Eurajoen Olki!uodon kaitausnäytteen OL -KR 11 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit

Transkriptio

1 Työ raportti Eurajoen Olki!uodon kaitausnäytteen OL KR petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki..Juhani Paakkola Olavi Taikinaaho Toukokuu 2000 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN0000 HELSINKI, FINLAND Tel Fax

2 d Työraportti Eurajoen Olkiluodon kairausnäytteen OL KR petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikinaaho Toukokuu 2000

3 Oulu Saate TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie OULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki 09' TILAUSNUMERO: g {(, t V 5 TILAAJAN YHDYSHENKILÖT: FK Margit Snellman Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI o2 CJCJO ~ 7 EURAJOEN OLKILUODON KAIRAUSNÄ YTTEEN OLKR PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT Tarkastettu ja hyväksytty lt~+~ Margit Snellman Posiva Oy...,..._,. k U. c:.~ ' ~.'> Aulis Kärki Kivitieto Oy

4 Työraportti Eurajoen Olkiluodon kairausnäytteen OL KR petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikinaaho Kivitieto Oy Toukokuu 2000 Karttaoikeudet : Maanmittausl itos lupa nro 4/MYY/00 Pasivan 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.

5 EURAJOEN OLKILUODON KAIRAUSNÄ YTTEEN OLKRll PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Olkiluodon tutkimusalueen kairausnäytteen OLKR petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Petrografinen kartoitus on tehty silmämääräisesti ja kivilajien tekstuurit sekä modaaliset mineraalikoostumukset on analysoitu polarisaatiomikroskoopilla pistelaskuria apuna käyttäen. Päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja amfibolien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksella JEOL733 mikroanalysaattorilla. Esitetyt kokokivianalyysit on teetetty kanadalaisessa RALlaboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla (RF), neutroniaktivaatioanalysaattorilla, LECOrikkianal ysaattorilla ja ioniselektiivisiä elektrodeja käyttäen. Rakomineraalit on identifioitu silmämääräisesti ja tarvittaessa identifiointi on varmennettu käyttäen stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria. Petrologisten tutkimusten perusteella alueen kivilajit jakautuvat viiteen päätyyppiin, jotka ovat: ) migmatiittiset, tavallisimmin kordieriitti tai sillimaniittiporfyroblasteja sisältävät kiillegneissit, 2) kvartsiittigneissit, 3) amfiboliittiset emäksiset liuskeet, 4) gneissimäiset tonaliitit ja granodioriitit sekä 5) keskirakeiset graniitit ja leukokraattiset pegmatiitit. Näitä kaikkia kivilajityyppejä on tavattu myös nyt tutkitusta kairausnäytteestä. Tyypillisimpinä rakomineraalifaaseina on tavattu kalsiittia, rautakiisuja (magneettikiisu ja rikkikiisu) sekä savimineraaleja (illiitti, montmorilloniitti, kaolini.itti ja vermikuliitti), joita esiintyy yleisesti kaikilla kairaussyvyyksillä. Näiden lisäksi on tehty muutamia havaintoja analsiimista, laumontiitista, palygorskiitista ja kvartsista. Kalsiittikiteytymät ovat paksuudeltaan tyypillisesti 0,0 mm ja enimmillään 3 mm:n luokkaa. Rikkikiisua esiintyy kairausnäytteessä kaikilla syvyyksillä. Se esiintyy omamuotoisina pieninä rakeina ja kalvomaisina silauksina tai laikkuina. Rakomineraalina harvinaisempi magneettikiisu esiintyy tyypillisesti grafiitin yhteydessä. Kaoliniittia tavataan löyhänä, jauhomaisena massana tai tiiviimpänä, valkoisena katteena. llliitti esiintyy vihertävänä, läpikuultavana ja saippuamaisena massana sekä harmaana tai vihertävänä multamaisena muunnoksena yhdessä montmorilloniitin kanssa. Grafiittihaamiskapintoja tavataan muutamista syvyysvyöhykkeistä. K vartsiutuneista rakopinnoista on muutamia havaintoja. Vedenjohtavuudella ei tämän selvityksen perusteella vaikuta olevan suoraa korrelaatiota rakomineraaliseurueisiin, vaan vettä parhaiten johtaviin vyöhykkeisiin sisältyy tyypillisesti samoja rakomineraaleja kuin niiden ulkopuolellekin. Kivilajiympäristönä ei myöskään vaikuta olevan suoranaista vaikutusta rakomineraaliseurueiden koostumukseen. Poikkeuksena tähän ovat grafiittipitoiset kivilajit, joihin liittyvät raot sisältävät poikkeuksellisen runsaasti grafiittia. Avainsanat Paleoproterotsoinen, kallio, kiillegneissi, migmatiitti, granitoidi, petrologia, mineralogia, mineraalikemia, rakomineraali, ydinjätehuolto.

6 EURAJOKI, OLKILUOTO: PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRACTURE MINERALS IN DRILL CORE SAMPLE OLKRll ABSTRACT The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill core OLKRll from the Olkiluoto area are presented in this report. The petrographic mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of the rock samples were determined by polarization microscopy. The chemical compositions of the plagioclase, biotite and amphiboles existing as major components, were determined by JEOL733 superprobe at the Institute of Eleetron Optics, University of Oulu. Whole rock analyses were carried out at the RAL laboratory (Canada) using an ray spectrometer, neutron activation analyzer, LECO sulphur analyzer and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and by stereo microscopy and ray diffractometry. The five main rock types of the study area are in terms of petrographic features and whole rock chemistry: ) migmatitic and veined mica gneisses with cordierite or sillimanite porphyroblasts, 2) quartzitic gneisses, 3) amphibolitic mafic schists, 4) gneissose, garnet bearing tonalites or granodiorites and 5) mediumgrained granites and leucocratic pegmatites. Ali these rocks were found from the drill core OLKRll. Calcite, Fe sulphides (pyrrhotite and pyri te) and clay minerals (illite, montmorillonite, kaolinite and vermiculite) form the most typical fracture mineral phases throughout the drill cores, with analcime, laumontite, palygorskite and quartz to be found less frequently. Pyrite occurs in small idiomorphic grains and in thin covers and patches, and is encountered at all depths along the whole core. Pyrrhotite is detected less often and usually occurs together with graphite. Kaolinite fracture fillings are loose powdered masses or dense, white coverings, while illite occurs in a green, transparent, soaplike mass or in a grey to green, loose clay variety together with montmorillonite. Graphite slickensides are found in some depth zone, and quartz is detected in a few fractures. Water conductivity seems not to have exercised any distinct control over the fracture mineral assemblages, since in most cases the zones having the best water conductivity include the same fracture minerals as those of lower conductivity. Similarly, the composition of the fracture mineral assemblages seems not to have been controlled by the surrounding bedrock type with the exception of the fractures in graphitic rocks, which are frequently graphitebearing. Keywords: Palaeoproterozoic, bedrock, mica gneiss, migmatite, granitoid, petrology, mineralogy, mineral chemistry, fracture mineral, nuclear waste management.

7 Sisällysluettelo: JOHDANTO Tutkimusalue Tutkimuksen tavoite Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit Rakomineraalifaasit ja seurueet KAIRAUSNÄ YTE OLKR Petrografia Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Mineraalikemia Kokokiven kemia Rakomineraalit Yleispiirteet Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä YHTEENVETO Lähdeluettelo Liitteet

8 2

9 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, mistä alkaen niitä on tehty Eurajoen Olkiluodon, Kuhmon Romuvaaranja Äänekosken Kivetyn alueilla. Vuoden 997 alussa aloitettiin vastaavanlaiset tutkimukset Loviisan Hästholmenin alueella. Tässä raportissa esitetään Olkiluodon tutkimusalueelle vuonna 999 kairatun reiän OLKR petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset.. Tutkimusalue Olkiluodon tutkimusalue sijoittuu Eurajoen kunnan länsiosaan, Olkiluodon saarelle. Tutkimusalue on pintaalaltaan n. 7 km 2 :n laajuinen ja geologisesti se sijoittuu paleoproterotsooisista granitoideista ja paragneisseistä koostuvaan migmatiittiseen gneissiympäristöön (kuva ). Alueelle on tehty syvää kallionäytekairausreikää, joiden sijaintipisteet ja tutkimusalueen geologiset yleispiirteet on esitetty kuvassa..2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut määrittää Olkiluodon alueen kairausnäytteen OLKR 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. Olkiluotoon kairattujen reikien sijaintipaikat on esitetty kuvassa. Tutkittu kairausnäyte OLKR on noin 960 m pitkä.

10 4 Kairanreikien sijainnit D Tonaliitti/Tonaliittigneissi KKJ (Projektio: GaussKruger) D Graniitti Mittakaava: : Metadiabaasi Saanio & Riekkola Oy/HM D Kiillegneissi SELITYKSET: ~ Suonigneissi KR Kairanreikä ja sen K maanpintaprojektia Amfiboliitti Kuva. Olkiluodon alueen kallioperä sekä kairanreikien lähtöpisteet

11 .3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto 5 Alueen kallioperän yleiskuvaus perustuuraportteihin Paulamäki (989) ja Anttila et al. (992). Tutkimuksessa käytetty vedenjohtavuutta koskeva aineisto on esitetty liitteessä 3 ja kairausnäytteen rakoluvut raporttiin Rautio (999). Aiempien tutkimusten yhteydessä tehtyjen mineraalikoostumusmääritysten, mineraalianalyysien, kokokivianalyysien ja rakomineraalikartoitusten tulokset on julkaistu raporteissa Gehör et al. (996 ja 997) ja Lindberg & Paananen (99). Yhteenvetokappaleessa esitetyissä diagrammeissa ja kuvissa on käytetty lähtötietaina kaikkia ensin mainitussa raportissa esitettyjä analyysituloksia. Jälkimmäisen raportin tuloksista on käytetty kokokivianalyysituloksia soveltuvin osin. Vertailuaineistoina käytetyt maankuoren eri osien ja yleisten kivilajityyppien koostumukset ovat peräisin teoksesta Taylor & McLennan (985), ellei toisin ole mainittu. Käytetyt petrologiset ja petrageneettiset luokitusdiagrammit ja menetelmät on esitetty teoksissa Carmichael et al. (974), Cox et al. (979), Irvine & Baraggar (97), Mullen (983), Pearce & Cann (973), Pearce et al. (984), Winchester & Floyd (977)..4 Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Kivilaji ja rakomineraalikartoitus sekä näytteenotto petrologisia ja mineralogisia tutkimuksia varten on tehty Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kairasydänarkistossa Lopella. Kartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet FT S. Gehör, FT 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 polarisaatiomikroskooppitutkimusta ja mikroanalyysejä varten. Valmistettujen ohuthieiden lukumäärä on 3 kpl, ja ne on valmis

12 6 Taulukko. Kokokivianalyyseissä määritetyt elementit, menetelmät ja määritysrajat. Elementti Menetelmä Määritysraja Elementti Menetelmä Määritysraja Si0 2 RF 0,0% Ba RF 20ppm Ti02 RF 0,00% Zr RF 2ppm Al RF 0,0% Nb RF 2ppm Fe20 3 RF 0,0% 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% 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 tettu Oulun yliopiston geotieteiden laitoksen laboratoriossa. 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 3 kappaletta kanadalaisessa RALlaboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla (RF), neutroniaktivaatioanalysaattorilla (INAA), 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. Kivilajien päämineraaleina esiintyvien biotiitin, amfibolien sekä plagioklaasin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla yhteensä edustavasta mineraalirakeesta. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektroniop

13 7 tiikan laitoksen 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..5 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit Olkiluodon tutkimusalue sijoittuu EteläSuomen migmatiittivyöhykkeen länsiosaan. Kallioperä muodostuu eri tyyppisistä epiklastisista ja vulkaanisperäisistä svekofennisista liuskeista ja gneisseistä sekä niitä leikkaavista tai migmatisoivista syn ja postorogeenisista granitoideista (Simonen 980 a,b). Liuskeetja metavulkaniitit ovat tyypillisesti,93,85 Ga ikäisiä. Granitoidien iät vaihtelevat välillä,9 Gaja,77 Ga (Vaasjoki 977, Vaasjoki & Huhma 992). Anorogeenisia, Ma ikäisiä rapakivimassiiveja (Vorma 976) sekä nuorempia ns. postjotunisia, n.,25 Ga ikäisiä oliviinidiabaaseja tavataan myös tutkimusalueen lähistössä (Suominen 99 ). Tässä raportissa kivilajit on nimetty pääsääntöisesti saman käytännön mukaisesti, jota on noudatettu esimerkiksi raportissa Anttila et al. (992). Kiillegneissimigmatiitit ja enemmän migmatiittiset suonigneissit muodostavat valtaosan Olkiluodon saaren kallioperästä (Paulamäki 989). Tonaliiteiksi ja granodioriiteiksi kutsuttuja osin syväkivimäisiä, osin gneissimäisiä kivilajeja tavataan muutamassa itälänsisuuntaisessa, m leveässä vyöhykkeessä. Karkearakeisia graniitteja tavataan tutkimusalueen keskiosassa sekä muutamissa pienemmissä massiiveissa eri puolilla saarta. Koillinenlounassuuntainen diabaasijuoni tavataan saaren keskiosassa. Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kairanreikien sijaintipisteet on esitetty kuvassa. Tässä yhteydessä tutkitusta kairausnäytteestä on tavattu alueen kaikkia tyypillisiä kivilajeja. Migmatiitit sisältävät vaihtelevia määriä selvästi Ieikkaavia granitoidijuonia sekä korkeintaan muutaman senttimetrin levyisiä leukosomijuonia. Leikkaavan materiaalin osuus vaihtelee lähes O:sta noin 00 %:iin saakka, mutta tyypillisesti migmatisoivaa ainesta on korkeintaan %.

14 8 Kiilteiden määrä epiklastisista sedimenteistä syntyneissä gneisseissä vaihtelee 5:stä lähes 50 %:iin, ja tähän sarjaan kuuluvista kivilajeista koostuva sarja on nimetty kokonaisuudessaan peliittiareniittisarjaksi. Kiillegneisseiksi on nimetty ne koostumustyypit, joissa kiilteitä on yli 20 %. Kiillerikkaan paleosomin raekoko vaihtelee varsin laajasti pienirakeisista, kiilleliuskemaisista muunnoksista aina keskirakeisiin, pilsteisiin muunnoksiin saakka. Hienorakeisen paleosomin keskimääräinen raekoko on alle mm ja karkearakeisissa kiillegneisseissä yli 3 mm. Suonigneisseissä neosomi esiintyy selvästi leikkaavina granitoidisuonina tai juonina, joiden määrä on ainakin % kiven tilavuudesta. Kiillettä vähemmän sisältävät paleosomityypit ovat osaksi kvartsiittisia, alle 20 % kiilteitä sisältäviä kvartsiittigneissejä tai kvartsimaasälpägneissejä, joissa migmatisoivan materiaalin määrä on tyypillisesti pieni. K vartsiittityyppisiin näytreisiin voi sisältyä myös sarvivälkettä. Näiden lisäksi tavataan runsaasti sarvivälkettä sisältäviä kivilajeja, jotka vastaavat kemialliselta koostumukseltaan emäksisiä, vulkaanisperäisiä kivilajeja ja on nimetty amfiboliiteiksi. Graniittiset kivilajit ovat osaksi karkearakeisia ja selvästi pegmatiittimaisia, mutta toisaalla tavataan syväkivimäisiä, tasarakeisia muunnoksia. Tonaliiteiksi kutsutut kivilajit ovat vaihtelevasti suuntautuneita ja gneissejä, mutta tyypillisesti kuitenkin karkearakeisia ja siinä määrin syväkivimäisiä, että niitä on kutsuttu aiemmissa raporteissa tonaliiteiksi. Syväkivinimen, tonaliitti, käyttäminen kyseiselle kivilajiyksikölle voi olla harhaanjohtavaa kahdesta syystä. Tonaliiteiksi kutsutut kivet ovat tekstuuriltaan gneissimäisiä, usein selvästi suuntautuneita ja joskus raitaisiakin kivilajeja, eivätkä syväkivien tavoin isotrooppisia. Mineraalikoostumukseltaan tonaliiteiksi kutsutut gneissit voivat olla tonaliittisia, mutta myös granodioriittisia ja graniittisia muunnoksia on tavattu, mikä myös voi aiheuttaa sekaannuksia..6 Rakomineraalifaasit ja seurueet Rakomineraalien kartoitus ja tunnistaminen on tehty silmämääräisesti ja tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla ja röntgendiffraktometrilla (RD). Tutkituissa kairausnäytteissä tavatut merkittävimmät rakomineraalifaasit ovat karbonaattimineraaleja (kalsiitti ja dolomiitti), rautaoksideja ja hydroksideja, rautakiisuja, savimineraaleja sekä fluoriittia.

15 Tyypillisimmät rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: 9 Kaisiitti Rautakiisut: Savimineraalit Kvartsi Albiitti Grafiitti CaC0 3 magneettikiisu Fe _xs rikkikiisu FeS 2 illiitti (K,Ca,Mg)AliSi 3 Al0 0 )0H 2 montmorilloniitti(na,ca) 0, 3 (Al,Mg) 2 Si (0H) 2.nH 2 0 kaoliniitti Al 2 Si (0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja) Si0 2 (Na,K)ASi c Edellisten lisäksi raoissa on satunnaisesti gismondiittia CaA 2 Si0 8 *4H 2 0, laumontiittia Ca(Al 2 Si )*4H 2 0, Nakriittia Al 2 Si (0H) 4, palygorskiittia MgASi (0H), lyijyhohdetta (PbS) sekä sinkki välkettä (Zn,Fe)S. Alueen kairausnäytteet on jaettu eri 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. Tässä kartoituksissa esille tulleet mineraaliseurueet ovat: Fekiisuseurue Fekiisu±grafii ttiseurue Karbonaattiseurue Karbonaatti±grafii ttiseurue KarbonaattiFekiisuseurue KarbonaattiFekiisu±grafii ttiseurue Karbonaatti savimineraalifekiisuseurue Karbonaatti savimineraaliseurue Karbonaatti savimineraali±fekiisuseurue S avimineraalifekiisuseurue Savimineraaliseurue

16 0

17 2 KAIRAUSNÄ VTE OLKR Kairanreiän OLKRlähtöpiste sijaitsee Olkiluodon tutkimusalueen koillisosassa (kuva ). Lähtöpisteen koordinaatit ovat = 92633,8, Y = 26754,00 ja Z = 4,8. Kairanreiän lähtösuunta on 30,0 ja lähtökaltevuus 70,0. 2. Petrografia Kairausnäyte on kivilajiensa osalta varsin monotoninen koostuen kiillegneissimigmatiitista ja vaaleanharrnaista sekä joskus punasävyisistä graniittipegmatiiteista. Migmattiset kivilajit voidaan jakaa migmatiittirakenteen perusteella juoni ja suonimigmatiitteihin, joista jälkimmäisiä kutsutaan usein myös suonigneisseiksi. Juonimigmatiiteissa leukosomi muodostaa suoraviivaisia, muutamia millimetrejä tai korkeintaan senttimetrejä leveitä juonia. Suonigneissien leukosomi muodostaa pyöreäpiirteisiä suoniaja silmäkkeitä, joiden läpimitat ovat korkeintaan muutamia senttimetrejä. Pegmatiitteja tavataan eri syvyystasoilla sekä vaaleanharmaina, hyvin vähän tummia mineraaleja sisältävinä muunnoksina että tummia mineraaleja sisältävinä, osin graniittityyppisinä muunnoksina. Juonten leveydet vaihtelevat muutamasta kymmenestä senttimetreistä kymmeniin metreihin. Yhtenäisimmät pegmatiittijaksot sijoittuvat kairaussyvyysväleille 40 55m, 80 90m, m, mja m. Laajimpiin pegmatiittijaksoihin sisältyy vaihtelevia määriä kiillegneissisulkeumia. Joissain paikoin pegmatiiteista on tavattu myös pelkästä biotiitista muodostuvia saumoja tai kiillesuomukimppuja, ja joissain, kokonaisuudessaan hyvin vaaleissa pegmatiittimuunnoksissa on ainoana tummana mineraalina suuria granaattirakeita. Migmatiittien paleosomi on tavallisimmin runsaasti biotiittia sisältävää kiillegneissiä, mutta kiillemäärä vaihtelee varsin laajasti. Kvartsiittisimmat osat ovat muodostuneet hiekkaisista turbidiittisedimenteistä ja kiillerikkaimmat vastaavasti savisiromista sedimenteistä, joten kaikki koostumusvariaatiot ovat mahdollisia. Paleosomiin sisältyy tavallisesti myös porfyroblasteja, joista kordieriitti, sillimaniitti ja granaatti ovat tavallisimpia eli gneissit ovat tältä osin kinzigiittien tyyppisiä. Paleosomi voi olla myös värisävyltään vihertävää, emäksisiä metavulkaniittej a muistuttavaa. Karkearakeisimmat kiillegneissimuunnokset ovat puolestaan pilsteisiä ja niitä on kutsuttu Olkiluodon tonaliiteiksi. Valokuvia kairausnäytteen tyypillisistä kivilajimuunnoksista on esitetty kuvassa 2. Kivilajijakauma on esitetty kuvassa 22 ja taulukossa 2.

18 2 D) OLKR 288,58 m E) OLKR 282,98 m F) OLKR 506,82 m Kuva 2. A) Pienirakeinen, homogeeninen kiillegneissi, B) keskirakeinen kiillegneissi, C) tonaliitti, D) vaalea pegmatiitti, E) suonigneissi ja F) kiillegneissimigmatiitti tai juonimigmatiitti.

19 m Kiillegneissimigmatiitti ~ Graniitti/pegmatiitti Tonaliitti Kuva 22. Kairausnäytteen OLKRll kivilajit

20 4 Taulukko 2. Kairausnäytteen OLKR kivilajit Syv. (m) Kuvaus 40,30 Alku 43,40 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jonka alakontaktissa on 40 cm pitkä kvartsiittinen jakso. 46,45 PEGMATIITTIGRANIITTI, vaalea, karkearakeinen. 89,20 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa paleosomi on keskirakeista, runsaasti biotiittia sisältävää. Kordieriittipitoiset vyöhykkeet ovat tavallisesti 0 20 cm leveitä ja niitä esiintyy satunnaisesti. Paleosomi on osin raitaista, ja tummat raidat ovat 0 20 mm leveitä ja vaaleat vähän sitä leveämpiä. Neosomi esiintyy harmaina, satunnaisesti mutkittelevina ja korkeintaan 2 cm leveinä juoninasekä punertavina, jopa cm leveinä, vaaleina pegmatiittijuonina. 94,70 06,60 08,75 4,40 5,50 8,00 26,70 30,30 40,40 56,30 80,20 Karkearakeinen, vaalea PEGMATIITTIGRANIITTI. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa neosomi muodostuu harmaista, korkeintaan 2 cm leveistä juonista sekä leveistä, karkeista ja punaisista pegmatiittijuonista. Vaalea GRANIITTIPEGMATIITTI. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa on runsaasti punaisia pegmatiittipahkuja. Savimineraaleja runsaasti sisältävä ruhjevyöhyke. Ruhjeinen migmatiitti. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa on syvyydelle 22,0 m saakka runsaasti, jopa puolet tilavuudesta vaaleaa pegmatiittia. Jakson loppuosassa on vihreänsävyisiä, mahdollisesti kloriittiaja amfiboleja sisältäviä vyöhykkeitä. GRANIITTIPEGMATIITTI, jossa on kiilteitä runsaasti sisältäviä saumoja. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, joka on syvyydeltä 42,00 m eteenpäin vähän neosomia sisältävä ja paleosomissa on kiilteitä vain vähän. GRANIITTIPEGMATIITTI, jossa on vaihtelevasti kiillegneissisaumoja ja kiillerikkaita osia. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jonka paleosomi on osin kvartsiittista, osin kiilteitä runsaammin sisältävää ja voimakkaammin migmatisoitunutta.

21 5 Taulukko 2. Kairausnäytteen OLKR kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus 92,05 GRANITTTIPEGMATITTTI, joka on värisävyltään vaalea, ja jossa on vähän kiillerikkaita saumoja sekä kiillegneissikappaleita. 99,00 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa neosomi muodostuu osin harmaista, kapeista juonista, osin leveämmistä, punaisista pegmatiittijuonista. 208,00 GRANITTTIPEGMATITTTI, johon sisältyy noin 5 % kiillegneissikappaleita. 305,37 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa harmaa neosomi esiintyy 5 cm leveinä juonina ja pahkuina. Punaiset pegmatiittijuonet ovat jopa metrin levyisiä. Paleosomina tavataan kvartsiittisia sekä kiilteitä runsaasti sisältäviä gneissejä sekä vähäisessä määrin amfiboliittisia kivilajeja. Kiilteitä runsaasti sisältävä paleosomi on voimakkaammin migmatisoitunutta. Osin se on suonigneissimäistä, satunnaisen muotoisia neosomipahkuja sisältävää ja osin raitaista tai suoraviivaisia juonia sisältävää. 330,35 Harmaa PEGMATITTTI, joka on osin hyvin vaalea ja sisältää satunnaisesti kiillegneissikappaleita. Syvyysvälillä 3,50 34,30 m kivessä on punaisia hematiittipitoisia raitoja ja välillä 322,20 322,40 m kivessä on runsaasti kiisuja. 358,0 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa on kapeita, harmaita neosomijuonia noin 2 3 %tilavuudesta. Satunnaisesti tavataan jopa metrin levyisiä pegmatiittijuonia. 368,30 44,20 46,05 5,05 53,60 TONALITTTI, karkearakeinen lähes syväkivimäinen kiillegneissi, jossa granaattiporfyroblastit ovat jopa 5 mm:n läpimittaisia. KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa neosomia on varsin niukalti, korkeintaan 0% ja lisäksi satunnaisesti, mutta varsin niukasti vaaleita pegmatiitti JUOnta. TONALITTTI, joka on tavanomaista karkearakeisempi, raitainen ja satunnaisesti Ieikkaavia pegmatiittijuonia sisältävä gneissi. KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa neosomia on runsaasti, ainakin % kiven tilavuudesta. Leveitä, harmaita pegmatiittijuonia esiintyy satunnaisesti ja välillä 497,95 505,65 m gneissi on selvästi tavanomaista karkearakeisempi, pilsteinen ja lähinnä Olkiluodon tonaliitiksi luokiteltava kivilaji. Harmaa karkearakenteinen PEGMATIITTI, jossa on satunnaisesti kiillesaumoja ja kiillegneissikappaleita.

22 6 Taulukko 2. Kairausnäytteen OLKR kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus 520,40 KIILLEGNEISSIMIGMATllTTI, jossa neosomia on 5 0 %, ja se esiintyy 2 cm leveinä suouinaja pahkuina. 529,30 Harmaa, karkearakeinen PEGMATIITTI, jossa on n. 0 % kiillesaumoja ja kiillegneissikappaleita. 625,02 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, joka on hyvin monotoninen. Vaaleitten leukosomijuonten leveys on keskimäärin cm ja tilavuusosuus kivestä 0 20 %. Leveämpiä, vaaleita pegmaattijuonia tavataan satunnaisesti ja tavallisesti vähemmän migmatisoituneita kvartsiittisia osia metrin mittaisina jaksoina. 625,90 RUHJEVYÖHYKE, jossa on runsaasti grafiittisia haamiskapintoja. 755,50 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, joka on hyvin monotoninen. 760,70 Vaalea, harmaa PEGMATIITTI, jossa on satunnaisesti kordieriitti ja granaattirakeita. 84,90 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, joka on hyvin monotoninen. Vaaleita, harmaita pegmatiittijuonia siinä esiintyy satunnaisesti. Vaaleiden leukosomijuonten osuus on % kiven tilavuudesta. Väleillä 787,60 790,30 m ja 80,30 82,60 m on harmaa pegmatiittigraniittijuoni. 820,34 Harmaa, karkearakeinen PEGMATIITTI. 825,0 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, joka on raitainen ja sisältää suoraviivaisina, noin 0,5 cm leveinä juonina pegmatiitteja, joiden osuus on 0 30 % kivestä. 848,72 GRANIITTIPEGMATIITTI, vaalea, harmaa, jossa keskikarkearakeisia, tasarakeisia graniitteja sekä karkearakeisia pegmatiittimaisia osia tavataan satunnaisesti vuorotellen. 857,50 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa on kapeita, noin 0,5 cm leveitä ja suoraviivaisia leukosomijuonia on noin 5% ja muutamia 0 80 cm leveitä graniittisia pegmatiittijuonia. 860,05 TONALIITTI, joka on pilsteinen ja vain vähän selvästi Ieikkaavia juonia sisältävä, keskirakeinen gneissi. 867,60 Harmaa PEGMATIITTI, jossa on kiillegneissimigmatiittisulkeumia. 869,00 KIILLEGNEISSIMIGMATIITTI, jossa on 3 cm leveitä pegmatiittimaisia juonia 0 30% kiven tilavuudesta.

23 7 Taulukko 2. Kairausnäytteen OLKR kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus 873,35 Harmaa PEGMATITTTI, jossa on paljon biotiittia sisältäviä raitoja sekä kapeita kiillegneissij aksoj a. 876,05 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, joka on jakson alussa tonaliittimainen, pilsteinen ja sisältää juonimaista leukosomia noin 5 %. 88,75 Harmaa PEGMATITTTI, jossa on 878,20 m syvyydeltä alkaen runsaasti gneissikappaleita ja biotiittisaumoja. 899,0 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa on leukosomia noin 0% ja paikoin runsaasti kordieriittia. 905,50 Harmaa PEGMATITTTI, johon sisältyy runsaasti gneissikappaleita. 92,50 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa on leukosomia noin 0 20% tavallisimmin 0 cm leveinä juonina. 92,00 Harmaa PEGMATITTTI, jossa on muutamia 8 0 cm leveitä gneissikappaleita. 936,80 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa paleosomi on varsin homogeenistaja sisältää harmaata PEGMA TITTTIA 0 50 cm leveinä juonina 0 30 %. 94,0 Harmaa PEGMATITTTI, jossa on 5 20 cm:n mittaisia gneissikappaleita noin 0 o/o. 949,30 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa paleosomi on varsin homogeenista ja neosomijuonia alle 5 %. 977,50 Harmaa PEGMATTITTI, jossa on syvyydeltä 964,00 m eteenpäin runsaasti gneissikappaleita. Nämä ovat osin tonaliittimaisia ja osin raitaisia kiillegneissejä. 985,90 TONALITTTIPEGMATITTTIseos, jossa juonet ovat osin hyvin tonaliittimaisia ja gneissiksi asteittain vaihettuvia. 989,40 KIILLEGNEISSIMIGMATITTTI, jossa on paikoin runsaasti kordieriittia. 002, TONALITTTIPEGMATITTTIseos, kuten yllä. Jaksossa on muutamia yli metrin levyisiä pegmatiittijuonia ja kordieriittipitoisia gneissijaksoja.

24 8 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Kairausnäytteestä OLKR on valittu petrografisiaja kokokivenkemiallista analyysejä varten kolmetoista näytettä. Valtaosa näytteistä edustaa eri laatuisia, migmatiittiutumisasteeltaan vaihtelevia kiillegneissejä. Näytteet OL.40, OL.42, OL.46, OL.47 ja ovat luonteeltaan kinzigiittisiä, eli ne sisältävät kiillemineraalien lisäksi porfyroblasteina kordieriittia, sillimaniittia ja granaattia. Näytteet OL.49 ja OL.50 ovat voimakkaasti retrogressiivisesti muuttuneita kloriittipitoisia gneissejä. Näyte OL.43 on myös paleosominsa osalta voimakkaasti muuttunut, mutta poikkeaa tavallisimmista gneissityypeistä erittäin korkean apatiittipitoisuutensa vuoksi. Näytteet OL.44 ja OL.45 ovat tavanomaista karkearakeisempia, ns. Olkiluodon tonaliiteiksi kutsuttuja gneissityyppejä. Näyte OL.4on varsin tyypillinen runsaasti sarvivälkettä sisältävä amfiboliitti, ja näyte OL.39 puolestaan runsaskvartsinen sarvivälkegneissi, joka voinee olla alkuperältään sedimenttinen kivilaji. Näyte OL.48 on vaalea graniittipegmatiitti ja näyte OL.5 hieman runsaammin tummia mineraaleja sisältävä ja pienirakeisempi pegmatiitti. Näytteiden modaaliset mineraalikoostumukset on esitetty taulukossa 22. Migmatiittien neosomi esiintyy tavallisimmin 5 cm:n vahvuisina, harmaina tai punertavina juonina, suonina ja pahkuina. Näytteissä OL.40, OL.46 ja OL.49 neosomi koostuu vajaan senttimetrin vahvuisista vaaleista, pegmatiittimaisista graniittisuonista, joissa maasälvät ja kvartsi esiintyvät suurehkoina, 3 0 mm:n läpimittaisina, pyöreäpiirteisinä rakeina. Juonten reunoilla myös kiven paleosomi on muutaman millimetrin leveydeltä karkearakeisempaa kuin kauempana juonista. Migmaatiittisten gneissien paleosomi on varsin homogeenista, tavallisesti keskirakeista ja selvästi suuntautunutta näytteissä OL.40, OL.42, OL.46 ja OL.47. Maasälvät ovat valtaosiltaan terveitä ja kirkkaita sisältäen vain satunnaisesti ja epätasaisesti sulkeumia ja muuttumistuloksia, joita plagioklaasissa ovat saussuriitti sekä serisiitti ja kalimaasälvässä serisiitti ja rautaoksidit Kvartsi ja maasälvät esiintyvät pyöreäpiirteisinä, keskimäärin puolen millimetrin läpimittaisina rakeina. Näyte OL.47 muistuttaa alueen tonaliittisia kivilajeja, ja sen keskimääräinen raekoko on em. gneissejä suurempi ollen kvartsin ja maasälpien osalta noin mm. Biotiittisuomut ovat kaikissa kiillegneisseissä noin mm:n mittaisia, eli tonaliittimaisissa gneisseissä raekoko on kasvanut vain kvartsin ja maasälpien osalta. Kordieriittiporfyroblastit ovat tyypillisesti pyöreäpiirteisiä, läpimitaltaan 2 3 mm:n kokoisia ja tavallisesti vain pieneltä osin piniittiytyneitä, pienirakeiseksi kiillekloriittimassaksi muuttuneita. Siilimaoiitti on

25 9 epätasaisesti jakautunutta fibroliittia ja sijoittuu usein biotiittirakeiden yhteyteen, joko niiden läheisyyteen tai sulkeumiksi biotiittisuomuihin. Näytteen OL.46 raekoon vaihtelu on tavanomaista suurempaa. Näyte on karkearakeinen neosomijuonen lähellä, mutta etäämpänä siitä muiden näytteiden paleosomin kaltainen. Biotiitti on jakautunut valtaosassa tutkituista näytteistä tasaisesti, eikä lohkeavuutta voimakkaasti ohjaavia, pelkistä kiillemineraaleista koostuvia saumoja ole nähtävissä. Poikkeuksen tästä muodostaa karkearakeinen, tonaliittimainen näyte OL.47. Tässä biotiittisuomut ovat keskittyneet noin mm:n levyisiin raitoihin, ja näyte on mesoskooppisilta piirteiltäänkin selvästi raitainen. Samantapaisia runsaasti biotiittia sisältäviä raitoja tavataan näytteessä OL.46leukosomijuonen reunoilla, juonten suuntaisina saumoina. Näytteet OL.49 ja OL.50 edustavat retrograadisesti muuttuneita gneissityyppejä, joiden kordieriitti on lähes täydellisesti piniittiytynyttä. Biotiitti on näytteissä hyvin voimakkaasti kloriittiututta ja titaniitin sekä vähäisten rautaoksidien korvaamaa. Kloriitti esiintyy varsin pienisuomuisena ja piniitti muodostuu hyvin pienirakeisesta verkkosilikaattimassasta. Muskoviitti voi muodostaa myös suurempia, jopa yli mm:n mittaisia suomuja, mutta sellaisten määräosuus on vähäinen. Tutkittujen näytteiden maasälvät ovat myös selvästi saussuriittiutuneita, joten tämän tyyppiset gneissimuunnokset poikkeavat fysikaalisten ominaisuuksiensa osalta merkittävästi muuttumattomia mineraaleista koostuvista vastineistansa. Rautakiisujen ja muiden sulfidien määrä on näytteessä OL.49 poikkeuksellisen suuri. Näyte OL.43 on keskirakeinen, epähomogeeninen, ja runsaasti migmatisoivaa juonimateriaalia sisältävä suonigneissi. Sen tekee erikoiseksi paleosomin korkea apatiittipitoisuus, joka on koko kivestä laskettuna lähes 0 %. Näytteen neosomi muodostuu hyvin karkearakeisesta, kalimaasälpää runsaasti sisältävästä pegmatiittimaisesta materiaalista. Suuret maasälpärakeet ovat siinä varsin terveitä, kirkkaita ja sulkevat poikiliittisesti sisäänsä pienen määrän muita mineraaleja. Muskoviitti muodostaa myös suuria, useiden millimetrien läpimittaisia suomuja neosomiin. Näytteen paleosomi on hyvin mafinen koostuen lähes pelkästään voimakkaasti kloriittiutuneesta biotiitista ja apatiitista. Biotiittisuomut ovat 3 4 mm pitkiä ja aivan satunnaisesti suuntautuneita. Reunoiltaan suomut ovat vaihtelevasti kloriittiutuneita siten, että kloriittiutuneen kiilteen määräosuus voi vaihdella 0 00 %:iin. Kahteen tutkittuun näytteeseen, OL.39 ja OL.4 sisältyy sarvivälkettä poikkeuksellisen paljon. Kemiallisesta kokonaiskoostumuksesta päätellen voi amfiboliittinen näyte OL.4 olla alkuperältään diabaasijuoni tai emäksinen vulkaanisperäinen kivilaji. Sarvivälkegneis

26 20 sinäyte OL.39 voi olla amfibolipitoisuudestaan huolimatta alkuperältään sedimenttinen kivilaji. Amfiboliittinäyte OL.4 on mikroskooppisesti monotoninen koostuen pyöreäpiirteisistä, alle puolen millimetrin läpimittaisista kvartsi ja maasälpärakeista, joita suuremmat, keskimäärin mm:n läpimittaiset ja täysin satunnaisen muotoiset sarvivälkerakeet ympäröivät. Näyte OL.39 on selvästi kerroksellinen siten, että näytteen toinen reuna muodostuu varsin tavanomaisesta, pienirakeisesta kiillegneissistä ja toinen reuna sarvivälkegneissiksi nimetystä kivilajista. Kerrosraja muodostuu granaatteja runsaasti sisältävästä kivilajista. Sarvivälkegneissi on varsin monotoninen, pyöreäpiirteisistä, noin 0,3 mm:n läpimittaisista amfibolirakeista ja samanmuotoisista kvartsi ja maasälpärakeista koostuva kivilaji. Amfibolin lisäksi gneissikerroksessa tavataan pieniä granaattiporfyroblasteja sekä hyvin pieniä opaakkirakeita. Tonaliiteiksi nimetyt gneissit (OL.44 ja OL.45) ovat varsin homogeenisia, tavallisesti keskirakeisia ja selvästi suuntautuneita ja raitaisia. Maasälvät esiintyvät satunnaisen muotoisina, läpimitaltaan 2 mm:n kokoisina rakeina, jotka ovat valtaosiltaan terveitä ja kirkkaita sisältäen vain satunnaisesti muuttumistuloksia ja sulkeumia, plagioklaasi saussuriittia sekä serisiittiä ja kalimaasälpä serisiittiä sekä rautaoksideja. K vartsirakeet esiintyvät pyöreäpiirteisinä ja keskimäärin puolen millimetrin läpimittaisina rakeina. Biotiitti on pääsääntöisesti muuttumaton ta ja muodostaa alle mm:n mittaisia suomuja, jotka ovat keskittyneet alle puolen millimetrin levyisiin raitoihin. Biotiittiraidat voivat olla aaltoilevia tai suoraviivaisia, ja koko gneissin tekstuuri joko silmäkkeinen tai suoraviivaisesti raitainen. Granaattia tavataan molemmissa näytteissä lähes senttimetrin kokoisina, muita mineraaleja ympäröivinä kidekasaumina sekä pienempinä, itsenäisinä rakeina. Näiden näytteiden perusteella Olkiluodon tonaliitiksi sanottu kivilajimuunnos olisi syytä nimetä granaattikiillegneissiksi. Näyte OL.48 on karkearakeinen, leukokraattinen pegmatiittigraniitti, jonka tekee erikoiseksi näytteen sillimaniittipitoisuus. Kalimaasälpä esiintyy näytteessä hyvin laajoina, plagioklaasia ja kvartsia sekä muutamia pieniä biotiittisuomuja poikiliittisesti sisäänsä sulkevina rakeina. Plagioklaasirakeet ovat jonkin verran serisiittiytyneitä, mutta muut mineraalit lähes muuttumattomia. Näyte OL.5 edustaa tasarakeisempaa, suuntautumatonta pegmatiittia tai graniittia. Näytteeseen sisältyy muutamia prosentteja biotiittia, minkä takia se vaikuttaa varsin tummalta verrattuna alueen tyypillisiin leukokraattisiin pegmatiitteihin. Lisäksi siinä on suurehkoja granaattirakeita, jotka voivat olla jopa cm:n läpimittaisia. Maasälpien osalta tämäkin näyte on niukasti saussuriittiutunut, mutta biotiittisuomut voivat olla jopa puoliksi kloriittiutuneita.

27 2 Taulukko 22. Kairausnäytteen OLKRll kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset. AFBT = amfiboliitti, KGN = kiillegneissi(migmatiitti), PGGR = graniittipegmatiitti, SVGN = sarvivälkegneissi, TON = tonaliitti, +=tunnistettu aksessorinen mineraali. Näyte OL.39 OL.40 OL.4 OL.42 OL.43 OL.44 OL.45 Syvyys (m) 23,90 22,00 240,30 242,20 282,00 358,80 443,40 Kivilaji SVGN KGN AFBT KGN KGN TON TON Plagioklaasi 26,8 20,4 9,6 24,0 2,0 32,0 42,4 Kalimaasälpä 5,3 0,0 24,4 6,0 4,4 Kvartsi 35,4 2,2 33,8 5,2 26,8 9,6 Sarvivälke,4 69,4 Biotiitti 2,4 29,2 25,0,6 2,2 9,2 Muskoviitti 2, ,6 + + Kloriitti ,0 + + Apatiitti ,0 + + Epidootti 3, Kordieriitti 9,8 3,8 Sillimaniitti + 0,4 Granaatti 2,0 4,0 Zirkoni Karbonaatti + + Opaakit yht. 2,8 + 3,0, Magnetiitti + + Ilmeniitti + Hematiitti Magneettikiisu Rikkikiisu Kuparikiisu Sinkkivälke Näyte OL.46 OL.47 OL.48 OL.49 OL.50 OL.5 Syvyys (m) 506,90 73,40 828,60 897,60 932,00 990,20 Kivilaji KGN KGN PGGR KGN KGN PGGR Plagioklaasi 7,2 7,6,6 9,2 3,0 25,2 Kalimaasälpä 2,0 24,0 5,2 8,8 28,4 Kvartsi 24,8 4,8 30,4 37,5 28,8 35,2 Sarvivälke Biotiitti 30,4 22,4 + 5,2 + 4,4 Muskoviitti + + 2,4 7,6 23,0 + Kloriitti ,6 + Apatiitti Epidootti + Kordieriitti 4,8,2 + + Sillimaniitti 4,4 0,8 4,2,6 Granaatti + Zirkoni Karbonaatti Opaakit yht ,2 + + Magnetiitti + Ilmeniitti + Hematiitti Magneettikiisu + + Rikkikiisu Kuparikiisu Sinkkivälke + +

28 Mineraalikemia Kairausnäytteen OLKR mineraaleista on analysoitu 6 plagioklaasiraetta, 5 biotiittiraetta ja yksi amfibolirae. Lisäksi amfiboliittisesta näytteestä OL.4 on yritetty analysoida pieni biotiittirae, mutta saatu analyysitulos edustaa muuttunutta amfibolia. Analyysitulokset on esitetty taulukossa 23 ja mineraaliluokitusdiagrammit kuvassa 23. Analysoidut plagioklaasirakeet ovat peräisin kiillegneisseistä, apatiittia runsaasti sisältävästä, muuttuneesta kiillegneissistä, tonaliittisesta kivestä sekä graniittipegmatiitista ja amfiboliitista. Hyvin tumman amfiboliitin plagioklaasi luokittuu bytowniitiksi ja sisältää Ankomponenttia 85 %. Kiillegneissien plagioklaaseista molemmat ovat oligoklaaseja anortiittipitoisuuden vaihdellessa arvoissa %. Tonaliittisen ja pegmatiittisen näytteen plagioklaasit ovat vähän albiittisempia sisältäen 6 9% Nakomponenttia. Apatiittipitoisin näyte on kohtalaisesti muuttunut, ja sen plagioklaasi on kirkasta, muuttumistuloksena syntynyttä puhdasta albiittia (kuva 23). Biotiitti K(Mg,Fe )/OH,F)iAl,Fe )Si0 0 Kaikista kiillegneissinäytteistä analysoidut biotiitit ovat keskenään likimain saman koostumuksisia, biotiiteille keskinkertaisen Fe/(Fe+Mg)suhteen omaavia tyyppejä (kuva 23). Näytteen OL.43 mineraalit ovat voimakkaasti muuttuneita. Analysoitu biotiittirae on kuitenkin muuttumaton, koostumukseltaan alkuperäisen ja muiden gneissityyppien kaltainen mineraali. Pegmatiitista ja tonaliittisesta gneissistä analysoitujen biotiittien Fe/(Fe+Mg)suhteet ovat systemaattisesti hieman korkeampia kuin kiillegneisseissä. Kaavaan laskettujen kaliumkationien lukumäärä on,90,92 kaikissa analysoiduissa rakeissa, mikä myös ilmentää niiden edustavan varsin muuttumattomia biotiittirakeita. Amfiboliittisesta näytteestä OL.4 on analysoitu yksi amfibolirae, joka luokittuu kemiallisen koostumuksensa perusteella magnesiosarvivälkkeeksi. Kyseisen koostumuksen omaavat amfibolit ovat tyypillisiä Olkiluodon alueen emäksisille kivilajeille.

29 23 Or B. Eastonite Siderophyllite ~ Ab An 2 ~~~~~~~~~~~ 0 Phlogopite Fe/(Fe+Mg) Anni te c. Tremolite TrHt Actinolite Tsch Act MagnesioHbl Tschermakite Hbl Hbl A. Ferro Actinolite Fe Fe Act FerroHbl Tsch Hbl Hbl Ferro Tschermakite TSi Kiillegneissipaleosomi e Kordieriittipitoinen paleosomi e Sillimaniittipitoinen paleosomi + Apatiittipitoinen paleosomi _. Granaattipitoinen tonaliitti " Sarvivälkegneissi Å Amfiboliitti e Pegmatiitti Kuva 23. Kairausnäytteen OLKRll A) plagioklaasien, B) biotiittien ja C) amfibolien luokitusdiagrammit.

30 24 Taulukko 23. Kairausnäytteen OLKRll mineraalien kemialliset koostumukset painoprosentteina. AMP = sarvivälke, FEL = plagioklaasi, BIO = biotiitti, afb = amfiboliitti, kgn = kiillegneissi, PGGR = graniittipegmatiitti, ton = tonaliitti. OL.4 OL.42 OL.43 OL.44 OL.47 OL.5 OL.4 240,30 242,20 282,00 358,80 73,40 990,2 240,3 atb kgn kgn ton kgn atb FEL FEL FEL FEL FEL AM 45,9 62,2 67,2 6,9 60,8 34,0 23,3 9,8 23,2 24,3 0,00 0,08 0,05 0,0 0,00 7,3 4,28 0,00 3,92 4,84,65 9,2,72 8,98 8,3 0,04 0,35 0,07 0,34 0,00 98,9 99,3 98,9 98,3 98,3 8,5,,9, 0,9 7,45 4,89 4,3 4,9 5,6 0,00 0,0 0,0 0,00 0,00 3,44 0,82 0,00 0,76 0,93 0,60 3,6 4,02 3,3 2,90 0,0 0,08 0,02 0,08 0,00 20,0 20, 20, 20,0 9,9 4,7 77,8 99,6 79,0 75,7 n 85,0 20,2 0,0 9, 24,3 r 0,2 2,0 0,4 2,0 0,0 OL.4 OL.42 OL.43 OL.44 OL ,30 242,20 282,00 358,80 73,40 atb kgn kgn ton kgn BIO BIO BIO BIO 47,5 34,4 34, 33,7 34,2 34, 0,93 3,02 2,83 3,90 2,68 2,7 7,3 9,8 9,5 9,2 9,8 7, 0,06 0,05 0,00 0,00 0,04 0,0 4, 8,3 8,2 20, 9,7 2, 0,28 0,04 0,7 0,07 0,08 0,4 2,5 7,33 7,40 5,85 7,28 6,9,4 0,02 0,00 0,00 0,04 0,0 0,75 0,6 0, 0,0 0,3 0, 0,27 9,08 9, 8,97 9, 9, 0,0 0,00 0,03 0,04 0,04 0,0 0,0 0,0 0,00 0,05 0,02 0,0 0,03 0,09 0,09 0,00 0,08 0, 94,9 92,3 9,5 92,0 93,2 93, 5,63 5,63 5,59 5,58 5,6 2,38 2,37 2,4 2,42 2,3,44,42,34,39, 0,37 0,35 0,49 0,33 0,3 2,50 2,52 2,79 2,69 3,0 0,0 0,02 0,0 0,0 0,0,79,82,45,77,7 0,05 0,04 0,03 0,04 0,0,90,92,90,90,9 6, 6, 6,0 6, 6, 0,58 0,58 0,66 0,60 0,6 0,42 0,42 0,34 0,40 0,3

31 Kokokiven kemia Kairausnäytteen OLKR kivilajeista on tehty 3 kokokivianalyysiä. Kiillegneissimigmatiiteista on analysoitu 8, tonaliittisista gneisseistä kaksi, amfiboliiteista yksi ja pegmatiittigraniiteista kaksi näytettä. Analyysitulokset on esitetty taulukoissa 24 ja 25. Tyypillisimmät kordieriittipitoiset kiillegneissimigmatiitit, näytteet OL.40, OL.42, OL.46 ja OL.47 ovat kemialliselta koostumukseltaan varsin tavanomaisia kiillegneissejä Olkiluodon alueella (kuva 24 ). Kemiallinen koostus on myös samankaltainen, kuin keskimääräisissä grauvakkatyyppisissä, sedimenttisyntyisissä kivilajeissa (Taylor & McLennan, 985). Si0 pitoisuudet vaihtelevat %:iin ja vastaavissa näytteissä Al 0 3 pitoisuudet 6 3 %:iin. Tyypillisimmissä muunnoksissa K 0pitoisuudet ovat 34 %:n tasolla, mutta suonigneissimäisessä, runsaasti neosomia sisältävässä näytteessä OL.46 K 0 pitoisuus on lähes 6 %, mikä voi olla seurausta metasomaattisesta kaliumin lisäyksestä migmatiittiutumisen yhteydessä. Muut pääalkuainepitoisuudet tyypillisimmissä kiillegneissipaleosomeissajoko lisääntyvät tai pienentyvät Si0 pitoisuuden myötä (kuva 24). Suonigneissimäisessä näytteessä (OL.46) Ti0, N~O, CaO, Fe 0 3 ja MgOpitoisuudet ovat hieman pienempiä kuin vastaavan Si0 pitoisuuden omaavissa, mutta vähemmän migmatisoi tuneissa näytteissä. Retrogressiivisesti muuttuneissa, piniittiytynyttä kordieriittia ja kloriittiutunutta biotiittia sisältävissä näytteissä OL.49 ja OL.50 useimmat pääalkuainepitoisuudet poikkeavat jossain määrin terveitä mineraaleja sisältävien näytteiden koostumuksesta. Muuttuneissa näytteissä Ti0, N~O, MnO ja CaOpitoisuudet ovat systemaattisesti korkeampia ja vastaavasti K 0, Fe 0 3 ja MgOpitoisuudet vastaavasti pienempiä kuin terveissä näytteissä (kuva 24). Näyte OL.39 edustaa kerroksellista kivilajiseurantoa. Analysoidun näytteen toinen puoli edustaa amfibolipitoista ja toinen puoli tavallista, runsaasti kiilteitä sisältävää ja gneissimäistä kivilajia. Kyseisen seoksen Si0 pitoisuus, noin 60 % on mahdollinen grauvakkatyyppiselle metasedimentille. Analysoidussa näytteessä Na, K, Fe ja Mgpitoisuudet ovat kuitenkin selvästi pienempiä ja Mn sekä erityisesti Capitoisuudet korkeampia, kuin sedimenttistä alkuperää olevassa materiaalissa tulisi olla. Amfibolipitoinen, sarvivälkegneissiksi nimetty kerros voisi syntyä joko vulkaanisperäistä, emäksistä materiaalia sisältävästä sekasedimentistä tai kalsiumpitoista karbonaattista materiaalia sisältävästä sekasedimentistä. Useiden alkuaineiden osalta, esimerkiksi pienen rautapitoisuuden osalta emäksisen materiaalin sekoittuminen peliittiseen ainekseen ei näyttäisi tuottavan analysoidun koostumuksen kaltaista tulosta, ja siksi kalkkisilikaattimineraalien syntyminen

32 26 ainakin jossain määrin karbonaattipitoisesta materiaalista vaikuttaakin todennäköisemmältä vaihtoehdolta. Toinen koostumukseltaan erikoinen näytetyyppi on OL.43, jonka P pitoisuus on lähes neljä prosenttia. Näyte edustaa hyvin voimakkaasti migmatisoitunutta ja runsaasti suonimateriaalia sisältävää gneissityyppiä. Kemialliselta koostumukseltaan se on varsin poikkeava, sillä runsaasti vaaleaa leukosomia sisältäväksi muunnokseksi kokokiven Si0 2 pitoisuus on hyvin pieni, vain 53 %. Myös muiden pääalkuainepitoisuuksiensa osalta kyseinen näyte on varsin poikkeuksellinen (kuva 24) ja edustanee materiaalia, jossa fosfori on mahdollisesti kemiallisesti sedimentoitumalla rikastunut komponentti. Tonaliiteiksi kutsutut näytteet OL.44 ja OL.45 poikkeavat kemiallisen koostumuksensa osalta hyvin systemaattisesti tavallisista kordieriittigneisseistä. Näytteiden Ti0 2, N~O, MnO ja CaOpitoisuudet ovat suurempia ja Fe sekä MgOpitoisuudet puolestaan pienempiä kuin vastaavien, vähemmän gneissiytyneiden migmatiittien paleosomeissa (kuva 24 ). Eroavaisuudet voivat kuvastaa tälle gneissityypille luonteenomaista metasomaattista muutosta, mutta toisaalta mahdollinen primäärinen koostumusero voi olla ainakin osasyynä korkeampaan gneissiytymisasteeseen ja gneissityypin suurempaan raekokoon. Tonaliiteiksi kutsutut kivilajit vastaavat hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta trakyyttisia, trakyandesiittisia tai andesiittisia kivilajeja (kuva 25.A ja B). Graniittipegmatiittinäytteet OL.48 ja OL.5 ovat varsin tyypillisiä, hyvin suuren Si0 2 pitoisuuden omaavia granitoideja. Kaikkien pääalkuainepitoisuuksiensa osalta (kuva 24) kyseiset näytteet edustavat tavanomaisia Olkiluodon alueen pegmatiitteja. SiO/ totaalialkalisuhteittensa perusteella pegmatiitit ovat runsaasti Si0 2 :ta sisältävien ryoliittien kaltaisia (kuva 25) ja Zrffi0 2 suhteisiin perustuvan diagrammin perusteella ryoliittisia tai ryodasiittisia (kuva 25). Amfiboliittinen näyte OL.4 on kemiallisen koostumuksensa perusteella emäksinen sisältäen alle 50% Si0 2 :ta. Myös muiden pääalkuainepitoisuuksiensa perusteella (kuva 2 4) amfiboliitti vastaa emäksisiä kivilajeja. Pää ja hivenalkuainepitoisuuksiin perustuvien luokitusmenetelmien perusteella amfiboliitit luokittuvat basalteiksi tai subalkalisiksi basalteiksi (kuva 25). Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta vähän muuttuneista mineraaleista koostuvat kiillegneissimigmatiitit ovat keskenään lähes identtisiä ja pitoisuuksiltaan hyvin lähellä maankuoren yläosan keskiarvopitoisuuksia (kuva 25.C). Ainut merkittävä poikkeama aiheutuu pienestä Srpitoisuudesta. Sarvivälkegneissiksi nimetyssä kivilajissa Rb, Ba ja