Geologian tutkimuskeskus Pohjois-Suomen aluetoimisto M19/4611/99/1/82 KUUSAMO Kokanlampi Risto Vartiainen

Transkriptio

1 Geologian tutkimuskeskus Pohjois-Suomen aluetoimisto M19/4611/99/1/82 KUUSAMO Kokanlampi Risto Vartiainen KAOLIINITUTKIMUKSET KUUSAMON KOKANLAMMELLA

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä Tekijät Risto Vartiainen Raportin laji M19/4611/-99/1/82 Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Raportin nimi Kaoliinitutkimukset Kuusamon Kokanlammella Tiivistelmä Kokanlammen kaoliinitutkimukset ovat käynnistyneet malmitutkimusten yhteydessä luvulla havaitusta kaoliinipitoisesta rapakalliosta, josta saatujen näytteiden kaoliniittipitoisuus oli parhaimmillaan yli 70 %. Aiemmin tehtyjä magneettisia ja VLF-R -mittauksia täydennettiin gravimetrauksella ja alueella tehtiin näytteenotto raskaalla iskuporakalustolla. Näytteenotolla selvitettiin, että kysessä on osittain savimainen rapakallio, jota peittää keskimäärin yli 20 metrin paksuinen moreenikerros. Rapakallion savimaisista osista saatiin edustavat näytteet, joista analysoitiin mineraloginen ja kemiallinen koostumus sekä vaaleus ja keltaisuus. Tulosten mukaan yksittäisten näytteiden kaoliniittipitoisuus on - 20 μm fraktiossa parhaimmillaan noin 65 %, vaaleus noin 67 % ja keltaisuus noin 10 %. Keskimäärin näytteiden laatu on kuitenkin selvästi heikompi eikä tutkittu esiintymä kelpaa pigmenttituotteiden raaka-aineeksi. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Kokanlampi, Kuusamo, kaoliini, kaoliniitti, smektiitti, pigmentit, rapakallio, gravimetraus, iskuporanäytteenotto Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Oulun lääni, Kuusamo, Kokanlampi Karttalehdet C Muut tiedot Arkistosarjan nimi M19 Arkistotunnus Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus liitettä Suomi

3 GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date Authors Risto Vartiainen Type of report M19/4611/-99/1/82 Commissioned by Geological Survey of Finland Title of report Kaoliinitutkimukset Kuusamon Kokanlammella Abstract The Kokanlampi kaolin occurence has been found during the exploration carried out by the GSF in the late 1980 s. The best samples showed more than 70 % kaolinite content. The earlier electromagnetic and magnetic measurements were supplemented by gravity mesurements and a percussion drilling program was carried out. The drilling of the target revealed that the weathered rock contains clayey parts and is underlying a thick till layer. The samples were taken from the clayey parts of the occurrence and analysed. The best results of separate samples yielded 65 % kaolinite content, 67 % brightness and 10 % yellowness in the - 20 μm fraction. However the average kaolinite content and brightness were significantly lower which makes the Kokanlampi occurrence worthless as a raw material of paper pigment products. Keywords Kokanlampi, Kuusamo, kaolin, kaolinite, smectite, pigments, weathered rock, gravity measurements, percussion drilling Geographical area Finland, County of Oulu; Kuusamo, Kokanlampi Map sheet C Other information Report serial Archive code M19 Pages Language Price Confidentiality appendices Finnish

4 2 SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO 1.1. Tausta ja aikaisemmat tutkimukset 1.2. Tutkimusalueen sijainti 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET JA NIIDEN TULOKSET 2.1. Maastomittaukset 2.2. Iskuporanäyttenotto 2.3. Laboratoriotutkimukset Raekokojakauma Vaaleus ja keltaisuus Mineraalikoostumus Kemiallinen koostumus 3. AIHEEN ARVIOINTI KIRJALLISUUSVIITTEET LIITTEET LIITTYY -MATERIAALI

5 3 1. JOHDANTO 1.1. Tausta ja aikaisemmat tutkimukset Kokanlammen rapakalliotutkimukset ovat käynnistyneet malmitutkimusten yhteydessä 1980-luvulla havaitusta reaali- ja imaginaarianomaliasta. Kohteella on suoritettu näytteenottoa v Lumikko- ja POKA-kalustoilla, mutta paksut maapeitteet ovat vaikeuttaneet näytteenottoa ja sen vuoksi näytteitä on saatu vain viidestä pisteestä. Rapauman olemassaolosta oli kuitenkin saatu selvät todisteet ja parhaissa näytteissä kaoliniittipitoisuus oli % ja kvartsipitoisuus 0-30 % (Vanhanen 1990). Näytteiden korkean kaoliniittipitoisuuden vuoksi tutkimuksiin päätettiin ryhtyä vielä kerran Tutkimusalueen sijainti Tutkimusalue sijaitsee Kuusamon kunnassa karttalehdellä C noin 10 kilometriä Rukatunturilta länteen (liite 1). Keskellä tutkimusaluetta sijaitsee Ylimmäinen Kokanlampi, jota ympäröi vetinen ja huonosti työkoneita kantava suo. Alueelle on tehty valtausvaraus vuonna 1997, mutta ei valtausta. Tutkimusalueen maapohja on yksityisten omistuksessa. 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET JA NIIDEN TULOKSET 2.1. Geofysikaaliset maastomittaukset Aluella on tehty VLF-R -mittauksia ja magnetometrausta vuonna 1988 kahdella itä-länsisuuntaisella, 800 metrin pituisella linjalla. Mittauspisteväli oli 10 m. Mittausta täydennettiin vuonna 1996 gravimetraamalla pohjoisempaa VLF-R -linjaa pitkin ja lisäksi sitä vastaan kohtisuorasti anomalian poikki (liite 3). Gravimetrausta tehtiin yhteensä 2000 m pistevälin ollessa 20 m. Mittaustulokset (liite 2) indikoivat selvästi, että kyseessä olisi ei-magneettinen rapauma, jonka laajuus on maksimissaan noin 350 m x 500 m Iskuporanäyttenotto Alueelle suunniteltiin geofysikaalisten mittausten perusteella 11 pisteen näytteenotto kahta toisiaan vastaan kohtisuoraa linjaa pitkin. Kaikki reiät olivat pystyreikiä ja näytteenottopisteiden väli oli 100 m.

6 4 Näytteenottoa yritettiin ensin kairaamalla Suomen Malmi Oy:n GM200 -yksiköllä keväällä Yritys kuitenkin epäonnistui, koska kokkareinen rapakallio tukki terän toistuvasti eikä näytteenotto teräputken ulkoputkellakaan onnistunut. Työhön asetettiin joulukuussa 1997 Geokeskus Oy:n raskas porakone GMT300, jolla näytteenotto onnistui kohtalaisesti. Kovien kerrosten läpi porattaessa joudutaan kuitenkin käyttämään vesihuuhtelua, jolloin mahdollinen saviaines menetetään huuhteluveden mukana. Näytteenotto tehtiin alkuperäisen suunnitelman mukaisesti (liite 3). Reikiä R406 ja R407 ei kuitenkaan porattu, koska niissä ei Suomen Malmi Oy:n aiemmassa kairauksessa todettu merkkejä rapakalliosta. Reikien syvyys vaihteli 29,50-62,70 metriin. Maapeitteiden paksuus vaihteli metriin keskiarvon ollessa noin 21 metriä. Yhdeksästä poratusta pisteestä kaikkiaan seitsemästä löydettiin rapakallio, joka ei läheskään aina ollut savimaista ja jouduttiin siksi iskuporaamaan vesihuuhtelua käyttäen. Savimaisista osista otettiin näytteet näytteenottimella ilman vesihuuhtelua. Näyteraportoinnit ja kairaajien huomiot mm. näytteenottotavasta on koottu liitteeseen Laboratoriotutkimukset Näytteistä valittiin tarkempiin analyyseihin 35 näytepätkää, joiksi valittiin vain ottimella otettuja häiriintymättömiä näytteitä. Näytteitä yhdisteltiin rei ittäin siten, että lopullisia analysoitavia näytteitä oli 9 kpl. Näytteistä analysoitiin vaaleus ja keltaisuus, mineraloginen koostumus (XRD) ja kemiallinen koostumus (XRF). Näytteet on analysoitu GTK:n mineraalilaboratoriossa Otaniemessä Vaaleus ja keltaisuus Vaaleus- ja keltaisuusarvot määritettiin Minolta -värimittarilla -20 μm fraktiosta ja ne on ilmoitettu Minolta -arvoina (liite 4). Parhaat vaaleudet olivat noin 67, tosin vain noin 2 metrin matkalla reiässä R410. Kaikkien näytteiden vaaleuden keskiarvo oli vain 52. Keltaisuusarvot olivat korkeita ja vain kahden näytteen keltaisuusarvo oli alle kymmenen keskiarvon ollessa yli 18. Paperin päällysteaineena käytettävän kaoliinin vaaleusarvon pitäisi olla vähintään 85 ja täytekaoliininkin yli 76%. Keltaisuusarvon pitäisi kaoliinilla olla 4-8 käyttötarkoituksesta riippuen.

7 Mineraalikoostumus Mineraalikoostumus määritettiin XRD:llä sekä raaka- että -20 μm:n fraktiosta. Hyvälaatuisessa kaoliinissa kaoliniitin pitäisi olla vallitseva mineraali -20 um fraktiossa. Fraktioiduissa näytteissä kaoliniittia oli neljässä reiässä, eniten (65%) reiässä R410. Yleensä näytteissä oli kuitenkin runsaasti plagioklaasia, joka oli vallitsevana mineraalina useimmissa raakanäytteissä, mutta myös -20 μm fraktioissa. Näytteissä oli lisäksi huomattavia määriä smektiittiä ja kvartsia. Näistä varsinkin kvartsi vaikuttaa ratkaisevasti kaoliinin kuluttavuuteen eikä sen määrä tutkituissa näytteissä ratkaisevasti pienentynyt fraktioinnin jälkeenkään Kemiallinen koostumus Sekä raakanäytteestä että -20 μm fraktiosta analysoitiin kemiallinen koostumus (XRF). Koostumusta luonnehtii mm. korkea Na-pitoisuus, mikä johtunee lähtökiven korkeasta albiittipitoisuudesta. Fepitoisuus on korkea ja kasvaa edelleen hienofraktiossa. Mg-pitoisuus on joissakin näytteissä huomattavan korkea ja se käyttäytyy fraktioinnissa raudan tavoin. Kvartsin pieni raekoko näkyy korkeana SiO2 - pitoisuutena myös -20 μm fraktiossa. 3. AIHEEN ARVIOINTI Laboratoriotutkimusten mukaan Kokanlammen rapaumanäytteet ovat laadultaan heikkoja. Vain reiässä R410 kaoliniittipitoisuus oli selvästi muita näytteitä korkeampi, mutta senkin hienofraktiossa oli kvartsia ja plagioklaasia melko runsaasti. Vaaleus ja keltaisuus olivat niin ikään kohtuullisia vain em. näytteessä. Keskimäärin näytteiden laatu ei kuitenkaan yllä lähellekään kaoliinin vähimmäisvaatimuksia. Tutkituista näytteistä ei ole pigmenttituotteiden raaka-aineeksi eikä kaoliinitutkimusten jatkamiseen Kokanlammella siten ole aihetta.

8 6 KIRJALLISUUSVIITTEET Vanhanen, E., Sulfidimalmi- ja kultatutkimukset Kuusamon ja Sallan kuntien alueilla vuosina kohteissa Vilkaslampi, Painanteenniitty, Maitokoski, Perttuma-aapa, Juhonlampi, Pullealampi, Manalanniemi. Geologian tutkimuskeskus, raportti M19/4522/-90/2/10 LIITTEET 1. Tutkimusalueen sijainti 2. VLF-R - ja painovoimamittausten tulokset 3. Mittauslinjat ja näytteenottopisteiden sijainti 4. Vaaleus- ja keltaisuusarvot 5. Näyteraportoinnit ja kairaajien huomiot LIITTYY -MATERIAALI Iskuporanäytteet, Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi XRF -analyysit, Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi XRD -analyysit, Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi

9

10

11

12 Näytteiden vaaleus- ja keltaisuusarvot (Minolta) Liite 4. VAALEUS- JA KELTAISUUS (-20um fraktio) Reikä Näytesyvyys Vaaleus Keltaisuus R ,9 15,9 R403 30,00-52,10 50,4 26,7 R404 19,30-23,80 46,8 16,8 R405 17,70-33,80 56,7 8,4 R408 17,40-29,95 52,8 25,3 R408 36,00-42,00 40,9 23,1 R408 47,70-57,25 47,3 23,0 R409 20,85-28,85 53,5 15,6 R410 35,60-37,65 66,7 10,8

13

14

15