalitapauksessa ilmaise yhtä pitkää pätkää kuvaajan eri kohdissa. (siksi hajonnat on jätetty pois taulukosta 3.) Ryhmä 1 on paramagneettinen ryhma, jonka rautapitoisuus on 4.4 paino-% (R. Puranen, 1976). Ryhmät II ja II1 ovat ferromagneettisia. Magnetiittipitoisuudet ovat 0.1 % luokkaa ryhmässä II ja 1 % ryhmässä 111. Jos kyseessä olisi magneettikiisu, tarvittaisiin sitä moninkertainen määrä samanlaisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Kuvasta 2-3 nähdään, että ryhmän II1 aiheuttajat ovat lähinnä vulkaniitit ja intermediääriset vulkaniitit. Lopputuloksena voidaan sanoa, että vulkaniittien suskeptibiliteetteihin liittyy selvä kolmihuippuinen histogrammi, mutta sen geologista merkitysta ei vielä tiedetä.

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55