Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR9 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit

Transkriptio

1 Työ raportti Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HHKR9 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki.Juhani Paakkola Olavi Taikinaaho Elokuu 2000 POSIVA OY Töölönkatu 4, FIN00 00 HELSIN, FINLAND Tel Fax

2 Oulu Saate TEJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie OULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki TILAUSNUMERO: 9662/99/MVS TILAAJAN YHDYSHENLÖ: FK Margit Snellman Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENLÖ: FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI LOVIISAN HÄSTHOLMENIN IRAUSNÄ YTTEEN HHKR9 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT Tarkastettu ja hyväksytty ~ < & ~ 2U"'("b ~<ha Margit Snellman Posiva Oy ~ ~ Aulis Kärki Kivitieto Oy

3 Työ raportti Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HHKR9 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikinaaho Kivitieto Oy Elokuu 2000 Karttaoikeudet: Maanmittauslaitos lupa nro 4/MYY/00 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

4 LOVIISAN HÄSTHOLMENIN IRAUSNÄYTTEEN HHKR9 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HHKR9 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Kivilajien tunnistaminen ja kivilajiyksiköiden esiintymisalueiden määritys perustuu silmämääräiseen analyysiin. Valittujen näytteiden petrografiset ominaisuudet sekä modaaliset mineraalikoostumukset on määritetty polarisaatiomikroskoopilla. Näytteissä päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla. Kokokivianalyysit on teetetty käyttäen röntgenfluoresenssianalysaattoria (RF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (NAA), indusoitua plasmaherätteistä massaspektrometria (ICPMS), LECOrikkianalysaattoria ja ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Rakomineraalit on kartoitettu ja identifioitu silmämääräisesti sekä tarvittaessa varmennettu käyttäen stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria. Hästholmenin tutkimuskohteen kivilajit on jaettu neljään päätyyppiin, jotka ovat: ) viborgiitit ja pyterliitit, 2) porfyyriset rapakivet, 3) tasarakeiset rapakivet sekä 4) vaaleat, joskus heikosti porfyyriset rapakivimuunnokset sekä apliittiset juonet. Viborgiitit ja pyterliitit ovat tekstuuriltaan porfyyrisiä rapakivigraniitteja, joissa merkittävä osa hajarakeista esiintyy keskirakeisen perusmassan ympäröiminä ovoideina eli pyöreäpiirteisinä, 3 5 cm:n läpimittaisina kalimaasälpähajarakeina. Viborgiittien ovoideihin liittyy tyypillisesti plagioklaasikehä, mutta pyterliiteissä kehällisiä ovoideja tavataan vähemmän. Samaan ryhmään liittyy leukokraattisia, ovoideja sisältäviä kivilajeja, joissa ovoidit ovat pyöreäpiirteisten kvartsirakeiden kehystämiä. Tasarakeiset rapakivet ovat modaalisen koostumuksensa perusteella tavanomaisia, keskirakeisia graniitteja. Porfyyrisissä muunnoksissa on vaihtelevia määriä kahden kolmen senttimetrin läpimittaisia hajarakeita. Vaaleat rapakivet sisältävät korkeintaan 5 % biotiittia, ja joihinkin niistä sisältyy pieniä, perusmassasta heikosti erottuvia hajarakeita. Tyypillisimpinä matalan lämpötilan rakomineraalifaaseina on tavattu kalsiittia, dolomiittia, rautahydroksideja ja savimineraaleja (illiitti, kaoliniitti, montmorilloniitti). Näitä esiintyy kaikissa kairausnäytteissä ja kaikilla kairaussyvyyksillä. Edellisten lisäksi esiintyy satunnaisesti Fekiisua ja fluoriittia sisältäviä rakoja. Karbonaattikiteytymät ovat joko kalsiittia ja/tai dolomiittia, ja niitä on tavattu kaikista näytteistä kohtalaisen runsaasti. Vahvuudeltaan karbonaattikiteytymät ovat tyypillisesti alle mm ja paksuimmillaan 30 mm:n luokkaa. Makroskooppisesti on eräistä raoista todettu rakokalsiittien kiteytyneen ainakin kahdessa vaiheessa. Rautahydroksideja ja toisinaan myös savimineraaleja esiintyy jopa m pituisissa yhtenäisissä jaksoissa, ilman syvyysriippuvuutta. Etenkin ne vyöhykkeet, joissa esiintyy rautahydroksideja runsaasti, sisältävät tyypillisesti ympäristöään runsaammin rakojaja niiden vedenjohtavuus on usein hyvä. Tyypillisesti rautahydroksidit muodostavat kalvomaisen ohuita, enimmillään millimetrien vahvuisia katteita. Metasomaattisesti voimakkaasti muuttuneet kivilaji vyöhykkeet, joissa isäntäkiven maasälvät ovat kaolinisoituneet ja joskus myös hematiittiutuneet, vaikuttavat suoranaisesti myös rakomineraaliseurueisiin. Rakomineraalit koostuvat näissä vyöhykkeissä kaoliniitista, illiitistä ja hematiitista/punarapaumasta kulloisenkin muutosvyöhykkeen luonteen ja muutosprosessin intensiivisyyden mukaan. Kloriittipintaisia rakoja ja kloriittihiertovyöhykkeitä esiintyy yleisesti kaikissa kivilajiympäristöissä ja kaikilla syvyyksillä. A vainsanat: Paleoproterotsoinen, anorogeeninen, rapakivi, graniitti, petrologia, kokokivikemia, mineraalikemia, matala lämpötila, rakomineraali, ydin jätehuolto.

5 LOVIISA, HÄSTHOLMEN, PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRACTURE MINERALS IN DRILL CORE SAMPLE HHKR9 ABSTRACT The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill core HHKR9 from the Hästholmen area are presented in this report. The petrographic mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of therock samples were determined by polarization microscopy. The chemical compositions of the plagioclase, biotite and amphiboles existing as major components, were determined by JEOL733 superprobe. Whole rock analyses were carried out using an ray spectrometer, neutron activation analyzer (NAA), indused coupled plasm mass spectrometer (ICPMS), LECO sulphur analyzer and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and, when needed, by stereo microscopy and ray diffractometry. The four main rock types of the Hästholmen study site are: ) wiborgites and pyterlites, 2) porphyritic rapakivi granites, 3) evengrained rapakivi granites and 4) weakly porphyritic or evengrained leucocratic rapakivi granites and applites. Wiborgites and pyterlites are porphyritic rapakivi granites the phenocrysts of which are roundish Kfeldspar grains or ovoids surrounded by medium grained ground mass. This texture is characteristic for rapakivi granites proper. The ovoids in the wiborgites are mantled by plagioclase whereas the majority of the ovoids in the pyterlites has no plagioclase mantles. In addition to these, this group involves leucocratic rapakivi granites the ovoids of which are mantled by roundish quartz grains. Even and mediumgrained rapakivi granites are conventional granites in their modal mineral composition. Porphyritic varieties include phenocrysts 2 cm in diameter. Weakly porphyritic, leucocratic rapakivi granites contain a few, scarcely visible feldspar phenocrysts, and biotite as the only mafic mineralless than 5%. Calcite, dolomite, Fe hydroxides and clay minerals (illite, montmorillonite and kaolinite) form the most typical fracture mineral phases throughout the drill cores. Carbonate crystallizations consist of calcite and/or dolomite which have been found frequently in every core. Carbonate fillings are typically less than mm thick and ca 30 mm at most. The crystallization of calcite took place in at least two phases, the products of which can be identified also by macroscopic methods. Fe hydroxides may exist serially in every drilling depth and no depth control is established. Fe hydroxides form typically thin filmy covers, mm in thickness at most. Fluorite and Fe sulphides (pyrrhotite and pyri te) have been found less frequently. The zones of high metasomatic alteration in which the feldspars are replaced by kaolinite and sometimes also by hematite affect directly to fracture mineral phases. Fracture minerals in these zones consist of kaolinite, illite and hematite controlled by the character of alteration zone and intensity of alteration process. Chlorite coated fractures and chloritic slickensides occur in every bedrock environments and at every depth. Keywords:Palaeoproterozoic, anorogenic, rapakivi granite, petrology, whole rock chemistry, mineral chemistry, low temperature, fracture mineral, nuclear waste management.

6 Sisällysluettelo: JOHDANTO Tutkimusalue Tutkimuksen tavoite Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit Rakomineraalifaasit ja seurueet IRAUSNÄYTEHHKR Petrografia Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Mineraalikemia Kokokiven kemia Viborgiitti ja pyterliitti Porfyyrinen rapakivi Tasarakeinen rapakivi Rakomineraalit Yleispiirteet Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä YHTEENVETO Lähdeluettelo Liite. Rakomineraalikuvaustaulukossa liitteessä 2 käytetyt lyhenteet Liite 2. Rakomineraalit Liite 3. Vedenjohtavuusarvot... 96

7 3 JOHDANTO Fortum Power and Heat Oy ja Teollisuuden Voima Oy varautuvat voimalaitostensa ydinjätehuollossa käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomen kallioperään. Posiva Oy huolehtii tähän liittyvistä tutkimuksista. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset on aloitettu 993 Eurajoen Olkiluodon, Kuhmon Romuvaaran ja Äänekosken Kivetyn alueilla. Vuoden 997 alussa on aloitettu vastaavanlaiset tutkimukset Loviisan Hästholmenin alueella. Tässä raportissa esitetään Hästholmenin tutkimusalueelle vuonna 999 kairatun reiän HHKR9 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset.. Tutkimusalue Tutkimusalue sijoittuu Hästholmenin saarelle ja sen luoteispuolella olevalle niemelle. Alue sijaitsee Loviisan kaupungin kaakkoispuolella, noin 5 kilometrin päässä kaupungista. Pohjoisimman ja eteläisimmän kairanreiän välimatka on lähes neljä kilometriä (kuva )..2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut määrittää Hästholmenin alueen HHKR9 kairausnäytteen kivilajien petrologiset ja mineralogiset ominaispiirteet, analysoida tyypillisimpien kivilajimuunnosten kemialliset koostumukset sekä määrittää valittujen näytteiden plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset. Toisena tavoitteena on ollut kartoittaa matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen vettä parhaiten johtaviin vyöhykkeisiin. Hästholmenin alueelle tehtyjen kairanreikien sijaintipaikat on esitetty kuvassa. Tutkittu kairausnäyte HHKR9 on noin 760 m pitkä..3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Kivilajien modaalisten koostumusten sekä kokokiven ja mineraalien kemiallisten koostumusten osalta vertailumateriaaleina on käytetty alueen aiempien petrologisten tutkimusten tuloksia, jotka on esitetty raporteissa Gehör et al. (997a, 997b, 998, 999aja 999b). Vertailuaineistoina käytetyt maankuoren eri osien ja yleisten kivilajityyppien koostumuk

8 4 set ovat peräisin teoksesta Taylor & McLennan (985), ellei toisin ole mainittu. Käytetyt petrologiset ja petrageneettiset luokitusmenetelmät ja esitetyt diagrammit perustuvat artikkeleihin Batchelor & Bowden (985), Cox et al. (979), Irvine & Baraggar (97), LeMaitre et al. (987), Maniar & Piccoli (989), Mullen (983), Peacock (93), Pearce & Cann (973), Pearce et al. (984), Streckeisen (976) ja Winchester & Floyd (977). Kairausnäytteiden rakoluvut ja sijaintitiedot perustuvat raporttiin Rautio (999). Vedenjohtavuutta kuvaava aineisto on esitetty liitteessä 3..4 Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Rakomineraali ja kivilajikartoitus sekä näytteenotto petrologisia ja mineralogisia tutkimuksia varten on tehty Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kairasydänarkistossa Lopella. Kartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet FT S. Gehör, Ff A. Kärki ja FM 0. Taikinaaho. Kartoitusavustajina ovat toimineet tradenomi Eeva Karjalainen, Antti Kärki ja Antero Taikinaaho. Kartoitusaineiston puhtaaksikirjoituksen on suorittanut Eeva Karjalainen. Kairausnäytteistä on otettu edustavat näytteet pääkivilajien modaalisen mineraalikoostumuksen, tekstuurin ja kokokiven kemiallisen koostumuksen määrittämistä varten. Näytteiden valinnan on suorittanut A. Kärki. Yksityiskohtaisiin jatkotutkimuksiin on pyritty valitsemaan tyypillisimpiä ja merkittävintä osaa kairausnäytteestä edustavia kivilajimuunnoksia siinä suhteessa, jossa ne kairausnäytteissä esiintyvät. Pääkivilajeja edustavista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet polarisaatiomikroskooppitutkimustaja mikroanalyysejä varten. Valmistettujen ohuthieiden lukumäärä on 0 kpl, ja ne on valmistettu Oulun yliopiston geotieteiden laitoksen hielaboratoriossa. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja pistelaskurilla laskemalla viisisataa pistettä kustakin ohuthieestä. Pistelaskut on suorittanut dos. J. Paakkola. Petrografinen kuvaus perustuu kartoitushavaintoihin ja polarisaatiomikroskooppitutkimukseen, ja se on A. Kärjen ja J. Paakkolan laatima. Kokokivianalyysejä on teetetty 0 kappaletta kanadalaisessa RALlaboratoriossa rön tgenfl uoresenssianal ysaattorilla (RF), neutroniakti vaatioanal ysaattorilla (IN AA), plasmaherätteisellä massaspektrometrilla (ICPMS), rikkianalysaattorilla (LECO) sekä käyttäen ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Kokokiven kemiallisen aineiston käsittelyn on tehnyt A. Kärki. Määritetyt alkuaineet, analyysimenetelmät ja määritysrajat on esitetty taulukossa.

9 5 Kairanreikien sijainnit KR KR9 Suomen koordinaattijärjestelmä KKJ3 (Projektio: GaussKruger) Mittakaava: : Saanio & Riekkola Oy HM _! l_ \. \. \. \. \. \. ' " ' \. \ \. T Kuva. Hästholmenin tutkimuskohde ja kairanreikien sijaintipaikat.

10 6 Kivilajien päämineraaleina esiintyvien biotiitin, amfibolien sekä plagioklaasin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla yhteensä edustavasta mineraalirakeesta. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksessa JEOL733 mikroanalysaattorilla FM 0. Taikinaahon valvonnassa. Mineraalianalyysiaineiston käsittelyn on suorittanut A. Kärki. Rakomineraalikartoitusaineiston käsittelyn on suorittanut ja yhteenvedon laatinut S. Gehör. Rakomineraalien kartoitus ja tunnistaminen on tehty silmämääräisesti ja tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla sekä röntgendiffraktometrilla (RD). RDmääritykset on tehty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksella Siemensröntgendiffraktioanalysaattorilla 0. Taikinaahon toimesta. Taulukko. Kokokivianalyyseissä määritetyt elementit, menetelmät ja määritysrajat. Elementti Menetelmä Määritysraja Elementti Menetelmä Määri tysraj a Si02 RF 0,0% Ba RF 20ppm Ti0 2 RF 0,00% Zr RF 2ppm Al20 3 RF 0,0% Nb RF 2ppm Fe20 3 RF 0,0 o/o Sr RF 2ppm MnO RF 0,0% Cs NA ppm MgO RF 0,0% Mn ICP 2ppm CaO RF 0,0% u NA 0,5 ppm N~O RF 0,0% F ISE 20ppm K20 RF 0,0 o/o Cl ISE 50ppm P20s RF 0,0% s LECO 0,0% p ICP 0,0% Br NA 0,5 ppm Th NA 0,5 ppm Cr20 3 RF 0,0% Rb RF 2ppm LOI RF 0,0% y RF 2ppm

11 .5 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit 7 Hästholmen sijoittuu Suomen laajimman rapakivimassiivin, ns. Viipurin massiivin länsiosaan (Simonen 980a). Sen kivilajit ovat tyypillisiä alkalisluonteisia, runsaasti kaliumia ja rautaa sisältäviä rapakiviä (Nurmi & Haapala 986). Tekstuurin perusteella Viipurin massiivin rapakivet on luokiteltu viborgiiteiksi, pyterliiteiksi sekä erilaisiksi tasarakeisiksi ja porfyyrisiksi rapakiviksi (Simonen 980b, 987, Vorma 976). Eri rapakivigeneraatioiden iät vaihtelevat Ma (Vaasjoki et al. 996). Hästholmenin alueen kallioperä koostuu näistä samoista, eri muodoissaan tavattavista rapakivityypeistä (Posiva 996, Kuivamäki et al. 997, Gehör et al. 997aja 997b, Gehör et al. 998, 999aja 999b). Kairausnäytteissä samoin kuin maanpintaleikkauksestakin on tavattu pyterliiteiksi ja viborgiiteiksi määritettyjä rapakivimuunnoksia. Lisäksi niissä esiintyy tasarakeisia ja porfyyrisiä, usein vain vähän mafisia mineraaleja sisältäviä rapakiviä. Kokonaisuudessaan rapaki vet muodostuvat neljästä eri komponentista: tasarakeisesta ja tyypillisesti keskirakeisesta perusmassasta; tavallisista, usein ainakin osittain omamuotoisista hajarakeista, jotka ovat tyypillisimmin maasälpiä; vaipattomista kalimaasälpäovoideista sekä neljäntenä komponenttina plagioklaasivaipallisista ovoideista. Eri kivilajimuunnoksissa mainittujen komponenttien keskinäiset määräsuhteet voivat vaihdella rajattomasti. Viborgiiteissa vaipallisten ovoidien määrä on aina suurempi kuin vaipattomien, mutta myös tavallisia hajarakeita voi sisältyä niihin merkittäviäkin määriä. Tasarakeisen perusmassan suhteellinen osuus voi myös vaihdella verrattain paljon. Rapakivien nimeämisessä merkittävin tekijä on eri tyyppisten ovoidien keskinäinen määräsuhde sekä niiden kokonaismäärän suhde muiden haj arakeiden ja perusmassan määrään. Tässä raportissa luokitusperusteena on käytetty tätä rapakivien nimityksessä perinteistä, kivien tekstuuriin pohjautuvaa menetelmää, vaikka pyterliittien ja viborgiittien väliltä ei voida löytää mitään selvää petrologista eroavaisuutta. Rapakivitekstuuriset eli ovoideja sisältävät rapakivimuunnokset voivat vaihettua rajoituksetta toisikseen, minkä takia niiden tarkka luokittelu mainitulla menetelmällä voi olla hyvinkin hankalaa ja usein myös epätarkoituksenmukaista. Lisäksi nyt tutkituissa kairausnäytteissä esiintyy varsin runsaasti epätyypillisiä, leukokraattisia rapakiviä, joissa tavataan runsaasti kehällisiä ovoideja. Nämä ovoidit poikkeavat tavanomaisten viborgiittien ovoideista siten, että niiden kehissä pyöreäpiirteiset kvartsirakeet ovat usein yleisempiä kuin plagioklaasi. Tarkasti ottaen tällaiset, kehällisiä ovoideja sisältävät rapakivet luokittuvat pyterliiteiksi. Rapakivien luokitus ja nimitysperusteet on esitetty kuvassa 2.

12 8 Vaipalliset ovoidit Vaipatlomat ovoidit Kuva 2. Rapakivien luokitusperusteet HPoRK =heikosti porfyyrinen rapakivi, PoRK = porfyyrinen rapakivi..6 Rakomineraalifaasit ja seurueet Tutkituissa kairausnäytteissä tavatut merkittävimmät rakomineraalifaasit ovat karbonaattimineraaleja (kai siitti ja dolomiitti), rautaoksideja ja hydroksideja, rautakiisuja, savimineraaleja sekä fluoriittia. Tyypillisimmät rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: Kaisiitti Dolomiittiankeriitti Fluoriitti Rautakiisut: Rautaoksidit : Rautahydroksidit : Savimineraalit CaC0 3 Ca(Fe, Mg)(C0 3 ) 2 CaF 2 magneettikiisu Fe _xs rikkikiisu FeS 2 hematiitti Fe götiitti FeO(OH) Iimaniitti FeO(OH) nh 2 0 illiitti (K,Ca,Mg)AliSi 3 Al0 0 )0H 2 kaoliniitti Al 2 Si (0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja) 'Rautaoksidien ja rautahydroksidien erottaminen toisistaan edellyttäisi nyt tehtyä yksityiskohtaisempaa instrumentaalista tutkimusta, sillä tunnetusti rautahydroksideista osa esiintyy amorfisena. RDmenetelmä ei kaikilta osin sovellu ao. spesiesten identifiointiin. Rautaoksidihydroksidiraoista on käytetty yleimimitystä Fehydroksidikate tai punarapauma. Ainoastaan silloin kun kiteinen, sinertävän harmaa hematiitti on kartoituksen yhteydessä voitu makroskooppisesti identifioida on tästä merkintä "HE" liitteen 2 kuvauksessa.

13 9 Edellisten lisäksi on raoista satunnaisesti tavattu albiittia, baumiittia (Mg,Mn, Fe, Zn)iSi,Al)205(0H)4. plagioklaasia (NaAISi CaA2Si20 8 ), molybdeenihohdetta (MoS2) ja kuparikiisua (CuFeS2). Alueen kairausnäytteet on jaettu syvyysvyöhykkeisiin niiden sisältämien rakomineraaliseurueiden perusteella. Luokittelu on tehty tavallisimpien ja runsaimpina esiintyvien mineraalispesiesten mukaan. Rakomineraaliseurue on keinotekoisesti määrätty nimike mineraaliryhmälle, joka esiintyy kairausnäytteen tietyllä rakopinnalla tai koostuu vierekkäisten rakopintojen sisältämistä rakomineraaleista. Rakomineraaliseurueeseen kuuluvat mineraalit eivät välttämättä ole fyysisesti kontaktissa tai kemiallisesti tasapainossa keskenään. Niiden synnyn ei tarvitse olla samanaikainen. ldentifioidut rakomineraaliseurueet ovat: Feh ydroksidi sa vimineraaliseurue Feh ydroksidikarbonaatti sa vimineraaliseurue Fehydroksidisavimineraali±Fekiisuseurue Fehydroksidiseurue KarbonaattiFekiisuseurue Karbonaatti savimineraaliseurue Karbonaatti savimineraali±fekiisuseurue Karbonaattiseurue S a vimineraaliseurue Täytteettömät raot

14 2 IRAUSNÄ YTE HHKR9 Kairanreikä HHKR9 sijaitsee Hästholmenin luoteispuolella noin kilometrin päässä voimalaitosrakennuksesta. Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat = ,49, Y = ,45 ja Z = 2,38. Reiän lähtösuunta 350,0 astetta ja lähtökaltevuus 69,8 astetta. 2. Petrografia Kairausnäyte HHKR9 koostuu lähes kokonaisuudessaan viborgiittisista ja pyterliittisistä rapakivistä. Pyterliittiset muunnokset ovat vallitsevia aina 590 m:n kairaussyvyydelle saakka, mistä eteenpäin viborgiittiset rapakivet muodostavat pääosan näytteestä (kuva 2 ). Pyterliitit sisältävät tavallisesti kymmeniä prosentteja läpimitaltaan 3 cm:n kokoisia ovoideja. Valtaosa ovoideista on tämän ryhmän kivilajeissa kehyksettömiä, mutta plagioklaasin ja pyöreiden kvartsirakeiden ympäröimiä kalimaasälpäovoideja tavataan myös usein. Viborgiittiset rapakivimuunnokset ovat tyypillisiä kairausnäytteen alimmassa osassa, missä ovoidien halkaisijat ovat tyypillisesti 2 3 cm ja niiden plagioklaasikehien leveydet 2 mm. Useilla tasoilla plagioklaasi erottuu selvästi kaoliniittiutuneena ja muutamien ruhjeisten vyöhykkeiden lähistöllä maasälvät ovat sekundääristen rautamineraalien, lähinnä hematiitin pigmentoimia. Porfyyrisiä rapakiviä tavataan kahdessajaksossa kairaussyvyysvälillä m. Tämän joukon kivien hajarakeet ovat tyypillisesti pienempiä kuin yllämainituissa rapakivissä. Tyypillisimmin hajarakeiden läpimitat ovat korkeintaan cm ja muodoltaan ne ovat hyvin vaihtelevia. Satunnaisesti porfyyrisissä rapakivissä esiintyy ovoideiksi lukeutuvia hajarakeita, ja joskus ne ovat lähes pyterliittimäisiä. Tasarakeisia rapakiviä esiintyy vain vähän, ja ne muodostavat kapeita, runsaasti sulkeumia ja joskus myös ovoideja sisältäviä jaksoja. Ruhjeisia kivilajeja, jotka ovat osin sekundääristen rautamineraalien iskostamia breksioita, tavataan kairaussyvyysvälillä mja kahdessajaksossa 690 m:n kairaussyvyyden alapuolelta. Kairausnäytteen kivilajien esiintymissyvyydet on esitetty taulukossa 2 ja kuvassa 2. Valokuvia tyypillisistä kairausnäytteen kivilajeista on esitetty kuvassa 22.

15 2 0 lll 00 ~ lll D;;\\ ~.. :., :,, ' :.. :.: : \W(t: ~.~ =.~._ _ ~._.. ~... ~ ~._ _. ~ Pyterliitti [~~~= D Viborgiitti Porfyyrinen rapakivi Breksia/ m kataklastiitti Kuva 2. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajit

16 3 Kuva 22. Kairausnäytteen HHKR9 tyypillisiä kivilajeja. A) viborgiitti, B) pyterliitti, C) voimakkaasti hematiittiunut viborgiitti ja D) vaalea, lähes tasarakeinen rapakivi.

17 4 Taulukko 2. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajit Syv. (m) Kuvaus 40,50 PYTERLITTTI, varsin vaalea, paikoin kvartsin kehystämiä ovoideja ja satunnaisesti myös plagioklaasin kehystämiä ovoideja sisältävä. 66,35 PYTERLITTTI, jossa ovoidit ovat keskimääräiseltä läpimitaltaan 3 cm. Vaaleita, kvartsia runsaasti sisältäviä muunnoksia esiintyy vaihtelevan mittaisina jaksoina. Plagioklaasikehällisiä ovoideja sisältäviä jaksoja tavataan satunnaisesti. 97,08 97,50 8,40 20,45 320,40 377,50 395,80 442,45 480,30 484,35 488,70 Keski ja tasarakeinen RAP AVI. PYTERLITTTI, joka on vallitsevasti vaalea, runsaasti kvartsia sisältävä. Jaksoon sisältyy myös tummempia viborgiittijaksoja. T ASARAKEINEN RAP AVI, jossa pyterliittiset sulkeumat ovat vallitsevasti vaaleita ja sisältävät kvartsin kehystämiä ovoideja. Ovoidit ovat tyypillisesti pienikokoisia (läpimitta 2 cm), mutta lisäksi kivessä on suurempia, konsentrisia ovoideja, joiden halkaisija voi olla yli 5 cm. PYTERLITTTI, joka on väriltään tummahko, ja sisältää vain vähän ovoideja. PORFYYRINEN RAP AVI, jonka yläkontakti on vaihettuva, ja joka sisältää paikoin ovoideiksi luokiteltuja hajarakeita. Jakson ylä ja alakontaktissa kivi on väriltään viininpunainen. PYTERLllTTI, jossa on varsin runsaasti ovoideja ja kohtalaisesti tummia mineraaleja. Alakontaktissa kivi vaihettuu asteittain porfyyriseksi rapakiveksi. PORFYYRINEN RAPAVI, jossa maasälvät esiintyvät satunnaisen muotoisina, korkeintaan cm kokoisina hajarakeina. Paikoin kivessä on ovoideja, ja muutamissa lyhyissä jaksoissa kivi voitaisiin luokitella pyterliitiksi. Syvyydeltä 426 m eteenpäin kivi on viininpunainen, hematiitin pigmentoima ja varsin rikkonainen. PYTERLITTTI, joka on läpikohtaisesti hematiitin pigmentoima. Kiven plagioklaasi on usein roosteen värinen, ruskea. Rikkonainen, voimakkaasti muuttunut PYTERLITTTI. PYTERLIITTI, joka on läpikohtaisesti muuttunut ja hematiitin pigmentoima. Ruhjevyöhyke.

18 5 Taulukko 2. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus 490,0 PYTERLllTTI, joka on jakson alkuosassa voimakkaasti muuttunut, ja jossa on selvästi leikkaavia, 0 20 cm leveitä tasarakeisia rapakivijuonia. Pyterliiteiksi ja viborgiiteiksi luokittuvat jaksot vaihtelevat satunnaisesti toisikseen, mutta loppuosassa VIBORGITTTI on hallitseva rapakivimuunnos. 582,60 T ASARAKEINEN RAPAVI, jossa on satunnaisesti suuria ovoideja. 586,80 VIBORGITTTI, jossa on runsaasti kehällisiä, läpimitaltaan 2 3 cm:n kokoisia ovoideja. Niiden plagioklaasikehät ovat tyypillisesti 2 3 mm leveitä. Pyterliiteiksi luokiteltavia alajaksoja tavataan satunnaisesti. Syvyydeltä 687,40 m eteenpäin plagioklaasirakeet ovat usein voimakkaasti kaoliniittiutuneita ja valkoisia. 696,0 Ruhjevyöhyke. 698,74 VIBORGITTTI, jossa ovoidien plagioklaasikehät ovat kaolinittisia väleillä 706,60707,50 m, 708,7072,20 m, 79,20726,00 m. 726,00 Ruhjevyöhyke, jossa VIBORGllTTI voimakkaasti muuttunutta. Välillä 729,20 729,90 m on hallitsevana tasarakeinen rapakivi. 73,56 VIBORGllTTI, jossa on läpimitaltaan 24 cm:n kokoisia ovoideja runsaasti. Kiven väri vaihtelee harmaasta punaiseen ja jakson alusta syvyydelle 733,70 m sen plagioklaasi on voimakkaasti kaoliniittiutunutta. 80,4 Loppu 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Kairausnäytteestä HHKR9 on valmistettu 0 kiillotettua ohuthiettä. Rapakivirakenteisista graniiteista näytteet HH.47, HH.48, HH.5 ja HH.52 edustavat pääosin pyterliittisiä ja näytteet HH.54, HH.55 ja HH.56 viborgiittisia kivilajiyksiköitä. Porfyyrisiä rapakivijaksoja edustavat näytteet HH.49 ja HH.50, ja näyte HH.53 on peräisin varsin tasarakeisesta, joskin kapeahkosta graniittiyksiköstä. Näytteiden modaaliset mineraalikoostumukset on esitetty taulukossa 22 ja kvartsimaasälpäsuhteisiin perustuva luokitusdiagrammi kuvassa 23.

19 6 Pyterliitti ja viborgiitti Modaalisen koostumuksensa perusteella kaikki terveet, rapakivitekstuuriset näytteet luokittuvat graniiteiksi (kuva 23), vaikka yksittäisten näytteiden koostumukset voivatkin vaihdella yhden ohuthieen alalta määritettynä varsin paljon. Tyypilliset pyterliitit ovat tekstuuriltaan porfyyrisiä rapakiviä, joissa on runsaasti halkaisijaltaan jopa yli 45 mm:n laajuisia kalimaasälpäovoideja. Ovoidit koostuvat joko yhdestä suuresta kalimaasälpärakeesta tai useasta muutaman mm:n läpimittaisesta rakeesta. Ovoidien kalimaasälvissä on sulkeumina kulmikkaita plagioklaasirakeita sekä pertiittisuotaumia. Pyöreitä kvartsisulkeumia sekä pitkänomaisia kvartsiluiroja niihin sisältyy myös runsaasti. Joskus sulkeumina tavataan myös sarvivälkettä ja biotiittia. Joitakin ovoideja voi kehystää kapea plagioklaasikehä, jossa plagioklaasirakeet ovat satunnaisesti suuntautuneita ja vaihtelevan kokoisia. Kaikki suuret kalimaasälpäkiteet eivät ole muotonsa perusteella ovoideja, vaan ne voivat olla myös kulmikkaita tai muodoltaan epäsäännöllisiä hajarakeita, kuten näytteessä HH.47. Myös osa tämän näytteen kvartsista muodostaa kulmikkaita, kaikkiin suuntiin samanmittaisia ja osittain omamuotoisia rakeita. Ovoideja ja muita suuria hajarakeita iskostaa keskirakeinen perusmassa, johon sisältyy vaaleiden mineraalien lisäksi pääosa kivien tummista mineraaleista. Perusmassan keskimääräinen raekoko vaihtelee 2 4 mm:iin. K vartsi esiintyy tavallisesti pyöreäpiirteisinä, plagioklaasi pyöreinä tai kulmikkaina ja kalimaasälpä satunnaisen muotoisina mutta usein muita mineraaleja suurempina rakeina. Sarvivälkerakeet ovat tavallisesti hyvin epämääräisen muotoisia, ja ne voivat ympäröidä tai sulkea sisäänsä pyöreitä kvartsirakeita. Biotiittisuomujen muodot vaihtelevat yhtenäisistä mutta epämääräisen muotoisista suomukimpuista repaleisiin ja runsaasti sulkeumia sisältäviin muunnoksiin. Mineraalien muuttumisasteet vaihtelevat eri näytteissä runsaasti. Näytteessä HH.54 on muutamia plagioklaasirakeita, jotka ovat hyvin voimakkaasti muuttuneita ja siksi epämääräisesti laikukkaita, mutta loppuosa maasälvistä sekä kaikki tummat mineraalit ovat lähes muuttumattomia. Näytteessä HH.5 plagioklaasi on osin laikukkaasti saussuriittiutunutta ja biotiitin muuttumistuloksena on syntynyt ruskeaa, lähes isotrooppista kloriittia. Näytteen HH.48 kalimaasälvässä on suttuisia sulkarakovyöhykkeitä, joissa suttuinen kuva syntyy epätasaisesti jakaantuneesta rautaoksidipigmentistä. Muutamissa kalimaasälpärakeissa on myös kulmikkaita plagioklaasisulkeumia, joista muutamat ovat täysin rautaoksidipigmentin samentamia.

20 7 Voimakkaasti muuttuneita ja jopa mineraalikoostumuksensa osalta muista poikkeavia rapakivimuunnoksia edustavat näytteet HH.52 ja HH.55. Näytteen HH.52 plagioklaasi on hyvin albiittista ja sen kvartsipitoisuus on vain 0,4 %. Kiven tummat mineraalit ovat läpikotaisesti muuttuneita ja korvautuneet sferoliittisesta kloriitista, biotiitista ja rautaoksideista sekä oksihydroksideista koostuvalla massalla. Kalimaasälpärakeet ovat läpikotaisesti hyvin pienirakeisen, punertavan pigmentin samentamia. Muuttuneet osat ovat niin pienirakeisia, että pistelaskuanalyysi on niiden osalta epäluotettava. Näyttessä HH.52 sarvivälkerakeet ovat täysin muuttuneita, mutta biotiitti on osittain säilyneenä. Plagioklaasirakeet ovat myös osittain muuttumattomia, mutta osittain voimakkaasti saussuriittisia. Muuttumistuotteet voivat olla hyvin pienirakeista, verkkosilikaattipitoista massaa tai karkearakeisempaa, selvästi erottuvasta karbonaatista ja kiilteistä koostuvaa materiaalia. Maasälvästä noin 20% on säilynyt muuttumattomana, 50% on kohtalaisesti muuttunutta ja 30 % on hyvin voimakkaasti muuttunutta. Porfyyrinen rapakivi Näytteet HH.49 ja HH.50 edustavat porfyyrispiirteistä kivilajiyksikköä vaikka näytteessä HH.50 on hajarakeita vain hyvin vähän. Näytteeseen HH.49 sisältyy tavanomaisia, kulmikkaita hajarakeita sekä laajoja, pyöreäpiirteisiä kalimaasälpäovoideja. Nämä muodostuvat useista satunnaisen muotoisista kalimaasälpärakeista ja sisältävät sulkeuminaan kulmikkaita plagioklaasirakeita sekä pyöreähköjä kvartsirakeita ja satunnaisen muotoisia kvartsisuonia. Perusmassa muodostuu läpimitaltaan 3 4 mm:n kokoisista, pyöreäpiirteisistä hohkasilikaattirakeista sekä saman kokoisista, joskin usein repaleisista ja sulkeumia sisältävistä biotiittisuomuista. Näytteessä HH.50 hajarakeita on hyvin vähän, ja se edustaa porfyyrisen kivilajin lähes tasarakeista perusmassaa. Näytteessä HH.49 vaaleiden mineraalien yhteismäärä on suuri, lähes 97 %, ja se on verrattain karkearakeinen kaikkien mineraalien keskimääräisen läpimitan ollessa 4 5 mm. Kvartsi ja maasälpärakeet ovat pyöreäpiirteisiä tai satunnaisen muotoisia. Kalimaasälpärakeet voivat olla muita rakeita suurempia, ja ne voivat sulkea muita, usein pyöreäpiirteisiä mineraaleja sisäänsä. Suuria biotiittisuomuja kivessä on vain muutamia, ja ne ovat asultaan terveitä, vain reunoiltaan niukasti kloriittiutuneita. Maasälvät ovat sitä vastoin lähes kauttaaltaan niukan serisiitti/rautahydroksidipigmentin samentamia. Kvartsimaasälpäsuhteensa perusteella porfyyriset rapakivet luokittuvat kalimaasälpää runsaasti sisältäviksi graniiteiksi (kuva 23).

21 8 Q A p Kuva 23. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajien QAPsuhteet ja nimitys. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytteen numeroon. Taulukko 22. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset tilavuusprosentteina. PYTE = pyterliitti, PORK = porfyyrinen rapakivi, TRRK = tasarakeinen rapakivi, VIBO = viborgiitti ja x =tunnistettu aksessorinen mineraali. Näyte HH.47 HH.48 HH.49 HH.50 HH.5 HH.52 HH.53 HH.54 HH.55 HH.56 Kivilaji PYTE PYTE PORK PORK PYTE PYTE TRRK VIBO VIBO VIBO Syvyys (m) 83,60 258,00 334,20 358,00 388,30 484,40 583,30 682,80 727,40 784,40 Kalimaasälpä 34,4 44,8 54,0 42,2 32,0 2,8 36,0 4,4 40,0 30,8 Plagioklaasi 2,8 2,8 5,2 7,2 9,6 69,2 8,0 49,2 25,0 27,6 Kvartsi 44,4 27,2 27,6 40,4 43,6 0,4 40,4 5,6 6,0 40,0 Biotiitti 8,4 5,2 3,2 8,0 5,2 6,8 5,,2 2,4 0,4 Sarvivälke 6,0 9,6 0,6 Muskoviitti Kloriitti Epidootti Zirkoni Apatiitti Fluoriitti Kaaliniitti Titaniitti Götiitti Hematiitti Rikkikiisu Magneettikiisu Kuparikiisu Opaakit yht, 2,2 3,6 0,8 0,5 0,6

22 9 Tasarakeinen rapakivi Näyte HH.53 edustaa tasarakeista rapakiveä, jossa vaaleiden mineraalien yhteismäärä on yli 90 %. Käsinäytteessä kiven väri ei kuitenkaan ole erityisen vaalea, sillä sen maasälvät ovat lähes kauttaaltaan saussuriittirautaoksidipigmentin värjäämiä. Raekokojakauma ei ole myöskään aivan tasainen, sillä kalimaasälpä esiintyy toisia mineraaleja suurempina, keskimääräiseltä läpimitaltaan jopa 5 mm:n kokoon yltävinä rakeina, joissa on runsaasti pyöreäpiirteisiä kvartsisulkeumia. Kokonaisuudessan kivi on varsin pienirakeinen, sillä plagioklaasirakeet ovat keskimääräiseltä raekooltaan alle mm:n kokoisia ja pyöreähköt kvartsirakeet alle 0,5 mm:n läpimittaisia. Biotiittisuomujen pituudet vaihtelevat 0,5 mm:un Mineraalikemia Kairausnäytteestä HHKR9 on tehty yksitoista mineraalianalyysiä. Biotiittianalyysit on tehty kahdesta viborgiittista, yhdestä pyterliitistä ja kahdesta porfyyrisestä rapakivestä. Plagioklaasi on analysoitu yhdestä viborgiitista, yhdestä pyterliitistä ja kahdesta porfyyrisestä rapakivestä. Amfibolianalyysit ovat viborgiittisesta ja pyterliittisestä näytteestä. Mineraalianalyysien tulokset on esitetty taulukossa 23 ja mineraalien kemialliseen koostumukseen perustuvat luokitusdiagrammit kuvassa 24. Porfyyrisistä rapakivinäytteistä HH.49 ja HH.50 analysoidut plagioklaasit edustavat noin 20 % anortiittipitoisuudellaan varsin tavanomaista anortiittipitoisuustasoa tässä kivilajiluokassa. Ortoklaasikomponentin osuus on vähän yli 2 %, mikä myös on varsin tyypillinen arvo vähän muuttuneille plagioklaaseille. Viborgiittinäytteen HH.54 plagioklaasi on lähes andesiinista (kuva 24) anortiittipitoisuuden ollessa 29,7 o/o. Analysoitu rae sijoittuu keskirakeiseen perusmassaan rapakivirakenteisessa graniittissa, ja koostumuksensa perusteella se lukeutuu rapakivissä kalsiumia runsaimmin sisältävien plagioklaasien joukkoon. Kokonaisuudessaan näyte HH.54 edustaa emäksisimpiä rapakivimuunnoksia alle 70 %:n Si0 2 pitoisuudellaan, minkä perusteella analysoidun plagioklaasin korkeahko anortiittipitoisuus on hyvin ymmärrettävä. Analyysin oksidisumma on lähes 00% ja mineraalin ortoklaasikomponentin osuus yli 2 %, mitkä piirteet kuvastavat analysoidun rakeen edustavan tervettä ja koostumukseltaan muuttumaton ta raetta. Pyterliittinäytteen HH.5 plagioklaasi on selvästi muita albiittisempaa

23 20 Taulukko 23. Kairausnäytteen HHKR9 mineraalien kemialliset koostumukset painoprosentteina. Amp = sarvivälke, Fel = plagioklaasi, Bio= biotiitti, PORK = porfyyrinen rapakivi, PYTE = pyterliitti, VIBO = viborgiitti. Näyte HH.49 HH.50 HH.5 HH.54 Näyte HH.5 HH.54 Syv. (m) 334, ,3 682,8 Syv, (m) 388,3 682,8 Kivilaji PORK PORK PYTE VIBO Kivilaji PYTE VIBO Mineraali Fel Fel Fel Fel Mineraali Amp Amp Si0 2 62,2 6,7 68,8 59,7 Si0 2 40,6 40,0 Al ,0 23, 7,3 24,6 Ti0 2,73 2,2 FeO 0, 0,9 0,00 0,8 Al ,27 8,40 CaO 4,5 4,48,8 6,2 FeO 26,8 27,5 Na 2 0 8,94 9,02 9,0 7,87 Cr ,00 0,00 K 2 0 0,36 0,45 0,3 0,38 MnO 0,33 0,23 Total 98,8 99,0 97, 98,8 MgO 2,4 3,5 Si,, 2,3 0,8 CaO 9,72 0, Al 4,86 4,89 3,65 5,22 Na 2 0,72,68 Fe2 0,02 0,03 0,00 0,03 K 2 0,48,54 Ca 0,80 0,86 0,35,20 Vz03 0,02 0,00 Na 3, 3,4 3,2 2,75 NiO 0,00 0,04 K 0,08 0,0 0,03 0,09 ZnO 0,2 0,06 Cations 20,0 20, 9,4 20,0 Total 92,8 94,6 Ab 77,9 76,5 89,2 68, TSi 6,87 6,6 An 20,0 2,0 9,9 29,7 TAI,3,4 Or 2, 2,5 0,9 2,2 Sum_T 8 8 CAI 0,52 0,24 Näyte HH.49 HH.50 HH.5 HH.54 HH.55 CFe3 0,00 0,8 Syv. (m) 334, ,3 682,8 727,4 CTi 0,22 0,26 Kivilaji PORK PORK PYTE vmo VIBO CMg 0,54 0,78 Mineraali Bio Bio Bio Bio Bio CFe2 3,70 3,53 Si0 2 34,2 33,3 33,0 33,6 33,4 CMn 0,02 0,02 Ti0 2 3,79 3,93 3,04 4,30 4,06 Sum_C 5 5 Al ,0 2,4 2,5 2,4 2,3 BFe2 0,09 0,09 FeO 32,0 33,6 32, 33,0 33,2 BMn 0,02 0,02 MnO 0,5 0,2 0,09 0,27 0,34 BCa,76,78 MgO,99 0,99,78 2,2,34 BNa 0,3 0,2 CaO 0,00 0,00 0,00 0,2 0,00 Sum_B 2 2 Na 2 0 0,07 0,0 0,05 0,26 0,3 ANa 0,44 0,42 K 2 0 8,36 8,38 7,94 8,48 8,44 AK 0,32 0,33 V203 0,04 0,0 0,02 0,06 0,0 Sum_A 0,76 0,75 NiO 0,03 0,0 0,0 0,00 0,03 Sum_cat 5,8 5,7 ZnO 0,20 0,30 0, 0,6 0,09 Sum_ox~ 23,2 23, Total 92,7 93,2 90,6 94,9 93,5 Si 6,02 5,90 5,94 5,83 5,88 AIIV,98 2,0 2,06 2,7 2,2 AlVI 0,50 0,48 0,62 0,35 0,44 Ti 0,50 0,52 0,4 0,56 0,54 Fe2 4,70 4,98 4,83 4,79 4,89 Cr 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Mn 0,02 0,03 0,0 0,04 0,05 Mg 0,52 0,26 0,48 0,57 0,35 Ca 0,00 0,00 0,00 0,02 0,00 Na 0,02 0,03 0,02 0,09 0, K,88,89,83,88,90 Cations 6, 6,2 6,2 6,3 6,3 Fe_FeMg 0,9 0,95 0,9 0,89 0,93 Mg_FeMg 0, 0,05 0,09 0, 0,07

24 2 A. Or Ab An 8. Eastonite Siderophyllite 3r~~r~~~r~~~~~ 2~~~~~~~_.~~~~ 0 Phlogopite Fe/(FeMg) Annite c Silicic Edenite Silicic FerroEdenite 7.5 Par Pargasite Ed Hbl Edenite Hbl Fea Ferroan Par Pargasite Hbl Fe Ferro Ed Fe Edenite Ferron9 Par Pargasite Hbl. l TSi u Viborgiitti Pyterliitt Porfyyrinen rapakivi Kuva 24. Kairausnäytteestä HHKR9 analysoitujen mineraalien kemialliseen koostumukseen perustuvat luokitusdiagrammit: A. plagioklaasi, B. biotiitti ja C. amfiboli. FeEdHbl = ferroedeniittinen sarvivälke.

25 22 (An 9, 9 ) ja sen ortoklaasipitoisuus on vain 0,9 %. Plagioklaasirakeet ovat näytteessä usein läpikotaisesti saussuriittiutuneita, ja myös analysoitu rae edustaa jossain määrin muuttunutta maasälpää. Biotiitti K(Mg,Fe ) 3 (0H,F) 2 (Al,Fe )Si0 0 Rapakivirakenteisista ja porfyyrisistä graniiteista analysoidut biotiitit sisältävät runsaasti rautaa FeOpitoisuuden ollessa lähes kaikissa näytteessä yli 33 %. Poikkeuksellisesti näytteet HH5 ja HH.49 sisältävät rautaa vähän alle mainitun arvon. Kaavamuotoon lasketun kaliumin määrä on kaikissa näytteissä noin,9 %, mikä vastaa varsin tarkasti mineraalin stokiometrista koostumusta, Fe/(FeMg)suhteet ovat suuria ja AIIV luvut pieniä, korkeintaan 2,7 eli kaikki biotiitit luokittuvat keskenään lähes identtisiksi anniittisiksi biotiiteiksi (kuva 24). Kyseiset koostumukset ovat tarkasti samoja, joita vastaavista näytteistä on aiemminkin analysoitu. Näytteen HH.49 biotiitti on jossain määrin muita enemmän muuttunutta, ja siksi koostumukseltaan muista poikkeavaa. Pyterliittisestä ja viborgiittisesta rapakivestä analysoidut amfibolit ovat keskenään hyvin samantyyppisiä. Amfiboleissa natriumin ja kaliumin yhteenlaskettu oksidiprosenttiosuus on hieman yli 3 %, ja CaO pitoisuudet ovat noin 0 % (taulukko 23). Viborgiitin amfiboli luokittuu ferroedeniittiseksi sarvivälkkeeksi ja pyterliitin ferroedeniitiksi (kuva 24).

26 Kokokiven kemia Kairausnäytteen HHKR9 kivilajeista on tehty 0 kokokivianalyysiä. Viborgiittinäytteitä on analysoitu kolme, pyterliittinäytteitä neljä, porfyyrisiä rapakivinäytteitä kaksi ja tasarakeisia rapakiviä yksi kappale. Analysoitaviksi on pyritty valitsemaan muuttumisasteeltaan erilaisia näytetyyppejä, mutta erittäin hyvin säilyneitä, pelkästään muuttumattomia primäärimineraaleja sisältäviä muunnoksia ei tämän kairausnäytteen kivilajeista ole tavattu yhtään. Läpikotaisesti voimakkaasti muuttuneita ja sekundääristen mineraalien breksioimia tyyppejä edustavat viborgiittisesta kivilajijaksosta peräisin oleva näyte HH.55 ja pyterliittisestä jaksosta otettu näyte HH.52. Tasarakeinen rapakivinäyte, HH.53 koostuu tyypilleen luonteenomaisesti varsin voimakkaasti muuttuneista mineraaleista. Analyysitulokset on esitetty taulukossa Viborgiitti ja pyterliitti Kairausnäytteen parhaiten säilyneet viborgiitit ja pyterliitit näyttävät muodostavan sarjan, jonkajäsenissä Si0 2 pitoisuudet vaihtelevat näytteen HH %:sta näytteen HH %:iin. Edellä mainittujen näytteiden väliin jäävissä muunnoksissa pääalkuainepitoisuudet vaihtelevat verrattain säännönmukaisesti Si0 2 pitoisuuden muutoksen myötä (kuva 2 5). Al pitoisuus pienentyy lähes lineaarisesti Si0 2 pitoisuuden kasvun myötä. Samoin pienentyvät kaikki muut pääalkuainepitoisuudet alkalipitoisuuksia lukuun ottamatta. N~Opitoisuus on kaikissa näytteissäjokseenkin sama eli lähes 3% ja K 2 0pitoisuus kasvaa viidestä kuuteen prosenttiin Si0 2 pitoisuuden kasvun myötä. Analysoiduista näytteistä viborgiittitekstuuriset muunnokset ovat systemaattisesti emäksisempiä ja pyterliittitekstuuriset vastaavasti happamampia. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että kyseisillä tekstuurimuunnoksilla olisi aina selvä yhteys kemialliseen koostumukseen. Kaikki nyt analysoidut näytteet eivät todennäköisesti edusta samaa magmaattista pulssia. Voimakkaasti muuttuneessa pyterliittinäytteessä HH.52 kaikki pääalkuainepitoisuudet poikkeavat selvästi muuttumattomien näytteiden pitoisuuksista (kuva 25). Viborgiittisesta jaksosta otetun näytteen HH.55 koostumus poikkeaa vielä selvemmin muuttumattomista näytteistä. Koska näytteiden Si0 2 pitoisuudet ovat mitä todennäköisimmin muuttuneet alkuperäisestä, ei ole mahdollista suoraan päätellä metasomaattisen tapahtuman vaikutusta eri komponenttien pitoisuuksiin. Al, Fe ja Mgpitoisuudet ovat kuitenkin suurempia ja Capitoisuudet sekä suurempia että pienempiä kuin mitä magmaattisesti syntyneissä mutta eri asteisesti differentioituneissa graniiteissa voisi olettaa olevan.

27 24 Totaalialkali/Si0 2 suhteittensa osalta viborgiitit ja pyterliitit vastaavat ryoliittisia vulkaanisia kiviä (kuva 26). Muuttuneet näytteet vastaavat puolestaan trakyandesiitteja ja muita alkalisia vulkaanisia kivilajeja mainittujen alkuainesuhteittensa osalta (kuva 26). TiO/Zrsuhteittensa perusteella kaikki muuttumattomat näytteet luokittuvat graniiteiksi (kuva 26). Muuttuneissa näytteissä TiO/Zrsuhteet ovat myös graniiteille tyypillisiä, vaikkakin viborgiittiyksiköstä peräisin olevan näytteen HH.55 Zrpitoisuus on poikkeuksellisen korkea. Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta analysoidut terveet pyterliitit ja viborgiitit ovat tarkasti samankaltaisia verrattaessa tuloksia aiemmin analysoitujen vastaavien näytteiden pitoisuuksiin. Muuttuneen pyterliittinäytteen HH.52 hivenalkuainepitoisuudet poikkeavat vastaavien muuttumattomien näytteiden pitoisuuksista korkean Vpitoisuuden ja pienehköjen Rb ja Srpitoisuuksien osalta (kuva 26). Voimakkaammin muuttuneen viborgiittinäytteen, HH.55 uraanipitoisuus on yhtä korkea kuin muuttuneessa pyterliittinäytteessä, ja lisäksi sen Mnpitoisuus on poikkeuksellisen suuri Porfyyrinen rapakivi Porfyyrisestä rapakivijaksosta peräisin olevat näytteet HH.49 ja HH.l50 ovat läpikotaisesti vähän muuttuneita. Pääalkuainepitoisuudet ovat näytteissä varsin tarkasti niillä tasoilla, jotka kyseiset Si0 2 pitoisuudet omaaville, porfyyristen rapakivien ryhmään kuuluville granitoideille ovat tyypillisiä (taulukko 24 ). Nyt analysoidut porfyyriset rapakivet ovat koostumuksensa osalta myös hyvin tarkasti samankaltaisia, kuin analysoidut pyterliittitekstuuriset rapakivet vastaten lähinnä runsaimmin Si0 2 :ta sisältäviä pyterliittimuunnoksia (kuva 25). Verrattaessa analyysituloksia aiemmin analysoitujen näytteiden pitoisuuksiin erottuvat nyt analysoidut näytteet hieman pienempien CaOpitoisuuksien ja suurempien MgOpitoisuuksien osalta. Muissa elementeissä ei voida havaita minkäänlaisia eroavaisuuksia ja havaitut erotkin voivat olla seurausta vähäisestä metasomaattisesta koostumusmuutoksesta. Hivenalkuainepitoisuuksiltaan porfyyriset näytteet vastaavat jokseenkin tarkasti alueen tyypillisiä vaaleimpia tai eniten Si0 2 :ta sisältäviä pyterliittimuunnoksia (kuva 26). Bapitoisuudet ovat vähän pienempiä ja P sekä Srpitoisuudet yhtä pieniä kuin happamimmissa pyterliiteissä. TiO/Zrsuhteen perusteella porfyyriset rapakivet luokittuvat myös samankaltaisiksi graniiteiksi, kuin analysoidut, ovoideja sisältävät rapakivetkin (kuva 26). SiO/totaalialkalisuhteensa osalta porfyyriset näytteet ovat hyvin happamien ryoliittien tyyppisiä.

28 25 Taulukko 24. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajien kemialliset koostumukset. PORK = porfyyrinen rapakivi, PYTE = pyterliitti, TRRK = tasarakeinen rapakivi, VIBO = viborgiitti. LOI= hehkutushäviö, SUM = röntgenfluoresenssianalyysin oksidiprosenttisumma, negatiivinen arvo tarkoittaa määritysrajaa pienempää pitoisuutta. Näyte Syv. (m) Kivilaji HH.47 HH.48 HH.49 HH.50 HH.5 HH.52 HH.53 HH.54 HH.55 HH.56 83,60 258,00 334,20 358,00 388,30 484,40 583,30 682,80 727,40 784,40 PYTE PYTE PORK PORK PYTE PYTE TRRK VIBO VIBO VIBO Si0 2 % Ti0 2 % 73,4 0,38 74,7 0,2 73,8 76,2 7,9 0,3 0,2 0,38 62,3 72, 0,58 0,5 68,7 0, ,58 7,5 0,53 Al % 2,,7,6,5 2,4 6,5 3,3 2,8 6,8 2,7 Fe % MnO% MgO% CaO% N~O% K 2 0% P20s% Thppm 3,42 0,03 0,8,37 2,48 5,6 0,05 23, 2,28 0,02 0,,05 2,66 5,84 0,02 6,5 3,7 2,22 3,59 0,03 0,02 0,04 0,3 0,3 0,26 0,98 0,66,42 2,36 2,3 2,98 5,52 5,9 5,29 0,04 0,0 0,08 48, 20,4 30,5 5,65 2,94 0,04 0,03,78 0,38 0,3 0,69 6,22 2,44 3,4 7,03 0,4 0,4 20,3 38 5,08 0,05 0,76 2,2 2,7 4,92 0,5 7,8 7,09 0,6 2,88 2,55 0,37 8,4 0,5 23, 4,4 0,05 0,24,84 2,74 5,8 0, 22,2 Rbppm Yppm Bappm Zrppm Ti ppm Nbppm Pppm Srppm Csppm Uppm Mnppm Fppm , , , 5,9 9, ,2 4, , , Clppm S% Brppm Cr % LOI% SUM% 878 0,0 0,7 0,0 0,85 00, ,0,8 0,0 0,4 99, ,0 0,0 0,0,7 2, 2,3 0,0 0,0 0,0 0,7 0,85 0,75 99, 00, 99, ,0 0,0 4,2,4 0,0 0,0,5 0,5 98,6 00, 539 0,02 0,8 0,02 0, ,03 3,6 0,0 5, ,02 2,5 0,0 0,2 99,6

29 26 8 t> 0.6 t 54 t> t t> , 'g( 6 52 ~ 0.5 t <') N N... r. 0.4 t < t ;50 2 ~4 5~ t 0.3 t> t 53 ~ ~ ~ 47 5 ~ 5 ~ 50 z ~ 49 t> 5 t t) 54., t) t) t) 55,5 55 t) 2 t 54 ~ ~ t) s:::: 0 56 C'j ~,0 u 547 r ,5 f) f) t) 55 7t f) 55 6,... 2 t ~ 52 ~ t) 0 N 54 OI) 0 ~ 4 t f) ::E 56 t 5 47 t) t 53. 5~ Si02% Si02% ~ ~50 () Viborgiitti Pyterliitti Porfyyrinen rapakivi Tasarakeinen rapakivi Kuva 25. Hästholmenin kairausnäytteen HHKR9 kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.

30 27 A. 5?f?.u ~ 9 o.. e= z Si0 2 % 65 B. 600 i.4oo = ~ 200 (> Granite ' Granodiorite Field offelsic Rocks Ti0 2 %.4.8 c ~ = J,. C.J J,. ~ Q.. Q.. ~ ~ Q.. e ~ U Y Th Rb Zr Ba Cs P Mn Nb Ti K Sr () Viborgiitti Pyterliitti Porfyyrinen rapakivi Tasarakeinen rapakivi Kuva 26. Kairausnäytteen HHKR9 kivilajien A. Si02/totaalialkalisuhteeseen perustuva luokitusdiagrammi, B. Ti02/Zrsuhteeseen perustuva luokitusdiagrammi ja C. hivenalkuainepitoisuuksien rikastumiskertoimet suhteessa maankuoren yläosan keskikoostumukseen.

31 Tasarakeinen rapakivi Tasarakeinen rapakivinäyte HH.53 sisältää noin 72% Si0 2 :ta, sen Al pitoisuus on noin 3 %ja CaOpitoisuus vain 0,7 %. Näyte on varsin voimakkaasti muuttunut, ja mainitut alkuainepitoisuudet, korkeahko Al ja pieni CaOpitoisuus ovat seurausta muuttumistapahtumasta. Si0 2 pitoisuus on pienempi kuin useimmissa aiemmin analysoiduissa tasarakeisissa rapakivissä, mutta vastaavia pitoisuustasoja on analysoitu aiemminkin. Myös muiden pääalkuainepitoisuuksien osalta (taulukko 24) pitoisuustasot poikkeavat jossain määrin tavanomaisimmista, tämän ryhmän kivilajeille luonteenomaisista pitoisuustasoista. Mgpitoisuus on suurehko jana sekä Mnpitoisuus ovat pienehköjä. SiO/totaalialkalisuhteensa perusteella näyte luokittuu kuitenkin ryoliittiseksi (kuva 25). Aikalien yhteismäärä on hieman suurempi kuin rapakivirakenteisissa graniiteissa, mutta kuitenkin samalla tasolla kuin Hästholmenin alueen tyypillisissä tasarakeisissa graniiteissa. TiO/Zr suhteensa perusteella analysoitu tasarakeinen rapakivi luokittuu graniitiksi, mutta sen Ti0 2 pitoisuus on varsin korkea. Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta analysoitu näyte vastaa hyvin tarkasti aiemmin analysoitu ja tasarakeisia rapakiviä. Ainoat merkittävät poikkeamat aiheutuvat korkeasta fosfori ja titaanipitoisuudesta (kuva 26). Kyseiset pitoisuudet vastaavat ovoideja sisältävien rapakivien pitoisuustasoja. 2.3 Rakomineraalit Kairausnäytteestä tehtiin kaikkiaan 02 rakomineraalihavaintoa ja valikoiduista näytteistä 4 RDmääritystä. Tutkituista raoista tavattiin rautahydroksidia, kalsiittia, dolomiittia, Fesulfidimineraaleja, kaoliniittia, illiittiä, savimineraaliseosten muodostamia rakotäytteitä ja fluoriittia. Rakopintojen kvartsiutumisesta ja rakoalbiitin esiintymisestä on useita havaintoja. Avoraoissa on toisinaan kloriittinen haamiskapinta. Rakomineraalien esiintymissyvyydet ilmenevät kuvasta 2.7 sekä liitteestä Yleispiirteet Rakotäytteenä tavataan yleisimmin karbonaatteja; kalsiittia ja dolomiittia ( 446 havaintoa), savimineraaleja (428 havaintoa), rautahydroksideja (306 havaintoa). Edellisiä harvinaisempia ovat Fekiisut (56 havaintoa) sekä fluoriitti (4 havaintoa).