Outokumpu-tyyppisten malmipuhkeamien ja lohkareiden vertailu fluidisulkeumistojen avulla

Transkriptio

1 GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND TUTKIMUSRAPORTTI N:o 51 REPORT OF INVESTIGATION N:o 51 Kari A. Kinnunen Outokumpu-tyyppisten malmipuhkeamien ja lohkareiden vertailu fluidisulkeumistojen avulla Summary: Comparison of fluid inclusion assemblages of Outokumpu-type ore outcrops and boulders in eastern Finland Espoo 1981

2 GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Tutkirnusraportti n:o 51 Report of Investigation No. 51 Kari A. Kinnunen OUTOKUMPU-TYYPPISTEN MALMIPUHKEk~IEN VERTAILU FLUIDISULKEUMISTOJEN AVULLA JA LOHKAREIDEN Summary: COMPARISON OF FLUID INCLUSION ASSEMBLAGES OF OUTOKUMPU TYPE ORE OUTCROPS AND BOULDERS IN EASTERN FINLAND Espoo

3 Kinnunen, Kari A., Outokumpu-tyyppisten malmipuhkeamien ja lohkareiden vertailu fluidisulkeumistojen avulla. Summary: Comparison of fluid inclusion assemblages of Outokumpu-type ore outcrops and boulders in eastern Finland. Geological Survey of Finland~ Repor t of Investigation No pages, 6 figures, 2 tables and 1 appendix. The applicability of fluid inclusion studies to boulder tracing was tested with chrome diopside and quartz from the Outokumpu ore outcrops (Kumpu Band Kaasila), several Outokumputype ore outcrops (Luikonlahti, Mihkali, Riihilahti and Hietajärvi) and 17 Outokumpu-type ore boulders. The chrome diopside contained workable primary fluid inclusions, but the phase volume composition was practically the same in all samples. The abundance of different types of secondary fluid inclusion planes in quartz, by contrast, characterized the Outokumputype ore mineralizations. With this inclusion data the Outokumpu-type ore boulders could be classified into three boulder fans. In fact, the composition of the fluid inclusion plane assemblages in quartz seems to characterize ore boulders in such detail that inclusion studies can provide an additional tool for boulder examina ti on. Key words: prospecting, boulders, fluid inclusions, quartz, chrome diopside, ore deposit, copper, Outokumpu, Finland. Kari A. Kinnunen Geological Sur vey of Finland SF Espoo 15 ISBN ISSN

4 SISÄLTÖ - CONTENTS Johdanto 5 Yleis tä sulkeumista... 7 Menetelrnät Prirnaarit fluidisulkeumat Krornidiopsidi Sekundaarit fluidisulkeumat Kvartsi Käyttökelpoisuudesta 28 Summary: Cornparison of fluid inclusion assernblages of Outokumpu-type ore outcrops and boulders in eastern Finland Kiitosrnaininnat Kirjallisuus - References 34 Liite: Tutkitut näytteet

5

6 - 5 - JOHDANTO Lohkare-etsintä on Suomessa vanhimpia yhä käytössä olevia malminetsinnän menetelmiä, josta syystä menetelmää käsittelevä kirjallisuus on laaja, esimerkiksi Sauramo (1924), Lundqvist (1935), Saksela (1949a, 1949b), Grip (1953), Dreimanis (1957) ja Hyvärinen ym. (1973). Suomen lohkareviuhkoista löytyy runsaasti mainintoja Perttusen (1973) kokoamasta Suomen moreenien bibliografiasta. Erikoistutkimuksista mainittakoon Hellaakosken (1930) jo lähes klassinen työ Laitilan rapakivilohkareiden harju- ja moreenikulkeutumisesta, Kauranteen ja Tynnin (1961) havainnot malmilohkareita peittävän rapautumiskuoren mikrofossiileista, Häklin ja Kerolan (1966) kehittämä atk-ohjelma lohkareviuhkojen analysointia varten, Mutasen (1971) esittämä lohkarelaskujen sovellus kallioperäkartoitukseen ja Minellin (1978) seikkaperäinen selvitys eräiden Ruotsin lohkareviuhkojen syntytavoista. Lohkare-etsintä perustuu siihen, että samasta puhkeamasta kulkeutuneet lohkareet kyetään korreloimaan toisiinsa, jolloin mahdollinen alkuperäpuhkeamaan osoittava lohkareviuhka saadaan näkyviin. Lohkarekorreloinnin apuna voidaan käyttää monipuolisia mineralogisia, geokemiallisia ja petrofysikaalisia menetelmiä, mutta käytännössä ohuthietarkastelu on lohkareen kuvauksessa ensimmäinen ja usein myös. viimeinen työvaihe. Tästä syystä ohuthieistä saatava tieto muodostuu malminetsintätoimissa ratkaisevaksi. Fluidisulkeumahavainnot voivat antaa oman lisänsä ohuthieistä kerättävään tietoon, sillä useat sulkeumahavainnot voidaan tehdä tavallisella polarisaatiomikroskoopilla. Lähes jokaisen malmilohkareen ainakin eräissä mineraaleissa esiintyy fluidisulkeumia, mutta mahdollisuus havaintojen tekoon rajoittuu yleensä läpinäkyviin tai läpikuultaviin mineraaleihin.

7 - 6 - Fluidisulkeumat ovat mikroskooppisia jäänteitä liuoksista, joista mineraali on kiteytynyt tai joihin se myöhemmin on ollut kosketuksissa. Tavallisesti fluidisulkeumat koostuvat vedestä, johon on liuennut vaihtelevia määriä klorideja, yleisimmin haliittia. Fluidisulkeumien avulla voidaan arvioida mineraalin syntylämpötilaa ja -painetta sekä mineralisoineen liuoksen kemiallista koostumusta. Tällaiset arviot voivat olla avuksi selvitettäessä malmilohkareen edustamaa malmityyppiä. Sulkeuman mikroskooppinen ulkonäkö eli sen faasikoostumus huoneen lämpötilassa kuvaa jo usein malmiliuosta tarkkuudella, joka on riittävä lohkarejäljityksen tarpeisiin. Sulkeumat eivät kuitenkaan oie mikään yleispätevä keine lohkareiden tutkimuksessa vaan ainoastaan yksi lisäpiirre käytettäväksi muiden piirteiden ohella. Mineraalisulkeumat sitä vastoin voivat yksinäänkin soveltua rapautuneiden lohkareiden alkuperäisen mineraalikoostumuksen selvittämiseen. Malmimineraalit voivat nimittäin säilyä sulkeumina kestävämpien mineraalien, kuten kvartsin, sisällä muuttumattomina, vaikka ympäröivät malmimineraalit olisivatkin lohkareesta rapautuneet. Fluidisulkeumien käyttökelpoisuutta lohkare-etsintään vähentää tutkimukseen soveltuvien sulkeumien vähäisyys voimakkaasti metamorfoituneissa kivilajeissa ja malmeissa. Alkuperäiset eli primaarit fluidisulkeumat ovat yleisiä metamorfoitumattomissa mineraaleissa. Metamorfoituneissa tai tektonisoituneissa kivilajeissa useimmat fluidisulkeumat ovat myöhemmin syntyneitä eli sekundaareja ja mahdolliset muuttumattomina säilyneet primaarisulkeumat ovat tavallisesti erittäin pienikokoisia, mikä vaikeuttaa tutkimuksia tai estää ne kokonaan. Malmilohkareiden mineraaleista löytyvien sulkeumatyyppien tulkintaan on käytettävissä runsaasti kirjallisuutta. Yhteenvetoja erityyppisten malmiesiintymien fluidisulkeumatutkimuksista löytyy monista Roedderin julkaisuista (esim.

8 , 1976, 1979) ja vuosittain ilmestyvästä fluidisulkeumatutkimusten abstraktisarjasta (Roedder , Roedder and Kozlowski ). Varsinkin hydrotermisistä ma~meista on julkaistu runsaasti fluidisulkeumatutkimuksia, joista voi olla apua malminetsinnässä (ks. Roedder 1977). Yhteenvedon fluidisulkeumatutkimuksista malmigeologiassa on esittänyt Haapala (1978). Hyvärinen ym. (1977) ja Kinnunen (1976) ovat kuvanneet kvartsin fluidisulkeumia eräistä Suomen sulfidimalmeista. Lohkareiden sulkeumatutkimusta muistuttavaa menetelmää on käytetty yleisesti jo vuosikymmeniä gemmologiassa, jossa jalokivien mineraali- ja fluidisulkeumat soveltuvat sekä kiven löytöpaikan että aitouden selvittämiseen. Sulkeumien avulla kyetään eräissä tapauksissa jäljittämään jopa se louhos tai kaivos, josta kyseinen jalokivi aikoinaan on löydettyi näin on esimerkiksi Kolumbian smaragdien laita (Gübelin 1974). Tässä raportissa tarkastellaan fluidisulkeumien esiintymistapaa malmilohkareissa ja mahdollista soveltuvuutta lohkarejäljitykseen. Raportin aineisto on koottu mikroskopointituloksista, joita on käytetty apuna lohkarejäljityksissä v Geologisen tutkimuslaitoksen malmiosastossa. Esimerkkinä esitetään sulkeumien soveltuvuus Outokumputyyppisten malmilohkareiden tyypitykseen. YLEISTÄ SULKEUMISTA Sulkeumat voidaan laajasti määritellä mineraalin epäpuhtauksiksi, jotka kyetään havaitsemaan mm. polarisaatiomikroskoopilla. Näin määritellyt sulkeumat ovat mineraalissa esiintyviä kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia epäpuhtauksia. Sulkeumat voivat olla syntyneet ennen niitä ympäröivää isäntämineraalia, samanaikaisesti sen kanssa tai

9 - 8 - vasta isäntärnineraalin jälkeen. Useirnrnat sulkeurnaluokittelut perustuvat sulkeurnan isäntärnineraaliin verrattuun syntyajankohtaan (Schneiderhöhn 1943, Srnith 1953, Yerrnakov 1965, Roedder 1972, Gübelin 1974). Isäntärnineraalia vanhernrnat sulkeurnat ovat poikkeuksetta kiinteitä. Närnä rnineraalisulkeurnat ovat usein pinnaltaan syöpyneitä ja rnuistuttavat pyöristyneitä hiekkarakeita. Ne voivat olla selvästi isäntärnineraaliaan vanhernpia (kuten eräät porfyroblastien sulkeurnat) tai isäntärnineraalin kanssa sarnassa kiteytyrnisvaiheessa rnuodostuneita, jolloin ne tavallisesti ovat ornarnuotoisia kiteitä. Isäntärnineraalin kanssa sarnanaikaisesti syntyneet sulkeurnat voivat olla kiinteitä, nesternäisiä tai kaasurnaisia. Tässä vaiheessa syntyneet fluidisulkeurnat ovat joko prirnaareja tai pseudosekundaareja yleisesti käytetyn fluidisulkeurnaluokituksen perusteella (ks. Roedder 1976). Pseudosekundaarit fluidisulkeurnat sijaitsevat rnineraalin kiteytyrnisen aikana rnuodostuneissa halkearnissa ja prirnaarit entisten kidepintojen suunnassa. Isäntärnineraalin kiteytyrnistä rnyöhäisernpiin sulkeurniin luetaan suotaurnat, radioaktiivisten rnineraalisulkeurnien yrnpärille kehittyneet kehät ja osittain uudelleenkiteytyneet halkearnat. Tässä vaiheessa rnineraaleihin on rnuodostunut ni iden joskus runsas sekundaari fluidisulkeurnisto. Sekundaarien fluidisulkeurnien aines koostuu liuoksista, joita on tunkeutunut rnineraalin halkearnapintoihin ulkoapäin tai sisältäpäin itse rnineraalista. Varsinkin kvartsissa sekundaari fluidisulkeurnisto on usein runsas ja rnonirnuotoinen. Mineraalin sulkeurnistoa luonnehtivat seuraavat orninaisuudet: 1) sulkeurnien sisältö, 2) erityyppisten sulkeurnien suhteelliset rnäärät, 3) sulkeurnien koko ja rnuoto ja 4) sulkeurnien sijainti ja suuntaus. Lohkarejäljityksen tarpeisiin eräät näistä perusorninaisuuksista voivat soveltua yksinäänkin. Sulkeurnien sisältö antaa tietoa isäntärnineraalia sulkeurnien syntyessä yrnpäröineestä aineesta. Prirnaarit fluidisulkeurnat voivat olla jäänteitä itse rnalrniliuoksesta. Sekundaarit

10 - 9 - fluidisulkeumat puolestaan kuvastavat liuosta, johon mineraali rikkoutuneena on ollut kosketuksissa. Sulkeumien suhteellinen määrä toisiinsa verrattuna voi antaa viitteen mineralisoineen aineksen fysikaalisesta tilasta sulkeumien muodostumisen aikana. Samanaikaisesti syntyneet hyvin vaihtelevan täyttymisasteen omaavat fluidisulkeumat (kaasurikkaat ja nesterikkaat) ilmentävät liuoksen kiehumista, mikä on tyypillinen sulkeumapiirre eräille malmityypeille, esimerkiksi porfyyrikuparimalmeille (Nash 1976). Sulkeumien koolla ei ilmeisesti piirteenä oie kovin suurta merkitystä lohkareiden jäljityksessä. Sulkeumien täytyy kuitenkin olla tarpeeksi kookkaita, jotta niitä kyetään tutkimaan käytettävissä olevin menetelmin. Myöskä&n fluidisulkeumien muodolla ei oie havaittu yhteyttä isäntämineraalin syntyolosuhteisiin. Toisaalta sulkeumien luonnolliset rikkoutumismuodot voivat antaa tietoa siitä, että isäntämineraali on myöhemmin kuumentunut yli sulkeumien alkuperäisen täyttymislämpötilan (Leroy 1979). Sulkeumien sijainti ja suunta isäntämineraalissa on merkityksellinen selvitettäessä yksittäisen sulkeuman syntyajankohtaa. Tunnistusperusteista on Roedder (1979) esittänyt seikkaperäiset ohjeet. Primaarit fluidisulkeumat ovat lähes aina sidoksissa isäntämineraalin vyöhykkeisyyteen, pseudosekundaarit sulkeumat isäntämineraalin kasvunaikaisiin halkeamapintoihin ja sekundaarit fluidisulkeumat isäntämineraalin myöhempään rikkoutumiseen. Sekundaarien sulkeumatasojen suuntaus ilmentää niitä synnyttänyttä jännityskenttää. Myös sulkeumien esiintymistiheydellä voi olla merkitystä malminetsinnälle. Sekundaarien fluidisulkeumien runsaus voi ilmentää kiven läpi virranneita suuria fluidimääriä. Näin fluidisulkeumien korkea esiintymistiheys (mikrorakojen suuri lukumäärä) voi kuvastaa muinoin aktiivia hydrotermiä ympäristöä, jossa malmiainekset ovat saattaneet liikkua

11 MENETELMÄT Lohkarenäytteiden ohuthiemikroskopoinnin yhteydessä voidaan määrittää löytyvien fluidisulkeumien syntytapa ja arvioida sulkeumatäytteen kemiallista koostumusta. Fluidisulkeumien käyttö geotermobarometriaan ja sulkeumanesteen kemiallisen koostumuksen tarkempaan selvittämiseen sitä vastoin vaatii mikroskooppiin kytkettyä verrattain monimutkaista kuuma/kylmä-pöytälaitteistoa ja erityisiä sulkeumahieitä, jotka ovat normaaleja ohuthieitä paksummiksi valmistettuja. Fluidisulkeumat ovat mineraaleissa yleisiä mutta tutkimukseen soveltuvat yksilöt harvinaisia. Tutkimukseen soveltuvan fluidisulkeuman tulisi olla tarpeeksi kookas, jotta sen faasikoostumus kyetään käytettävissä olevilla laitteilla näkemään. Lisäksi tulisi tuntea sulkeuman syntytapa eli onko se primaari, pseudosekundaari vai sekundaari. Lisäksi tulisi löytää sellaisia fluidisulkeumia, jotka olisivat muodostuneet samanaikaisesti kuin jäljitettävät malmimineraalit. Fluidisulkeumat tunnistaa samannäköisistä mineraalisulkeumista helposti niiden lähes aina sisältämän kaasutai höyrykuplan perusteella. Pienimmissä sulkeumaonteloissa tämä kupla on yleensä jatkuvassa Brownin liikkeessä, mikä edelleen helpottaa fluidisulkeumien tunnistusta. Olennaisena tuntomerkkinä on myös fluidisulkeumien nesteen taitekerroin 1,3-1,4 (liuoksen suolapitoisuudesta riippuen), mikä on. useimpia isotooppisia mineraaleja huomattavasti alhaisempi. Fluidisulkeumien kemiallista koostumusta voidaan arvioida niiden usein sisältämien kiinteiden ainesten avulla. Haliitti ja sylviini esimerkiksi ovat tunnistettavissa taitekertoimen ja isotrooppisuuden perusteella. Eräitä opaakkimineraaleja voidaan tunnistaa kidemuodon ja mahdollisen magneettisuuden perusteella, vaikka ne sijaitsevat sulkeumaontelon sisällä. Sulkeumien sisältämän liuoksen

12 ja kaasun kerniallisen koosturnuksen rnäärittärninen kuitenkin vaatii kuurna/kylrnä-pöytälaitteistoa ja kerniallisten analyysilaitteiden käyttöä (ks. Roedder 1972). Fluidisulkeurnan sisältärnän kaasun, nesteen ja kiinteiden ainesten tilavuusosuudet huoneen lärnpötilassa kuvaavat sulkeurnan syntylärnpötilaa ja -painetta sekä rnineralisoineen liuoksen suolapitoisuutta. Identifioitujen faasien suhteellisten tilavuusrnäärien perusteella voidaan laskea sulkeurnan tiheys ja saada arvioita kerniallisesta koosturnuksesta. Sulkeurnan tiheyden ja kerniallisen koosturnuksen avulla voidaan tätä tarkoitusta varten laadituista diagrarnrneista arvioida sulkeurnan syntylärnpötilaa ja -painetta (ks. Touret 1977). Vertaarnalla sulkeurnatäytteen antarnia viitteitä rnuihin havaintoihin, kuten rnineraalirnäärityksiin, on eräissä tapauksissa rnahdollista tunnistaa rnalrnityyppi. Sulkeurnahavaintoihin voi sisältyä rnonia virhelähteitä. Useirnrnat virhelähteet aiheutuvat sulkeurnien pienestä koosta (tavallisesti alle 10 ~rn), rnikä vaikeuttaa sulkeurnien etsintää ja tunnistusta. Lisäksi sulkeurnien pieni koko ja epäsäännöllinen rnuoto aiheuttavat epätarkkuutta sulkeurnan faasien keskinäisten tilavuussuhteiden rnittaarnisessa. Ohuthieiden ja sulkeurnahieiden epäpuhtauksina tavattavat ilrnakuplat voivat erehdyttävästi rnuistuttaa kaasutäytteisiä fluidisulkeurnia. Näiden epäpuhtauksien tunnistukseen voi käyttää tarkennusta vuorotellen hieen ylä- ja alapintaan eli kohtiin, joissa närnä epäpuhtaudet tavallisirnrnin sijaitsevat. Sulkeurnien tarkasteluun ohuthie on näytteenä pieni. Koska sulkeurnia ei voida havainnoida ilrnan rnikroskooppia, lohkareista ja vertailupuhkearnista olisi pyrittävä tarkastelernaan useita ohuthieitä sulkeurnapiirteiden jatkuvuuden varrnistarniseksi. Tähän tarkoitukseen voi rnyös käyttää raepreparaatteja, joissa rnurskatut rnineraalipalaset upotetaan vastaavan taitekertoirnen ornaavaan nesteeseen. Näin voidaan tarkistaa näytteen eri kohdista sulkeurnien sarnankaltaisuus. Raepreparaatin voi vaivattornasti valrnistaa koveralle

13 - 12-1asia1usta11e, esimerkiksi piene11e ke11on1asi11e, tipauttama11a rake iden pää11e pisara sopivaa taitekerroinnestettä. A1ustan y1öspäin kaarevat reunat tasaavat nesteen pintajännityksestä aiheutuvan kaarevuuden, jo11oin preparaatissa ei tarvitse käyttää peitin1asia. Näin alustavia su1keumahavaintoja voidaan tehdä jo kenttäo1oissa ja va1ita tutkimukseen parhaiten sove1tuvat näytteet. PRI~ffiARIT FLUIDISULKEU~T Primaarit f1uidisu1keumat sisä1tävät 1iuosta, jossa tai josta mineraa1i on kiteytynyt. Ma1mien harmemineraa- 1eissa tämä 1iuos edustaa eräissä tapauksissa itse a1kuperäistä ma1mi1iuosta. Primaarit f1uidisu1keumat sove1tuvat lohkareiden 1uokitte1uun, mikä1i ma1mi1iuos eri esiintymissä on ollut ky11in eri1aista, jotta su1keumien vä1iset koostumuserot kyetään po1arisaatiomikroskoopi11a havaitsemaan. Jos primaarit f1uidisu1keumat ovat säännö11isen muotoisia, niiden faasikoostumus voidaan mitata oku1aarimikrometri11ä. Putkimaisista su1keumaonte1oista kyetään mittaamaan tarkasti faasien ti1avuussuhteet ja näin arvioimaan isäntämineraa1in syntyo1osuhteita: 1ämpöti1aa, painetta ja minera- 1isoineen f1uidin kemia11ista koostumusta. Su1keuman täyttymisaste (kaasufaasin ti1avuuden suhde nestefaasin ti1avuuteen) jo sinänsä i1mentää su1keuman su1keutumisen aikaista painetta ja 1ämpöti1aa. Primaarisu1keumien kiinteät ainekset e1i tytärmineraa1it ovat useimmiten saostuneet su1keuma1iuoksesta 1ämpöti1an a1ennuttua su1keumaonte1on muodostumisen jä1keen. Ha1iitti esimerkiksi vaatii kiteytyäkseen huone~n 1ämpöti1assa su1keumanesteen (vesi1iuos) suo1apitoisuutta, joka y1ittää noin 24 painoprosenttia NaC1 ekviva1entteina i1maistuna. Näytteiden vertai1ua varten f1uidisu1keuman faasikoostumus voidaan havainno11isesti esittää ko1miodiagrammi11a,

14 joka kuvaa nesteen, kaasun ja kiinteän aineen ti1avuusosuutta koko su1keurnan ti1avuudesta huoneen 1ärnpöti1assa. Tärnä ko1rniodiagrarnrni voi olla käyttöke1poinen lohkareita toisiinsa korre1oitaessa, si11ä sen avu11a saadaan keskenään vertai1uke1poista aineistoa i1rnan kuurnennus/ky1rnennystöitä. Tätä esitystapaa kokei1tiin Outokurnrnun krornidiopsidin prirnaareihin f1uidisu1keurniin. Krornidiopsidi Krornidiopsidia tavataan y1eisesti Outokurnpu-jakson karsirninera1isaatioissa (esim. Esko1a 1933). Itse Outokurnrnun malmissa krornidiopsidia esiintyy kvartsiitin ja serpentiniitin tai do1orniitin kontaktissa karsivyöhykkeissä (Vähäta1o 1953, s ) ja jäänteenä rna1rnirnineraa1ien syrjäyttärnässä karsikivessä (Dis1er 1953, s. 40). Outokurnpu-jakson 1ukuisista karsipuhkearnista krornidiopsidia on ku1keutunut rnoreeniin hiekkarakeina (Repo 1957), rna1rni1ohkareiden sisä11ä (Sakse1a 1951, Marrno 1950) ja rnyös eri11isinä krornidiopsidi1ohkareina (H. Hirvas 1979, suu11inen tiedonanto). Periaatteessa krornidiopsidi sove1tuisi hyvin Outokurnpu-tyyppisten rninera1isaatioiden jä1jittärniseen, jos kyettäisiin erottarnaan eri esiintyrnien krornidiopsidityypit toisistaan. Tätä tarkoitusta varten tarkaste1tiin krornidiopsidinäytteistä niiden f1uidisu1keurnia. Krornidiopsidin prirnaareja f1uidisu1keurnia havainnoitiin eräistä Outokurnpu-tyyppisistä rna1rnipuhkearnista ja lohkareista. Oku1aarirnikrornetrirnittaukseen sove1tuvia tarpeeksi kookkaita prirnaareja f1uidisu1keurnia 1öytyi Luikon1ahden, Outokurnrnun ja Hietajärven rna1rnipuhkearnien krornidiopsidista (kuvat 1 ja 3). Mihkae1in ja Riihi1ahden rninera1isaatioiden krornidiopsidin prirnaarisu1keurnat olivat 1iian pieniä rnikrornetrirnittaukseen. Outokurnpu-tyyppisten lohkareiden krornidiopsidista tutkirnukseen sove1tuvia prirnaareja f1uidisu1keurnia 1öytyi ainoastaan kahdesta krornidiopsidi1ohkareesta. Närnä

15 lohkareet olivat H. Hirvaksen Outokummun a1ueen moreenistratigraf ia- ja ku1k~utumissuuntatutkimusten yhteydessä 1öytyneitä. Toinen lohkareista 1öytyi Se1kien lohkareen vä1ittömästä 1äheisyydestä moreenimontusta ja toinen Enanniemen lohkareen 1ähettyvi1tä kansannäytteenä (ks. kuva 3, s. 18). Muiden tutkittujen Outokumpu-tyypin ma1mi1ohkareiden (kuva 3, s. 18) kromidiopsidista ei tavattu säännö11isen muotoisia mittaukseen sove1tuvia primaareja f1uidisu1keumia. Primaarit f1uidisu1keumat osoittautuivat kromidiopsidinäytteissä hyvin samanka1taisiksi. Su1keumatäyte koostuu kaikissa näytteissä huoneen 1ämpöti1assa seuraavista faaseista: neste, kaasukup1a ja anisotrooppinen mineraa1iaines (kuva 1). Näiden faasien ti1avuussuhteet eri su1keumaonte- A M, L (Sd s, (G,) B Kuva 1. Primaareja f1uidisu1keumia Outokummun kromidiopsidissa. A) 1itteä su1keumaonte1o(pituus 0, 2 mm), B) pitku1ainen su1keumaonte1o (pituus 0,7 mm). Faasit: G) kaasu, L) neste, S) kiinteä aines, M) kromidiopsidi. Su1keumaonte1ossa B on kaksi kaasukup- 1aa, koska kiinteät ainekset.ovat jakaneet 1ämpöti1an a1etessa su1keumaonte1on kahteen osaan. Fig. l. Primary f luid inclusions in chrome diopside. A) lensoid inclusion cavity (lenght 0. 2 mm) ~ B) tubular inclusion cavity (lenght O.? mm). Phases at 24 o C: G) gas ~ L) liquid~ S) solid~ M) chr ome diopside. Inclusion cavity B contains two gas bubble s~ because the solid phases divided the cavity into two parts as the temper ature decreased.

16 loissa ovat mittaustarkkuuden rajoissa samoja sekä puhkeamissa että lohkareissa (kuva 2). Kromidiopsidin primaarit f1uidisu1keumat eivät täten näytä sove1tuvan lohkareiden vertai1uun. Yksi se1itys kromidiopsidin primaarien f1uidisu1keumien faasikoostumuksen samanka1taisuuteen voi 1öytyä kromidiopsidinäytteiden samanka1taisista syntyo1oista. Kromidiopsidi vaatii kiteytyäkseen tietyn 1ämpöti1an, paineen ja kemia1-1isen ympäristön: seikka, jota myös kromidiopsidin harvinaisuus mineraa1ina i1mentää. Muut mahdo11iset se1itykset 1iittyvät su1keumaonte1oiden vuotamiseen. Primaarin su1keumaonte1on täyte voi olla sekundaari, jos su1keumaonte1o on rikkoutunut ja siihen on päässyt tunkeutumaan ha1keamissa ollutta 1iuosta. Pyrokseenien ollessa kyseessä on mahdo11ista, että su1keumaonte1oon on tunkeutunut itse i säntämineraa1ista suotautunutta ainesta (Wi1kins and Sverjensky 1977). 5 PUHKEAMAT Outokumpu 0 Lui konlohti Hietojärvi LOHKAREET D. Selkie 0 Enonniemi L ' ~ G Kuva 2. Kromidiopsidinäy tteiden primaarien flui di sulkeumien faasikoostumus huoneen lämpötilassa. Faasit: L) n este, G) kaasu, S) kiinteä aines. Fig. 2. Volume proportions of solid (S), liquid (L) and gas (G) phases in the f luid inclusions of chrome diopside at room temperature. Samples from ore outcrops (Outokumpu, Luikonlahti, Hietajärvi) and from ore boulder s (Selkie, Enanniemi).

17 SEKUNDAARISET FLUIDISULKEUMAT Sekundaareista f1uidisu1keumista ei y1eensä saada tietoa ma1min syntyo1oista, vaan ainoastaan sitä myöhemmin ympäröineiden 1iuosten fysikaa1isista ja kemia11isista ominaisuuksista. Toisaa1ta tietyt sekundaarit su1keumatyypit voivat ka11ioperässä olla havaittavissa 1aaja11a a1uee11a (vrt. Fyfe ym. 1978, s ). Näin ne voivat tyypittää näytettä jopa primaarisu1keumia tarkemmin. Varsinkin metamorfisten kivi1ajien ja ma1mien kvartsissa sekundaarisu1keumat ovat y1eisiä. Tutt1e (1949) ja Wise (1964) ovat mikrotektonisin menete1minhavainneet, että kvartsin sekundaarit su1keumapinnat ovat 1iuskeisuuteen ja 1ineaatioon verrattava suuntaustyyppi. Eräi11e graniittibato1iitei11e ovat tietyt sekundaarit su1keumatyypit 1uonteenomaisia (Konnerup-Madsen 1977, 1979). Massiivisissa su1fidiesiintymissä kvartsin sekudaarit f1uidisu1keumat voivat Wi1kinsin (1977) mukaan sisä1tää useita korkean metamorfoosin vaiheen jä1keisiä 1iuostyyppejä. Kokee1isesti korkeassa paineessa ja 1ämpöti1assa on 1uonnon kvartsin ha1keamiin saatu synnytetyksi f1uidisu1keumia, jotka 1äheisesti muistuttavat metamorfisten kivi1ajien kvartsin su1keumia (She1ton and Orvi11e 1980). Näiden synteettisten su1keumien tiheyden on havaittu kuvastavan tarkoin ni iden syntyo1oissa va11innutta f1uidin painetta ja 1ämpöti1aa. Metamorfisten kivi1ajien ja ma1mien kvartsin sekundaarit f1uidisu1keumat kuvaavat tämän perustee11a jokseenkin tarkoin kvartsin mikroha1keamiin aikoinaan tunkeutunutta f1uidia,kuten Touret (1977) on olettanut. Kvartsin sekundaarisu1keumien käyttöke1poisuutta lohkarejä1jitykseen testattiin Outokumpu-tyyppisi11ä ma1mi1ohkarei11a, joiden päämineraa1eihin kvartsi kuu1uu.

18 Kvartsi Pohjois-Karjalasta tunnetaan lukuisia kuparikiisua sisältäviä kvartsiittilohkareita, jotka mineraalikoostumukseltaan muistuttavat Outokummun malmia (Viluksela 1973, Hyvärinen ym. 1973). Nämä Outokumpu-tyyppisiksi nimetyt lohkareet sijaitsevat viuhkamaisesti alueella, jonka reunat ovat lähes itä-läntiset ja pohjois-eteläiset ja pituus Outokummusta nbin 100 km (kuva 3, liite 1). Lohkareet voivat olla peräisin Outokummun malmista, muista Outokumpu-tyyppisistä mineralisaatioista tai vielä tuntemattomista Outokumpujakson puhkeamista. Eräiden Outokumpu-tyyppisten lohkareiden tutkimukseen (Kivisalmi, Röksä, Selkie) on käytetty malmimikroskooppisia, mineralogisia ja kemiallisia menetelmiä (Väyrynen 1935, Marmo 1950, Saksela 1948, 1951, Aurola 1955), mutta tulokset ovat olleet ristiriitaisia. Tästä huolimatta Kivisalmen lohkareen alkuperästä on oltu yksimielisiä sikäli, että sen on uskottu olevan lähtöisin Outokummun malmin puhkeamilta. Useimmat Outokumpu-tyyppiset lohkareet koostuvat lähes pelkästään kvartsista ja sulfidimineraaleista, mikä vaikeuttaa lohkareiden alkuperän selvittämistä. Outokumpu-tyypin lohkareita verrattiin kvartsin sekundaarien fluidisulkeumien avulla toisiinsa ja näytteisiin Outokumpu-tyyppisistä malmipuhkeamista. Näytteet edustavat 17:ää Outokumpu-tyypin lohkaretta ja 5 puhkeamaa (kuva 3). Näytteiden hienumerot, karttakoordinaatit ja puhkeamanäytteiden näytekoodit on luetteloitu liitteessä 1. Outokummun malmin kummassakin puhkeamassa, Kumpu B:ssä ja Kaasilassa, havaittiin kolme kvartsityyppiä: kvartsiittisten murtokappaleiden hienorakeinen kvartsi, massiivisen ja juovaisen malmin kvartsi sekä malmia leikkaavien kvartsijuonien karkearakeinen kvartsi (kuva 4). Näitä kvartsityyppejä luonnehtivat erilainen raekoko ja raerajarakenteet mutta hyvin samankaltainen sekundaari fluidisulkeumisto

19 N! 50 km Kuva 3. Outokumpu-tyypin ma1mipuhkeamat; A) Luikon1ahti, B) Mihka1i, C) Riihi1ahti, D) Outokumpu, Kumpu B ja Kaasi1a, E) Hietajärvi. Outokumpu-tyypin ma1mi1ohkareet: 1) Kettu1ankatu, 2) Vanaja, 3) Se1kie, 4) Röksä, 5) Karvonen, 6) Kivisa1mi, 7) Retu1a, 8) Rytty1ä, 9) Sotasaari I, 10) Sotasaari 11, 11) Heinonniemi, 12) Enanniemi, 13) Iko1ansaari, 14) Mu1ju1a, 15) Potoskavaara, 16) Rokka1a, 17) Sortava1a. Outokumpu-vyöhyke (musta) Huhma (1975, kuva 5) mukaan. Fig. 3. Outokumpu- type ore outcr ops : A) Luikonlahti, B) Mihkali, C) Riihilahti, D) Outokumpu, Kumpu Band Kaasi l a, E) Hiet aj ärvi. Outokumpu- type or e boulder s : l) Kettulankatu, 2) Vanaj a, 3) Selkie, 4) Röksä, 5) Kar vonen, 6) Kivisalmi, 7) Retula, 8) Ryttylä, 9) Sotasaari I, 10) Sotasaari I I, 11) Heinonniemi, 12) Enanniemi, 13) Ikolansaari, 14) Mulju la, 15) Potoskavaara, 16 ) Rokkal a, 17) Sor tavala. Outokumpu zone (black) af ter Huhma (1975, Fig. 5). Kuva 4. Outokummun Kumpu B -puhkeaman kvartsityypit: A) kvartsiitti, ma1min sivukivi, KOH (kii11otettu ohuthie), B) kvartsiittinen murtokappa1e malmissa, KOH 23442, C) rai tainen pyrii tti val tainen ma1mityyppi, KOH 23440, D) massiivinen magneettikiisuva1tainen ma1mityyppi, KOH 23441, E) massiivinen pyriitti-magneettikiisu ma1mityyppi, KOH 23244, F) ma1mia 1eikkaava kvartsijuoni, KOH Läpiku1keva va10, ristiniko1it, mittaviiva 0,5 mm. Fig. 4. Quartz types in the Kumpu B outcr op of t he Ou t okumpu ore : A) quar tzite, wall r ock, KOH (poli shed thi n sect ion), B) quar tzit ic fragment, KOH 23442, C) banded pyr i t e-rich or e type, KOH 23440, D) massive pyrrhotite- rich or e type, KOH 23441, E) massive pyrite- pyrrhotite or e type, KOH 23244, F) quar t z vein that cut s the or e, KOH Tr ansmi tted light, cr ossed polars, scale bar 0. 5 mm.

20 Kuva 4. - Fig

21 Outokummun malmipuhkeamien kvartsin sekundaarit fluidisulkeumat voidaan luokitella kolmeen ryhmään: kaasutäytteiset, suolarikkaat ja nestetäytteiset (kuva 5). Ryhmistä käytetyt nimitykset ilmentävät sulkeumien pääfaasikoostumusta. Kunkin ryhmän sulkeumat esiintyvät erillisillä kvartsin halkeamatasoilla. Näiden ryhmien välimuodot ovat tavallisimmin syntyneet kuroutumalla mikrohalkeaman uudelleenkiteytyessä. Nämä kolme sulkeumaryhmää esiintyvät kaikissa kolmessa Outokummun malmin kvartsityypissä. Kaasutäytteisten ja suolarikkaiden sekudaarisulkeumien sijaintipinnat leikkaavat malmin liuskeisuutta jyrkässä kulmassa kulkien lähes samansuuntaisina useamman kvartsirakeen lävitse. Yleensä nämä sulkeumapinnat suuntautuvat kohti voimakkaasti deformoituneita sulfidimineraaliraitoja tai -kasaumia. Nestetäytteisten sulkeumien sijaintipinnat rajoittuvat yleensä yhden kvartsirakeen sisälle leikaten kaasutäytteisten ja suolarikkaiden sulkeumien sijaintipintoja. Kaasutäytteisten sulkeumien sijaintipinnat ovat mikrorakovyöhykkeitä. Suolarikkaiden sulkeumien sijaintitasot ovat suoria mutta reunoiltaan epäteräviä ja suhteellisen leveitä. Nestetäytteisten sulkeumien sijaintipinnat sitä vastoin ovat aaltoilevia, heikosti uudelleenkiteytyneitä, teräviä mikrohalkeamia. Sekundaarit fluidisulkeumat voidaan syntytapansa perusteella luokitella joko hauraan tai plastisen deformaation vaiheen aikana syntyneisiin (Wilkins and Barkas 1978). Hauraan deformaation aikaiset sulkeumat ovat muodostuneet mikrohalkeamien uudelleenkiteytyessä ja plastisen deformaation aikaiset sulkeumat puolestaan liittyvät isäntämineraalin deformaatiopiirteisiin. Tällä perusteella Outokummun malmipuhkeamien kvartsin kaasutäytteiset sulkeumat ovat syntyneet plastisen deformaation vaiheessa ja suolapitoiset ja nestetäytteiset sulkeumat hauraan deformaation aikana. Näiden sekundaarien sulkeumatyyppien esiintymistiheys ja prosenttisuhteet ovat erittäin samankaltaiset kaikissa

22 \... :;'.'''' :'., <.>'.. Kuva 5. Kvartsin sekundaareja fluidisulkeurnatyyppejä Outokumrnun Kurnpu B -puhkeaman massiivisen malmityypin kvartsiittisessa murtokappaleessa, SH (sulkeurnahie). A) kvartsikerrosta leikkaavia sekundaarien fluidisulkeurnien sijaintipintoja. Osasuurennukset: B) kaasutäytteinen sulkeumatyyppi, C) suolarikas sulkeurnatyyppi, D) nestetäytteinen sulkeurnatyyppi. Läpikulkeva valo, polarisaattori, mittaviiva kuvassa A 0,5 mm ja kuvissa B, C ja D 0,1 mm. Fig. 5. TYpes of secondary f luid inclusions in quar tz of a quar tzitic fragment in massive ore of the Outokumpu Kumpu Bor e outcr op3 SH (polished thick section). A) secondary f luid inclusi on planes cutting quar tz areas. Details : B) gas- rich inclusion type3 C) high- salinity inclusion type3 D) liquid inclusion type. Tr ansmitted light3 polarizator in3 scale bar 0. 5 mm in A and 0.1 mm in B3 C and D. Outokummun ma1min puhkeamien kvartsinäytteissä (tau1ukko 1). Kussakin su1keumapinnassa esiintyy 1ähes ai na ainoastaan yhtä su1keumatyyppiä - kuroutumisessa syntyneitä 1ukuun ottamatta. Tämä mahdo11istaa yksittäisten su1keumapintojen käyttämisen 1askentayksikkönä eril1isten su1keumien sijasta. Su1keumapinnat 1askettiin ristikko-oku1aarin avulla piste- 1askime11a. Kutakin ne1jää oku1aarin näkökentän ristikkoviivaa 1eikkaavat su1keumapinnat 1askettiin erikseen. Yhden havaintoviivan pituus oli tässä 1ask umenette1yssä 0,215 mm, ja havaintoviivat olivat suorassa ku1massa keskenään. Y1eisin on su1keumatyyppi I. Sitä tavataan prosentissa sulkeumapinnoista (taulukko 1). Kaasutäytteinen sulkeu-

23 Taulukko 1. Outokumpu-tyyppisten malmipuhkeamien ja niitä lähinnä muistuttavien malmilohkareiden kvartsin sekundaarien fluidisulkeumapintojen keskimääräine n esiintymistiheys (XiI mm), havainnoitujen mikrorakojen lukumäärä (n) ja tietyn sulkeumatyypin omaavien rako'jen prosenttiosuus kaikista lasketuista raoista ja niiden sisältämien sulke umi e n faasikoostumus 24 o C:n lämpötilassa. Lyhenteet: 1) neste, g) kaasu, s) kiinteä aines. Table 1. Fluid inclusion data from Outokumpu - t~pe ore outcrops and f r om ore boulders closely resembling them: X/1 mm) the mean frequency of occurrence of secondary fluid inclusion planes ~ n) number of fluid inclusion planes studied ~ percentage of the three main fluid inclusion plane types and their fluid inclusion phase composition at 24 0 C. Abbreviations : l) liquid~ g) gas ~ s) solid. Näyte - Sample X/I rrm I g» 1 Sulkeurratyyppi, % II III l>g>s n Puhkeamat - Outcr ops Kurrpu B, Oku 712/3,15 Kurrpu B, Oku 712/7,00 Kurrpu B, Oku 712/9,00 Kaasila Riihilahti Hietajärvi 5,2 6,6 5,9 7,7 9,8 4, Lohkareet - Boulders Kettulankatu Ki visalrni, L 11 Selkie I,I 5,1 7,2 6, matyyppi koostuu siis lähes kokonaan kaasusta. Nestettä havaitsee ainoastaan eräiden sulkeumaonteloiden kulmissa. Näiden sulkeumien keskimääräinen läpimitta on noin 20 ~m, ja lähes aina ne ovat negatiivisen kiteen muotoisia. Sulkeumien pituusakseli on isäntäkvartsin c-akselin suunnassa. Tämä sulkeumatyyppi täyttyy kaasul1a o C:n lämpötilassa (Leitz 350 -kuumapöytä). Useimmat sulkeumat myös rikkoutuvat tässä lämpötilassa. Sulkeumaonteloiden reunoilla esiintyvä neste kiteytyy jäähdytettäessä noin -90 o C:n lämpötilassa ja sulaa lämmitettäessä -5 0 C:n lämpötilassa (Chaix Meca -kuuma/kylmäpöytä). Jään sulamispisteen alenema vastaa suhteel1isen laimeaa veden suolapitoisuutta, 7,5:ta painoprosenttia NaCl ekvivalentteina ilmaistuna.

24 Jäähdytysmääritysten vähäisen lukumäärän takia (3 kpl) arviota suolapitoisuudesta on kuitenkin pidettävä ainoastaan suuntaa antavana. Sulkeumatyypin I kaasun kemiallista koostumusta selvitettiin murskepöydällä, jolla mikroskoopin näkökentässä voidaan rikkoa sulkeumaontelo ja samalla seurata vapautuvan kaasukuplan käyttäytymistä eri reagensseissa. Näytteitä vedettömässä glyseriinissä murskattaessa vapautuneet kaasukuplat laajenivat äkillisesti tilavuudeltaan. Tämä osoittaa kaasun sulkeumisssa olevan paineen alaisena. Paloöljyssä murskattaessa kaasukupla pieneni, toisin sanoen osa kaasusta liukeni nopeasti paloöljyyn. Herkästi paloöljyyn liukeneva kuplan osa (noin 1/3) on todennäköisesti hiilidioksidia ja jäännös mahdollisesti hiilivetyjä. Suolarikas sulkeumatyyppi 11 koostuu nesteestä, kaasukuplasta ja anisotrooppisesta ja/tai isotrooppisesta tytärmineraalista. Isotrooppinen tytärmineraali tunnistettiin taitekertoimen perusteella haliitiksi (lähellä kvartsin taitekertoimia). Anisotrooppinentytärmineraali tunnistettiin eräistä sulkeumaonteloista karbonaatiksi (hengitysilmiö). Näiden fluidisulkeumien keskimääräinen läpimitta on noin 40 ~m. Muodoltaan sulkeumaontelot ovat yleensä epäsäännöllisiä, mutta eräissä havaitsee negatiivisia kidepintoja. Sulkeumien sijaintipinnan uudelleenkiteytymisestä aiheutuva kuroutuminen on tavallista. Sulkeumien pituussuunta on lähes aina niiden sijaintipinnan suunnassa. Kuumennettaessa suolarikas sulkeumatyyppi täyttyy nesteellä o C:n lämpötilassa, jolloin anisotrooppinen tytärmineraali osi ttain liukenee (Leitz 350 -kuumapöytä). Nämä sulkeumat rikkoutuvat kuitenkin yleensä vasta yli 400 o C:n lämpötilassa, jolloin sulkeumaonteloihin samalla kiteytyyanisotrooppinen mineraalirakeita. Nestetäytteinen sulkeumatyyppi 111 on muodoltaan litteä ja reunoiltaan epätasainen. Sulkeumien pituus on keskimäärin 70 ~m. Eräissä sulkeumissa on kuroutumisen aiheuttama pieni

25 tyhjökupla tai haliittikuutio. Tämä sulkeumatyyppi sijaitsee tarkalleen mikrohalkeaman tasossa. Kuumennettaessa kuplan sisältävät sulkeumat täyttyvät nesteella o C:n lämpötilassa (Leitz 350 -kuumapöytä). Outokummun malmipuhkeamissa havaitut kolme kvartsin sekundaarisulkeumien päätyyppiä esiintyvät myös muissa tutkituissa Outokumpu-tyyppisissä puhkeamissa (kuva 3, taulukko 1). Näiden sulkeumatyyppien suhteellinen määrä toisiinsa verrattuna kuitenkin vaihtelee. Riihilahden puhkeama muistuttaa eniten Outokummun malmipuhkeamia. Hietajärven mineralisaatio sitä vastoin sisältää enemmän nestetäytteistä sulkeumatyyppiä 111 ja vähemmän suolapitoista tyyppiä 11 kuin Riihilahden ja Outokummun näytteet. Luikonlahden puhkeaman kvartsi sisältää näiden kolmen sulkeumatyypin lisäksi runsaasti sekundaareja fluidisulkeumia, joissa on täytteenä nestettä ja suurehko kaasukupla. Luikonlahden kvartsia luonnehtivat myös niitä usein leikkaavat graniittiset mikrojuonet. Näillä tuntomerkeillä se eroaa Outokummun, Riihilahden ja Hietajärven puhkeamista. Mihkalin puhkeamanäytteistä kvartsia ei löydetty. Lohkarekorrelointiin soveltuvia sekundaareja fluidisulkeumia löytyi kaikkien tässä tarkasteltavien Outokumputyyppisten lohkareiden kvartsista (kuva 3, taulukko 2). Lohkareiden kvartsin sekundaarit sulkeumat luokiteltiin faasikoostumuksensa perusteella kuuteen päätyyppiin (taulukko 2). Näiden lisäksi sulkeumapinnoilla esiintyy satunnaisesti näiden tyyppien välimuotoja, mutta useimmat niistä ovat kuroutumalla syntyneitä. Tämä on pääteltävissä siitä, että näiden sulkeumien sijaintipinnat sisältävät yleensä eniten jotakin edellä luetelluista päätyypeistä. Sulkeumapintojen prosenttimäärän laskutapa on ollut sama ku in puhkeamanäytteiden kohdalla on selostettu. Tämä laskusysteemi vähentää olennaisesti kuroutumisesta aiheutuvia virhelähteitä, koska laskentayksikkönä ovat kokonaiset sulkeumapinnat eivätkä yksittäiset fluidisulkeumat. Kaikissa tutkituissa lohkareissa esiintyy sekundaari, lähes kokonaan nestetäytteinen sulkeumatyyppi (1»g, 1;

26 Tau1ukko 2. Outokumpu-tyyppisten ma1mi1ohkareiden kvartsin sekundaarien f1uidisu1keumapintojen prosenttiosuus ja 1askettu lukumäärä. Merkkien Ee1itykset samat kuin tau1ukossa 1. Taulukko 2. Fluid inclusion data of quar tz from Outokumpu- type ore boulder s. Percentage occurr ence of the fluid inclusion plane types observed and number of planes studied. Symbols as in Table 1. Kvartsin fluidisulkeumapinnat ja niiden prosenttimäärä.. N Ul Ul Ul 1\ 1\..- tjl 1\ \ 1\ tjl 1\ 1\ Lohkare 1\ 1\ 1\ 1\ 1\ tjl tjl tjl tjl 1\ n..- Kettulankatu Kivisalmi Selkie Ir Karvonen Röksä 94 6 Vanaja Enanniemi 9 86 Heinonniemi 3 91 Potoskavaara 4 94 Retula Ryttylä 6 86 Sotasaari I 2 96 Sotasaari Rokkala Ikolansaari 86 8 Muljula Sortavala

27 taulukko 2). Tämä tyyppi edustaa alhaista lämpötilaa, sillä se sisältää joko ainoastaan erittäin pienen tyhjökuplan tai useimmiten se on kuplaton nestesulkeuma. Tällaisten sulkeumien kuroutuneet osat sisältävät joskus haliittikiteitä. Siten tämän tyypin kemiallinen koostumus on pääasiallisesti vettä ja natriumkloridia, samoin kuin tällä sulkeumatyypillä on koostumus itse Outokummun malmipuhkeamissa, Kumpu B:ssä ja Kaasilassa. Tämä tyyppi on sulkeumatyypeistä myöhäisin, sillä sen sijaintipinnat leikkaavat muiden sulkeumien sijaintipintoja. N I 3 50 km Kuva 6. Su1keumaperustein ryhmite11yt Outokumpu-tyyppiset lohkareet (nimitykset kuvassa 3): 1) Outokumrnusta ku1keutuneiden lohkareiden viuhka, 2) pohjoinen lohkareviuhka, 3) ete1äinen lohkareviuhka. Viivoitukse11a merkittyjä lohkareita ei su1keumaperus tein kyetty yhdistämään näihin viuhkoihin. Pohjoisen ja ete1äisen lohkareviuhkan reunat on hahmote1tu Revon (1957), Punkarin (1979) ja Hirvaksen (1980) jäätikön ku1keutumissuuntahavaintojen perustee11a. Fig. 6. Boulder gr ouping according to the j1uid inclusion data (boulder and outcrop names are given in Fig. 3) ; 1) boulders from Outokumpu~ 2) northern fan~ 3) southern fan. Shaded boulders could not be correlated to these fans. The assumed shape of the northern and southern boulder fans accor ding to the glacial transport directions given in Repo (l957) ~ Punkari (l979) and Hirvas (l980).

28 Fluidisulkeumiensa perusteella Outokumpu-tyyppiset lohkareet voidaan luokitella neljään ryhmään (taulukko 2, kuva 6). Kaksi lohkaretta, Rokkala ja Sortavala, jäävät kuitenkin erillisiksi. Niitä ei voi sulkeumaperustein ryhmittää yhteen eikä toisiin neljään lohkareviuhkaan kuuluviksi. Kettulankadun, Kivisalmen ja Selkien lohkareiden kvartsin sekundaari fluidisulkeumisto muistuttaa laadultaan ja määrältään Outokumpu-tyyppisten malmipuhkeamien sulkeumistoja (taulukko 1 ja 2). Nämä kolmelohkaretta sisältävät kaikki kolme näille malmipuhkeamille ominaista sulkeumatyyppiä (kaasurikas, suolarikas ja nestetäytteinen tyyppi). Myös näiden sulkeumatyyppien sijaintipintojen esiintymismäärä on lähes sama kuin näissä malmipuhkeamissa. Kun lisäksi sulkeumapintojen esiintymistiheys kvartsissa otetaan huomioon, voidaan suurella todennäköisyydellä olettaa näiden lohkareiden kulkeutuneen Outokummun malmipuhkeamista, lähinnä Kumpu B:stä. Karvosen, Röksän ja Vanajan lohkareet muodostavat oman ryhmänsä, sillä näiden lohkareiden kvartsista puuttuu suolarikas sulkeumatyyppi (taulukko 2). Enanniemen, Heinonniemen, Hylekaarteen, Potoskavaaran, Retulan, Ryttylän ja Sotasaaren I ja II lohkareet muodostavat oman ryhmänsä. Sitä tyypittävät kaasutäytteiset sekundaarisulkeumat, joissa esiintyy anisotrooppinen tytärmineraali (taulukko 2). Myös Ikolansaaren ja Muljulan lohkareet muodostavat sulkeumaperustein oman ryhmänsä (taulukko 2). Tässä ryhmittelyssä erilliseksi jäänyt Sortavalan lohkare muistuttaa sulkeumistoltaan Outokumputyypin puhkeamia, mutta sulkeumapintojen paljoussuhteet ovat erilaiset (taulukko 2). Sulkeumaperustein ryhmitellyt lohkareet muodostavat kolme viuhkaa (kuva 6), jotka ovat pohjoinen viuhka (lohkareet: Karvonen, Röksä ja Vanaja), eteläinen viuhka (lohkareet: Enanniemi, Heinonniemi, Potoskavaara, Retula, Ryttylä, Sotasaari I ja II; tähän voidaan lukea myös Ikolansaaren ja Muljulan lohkareet) sekä varsinainen Outokummun viuhka (Kettulankadun, Kivisalmen ja Selkien lohkareet). Eteläisen

29 ja pohjoisen viuhkan alkuperäpuhkearnat ovat tuntemattornat. Ilrneisesti pohjoisen viuhkan lohkareiden alkuperäpuhkearnat ovat Outokurnpu-jaksolla Polvijärven ja Kaavin välisellä alueella,kuten Saurarno (1940) jo oletti Röksän lohkareen alkuperästä kirjoittaessa. Eteläisen viuhkan lohkareiden alkuperäpuhkearnat ovat ilrneisesti Outokurnpu-jaksolla sen eteläisernrnillä jatkeilla Hietajärven seuduilla. Sulkeurnaperustein rnuodostetut viuhkat ovat yhtäpitävät alueelta aikaisernrnin esitettyjen lohkareiden kulkeuturnishavaintojen kanssa (ks. Repo 1957, Okko and Peltola 1958). Varsinaisen Outokurnrnun viuhkan rnonirnutkainen kuljetushistoria selittyy Outokurnrnun rnalrnipuhkearnien sijainnilla nykyään harjurnuodosturnan alla Jaarnankankaan jatkeella Pohjois Karjalan ja Järvi-Suornen rnuinaisten glasiaalisten kielekevirtojen saurnarnuodosturnassa (Punkari 1979, Hirvas 1980). Nuorirnrnat uurresuunnat ovat rnainitun saurnarnuodosturnan pohjoispuolella NW- ja sen eteläpuolella lähes W-suunnassa, kun taas koko kyseisen alueen vanhirnrnat uurresuunnat ovat NNW-suunnassa. KÄYTTÖKELPOISUUDESTA Mielenkiintoisuudestaan huolirnatta fluidisulkeurnat eivät osoittautuneet käyttökelpoisiksi tavanornaiseen lohkarejäljitykseen. Ainoastaan poikkeustapauksissa sulkeurnien avulla on rnahdollista jäljittää lohkareita alkuperäpuhkearniinsa. Toisaalta fluidisulkeurnista voidaan saada rnonipuolista tietoa lohkareen edustarnasta rnalrnityypistä. Eräissä tapauksissa fluidisulkeurnat voivat soveltua pitkärnatkaisten rnalrnilohkareiden jäljitykseen. Fluidisulkeurnahavaintojen etuna on niiden vaivattornuus, sillä osa havainnoista voidaan tehdä jo tavanornaisen ohuthietarkastelun yhteydessä. Lisäksi lähes jokaisesta rnalrnilohkareesta löytyy ainakin sekundaareja fluidisulkeurnia. Fluidisulkeurnat ovat rnineralogisten, petrografisten, petrofysikaalisten ja kerniallisten tuntornerkkien lisäksi lohkareiden kuvaukseen soveltuva piirre.

30 Voirnakkaasti rnetarnorfoituneissa kivilajeissa ja rnalrneissa prirnaarisulkeurnien käyttöä lohkarej älj i tykseen rajoi t taa niiden harvinaisuus yleisissä rnineraaleissa ja yleisyys harvinaisissa harrnernineraaleissa, jotka rnuutenkin ovat kiteytyneet rnelko rajallisissa olosuhteissa. Tutkituissa Outokurnpu-jakson lohkareiden ja puhkearnien krornidiopsideissa prirnaarien fluidisulkeurnien faasikoosturnus oli havaintotarkkuuden rajoissa sarnanlainen. Tästä voidaan päätellä krornidiopsidin eri esiintyrnissä kiteytyneen jokseenkin sarnankaltaisissa olosuhteissa, seikka, joka haittaa krornidiopsidin prirnaarisulkeurnien käyttöä lohkarejäljitykseen. Jos jostain lohkareesta kuitenkin löytyy harvinaisia sulkeurnatyyppejä (kuten rnalrniliuoksen kiehurnista tai sulkeurnien ylikuurnenernista ilrnentäviä prirnaarisulkeurnia), niin närnä sulkeurnat voivat soveltua lohkareiden jäljitykseen. Sarnoin tunnistettavia tytärrnineraaleja sisältävät prirnaarisulkeurnat voivat olla tietyille esiintyrnille tyypillisiä. Sekundaarit fluidisulkeurnat tyypittävät rnalrninäytettä prirnaarisulkeurnia tarkernrnin. Mutta nekään eivät näytä soveltuvan lohkareiden alkuperäpuhkearnien jäljitykseen, vaan ainoastaan sarnankaltaisen esiintyrnätyypin tunnistarniseen. Sekundaarit sulkeurnat ovat kuitenkin varsinkin kvartsissa yleisiä ja runsaita ja täten käyttökelpoinen lisäpiirre lohkarenäytteitä kuvailtaessa. Outokurnpu-tyyppisten rnalrnipuhkearnien kvartsin tyyppisulkeurnisto koostuu kolrnentyyppisistä sekundaarien fluidisulkeurnien sijaintipinnoista. Tärnä kvartsin tyyppisulkeurnisto on havaittavissa Outokurnrnun kaikissa rnalrnityypeissä: kvartsiittisissa rnurtokappaleissa, liuskeisessa rnalrnityypissä ja rnassiivisessa rnalrnityypissä. Närnä sulkeurnatyypit ovat tunnistettavissa rnyös Outokurnpu-tyyppisistä lohkareista sulkeurnien koon, rnuodon ja faasikoosturnuksen perusteella. Outokurnpu-tyypin kvartsin sekundaari fluidisulkeurnisto ei kuitenkaan oie luonteenornainen ainoastaan yhdelle yksittäiseile puhkearnalle vaan koko Outokurnpu-tyypille. Kvartsin

31 - ~o sekundaarisulkeumisto näyttäisi soveltuvan korreloihtiin samantyyppisiin esiintymiin mutta ei erillisiin puhkeamiin. Kvartsin sekundaari fluidisulkeumisto voi useassa tapauksessa olla tietyn kivilajimassiivin läpi jatkuva piirre. Malmilohkareiden mineraalikoostumukseen, rakenteeseen ja kemismiin verrattuna mineraalien fluidisulkeumat antavat tietoa itse malminmuodostuksen tapahtumasta ja malmia myöhemmin kohdanneesta muuttumisesta. Sulkeumien avulla voi mahdollisesti jäljittää niitä hydrotermisiä prosesseja, jotka ovat voineet johtaa malmiainesten rikastumiseen. Sulkeumat ilmentäisivät näin ollen sitä kivilajivyöhykettä, jossa malmin muodostuminen on ollut mahdollista. Sulkeumat eivät niinkään auta lohkareiden jäljittämisessä erillisiin mahdollisiin puhkeamiin, sillä varsinkin kvartsin sekundaari fluidisulkeumisto näyttää olevan tietyn kivilajimassiivin läpi jatkuva piirre. Jo yksittäisen sulkeumatutkimuksen vaatima runsas työmäärä kuitenkin vähentää menetelmän käyttökelpoisuutta. Eräissä tapauksissa fluidisulkeumisto kuitenkin voi olla käyttökelpoinen lisäpiirre lohkareiden mikroskooppiseen kuvaukseen.

32 Summary: COMPARISON OF FLUID INCLUSION ASSEMBLAGES OF OUTOKUMPU TYPE ORE OUTCROPS AND BOULDERS IN EASTERN FINLAND In glaciated terrains ore boulders often are the only indicators of the presence of buried mineralized rocks. Ore boulders can, and should, be studied by the same methods as ores - including the fluid inclusion method. Cornbined mineralogical, petrological, petrophysical and geochemica1 data are pertinent to boulder tracing, which depends on the correct identification of similar boulders. This information enables one to construct boulder fans pointing to probable ore outcrops. Fluid inclusions in chrome diopside and in quartz were studied from a nurnber of outcrop and boulder sarnples of the Outokurnpu ore belt in eastern Finland (Fig. 3, Appendix 1) in order to test the applicability of fluid inclusion data to boulder tracing. Chrome diopside in the outcrops and boulders of the Outokurnpu ore belt contains excellent primary fluid inclusions (Fig. 1). The phase volurne relations in tubular inclusion cavities were measured at room temperature with an ocular screw micrometer. These phase volume relations turned out to be practically the same in the ore outcrops and the ore boulders, however (Fig. 2). Evidently, chrome diopside requires precise physicochemical conditions for its crystallization so that primary inclusions do not reflect differences between separate ore outcrops and ore boulders. By contrast, the secondary fluid inclusions in quartz of the Outokumpu-type ore outcrops and ore boulders proved very useful in boulder correlation. The quartz types (Fig. 4) of the two ore outcrops of the Outokurnpu ore (Kumpu Band Kaasila) both contain three types of secondary fluid inclusions lying in separate inclusion planes (Fig. 5). The abundances

33 of the different types of fluid inelusion planes are remarkably similar in the sampies of the Outokurnpu ore outerops, in the Outokumpu-type ore outerops and in the ' ore boulders of Kettulankatu, Kivisalmi and Selkie (Table 1). The other ore boulders eontain different inelusion assemblages or the same inelusion types but with different number frequeneies (Table 2). Three boulder fans ean be eonstrueted on the basis of the inelusion data (Table 2, Fig. 6). The three types of seeondary fluid inelusions eharaeterizing quartz of the Outokumpu-type ore mineralizations are elassified as gas-rieh, high-salinity and liquid inelusion. The gas-rieh inelusion type is the most abundant (Table 1). These inelusions are mainly eomposed of gas (over 2/3 by volume). The filling temperature to gas varies from 310 to C (measured wi th a Lei tz 350 mieroseope hot stage). Their mean diameter is about 20 ~m and usually they possess a negative erystal shape. The high-salinity inelusion type is eomposed of liquid, vapor, and one isotropie and sometimes also one anisotropie daughter mineral. The filling temperature to liquid varies from 230 to 300 o C. The mean diameter of the high-salinity inelusions is about 40 ~m. Neeking-down-phenomena are typieal of this inelusion type. The liquid inelusion type usually is eomposed only of liquid but in some inelusion eavities the neeking-downproeess has produeed a small vapor bubble or halite eube. The filling temperature to liquid in the inelusions eontaining a vapor bubble ranges up to o C. The liquid inelusions are sheet-like and their maximum length is about 100 ~m. These observations indieate that seeondary fluid inelusions in quartz eharaeterize boulder sarnples in such detail that they ean aid boulder eorrelation. The same features are present aeross the Outokumpu ore down to the individual thin seetions. However, the eomposition of the seeondary fluid inelusion assemblage is only an aid to be used in eonjunetion with eonventional research methods such as studies of the mineralogieal and ehemieal eomposition of the ore boulders.