HAUKIPUDAS, KIIMINKI, YLIKIIMINKI, II, YLI-II, MUHOS

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Rovaniemen yksikkö M19/2533/2534/3511/3422/3424/-02/1/10 HAUKIPUDAS, KIIMINKI, YLIKIIMINKI, II, YLI-II, MUHOS Esko Korkiakoski POHJOIS-POHJANMAAN LIUSKEALUEEN SINKKI- KUPARI-LYIJY-HOPEA- JA KULTAMALMI- TUTKIMUKSET VUOSINA

2 2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS DOKUMENTAATIOSIVU Päiväys Tekijä: Esko Korkiakoski Raporttityyppi: Oikeudet: Geologian tutkimuskeskus Otsikko: Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen sinkki-kupari-lyijy-hopea- ja kultatutkimukset vuosina Tiivistelmä Tässä työssä raportoidaan Pohjois-Pohjanmaalla vuosina tehtyjen massiivisten sulfidimalmien (sinkki-kupari-lyijy-hopea) etsinnän aikana kertyneet tulokset. Vaikka tutkimusten aikana ei löydettykään varsinaisia ekonomisia malmi-esiintymiä, koottu geologinen, geokemiallinen ja geofysikaalinen aineisto osoittaa alueen selkeän potentiaalisuuden erityisesti SEDEX-tyyppisten Zn-Cu- ja Pb-Ag-malmien löytymiselle. Tutkimusalue on kooltaan noin 2500 km 2 ja koostuu valtaosin erilaisen karkeusasteen omaavista turbidiittisista grauvakoista, kiilleliuskeista ja fylliiteistä ja niissä välikerroksina esiintyvistä mustaliuskeista. Lisäksi aluetta luonnehtivat paikoin laajat emäksiset vulkaniittiesiintymät ja niihin läheisesti liittyvät mustaliuskeet, fylliitit, sertit ja osin karsiutuneet dolomiittiset sedimentit. Uutena piirteenä on todettu, että osa vulkaniiteista on koostumukseltaan komatiittisia. Alueen eteläosan konglomeraatit ja arkosiitit edustanevat liuskejakson vanhimpia, arkeeisen pohjakompleksin päälle kerrostuneita jatulisia muodostumia, joihin kuuluvaksi on tulkittu myös Koitelin nyt grauvakoiden ympäröimä kvartsiittimuodostuma. Tutkimusalueella tyypillisesti esiintyvät magneettikiisupitoiset ja metallirikkaat (Zn-Cu) mustaliuskeet aiheuttavat voimakkaita geofysikaalisia ja geokemiallisia anomalioita, joiden erottaminen mahdollisista malmeista aiheutuvista anomalioista on vaikeaa. Tästä syystä malminetsintätyössä otettiin käyttöön tutkimuksellinen lähestymistapa, jossa aineistojen käsittely, integrointi ja tulkinta perustui yksityiskohtaiseen luokitteluun ja paikkatietojärjestelmien hyväksikäyttöön. Myös näytteenottomenetelmien kehittämisellä ja vertailulla oli tärkeä osa työn kuluessa. Hankkeen aikana kairattiin yhteensä 13 km 234 reiällä. Niistä tehtiin 1600 ICP- ja 1100 XRF-analyysiä, jotka yhdistettiin luokiteltuun kivilajitietoon. Erityistä painoarvoa annettiin kivilajiaineiston yksityiskohtaiselle luokittelulle, koska se mahdollisti aineiston monipuolisen käsittelyn ja vertailun erilaisten hakukriteerien avulla. Lisäksi otettiin 2700 moreeni-/rapakallio näytettä 167 km 2 :n alueella (16 näytettä/ km 2 ). Kohteellista linjanäytteenottoa tehtiin kevyellä Cobra-kalustolla 600 pisteessä, ja raskaampaa yhdistettyä moreenikallionäytteenottoa 280 pisteessä. Monttuja kaivettiin 114 kappaletta ja niistä kerättyjä näytteitä analysoitiin 530 kappaletta. Geofysikaalisia maastomittauksia tehtiin sekä alue- että linjamittauksena seuraavilla menetelmillä: magneettinen ( pistettä), painovoima ( pistettä), VLF-R ( pistettä), ja slingram ( pistettä). Alkuperäinen tutkimusaineisto on tallennettu GTK:n tietokantoihin. Muokattu data on koottu raportin liittyy-aineistona (ArcView:in shp-muoto) olevalle CD:lle, joka on kaupallisesti saatavilla GTK:n Rovaniemen yksikön tietopalveluista. Tutkimusaineiston integroidun käsittelyn tuloksena esitetään uusi, sedimentologiseen kehitysmalliin perustuva tutkimusalueen litostratigrafinen tulkinta, joka poikkeaa olennaisesti aiemmista tulkinnoista. Lisäksi määritetään potentiaalisimmat kohteet ja kivilajiyksiköt malminetsinnällisille jatkotutkimuksille. Avainsanat: malminetsintä, massiiviset sulfidimalmi, sinkkimalmi, lyijymalmi, kultamalmi, geofysikaalinen malminetsintä, geokemiallinen malminetsintä, GIS, menetelmäkehitys, data integrointi Tutkimusalue: Haukipudas, Kiiminki, Ylikiiminki, Ii, Yli-Ii, Muhos Karttalehdet: 2533, 2534, 3511, 3422, 3424 Raporttisarja Arkistokoodi: M19/2533/2534/3511/3422/3424/-02/1/10 Sivumäärä: 69 Kieli: Suomi Liite: Raportin teksti kuvineen CD:llä

3 3 GEOLOCAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date: December 31, 2002 Author: Type of report: FINAL REPORT Esko Korkiakoski Commissioned: Geological Survey of Finland Title of Report: Exploration of Zinc, Copper, Lead, Silver and Gold deposits in the Northern Ostrobothnian Schist Belt in Abstract This report gives an outline of the results of the exploration work of massive (Zn-Cu-Pb-Ag) sulphide and gold deposits carried out within the Northern Ostrobothnian Schist Belt in In spite of the fact that no economic deposits were located, the accumulated geological, geochemical and geophysical data clearly indicates that the area is potential for the occurrence of sediment-hosted (SEDEX) zinc-copper and leadsilver sulphide deposits. The research area covers approximately 2500 km 2 and consists dominantly of coarse to fine-grained turbiditic metasediments (graywackes, mica schist and phyllites) and intercalated sulphidic black schists. Other characteristic rock types are the mafic volcanic rocks associated with black schists, cherts and dolomites (partly skarn-altered). Interestingly, some of the volckanic rocks are komatiitic in composition. The oldest rock types occurring in the southern part of the study area consist of Jatulian conglomerates and arkosites accumulated on the Archaean basement complex. The quartzites of the Koiteli formation surrounded by turbiditic sediments are correlated with the Jatulian rocks. The sulphidic black schists typifying the research area give strong response to the geophysical measurements. As metalliferous (Zn-Cu-Pb) rock type they also cause marked geochemical anomalies both in till and bedrock. These features make it difficult to distinguish the possible ore related anomalies from those caused by black schist. As a result, research-oriented approach, including detailed rock classification and GIS-aided data integration, was applied. Some emphasis was also put into development and comparison of the sampling methods. The total amount of drilling during the exploration work was 13 km at 234 different sites. Some 1600 ICP and 1100 XRF analysis were performed on rock samples. In order to geochemically correlate between the different rock and alteration types, special emphasis was put on the sample classification. Additionally, 2700 geochemical samples of till and weathered bedrock were collected from an area of 167 km 2. The follow-up work included 600 soil samples, complemented with heavier soil-rock sampling at 280 sampling sites. Some anomalous areas were studied by trenching at 114 locations. Geophysical ground survey included magnetic ( points), gravity ( points), VLF-R ( points), and slingram ( points) measurements. All the above data has been stored into GTK s databank. The processed and modified data is stored also on the annexed data which is commercially available at GTK s Rovaniemi unit (IT and Information Services). As a result of the integrated analysis of the data, a new lithostratigraphic schema, based on the sedimentological development model, is represented. Additionally, the most potential rock units and exploration targets for follow-up work are defined. Key words: exploration, massive sulphide deposits, zinc ore, lead ore, gold ore, geophysical exploration, geochemical exploration, GIS, method development, data integration Geographical area: Haukipudas, Kiiminki, Ylikiiminki, Ii, Yli-Ii, Muhos Map sheets: 2533, 2534, 3511, 3422, 3424 Report serial Archive code: M19/2533/2534/3511/3422/3424/-02/1/10 Pages 69 Language: Finnish Attachment : Report text with figures as CD

4 4 SISÄLTÖ 1. JOHDANTO TUTKIMUSTEN TAUSTAA TUTKIMUSFILOSOFIA JA MENETELMÄKEHITYS TUTKIMUSALUEEN GEOLOGIASTA Kallioperägeologia Yleispiirteet ja litologia Stratigrafia Maaperägeologia TUTKIMUSMENETELMÄT JA TULOKSET Analyysimenetelmät Moreenigeokemia Näytteenottomenetelmät ja niiden vertailu Alueellinen moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Kohdentava moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Kohteellinen moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Linjanäytteenotto Cobra-/Terri-kalustolla Raskas kohteellinen näytteenotto; menetelmät ja tulokset Yleistä Geopale Oy:n näytteenotto Moreenityö Mäcklin Ky:n näytteenotto Näytteenottomenetelmän vaikutus geokemian tuloksiin Monttugeokemia Geofysiikka Lentogeofysiikka Maastogeofysiikka Kallioperätutkimukset Geologinen kartoitus Kivilajitietojen muokkaus ja tallennus Kairaus Kallioperän geokemia Kivilajien yleiset geokemialliset piirteet Kivilajien malminetsintägeokemia Sinkki-kupari-lyijy-hopeamalmien etsintä Kultatutkimukset DATAINTEGROINTI JA GIS TUTKIMUSALUEEN LITOSTRATIGRAFINEN TULKINTA JA MALMIMALLI61 8. POHJOIS-POHJANMAAN ALUEEN MALMIPOTENTIAALI JA -VIITTEET SUOSITUKSET JATKOTOIMENPITEISTÄ VIITTEET:... 68

5 5 POHJOIS-POHJANMAAN LIUSKEALUEEN SINKKI-LYIJY- HOPEA- JA KULTAMALMITUTKIMUKSET VUOSINA Esko Korkiakoski 1. JOHDANTO Nyt raportoitavat Pohjois-Pohjanmaan tutkimukset ovat jatkoa Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) vuosina tekemille malminetsintätöille (Vanhanen 1995). Työn pääasiallinen tavoite on ollut massiivisten sulfidimalmien (Cu-Zn-Pb-esiintymät) sekä osin myös kullan etsintä. Molemmista malmityypeistä on tavattu etsintävaiheen aikana hyviä indikaatiota sekä lohkareina että kalliojuonina. Geologisten piirteidensä perusteella Pohjois-Pohjanmaan liuskealue on potentiaalinen sedimenttis-ekshalatiivisten (SEDEX-tyyppisten) sulfidimalmien esiintymiselle (vrt. esim. Goodwill et al., 1992). Tutkimusalueen sijainnin lähellä satamaa ja toimivan infrastruktuurin olemassaolon katsottiin myös madaltavan mahdollisten esiintymien hyödyntämistä. Varsinaisia malmiesiintymiä ei kuitenkaan tutkimuksen aikana kyetty paikantamaan. Uuden datan ja sen käsittelyn avulla on kuitenkin voitu tunnistaa useita jatkotutkimuksille potentiaalisia kohteita/kohdealueita sekä geologisia yksiköitä. Valtauksia on tutkimusten yhteydessä tehty vain Haukiputaan Isolahteen (Korkiakoski, 1999). Jo tutkimuksen alkupuolella todettiin, että etsintätyö peitteisellä Pohjois-Pohjanmaan liuskealueella, jota luonnehtivat runsaat, mustaliuskeiden aiheuttamat geofysikaaliset ja geokemialliset anomaliat, vaatii monipuolisen tutkimuksellisen lähestymistavan, jossa menetelmäkehitys (näytteenotto, etsintämenetelmien integrointi, GIS) vaatii keskeisen sijan. Koska jo malminetsintätyön alkuvaiheissa voimakkaiden geofysikaalisten anomalioiden todettiin aiheutuvan kiisupitoisista ja metallirikkaista mustaliuskeista sekä heijastuvan myös moreenin geokemiaan kohonneina Zn-, Cu-, Fe-, ja S-pitoisuuksina, valittiin anomalioiden ymmärtämiseksi selkeä tutkimuksellinen ote (Korkiakoski et al., 1996). Tämän perusteella mustaliuskeille annettiin erityistä painoarvoa ja niiden geokemiallisen koostumuksen selvittäminen valittiin Ahtosen (1996) pro gradun tutkimusaiheeksi. Tutkimuksessa kertynyt laaja geologinen, geokemiallinen ja geofysikaalinen aineisto on muokattu helposti käytettävään muotoon ja on siten nopeasti muunnettavissa kaupalliseksi, osin englanninkieliseksi GIS-paketiksi. Koottu ja muokattu aineisto on koottu data-cd:lle, mikä mahdollistaa nopean aineistojen käsittelyn ja integroinnin sekä erilaisten malminetsintämenetelmien vertailun. Hankkeen aikana kertynyt uusi aineisto on huomattavasti lisännyt tietoa Pohjois-Pohjanmaan liuskejakson

6 6 yksityiskohtaisesta geologiasta ja mahdollistanut uuden, sedimentologiseen kehitysmalliin pohjautuvan stratigrafisen tulkinnan tekemisen. Tutkimus on tehty GTK:n hankkeena. Läheisenä yhteistyökumppanina on ollut vuosina Oulun yliopiston geotieteiden laitoksen Pohjois-Pohjanmaan malmiprojekti (POPOMA-projekti), jonka KTM on rahoittanut. Malminetsinnän lisäksi hankkeen yhteydessä on tehty konsultaatioita kiviainesyrityksille (peitteisillä alueilla vulkaanisten kivien paikantamista geofysikaalisilla monimenetelmämittauksilla ja varmentamista kairauksilla) sekä ympäristöselvityksiä Kiimingin kunnalle. Myös Pudasjärven graniittigneissikompleksin sisällä oleva, arkeeinen Oijärven liuskejakson alustavat tutkimukset kuuluivat vuonna 1995 Pohjois- Pohjanmaan hankkeen yhteyteen; alustavissa tutkimuksissa todettiin kohonneita värimetallipitoisuuksia sekä merkkejä kullasta. Myöhempi jatkotutkimus onkin vahvistanut Oijärven alueen selkeän malmipotentiaalisuuden. 2.TUTKIMUSTEN TAUSTAA Varsinaista malminetsintää Pohjois-Pohjanmaan alueella oli aikaisemmin tehty varsin vähän; Prospector Oy tutki ja 1950-luvulla Kiimingin Pitkäjärven-Huttukylän aluetta. GTK tutki 1950-luvulla Haukiputaan ympäristöä (Mikkola 1956; 1957) ja teki lisäksi grafiittitutkimuksia 1980-luvulla (Sarapää 1984). Tarkempia, lähinnä volframin etsintään liittyviä tutkimuksia on tehty Rautaruukki Oy:n toimesta (Vrt. Vanhanen 1995). Alueen geologinen yleiskuva perustuu lähinnä Honkamon (1988; 1989) tutkimuksiin. Pohjois-Pohjanmaan hanke keskittyi massiivisten sulfidimalmien (Zn-Cu-Pb) sekä vähäisessä määrin myös kullan etsintään. Tämä erilaisten metaturbidiittien, kiisupitoisten mustaliuskeiden, emäksisten metavulkaniittien sekä dolomiittien ja serttien luonnehtima alue on sekä geologisesti että malmipotentiaalisesti rinnastettavissa Hammaslahden Cumalmin sisältämään Höytiäisen altaaseen, Salahmin turbidiittiseen liuskealueeseen (Korkiakoski& Laajoki, 1988) sekä mahdollisesti myös läheiseen Vihanti-jaksoon. Pohjois-Pohjanmaan alueelta tunnetaan useita hyviä malmiluokan lohkareita ja metallirikkaita juonia sekä kalliokultaindikaatioita. Lopullisen virikkeen alueen sulfidimalmitutkimusten aloittamiseksi antoi Haukiputaalta löytynyt rikas sinkkiä, lyijyä, kultaa ja hopeaa sisältänyt kansannäyte. Pohjois-Pohjanmaan malminetsintähankkeen alkuvaiheessa tutkimuksia johti Erkki Vanhanen, ja vuodesta 1995 lähtien Esko Korkiakoski. Maastotutkimuksista ja käytännön työjärjestelyistä vastannut Mikko Kvist oli ainoana henkilönä päätoimisesti mukana hankkeen kaikissa vaiheissa. Muita keskeisiä henkilöitä tutkimuksissa olivat geologit Seppo Rossi (kairasydänten raportointi), Jari Nenonen (maaperätutkimukset) ja geofyysikko Teuvo Pernu. POPOMA-projektin puitteissa käytännön tutkimuksia tekivät mm. projektigeologit Pertti Heikura, Aulis Kärki (rakennetutkimukset), Seppo Gehör, Tuomo Alapieti (projektin johto), Vesa Peuraniemi (geokemialliset tutkimukset) ja Keijo Nuutinen (GIS) (POPOMAN loppuraportti; Alapieti et. al., 2000).

7 7 3. TUTKIMUSFILOSOFIA JA MENETELMÄKEHITYS Pohjois-Pohjanmaan 1990-luvun alkupuolen tutkimukset osoittivat, että menestyksekäs etsintätyö tällä peitteisellä, runsaasti mustaliuskeita sisältävällä alueella ei ole helppoa. Tämä johtuu siitä, että alueelle tyypilliset magneettikiisurikkaat ja metallipitoiset mustaliuskeet aiheuttavat voimakkaita geofysiikan ja geokemian anomalioita, joiden voidaan olettaa peittävän mahdolliset malmeista johtuvat anomaliat. Myöskään analogisia anomaliapiirteitä ei voitu hyödyntää, koska alueella ei ole tunnettuja malmiesiintymiä. Edellä mainituista syistä johtuen hankkeeseen otettiin nopeasti mukaan selvä tutkimuksellinen aspekti sekä geofysikaalisten ja geokemiallisten menetelmien kehittäminen. Keskeisessä osassa olivat myös erilaisten aineistojen integrointi ja GISsovellusten kehitys sekä aineistojen muokkaus. Kehitystyöhön ja tutkimukseen liittyi hankkeen kuluessa ideoitu yhteistyö Oulun yliopiston geotieteidenlaitoksen kanssa. Alkuperäissuunnitelmista poiketen POPOMA-projektin aktiviteetit keskittyivät kuitenkin suurelta osin kullan etsintään ja tutkimukseen. Moreenigeokemiallisessa tutkimuksessa näytteenotolla pyrittiin selventämään kohdentavassa tutkimuksessa (16 näytettä/km 2 ) esille tulleita anomalioita yksityiskohtaisemman linjanäytteenoton avulla. Pyrkimyksenä oli saada näytteitä rapakalliosta. Tutkimusten alkuvaiheessa tehdyn Cobra-näytteenoton tulokset osoittautuivat näytelaadun suhteen epähomogeeniseksi paksujen tai kivisten maapeitteiden alueilla. Todennettuja geokemiallisia anomalioita selvitettiin myös maaperägeologisen tutkimuksen avulla. Etsintätyössä pyrittiin tunnistamaan ja luokittelemaan erilaisissa geologisissa ympäristöissä olevia geofysikaalisia anomalioita profiilimuodossa esitettyjen monimenetelmämittausten (magneettinen, VLF-R/slingram ja painovoimamittaus) avulla ja korreloimaan erityyppiset anomaliayhdistelmät kairauksella alueen kallioperään (kivilajeihin). Geokemiallisesti selvitettiin erityisesti mustaliuskeiden mutta myös vulkaniittien koostumuksia geokemiallisten anomalioiden ymmärtämiseksi (Ahtonen 1996). Litogeokemiallisen tutkimuksen tavoitteena on ollut tunnistaa malmikriittiset ja koostumukseltaan anomaaliset kivet sekä sitoa moreenigeokemian antamia tuloksia kalliogeokemiaan. Moreenigeokemiallisessa näytteenotossa esiin tulleet ongelmat on pyritty ratkaisemaan kehittämällä yhteistyössä Moreenityö Mäcklin Ky:n kanssa aiempaa raskaampaa yhdistettyä moreeni-rapakallio-kalliosoija-kallionappi-näytteenottoa, jolla pyrittiin parantamaan perinteisen Cobra-näytteenoton luotettavuutta, tulkittavuutta ja syvyystunkeutuvuutta. Edellä mainitulla menetelmällä saadaan varsin edullisesti monipuolinen ja tulkinnallisesti luotettava leikkaus maaperästä ja sen alla olevasta kallioperästä. Etuna näytteiden homogeenisuuden lisäksi on menetelmän nopeus ja liikkuvuus, koska se ei vaadi voimakastehoisen paineilmayksikkönsä ansiosta vettä. Pintaiskuterän avulla saadaan kalliomurskenäytteen lisäksi myös kallionappi kivilajin tunnistamista varten.

8 8 Näytteenotto tapahtuu siten, että maaperää lävistettäessä tutkimuksen kohteeksi pystytään ottamaan näyte miltä tahansa syvyydeltä. Näytemäärän rajaamiseksi käytännöksi muodostui se, että analyysia varten talteen otettiin yleensä alin, yhden metrin syvyysväliä edustava maaperänäyte välittömästi kallionpinnan yläpuolelta. Kallio/maa-ainesrajapinta varmistettiin kairaamalla kallioon kolmen metrin syvyinen reikä, josta alin yhtä metriä edustava kalliomurskenäyte (syvyysväliltä 2-3 m) otettiin talteen tarkempia tutkimuksia varten. Kivilaji määritettiin noin 5-20 cm mittaisesta kallionapista, joka otettiin pintaiskuterällä kalliomurskenäytteen alapuolelta. Menetelmä osoittautui käytännössä tehokkaaksi ja nopeaksi keinoksi korreloida geofysikaaliset maanpintamittaustulokset kivilajeihin. Geofysikaalisiin maastomittauksiin kytkettynä edellä kuvattu menetelmä soveltuu erityisen hyvin tunnusteluvaiheen etsintään ja jopa kivilajikartan tekemiseen. GIS-kehitystyö ja dataintegrointi ovat olleet merkittäviä kehityskohteita laajan ja monipuolisen aineiston käsittelemiseksi. Kairaus- ja muun kallioperäaineiston muokkaaminen käyttökelpoiseksi ja helposti käsiteltävään muotoon vaati suuren työmäärän. Muokkauksen tuloksena kaikki analyysitulokset on yhdistetty yksityiskohtaiseen kivilajitietoon, johon sisältyy kivilajin lisäksi myös tietoja muuttumisesta, välikerroksista, rakennepiirteistä ja kohdealueesta. Lisäksi kairasydänaineistolle on laskettu kunkin havaintopisteen pintaan projisoitu paikkatieto. Koska edellä kuvattu data on taulukkomuodossa (dbase/excel), se soveltuu sellaisenaan useisiin tulkinta- ja käsittelyohjelmiin. Tutkimusaineistoja on käsitelty seuraavilla ohjelmistoilla: ArcView GIS 3.2, DrillView, SPSS 11, Grapher 3.04, Excel 2000 ja Ape sekä niiden yhdistelmillä. Hankkeen lopputavoitteena on ollut löytää kriteereitä malmikriittisten vyöhykkeiden rajaamiseksi integroidun käsittelyn ja tulkinnan avulla. Oheistuotteena on koottu laaja ja monipuolinen GIS-aineisto, josta voidaan helposti erottaa haluttuja datapaketteja esimerkiksi kaupallisiin tarkoituksiin. 4. TUTKIMUSALUEEN GEOLOGIASTA 4.1. Kallioperägeologia Yleispiirteet ja litologia Tässä esitetty tutkimusalueen geologinen yleiskuvaus perustuu pääosin Honkamo (1988, 1989) ja Kesolan (1985) tuloksiin. Palaeoproterotsooinen Pohjois-Pohjanmaan vulkaanis-sedimenttinen vyöhyke käsittää noin 2500 km 2 :n alueen. Pohjoisessa ja idässä se rajoittuu arkeeisiin pohjagneisseihin ja lännessä ja luoteessa nuoriin (1830 Ma) Svekokarjalaisiin granitoideihin ja metamorfoitumattomaan Muhoksen savikivimuodostumaan ( Ma). Litologisesti Pohjois-Pohjanmaan alue koostuu valtaosin turbidiittista alkuperää olevista metasedimenteistä, jotka nykyasussaan vaihtelevat karkearakeisista metagrauvakoista

9 9 kiilleliuskeiden kautta fylliitteihin (kuva 1). Paikoin näissä kratonisen/epikratonisen repeämäaltaan sedimenteissä tavataan myös konglomeraattisia välikerroksia sekä linssejä, jotka geologisesti edustanevat turbidiittialtaan täyttyneitä syöttökanavia. Noin 5-10 % liuskealueen pinta-alasta koostuu aeromagneettisella kartalla selvästi erottuvasta, Haukiputaalta kaakkoon suuntautuvasta jaksosta, joka hienorakeisten turbidiitien (fylliittien ja kiilleliuskeiden) lisäksi sisältää runsaasti kiisupitoisia mustaliuskeita ja grafiittiliuskeita. Jaksoon sisältyy myös tholeiittisia, MORB-tyyppisiä metavulkaniitteja sekä serttejä. Tässä raportissa edellä mainitusta kivilajiseurueesta on käytetty nimeä fylliitti-mustaliuske-vulkaniitti-sertti-assosiaatio, jota on litologiansa ja metallipitoisuutensa perustella pidetty koko tutkimuksen ajan malmikriittisenä yksikkönä. Kuva 1. Pohjois-Pohjanmaan alueen kallioperäkartta (Honkamo; 1988, 1989) kivilajiyksiköineen. Tutkimusalueen kairauskohteet ja muodostumanimet on myös merkitty karttaan. Haukiputaan lisäksi vulkaanisia, paikoin tyynylaavarakenteisia mutta myös tuffiittisia kiviä tavataan laajoina alueina Kiimingin ympäristössä sekä Ylikiimingin Vepsässä sekä Martimossa. Vulkaanisiin kiviin liittyy tyypillisesti myös dolomiitteja, karsikiviä, serttejä ja rautamuodostumia etenkin Haukiputaan jaksossa sekä Vepsän alueella, jota Paulamäki (1983) on pro gradussaan kuvannut.

10 10 Emäksisten vulkaniittien lisäksi Kiimingissä on tavattu happamia vulkaniitteja konglomeraatin palloina. Vastaavia kiviä esiintyy myös laajoina lohkareviuhkoina etenkin Kiimingin Juuvanperällä; kalliosta varsinaisia happamia vulkaniitteja ei ole luotettavasti todettu. Oulun yliopiston tutkimuksissa on kuitenkin tulkittu happamien välikerrosten esiintyminen esimerkiksi Utajärvellä, Lohkon kivimaan alueella (Alapieti et al., 2000). Muista mielenkiintoisista piirteistä mainittakoon se, että Orastinvaaran kairauksissa liuskealueen pohjoisosissa on tavattu vulkaanisia kiviä, jotka ulkoasunsa perusteella saattavat kuulua arkeeisen Oijärven jakson jatkeisiin. Tähän viittaa myös se seikka, että geofysikaalisesti Orastinvaaran alue poikkeaa muusta Pohjois-Pohjanmaan liuskejaksosta ja muistuttaa muodoiltaan Oijärven jaksoon liittyviä anomaliakuvioita Stratigrafia Honkamon (1988, 1989, 1992) ja Kesolan (1985) esittämää Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen litostratigrafista muodostumakuvausta on seuraavassa täydennetty uuden tutkimuksen esille tuomilla tuloksilla ja tulkinnoilla. He jakavat muodostumat ylimmästä alimpaan seuraavasti: Haukiputaan muodostuma (fylliitti, kiilleliuske, mustaliuske, mafinen vulkaniitti, sertti) Ylikiimingin grauvakkamuodostuma (grauvakka, välikerroksina mustaliusketta) Koitelin kvartsiittimuodostuma (kvartsiitti, konglomeraatti) Kiimingin vulkaniittimuodostuma (emäksinen vulkaniitti, dolomiitti, karsikivi, mustaliuske) Martimojoen vulkaniittimuodostuma (emäksinen vulkaniitti, konglomeraatti, fylliitti, rautamuodostuma) Pyyräselän vulkaniittimuodostuma (emäksinen vulkaniitti) Vepsän muodostuma (kiilleliuske, dolomiitti, karsikivi, mustaliuske, sertti, emäksinen vulkaniitti) Vuoton grauvakkamuodostuma (grauvakka, konglomeraatti) Utajärven konglomeraatti-arkosiittimuodostuma (konglomeraatti, arkosiitti) Arkeeinen Pudasjärven kompleksi Alimpana sedimentogenisena yksikkönä on Utajärven konglomeraattiarkosiittimuodostuma (UKM), joka koostumuksensa ja sedimenttirakenteidensa perusteella on kerrostunut matalaan veteen. Liuskealueen itä- ja pohjoisosassa konglomeraatti-arkosiittimuodostuma puuttuu ja siellä Vuoton grauvakkamuodostuma (VGM) rajautuu suoraan arkeeisiin pohjagneisseihin mahdollisesti tektonisaation tuloksena. Paikoin siihen liittyy konglomeraattisia osia, mutta mustaliuskevälikerrosten määrä on erittäin vähäinen. Vuoton grauvakkamuodostuman päällä tavataan emäksisiä vulkaniitteja, jotka Honkamo (op.cit.) jakaa Kiimingin (KVM), Martimojoen (MVM) ja Pyyräselän vulkaanisiin muodostumiin (PVM). Koostumukseltaan ne ovat varsin homogeenisia tholeiittisia basaltteja, joiden primitiivinen, valtameren selänteiden basaltteja vastaava MORBtyyppinen koostumus viittaa siihen, että laavojen purkauskanavat ulottuivat mantteliin

11 11 saakka. Kiimingin muodostuman vulkaniitteihin liittyy paikoin runsaasti dolomiittisia osia, jotka ovat paikoin karsiutuneet. Haukiputaan muodostuman kivilajiseurue on luonteeltaan alloktoninen ja edustaa distaalia muodostumisympäristöä. Vulkaniittimuodostumien päällä on Vuoton grauvakkamuodostuman kaltainen Ylikiimingin grauvakkamuodostuma (YGM), jossa kuitenkin esiintyy edellistä runsaammin mustaliuskevälikerroksia. Sen sisällä tavataan Koitelin kvartsiittimuodostuma (KKM), jossa paikoin on myös konglomeraattisia osia. Konglomeraattipallona olevasta kalimaasälpäporfyyristä on saatu zirkoni-iäksi 2093 Ma, mikä samalla antaa muodostuman maksimi-iän. konglomeraattipallojen kaltaisia happamia vulkaniittilohkareita on tavattu esim. Kiimingin Juuvanperältä laajana viuhkana. Kuvassa 2 on esitetty tutkimusalueen kalliopaljastumahavainnot täydennettynä kairauksissa todetuilla kivilajihavainnoilla, jotka on projisoitu pintatasoon. Kuten kuvasta voidaan todeta, paljastumat ovat jakautuneet erittäin heterogeenisesti ja alueella on laajoja paljastumattomia alueita Maaperägeologia Haukiputaan alue on maaperältään pääosin pohjamoreenia. Kiiminkijokilaaksossa moreenia peittävät vaihtelevan paksuiset jokisedimentit, joiden pintaosassa esiintyy fossiilisia rantavalleja ja dyynejä. Alueella on havaintoja kahdesta jäätikön virtaussuunnasta sekä niitä vastaavista eri-ikäisistä moreeniyksiköistä. Moreenin kiviaineksen suuntauksen lisäksi ne eroavat toisistaan myös fysikaalisten ominaisuuksien, kuten värin ja kivilajiston perusteella. Alempi moreenipatja on homogeenista ja yleisväriltään harmaata pohjamoreenia, jonka kerrostuessa jäätikkö virtasi suunnasta 320 o -345 o. Sen kivilajikoostumus vastaa ympäröivän alueen kallioperän kivilajeja, joskin joukossa on luoteesta kulkeutuneita graniittisia kiviä. Moreenin synty liittyy varhais-weichselkautiseen jäätikön virtausvaiheeseen, jota rinnastetaan Pohjois-Suomen yleisessä moreeni-stratigrafiassa olevaan jäätikön virtausvaiheeseen III ja sen kerrostamaan moreenipatjaan III (vrt. Hirvas 1991). Vastaava virtausvaihe ja moreeniyksikkö esiintyy myös Pudasjärven - Kiimingin alueella, ns. varhais-weichselkautiseksi tulkitun Pudasjärven reunamuodostuman sisäpuolella (vrt. Sutinen 1992). Ylempi moreeniyksikkö on yleisväriltään ruskeanharmaa ja edellistä hiekkaisempi pohjamoreeni. Kivilajikoostumukseltaan se on heterogeenisempi, joskin paikallisten kivilajien osuus on edelleen huomattava. Moreeni kerrostui jäätikön virratessa suunnasta 280 o -290 o. Se ajoittuu viimeiseen jäätiköitymisvaiheeseen eli myöhäis-weichselkauteen ja vastaa moreenipatjaa II (Hirvas 1991). Vastaava nuorempi moreeniyksikkö esiintyy myös Aarion ja Forsströmin (1979) ja Sutisen (1992) moreenistratigrafisissa tuloksissa sekä Kurimon (1979) drumliineista saaduissa jäätikön virtaussuuntatuloksissa.

12 12 Kuva 2. Pohjois-Pohjanmaan kallioperähavainnot geofysikaalisella kartalla. Kairareikähavainnot projisoitu pintaan. Huomaa keltaisella merkityt kivilajirajat.

13 13 Haukiputaan alue paljastui jäätikön alta noin 9000 vuotta sitten. Se peittyi kuitenkin vuosituhansien ajaksi muinaisen Itämeren vaiheiden; Ancylusjärven ja Litorinameren peittoon. Maankohoamisen seurauksena alue nousi Perämeren vedenpinnan yläpuolelle vasta ajanlaskumme alussa. Maa kohoaa edelleen Perämeren rannikolla noin 7 mm vuodessa, minkä seurauksena Kiiminkijoen suisto siirtyy merelle päin keskimäärin kilometrin sadassa vuodessa. Malminetsintäteknisesti mielenkiintoisana mutta geokemiallista näytteenottoa haittaavana piirteenä Pohjois-Pohjanmaalla on tavattu erityisen kova moreeni, josta kenttänimenä käytettiin termiä Betonimoreeni. Sitä tavataan erityisesti Haukiputaalla ja se lienee syntynyt kiisupitoisen moreenin kuivumisreaktioiden tuloksena. Tarkemmin kyseistä ilmiötä on kuvattu Nenosen ja muiden (2000) julkaisussa. 5. TUTKIMUSMENETELMÄT JA TULOKSET 5.1 Analyysimenetelmät Yleisemmin malminetsinnällisenä analyysimenetelmänä Pohjois-Pohjanmaan tutkimuksissa käytettiin GTK:n laboratorioiden kuningashapolla tehtävää, osittaisliuotukseen perustuvaa ICP-(AES)-analytiikkaa, jolla saadaan varsin luotettavasti ja edullisesti selville etsintäkohteena olleiden metallien (Zn, Cu, ja Pb) pitoisuudet osana 32 alkuaineen valikoimaa (GTK:n menetelmäkoodi 511P). Tätä täydennettiin GAAS-menetelmällä eli grafiittiuuni-atomiabsorbtiospektrofotometrialla tehdyllä jalometallianalytiikalla (Au, Te). Tutkimuksellisessa mielessä käytettiin runsaasti myös XRF-analytiikkaa (GTK:n menetelmäkoodi 175X; XRF-määrityksiä tehtiin myös Oulun yliopistossa) lähinnä kairasydänten analysoimiseen täydennettynä karbonaatti-, ja hiilianalytiikalla (menetelmäkoodit 810L, 811L). Lisäksi osasta näytteistä määritettiin karbonaattisen ja grafiittisen hiilen pitoisuuksia infrapunaspektroskopialla. POPOMAprojektin yhteydessä analysoitiin tutkimukselliseen käyttöön 110 kallionäytettä ICP-MSmenetelmällä kanadalaisessa Activation Laboratories Ltd:ssä (kulta ja 53 muuta alkuainetta mukaan lukien harvinaiset maametallit). Moreeninäytteiden käsittelystä on todettava, että analysoitavana aineksena käytettiin tyypillisesti moreenin hienoainesta, (< 0,06 mm fraktio), joka liuotettiin kuningasvedellä (osittaisliuotus) ja analysoitiin ICP:llä (GTK:n menetelmäkoodi 511P). Rapakallionäytteistä analysoitiin hienonnettu < 2 mm fraktio Moreenigeokemia Näytteenottomenetelmät ja niiden vertailu Tutkimusalueella käytetyt geokemialliset näytteenottomenetelmät seuraavasti (taulukko 1): voidaan jakaa

14 14 3. Kohteellinen geokemia 4. Raskas kohteellinen geokemia (Geopale Oy) 5. Raskas kohteellinen geokemia (Moreenityö Mäcklin Ky) Terri-avusteinen Cobra-kalusto Terri-avusteinen Cobra-kalusto Yhdistetty mrrapakalliokalliomurskekallionappi näytteenotto 16 näytettä/ 2-15 m moreeni/ 1 km 2 pohjamoreeni/ rapakallio Menetelmänimi 1. Alueellinen geokemia 2. Kohdentava geokemia Näytteenottomenetelmä Näytetiheys Näytesyvyys Näyte Cobra-kalusto 1 näyte /4 km 2 1-1,5 m moreeni (mr) linjanäytteenotto, pisteväli m Yhdistetty mrrapakallio-kallionäytteenotto linjanäytteenotto, pisteväli m linjanäytteenotto, pisteväli m 2-20 m moreeni/ pohjamoreeni/ rapakallio mr-patjan alaosa+ kalliomurske (näyteväli2 3 m mr-patjan alaosa+ kalliomurske (näyteväli2 3 m, kallionappi mr/pohjamr/ kalliomurske mr/pohjamr/ kalliomurske/ kallionappi Taulukko 1. Pohjois-Pohjanmaan tutkimuksissa käytetyt geokemialliset näytteenottomenetelmät. Näistä kolme ensimmäistä kuuluu GTK:n ns. rutiinimenetelmiin mutta kahta muuta on käytetty vähemmän; viimeksi mainittua kehitettiin Pohjois-Pohjanmaan tutkimusten puitteissa läheisessä yhteistyössä urakoinnin tehneen Moreenityö Mäcklin Ky:n kanssa. Raskaampien menetelmien etuna on näytteenoton luotettavuus ja näytteiden homogeenisuus (vertailukelpoisuus) eli varmuus siitä, että näyte saadaan moreenipatjan pohjaosasta. On kuitenkin huomioitava, että välittömästi kalliopinnan päältä yhden metrin matkalta otettu alin maaperänäyte edustaa rapakallion ja moreenin sekanäytettä, jossa ainekset ovat sekoittuneet ainestyypin paksuussuhteen mukaisesti. Ideaalissa näytteenotossa olisi saatava erilliset näytteet sekä moreenista että rapakalliosta, johtuen niiden erilaisesta pitoisuustasosta ja edustavuudesta. Raskaiden näytteenottomenetelmien etuna on myös se, että niillä saadaan näyte myös välittömästi moreenipatjan alla olevasta kalliosta. Lohkarenäytteen poissulkeminen varmistettiin poraamalla epäiltyyn kallioon kolmen metrin syvyinen reikä ja ottamalla talteen alin kalliomurskenäyte syvyysväliltä 2-3 m. Lisätietoa saatiin täydentämällä näytteenottoa kussakin pisteessä 5-20 cm pituisella kallionapilla, josta tehtiin kivilajimääritys. Edellä kuvatun näytteenottomenetelmän ongelmina voidaan pitää (1) maa-aineksen mahdollista mukaantuloa kalliomurskenäytteeseen sekä (2) moreenin ja rapakallioaineksen sekoittuminen samaan näytteeseen sekä se, että (3) erillistä rapakallionäytettä ei pystytä ottamaan. Tämä on toki mahdollista käyttämällä erityistä läpivirtausterää, mutta tällöin kalliomurskeen/ kallionapin ottaminen ei onnistu samasta

15 15 näytteenottoreiästä. Eli valitettavasti menetelmät ovat vaihtoehtoisia ja molempien käyttö lisäisi huomattavasti kokonaiskustannuksia. Kevyessä Terri-avusteisessa Cobra-näytteenotossa ongelmana on huonosta tunkeutuvuudesta johtuen se seikka, että kivisillä ja paksujen maapeitteiden alueilla ei useinkaan saada haluttua rapakallionäytettä. Lisäksi ongelmana on näytelaadun tulkinnallisuus; useinkaan ei ole varmaa onko näyte rapakalliosta vai moreenista vai niiden seka-aineksesta. Rapakallioaineksessa on yleisesti moreenia selvästi korkeammat metallipitoisuudet ja siten myös korkeampi anomaliataso kuin moreenilla. Mikäli rapakallionäytteitä on virheellisesti tulkittu moreeninäytteiksi, jo tavalliset rapakalliopitoisuudet vaikuttavat anomaalisilta moreeninäytteiksi luokiteltuina. Erityisesti rapakallion ja moreenin sekanäytteet antavat helposti harhaanjohtavia anomaliaviitteitä. Tulosten luetettava käsittely edellyttääkin että rapakallionäytteet pystytään erottamaan luotettavasti moreeninäytteistä; ellei näytteitä kyetä luokittelemaan jo näytteenottovaiheessa, vaarana on, että moreeni- ja rapakallionäytteitä käsitellään samanarvoisesti huolimatta niiden erilaisesta anomaliatasosta. Tämä puolestaan saattaa johtaa siihen, että moreenianomaliat peittyvät väärien rapakallioanomalioiden alle. Huolellisella ja ammattitaitoisella näytteentotolla ja aineiston käsittelyllä useimmat virhetulkinnat pystytään kuitenkin välttämään. Suurin ongelma kevyessä näytteenotossa on kuitenkin se, että kivisillä tai paksujen maapeitteiden alueilla haluttua rapakallionäytettä ei saada. Todennetut anomaliat näyttävät usein liittyvän sinne, missä näytteenotto on tavoittanut rapakallion eli matalien maapeitteiden alueille sulkien jatkotoimenpiteiden suhteen pois niitä alueita, joissa rapakalliota ei ole tavoitettu Alueellinen moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Koko maan kattavasta alueellisen moreenigeokemian näytteenotosta Pohjois- Pohjanmaan tutkimusalueelle sijoittuu noin 2200 näytepistettä. Taulukossa 2 on lyhyesti esitetty näiden näytteiden tärkeimpien metallien koostumusjakaumat anomaliatasotulkintoineen (suluissa analyysimenetelmä): Alkuaine Maksimipitoisuus Mediaani Anomaliataso pit.>2 Std. Dev Pitoisuus> Anomaliataso (kpl) Zn (511P) 293 ppm 27.3 ppm 62.5 ppm 76 Cu (511P) 920 ppm 18.7 ppm 75.6 ppm 22 Pb (511P) 175 ppm 19.3 ppm 44.7 ppm 59 Zn+Cu+Pb 953 ppm 65 ppm 160 ppm 68 Au (519U) 286 ppb 1 ppb 10 ppb 25 Taulukko 2. Alueellisen geokemian (1 näyte /4 km 2 ) metalli- ja kultapitoisuudet Pohjois- Pohjanmaalla (2200 näytepistettä); suluissa GTK:n analyysikoodi. Alueellisessa mielessä yhtenäiset Zn- ja Cu- ja Pb-anomaliat esiintyvät Haukiputaan Asemakylällä, Kiimingin kirkonkylän itäpuolella, Juuvanperällä ja Martimossa sekä Ylikiimingin Sanginjoella. On merkille pantavaa, että korkeita metallipitoisuuksia ei ole tavattu Haukiputaalta kaakkoon kulkevan, mustaliuskevaltaisen magneettisen anomalian

16 16 kaakkoisosissa. Tämä johtuu maaperägeologisten tutkimusten perusteella siitä, että maaperä koostuu pitkämatkalaisesta drumliiniaineksesta eikä siten kuvasta alla olevaa metallipitoiseksi todettua kallioperää Kohdentava moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Olemassa olevan geologisen, geofysikaalisen ja geokemiallisen aineiston perusteella Pohjois-Pohjanmaan hankkeen alkuvuosina valittiin kohdentavaan moreenitutkimukseen (16 näytettä/km 2 ) seuraavat kohdealueet (taulukko 3; kuva 3): Kohde Näytteet (kpl) Pinta-ala (km 2 ) Anal. menet. Haukipudas P, 519U Kiiminki N P, 519U Kiiminki S P, 519U Martimo P, 519U Rekisuo P, 519U Yht kpl Yht. 167 km 2 Taulukko 3. Kohdentavan geokemiallisen näytteenoton (16 näytettä/km 2 ) kohdealueet, pistemäärät, ja GTK:n käyttämät analyysimenetelmäkoodit. Kuva 3. Kohdentavan geokemiallisen tutkimuksen alueet näytemäärineen aeromagneettisella kartalla. Mukana myös Rautaruukki Oy:n linjanäytteenottoalue.

17 17 Edellisten lisäksi hankkeen käytössä oli POPOMA-projektin numereistamat Rautaruukki Oy:n 1980-luvulla Ylikiimingissä Vepsän alueella tekemät geokemialliset aineistot. Tämä näytteenotto käsittää yhteensä 2243 näytettä, jotka on otettu 500 m/100m linjavälillä ja 50 m pistevälillä. Pohjoisemmalla Tervalammen alueelle näytteenotto oli tiheämpää pistevälin ollessa 20 m ja linjavälin joko 100 tai 50 m. Näytteistä on analysoitu seuraavat alkuaineet: Cu, Co, Zn, Pb, Mo, W, As ja Sn. GTK:n tekemien kohteellisten geokemiallisten tutkimusten alkuainekohtaiset tulokset on esitetty alueittain taulukossa 4. Ellei toisin ole mainittu, moreenin pitoisuudet on ilmoitettu ppm:nä. Kohde Haukipudas Kiiminki N Kiiminki S Martimo Rekisuo Kaikki Kaikki Alkuaine Max Med Max Med Max Med Max Med Max Med Max Med Syv., m 17,6 3,5 10,5 2,2 10,7 2,8 20 4, N= 2634 As B 6 1, Ba Cd 11 0, Cr Cu Fe % 13,2 3,8 10,0 3,2 21,0 3,5 14,0 3,0 8,8 2,1 21,0 3,0 K % 2,00 0,3 1,62 0,44 2,04 0,44 2,01 0,36 2,08 0,39 2,1 0,4 Li ,0 18,4 Mg % 6,6 0,9 5,5 1,0 8,6 1,7 5,8 0,9 2,9 0,7 8,6 1,0 Mn Na Ni Pb S % 5,1 0,39 1,7 0,1 1,7 0,1 6,4 0,1 2,4 0,1 6,4 0,2 Sc 31 4, ,0 4,6 V Zn Au ppb 554 3, Taulukko 4. Kohdentavan geokemiallisen näytteenoton (16 näytettä/km 2 ) moreenin alkuainepitoisuudet kohdealueittain. Määritykset on tehty GTK:n menetelmällä 511P, paitsi kulta menetelmällä 519U. Taulukosta 4 voidaan todeta, että suurimmat metallipitoisuudet (Zn, Cu, S) liittyvät Haukiputaan alueeseen. Geologisesti tämä voidaan selittää johtuvan alueella runsaina

18 18 esiintyvistä, metallipitoisista mustaliuskeista. Tosin suurimmat kupari- (2400 ppm) ja sinkkipitoisuudet (1850 ppm) tavataan metavulkaniittien luonnehtimalla Martimon alueella, johon liittyvät myös korkeimmat lyijypitoisuudet. Näytteenottomateriaalin vaikutus metallipitoisuuksiin eri kohdealueilla on esitetty kuvassa 4. Suurimmat metallipitoisuudet liittyvät usein rapakallionäytteisiin; niissä on tyypillisesti myös korkea K-pitoisuus heijastaen rapakallionäytteiden runsasta kiillepitoisuutta. Kuva 4. Kohdentavan geokemiallisen näytteenoton yhteenlasketut Zn-Cu-Pb vs. S- pitoisuudet kohdealueittain. K-pitoisuus näkyy pistekokona. RP = rapakallio, MR = moreeni. Kuvassa 5 on esitetty alueellisen geokemian (1 näyte/ 4 km 2 ) anomaaliset lyijypitoisuudet ja kohdentavan geokemian yhteenlasketut Zn-Cu-Pb-pitoisuudet sekä Rautaruukki Oy:n ottamien näytteiden Zn-pitoisuudet. Huomaa alueellisen geokemian anomaalisten Pbpitoisuuksien liittyminen grauvakkamuodostumien välisen kontaktivyöhykkeen läheisyyteen ja stratigrafisesti niiden välissä oleviin vulkaniitteihin. Kenttänimenä tätä Pb-pitoista vyöhykettä on kutsuttu lyijysaumaksi. Sauman olemassaolo on todettu kairauksin esim. Jolosjoella, mutta sen yksityiskohtainen todentaminen olisi vaatinut useampia vyöhykkeen yli meneviä kairauslinjoja.

19 19 Kuva 5. Alueellisen geokemian anomaaliset lyijypitoisuudet (vihreä) ja kohdentavan geokemian anomaaliset Zn-Cu-Pb-pitoisuudet täydennettynä Rautaruukki Oy:n näytteenoton Zn-pitoisuuksilla Kohteellinen moreenigeokemia; menetelmät ja tulokset Linjanäytteenotto Cobra-/Terri-kalustolla Kohteellisen moreenigeokemian näytteenottopaikat valittiin kohdentavan tutkimuksen (16 näytettä/km 2 ) antamien tulosten perustella hyödyntäen aerogeofysikaalisia karttoja sekä mahdollisia maastomittauksia. Koska haluttiin saada aiempia anomalioita yksityiskohtaisempia tietoja, näytteenotto suoritettiin linjoittain käyttäen 5-50 m pisteväliä. Pyrkimyksenä oli saada näyte rapakalliosta tai sen epäonnistuessa pohjamoreenista. Aluksi tehtiin kohteellista linjanäytteenottoa Cobra-/Terri-kalustolla Martimossa (346 näytepistettä; ) ja Haukiputaalla 240 näytepistettä ( ) Mietunperän-Joutsenkankaan välisellä alueella. Näytteenotto suunnattiin kohdentavan tutkimuksen korkeimpiin metallipitoisuuksiin. Näytteet luokiteltiin materiaalin mukaan joko moreeni tai rapakallionäytteiksi. Kuvasta 6 ja taulukoista 5 ja 6 voidaan havaita, että suurimmat metallipitoisuudet liittyivät lähes poikkeuksetta rapakallionäytteisiin. Tätä osoittaa myös se seikka, että rapakallionäytteiden sinkkipitoisuuden mediaaniarvot ovat neljä kertaa moreeninäytteitä korkeampia. On lisäksi erittäin todennäköistä, että monet

20 20 metallirikkaista, moreeniksi luokitelluista näytteistä ovat todellisuudessa rapakallionäytteitä tai sekanäytteitä. Voidaan lisäksi todeta, että rapakallioon suunnattu kevyt Cobra-/Terri-näytteenotto ei täyttänyt näytteenotollisia tavoitteitaan. Se onnistui Martimon tapauksessa vain 30 %:sesti (101/346 näytteenottopistettä). Haukiputaalla, jossa maapeitteet ovat ohuempia, saatujen rapakallionäytteiden määrä oli 104/240 näytteenottopistettä eli onnistumius-% oli 43. Näytteenotosta on vielä huomioitava, että ainoastaan mikäli rapakalliota ei tavoitettu, se korvattiin moreeninäytteellä ja siten viimemainittujen lukumäärä ei vastaa kokonaisnäytemäärää. MARTIMO Rapakallio (n=101) Moreeni (n=197) PITOISUUS (ppm) Mediaani Maksimi Mediaani Maksimi syvyys (m) 6,0 20,3 6,0 22,1 Zn Cu Pb Zn+Cu+Pb Cr As ,2 34 Cd ,0 3 Fe % 5,8 18,9 3,0 19,6 S % 0,4 8,7 0,1 1,5 Ni Taulukko 5. Rapakallion ja moreenin koostumusvaihtelut Martimossa. Näytteenottokalustona Cobra/Terri. Rapakalliosta analysoitu jauhettu kokonaisnäyte (<2 mm) ja moreenista hienoaines (<0,06 mm). Analyysimenetelmänä 511P. HAUKIPUDAS Kallio (n=12) Rapakallio (n=104) Moreeni (n= 189) PITOISUUS (ppm) Mediaani Maksimi Mediaani Maksimi Mediaani Maksimi syvyys (m) 0,85 5,9 6,2 10,6 4,1 9,5 Zn Cu Pb Zn+Cu+Pb Cr As Cd Fe % 6,37 13,6 6,3 15,2 4,0 15,4 S % 0,13 3,91 0,9 9,1 0,25 4,2 Ni Taulukko 6. Rapakallion, moreenin ja kallion koostumusvaihtelut Haukiputaalla. Näytteenottokalustona Cobra/Terri. Rapakalliosta ja kalliosta analysoitu jauhettu kokonaisnäyte ja moreenista hienoaines (<0,06 mm). Analyysimenetelmänä 511P.

21 21 Vertailun vuoksi osasta rapakallionäytteitä analysoitiin totaaliaineksen (<2 mm fraktio) lisäksi myös hienoaines (<0,06 mm fraktio). Tällöin todettiin yhden Martimon näytteen ( ) hienoaineksen lyijypitoisuuden olevan 2060 ppm kun taas saman näytteen totaalifraktio (<2 mm) antoi tulokseksi vain 1120 ppm. Tulos viittaa siihen, että lyijy saattaa esiintyä Martimon alueella rapakallion hienoaineksen yhteydessä mahdollisesti kolloidisena. Tämä tulkinta selittää sen, että usein rapakallion lyijyanomalioille ei saatu selitystä alla olevasta kalliosta. Kuva 6. Geokemiallisen linjanäytteenoton Zn-pitoisuuden vaihtelut näyteaineksen mukaan eri tutkimuskohteilla. Näytteenottokalustona Cobra/Terri Raskas kohteellinen näytteenotto; menetelmät ja tulokset Yleistä Raskasta kohteellista näytteenottoa tehtiin kahdella eri menetelmällä: (1) Geopale Oy:n ja (2) Moreenityö Mäcklin Ky:n kalustolla. Molemmat näytteenottotavat perustuvat voimakastehoisen paineilmalaitteiston käyttöön. Niillä pystytään lävistämään maaperäkerrokset luotettavasti ja saamaan näyte maaperästä halutulta syvyydeltä sekä myös murskenäyte alla olevasta kalliosta (käytetty syvyysväliä 2-3 m kallionpinnasta alaspäin). Moreenityö Mäcklin Ky:n kalustolla otettiin myös kallionappi kivilajin määrittämistä varten. Kivilajimäärityksiä tehtiin myös Geopalen näytteenoton pienistä ( <1 cm) palanäytteistä.

22 22 Geopale Oy:n näytteenotto Kevyttä kohteellista näytteenottoa seurannut raskas moreeni-kallionäytteenotto Geopale Oy:n kalustolla kohdistettiin aikaisempien vaiheiden tulosten perusteella anomaalisiin kohteisiin. Ottamalla näyte sekä moreenista että kalliosta voitiin selvittää maa- ja kallioperän välistä koostumussuhdetta, ja aikaisempien anomalioiden luotettavuutta. Tutkimuksen perusteella voitiin todeta, että usein kalliosta määritetyt metallipitoisuudet olivat rapakallionäytteen pitoisuutta pienemmät lukuun ottamatta Haukipudasta, jossa suurimmat Zn-pitoisuudet tavattiin kallionäytteissä. Näytteenottoa tehtiin Geopalen kalustolla yhteensä 145 pisteessä; Haukiputaalla Asemakylässä (18 näytepistettä; , , -544) sekä Tomminniemen/ Mietunojan (yhteisnimellä Mietunperä) välisellä alueella (18 näytepistettä; , ) sekä Pikku-Martimossa (34 näytepistettä; ), Kiimingissä Hanhiperän alueella (52 näytepistettä; ), Tirinkylässä (12 näytepistettä; ) ja Jolosjoella (11 näytepistettä; ). Geopalen näytteet analysoitiin monipuolisesti Oulun yliopistossa XRF:llä, sekä myös kanadalaisessa Activation Laboratories Ltd:ssä (kulta ja 53 muuta alkuainetta mukaan lukien harvinaiset maametallit). Tämä mahdollistaisi yksityiskohtaisen tutkimuksen tekemisen rapakallion ja kallion välisestä koostumussuhteesta. Moreeni/Rapakallio Suurin moreenissa todettu Zn-pitoisuus (lähes 4000 ppm) tavattiin Haukiputaan Tomminniemessä. Samassa näytteessä oli myös alueen korkein todettu Cu-pitoisuus (noin 800 ppm). Yleisesti ottaen Geopalen näytteenotossa kuparipitoisuudet jäivät alhaisiksi, ja yli 200 ppm:n pitoisuuksia todennettiin vain muutama. Mietunojalla ja Asemakylässä Zn-määrät jäivät alhaisiksi ja yli 500 ppm:n pitoisuuksia oli yhteensä vain kolmessa näytteessä. Pikku-Martimossa suurin pitoisuus oli 730 ppm. Myös Kiimingin Martinkankaalla ja Joutsennivassa (yhteisnimellä Hanhiperä) oli lukuisia anomaalisia Znpitoisia näytteitä (Zn-pitoisuus ppm). Kohonneita Pb-pitoisuuksia todettiin muutama; vain kolmessa näytteessä Pb-pitoisuus oli ppm. Kalliomurske Voimakkaasti kohonneita metallipitoisuuksia todettiin Mietunojalla, jossa grafiittiliuskenäytteessä oli poikkeuksellisen korkea Zn-pitoisuus (0,8 %) ja Pb-pitoisuus (0,3 %) Cu-pitoisuuden ollessa 872 ppm. Myös Tomminniemen kiillegneissinäytteessä oli yli 0,2 % Zn-pitoisuus. Hanhiperän alueella useassa näytteessä todettiin yli 500 ppm:n Zn-pitoisuuksia. Tirinkylän näytteissä tavattiin kiilleliuskeita, joissa sinkkiä oli ppm; lyijypitoisuudet olivat useassa näytteessä anomaalisia vaihdellen ppm:n välillä. Pikku-Martimossa suurin kalliosta tavattu Zn-pitoisuus oli 437 ppm, mikä oli selvästi vähemmän kuin alueen rapakallionäytteissä tavatut pitoisuudet. Lyijypitoisuus oli yleensä pieni, vain kaksi näytettä välillä ppm. Yhteenveto tuloksista on esitetty alla olevassa taulukossa 7:

23 23 Kohde Mietunperä Pikku-Martimo Tirinkylä Aines mr (n=29) kallio (n=20) mr (n=80) kallio (n=34) mr (n=33) kallio (n=11) Median Max Median Max Median Max Median Max Median Max Median Max Syvyys (m) 6 8,4 9,7 11,9 7, , , Zn Pb Cu Fe % 6,6 25,6 7,2 17,1 4,8 8,4 6,6 10,1 5,1 6,0 6,6 7,8 Ni S % 0,2 5,3 0,6 7,9 0,0 0,5 0,7 2,5 0,1 0,5 0,4 3,5 Cr Bi Zn+Cu+Pb Kohde Asemakylä Hanhiperä Jolosjoki Aines mr (n=64) kallio (n=18) mr (n=119) kallio (n=52) mr (n=16) kallio (n=11) Median Max Median Max Median Max Median Max Median Max Median Max Syvyys (m) 2, ,5 10 8, ,4 6 6,5 9,1 Zn Pb Cu Fe % 7,8 12,2 7,8 16,3 6,7 14,7 6,7 9,6 6,5 9,5 6,5 25,7 Ni S % 0,6 1,8 1,9 4,0 0,2 1,7 0,1 2,5 0,1 1,0 0,0 0,1 Cr Bi Zn+Cu+Pb Kohde Koko aineisto Aines mr (n=341) kallio (n=146) Median Max Median Max Syv. (m) ,9 35 Zn Pb Cu Fe % 6,2 25,6 6,7 25,7 Ni S % 0,2 5,3 0,4 7,9 Cr Bi Zn+Cu+Pb Taulukko 7. Geopalen näytteenoton metallipitoisuuksia eri kohdealueilla. Tulokset ilmoitettu ppm:nä ellei toisin indikoitu.

24 24 Moreenityö Mäcklin Ky:n näytteenotto Moreenityö Mäcklin Ky teki yhdistettyä moreeni-kallionäytteenottoa yhteensä 123 pisteessä; Haukiputaan Asemakylässä näytteenottoa oli kahdessa eri kohteessa (näytteet , ; yhteensä 37 näytepistettä) sekä kunnan itäosassa Pikku- Martimossa (5 pistettä; ). Lisäksi yhdistettyä moreeni-kalliomurskekallionappinäytteenottoa tehtiin Haukiputaalta kaakkoon menevän voimakkaan geofysikaalisen anomalian poikki Kalliosuon alueella yhteensä 54 pisteessä ( ) (kuva 7). Näytteenottolinjan pituus oli 2,6 km ja pisteväli 50 m. Kiimingin itäosassa Iloisellamaalla sekä Näsiänkankaalla (yhteisnimenä Pyssyvaara) tehtiin yhteensä 27 näytepistettä ( ). Tuloksien yhteenveto mediaani ja maksimipitoisuuksineen on esitetty alla olevassa taulukossa 8. Pienen näytemäärän vuoksi Pikku-Martimon tuloksista on esitetty mediaanin sijasta keskiarvopitoisuudet. Kohde Pikku-Martimo Asemakylä Aines moreeni (n=6) rapakallio (n=5) moreeni (n=98) kallio (n=16) ka max ka max median max median max Syvyys 7,1 12,7 5,7 12,8 5,4 8,3 5,2 8,0 Zn Pb Cu Fe % 2,3 3,6 5,7 10,2 3,9 13,1 7,7 11,6 Ni S % 0,12 0,27 0,09 0,27 0,58 5,8 2,2 6,0 Au ppb 0,8 1,3 1 1,4 2, ,5 14 Zn+Cu+Pb Kohde Kalliosuo Pyssyvaara Aines moreeni (n=98) kallio (n=49) moreeni (n=40) median max median max median max Syvyys 4,7 18,5 7,0 20,5 3,8 8,0 Zn Pb Cu Fe % 2,7 12,9 4,4 14,4 4,6 9,7 Ni S % 0,25 2,7 1,4 4,0 0,23 1,1 Au ppb 1, ,3 6 Zn+Cu+Pb Taulukko 8. Moreenityö Mäcklin Ky:n näytteenoton tulokset kohdealueittain. Tulokset määritetty GTK:n menetelmillä 511P ja 521U ja ilmoitettu ppm:nä ellei muuta indikoitu.