Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nurmes map-sheet area

Transkriptio

1 suomen geologinen kartta Geological map of Finland 1 : kallioperäkarttojen selitykset lehti 4321 explanation to the maps of sheet 4321 pre-quaternary rocks erkki J. luukkonen Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nurmes map-sheet area Geologian tutkimuskeskus Espoo 2005

2 SUOMEN GEOLOGINEN KARTTA - GEOLOGICAL MAP OF FINLAND 1 : Kallioperäkarttojen selitykset, lehti 4321 Explanation to the maps of Pre-Quaternary rocks, sheet 4321 Erkki J. Luukkonen Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nurmes map-sheet area Geologian tutkimuskeskus Geological Survey of Finland Espoo 2005

3 Luukkonen, E. J., Nurmeksen kartta-alueen kallioperä. Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nurmes map-sheet area. Geological Map of Finland 1: Explanation to the Maps of Pre-Quaternaryrocks, 4321 Nurmes. 65 pages, 17 figures and 8tables. The Nurmes map-sheet area in northern Karelia, eastern Finland forms atiny part of the multiple deformed late Archaean basement in the western part of the Archaean Karelian Province, in Fennoscandian Shield. About 60 %ofthe bedrock in the map sheet area consists of various granitoids (tonalites granodiorites granites) and migmatitic variants (tonalites trondhjemites). An additional 30%of the area comprises phlebitic migmatites and/or mica gneisses (= Nurmes -type gneisses), banded amphibolites and serpentinites. The remainder of the area (10 %) is composed of Palaeoproterozoic diabases, mica and black schists, arkoses, conglomerates and pegmatites. All of the Archaean rocks record apolyphase late Archaean deformational and metamorphic history. Palaeoproterozoic tectonic overprinting is evident throughout much of the map sheet area, and in the western part of the map sheet area, is particularly pervasive. The Palaeoproterozoic rocks also record intence Proterozoic polyphase deformation and metamorphism. Key words: Areal geology, explanatory text, Archaean, Archaean Karelian Province, Palaeoproterozoic, Nurmes, Northern Karelia, Finland. Erkki J. Luukkonen, Geological Survey of Finland, P.O. Box 1237, FIN Kuopio, Finland. ISBN

4 Luukkonen, E.J., Nurmeksen kartta-alueen kallioperä. Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nurmes map-sheet area. Suomen geologinen kartta 1: Kallioperäkarttojen selitykset, 4321 Nurmes. 65 sivua, 17 kuvaa ja 8taulukkoa. Nurmeksen 1: mittakaavainen kallioperäkartta-alue Pohjois-Karjalassa kuuluu monimutkaisesti muokkautuneen Fennoskandian kilven arkeeisen (yli 2500 miljoonaa vuotta vanhan) Karjalan provinssin länsiosaan. Valtaosa tutkitun alueen kivilajeista (n. 60 %) koostuu erilaisista arkeeisista migmatiittisista granitoideista (tonaliiteista-trondhjemiiteista) ja syväkivimäisistä granitoideista (tonaliiteista-granodioriiteista-graniiteista). Itä-Suomenarkeeisiavihreäkivivyöhykkeitä vanhempia ja/tai samanikäisiä nuorempia raitaisia amfiboliitteja, serpentiniittejä ja niitä mahdollisesti hiukan nuorempia phlebiittisiä migmatiitteja/kiillegneissejä (= Nurmes-tyypin gneissejä) on n. 30 %kallioperäkartta-alueen kivilajeista. Kivilajien loppuosa (10 %) koostuu paleoproterotsooisista (iältään alle 2500 miljoonaa vuotta vanhoja) diabaaseista, kiilleliuskeista, mustaliuskeista, arkooseista, konglomeraateista ja pegmatiittijuonista. Alueen kaikki myöhäisarkeeiset kivet ovat monimutkaisesti deformoituneita ja metamorfoituneita jo arkeeisena aikana. Lisäksi Nurmeksen kallioperäkartta-alueen paleoproterotsooinen tektoninen päällemerkintä on vahvaa suurella osalla aluetta, ja kartta-alueen länsiosassa seonjopa läpikotainen. Kartta-alueen itäosaan mentäessä paleoproterotsooinen päällemerkintä heikkenee asteittain. Asiasanat (Geosanasto, GTK): aluegeologia, karttalehtiselitykset,kallioperä, syväkivet, geokemia, proterotsooinen, arkeeinen, Nurmes, Suomi. Erkki J. Luukkonen, Geologian tutkimuskeskus, Itä-Suomen yksikkö Kallioperä ja raaka-aineet, PL 1237, Kuopio

5

6 SISÄLLYSLUETTELO CONTENTS Johdanto... 7 Kallioperän pääpiirteet, paljastumasuhteet japinnan muodostus... 9 Kivilajien luokittelu ja nimet... 9 Myöhäisarkeeiset kivilajit Raitainen amfiboliitti Raitainen, poimuttunut, tonaliitti-trondhjemiittinen migmatiitti Serpentiniitti Gabro-dioriitti Kiillegneissi (nurmes-tyypin kiillegneissit ja phlebiittiset migmatiitit) Tonaliitti ja granodioriitti Graniitti Paleoproterotsooiset kivilajit Permatiittigraniitti Diabaasi Kiilleliuske, mustaliuske, kvartsimaasälpäliuske (= serisiitti- ta iarkoosikvartsiitti) ja konglomeraatti Hiekka ja savikivilohkareet Litogeokemia Raitaiset amfiboliitit Migmatiittiset tonaliitit ja trondhjemiitit Serpentiniitti Kiillegneissi Tonaliitti-granodioriitti-graniitti Diabaasit Paleoproterotsooiset fylliitit jakiilleliuskeet Matalalentogeofysiikka Rakennegeologia, metamorfoosi,stratigrafia ja geologinen kehityshistoria Rakennuskivi- ja malmiaiheita Geologisia tutustumiskohteita Summary: Pre-quaternary rocks of the nurmes map sheet area Late archean rocks Banded, folded migmatitic tonalite-trondhjemite Serpentinite Gabbro-diorite Mica gneisses and phlebitic migmatites of nurmes-type Tonalite and granodiorite Granite Palaeoproterozoic rocks Permatitic granite Diabase... 42

7 Mica schist, black schist, quartz-feldspar schist (sericitic or arkositic quartzite) and conglomerate Sandstone and siltstone boulders Structural and metamorphic evolution Mineral resource indications Kirjallisuus References Liitteet Appendices... 48

8 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks JOHDANTO Pohjois-Karjalan ja Pohjois-Savon rajamailla sijaitseva Nurmeksen (4321) 1: mittakaavainen kallioperäkartta-alue käsittää alueita Nurmeksen kaupungista sekä Valtimon ja Rautavaaran kunnista. Kallioperäkartta-alue sisältyy osana 1: mittakaavaiseen Nurmeksen vuorilajikartan alueeseen (lehti D4), jonka maastotyöt on tehty jo vuosina Kartan selitys on painettu vuonna 1921 ja kartta Molemmat on laatinut W. W. Wilkman. Nurmeksen vuorilajikartan ilmestymisen jälkeen Nurmeksen kallioperäkartta-alue oli kotvanaikaa geologisen kiinnostuksen ulkopuolella, koska aluetta pidettiin malminetsinnällisesti lähes mielenkiinnottomana alueena luvulla Outokumpu Oy Malminetsintä teki molybdeenin etsintää Nurmeksen kallioperäkarttalehden eteläosassa Kynsiniemellä. Etsinnän tulokset jäivät kuitenkin vaatimattomiksi luvun alussa kallioperäkartta-alueen länsiosassa, Sotinpuron alueella, Geologian tutkimuskeskus etsi mustaliuskeista mahdollisia kupari-nikkeli-sinkkimineralisaatioita. Itä-Suomen uraanietsintään liittyvänä työnä Geologian tutkimuskeskus teki myös muutamia maastotarkistuksia Nurmeksen karttalehden itäosassa Nurmeksen keskustan itäpuolella (Bomban talon koillispuolella). Molemmat mainitut työmaat lopetettiin, koska niistä ei löytynyt taloudellisesti mielenkiintoisia esiintymiä. Nurmeksen 1: mittakaavaista kallioperäkarttaa varten maastotyöt tehtiin kenttätyökausina Työhön osallistuneet on esitetty taulukossa 1, ja heidän kartoittamansa alueet näkyvät kuvassa 1. Kallioperäkartan ja sen selityksen tutkimusmateriaalin kokoamisessa ja käsittelyssä ovat avustaneet geologi Aimo Hartikainen ja tutkimusassistentti Antti Mäkelä. Alueen kallioperäkartoitustyössä ovat olleet suurena apuna Geologian tutkimuskeskuksen tuottama aerogeofysikaalinen matalalentomateriaali ja siitä tehdyt johdannaiskartat. Tarvittavat kemialliset analyysit karttalehden pääkivilajien alustavaa litogeokemian selvittämistä varten on tehty Geologian tutkimuskeskuksen kemian laboratoriossa. Nurmeksen (4321) kallioperäkartan on digitoinut Raija Väänänen. Käsikirjoituksen on tarkistanut Reino Kesola. Suomen kielen tarkistuksen on tehnyt Marja Muittari-Kokkonen sekä englannin kielen käännökset ja tarkistuksen Peter Sorjonen-Ward. Esitän kaikille tässä mainituille ja muille työhön osallistuneille parhaimmat kiitokseni. Taulukko 1. Maastotutkimuksiin osallistuneet henkilöt. Table 1. Persons, who have participated in field work. Hartikainen Aimo Heikkinen Ossi Kilpelä Markku Kinnunen Jussi-Pekka Luukkonen Erkki Mäkelä Antti Niiranen Tero Saatamoinen Martti Tenhola Markku Welin Tua

9 Erkki J. Luukkonen Kuva 1. Eri henkilöiden kartoittamat alueet. Fig. 1. The areas mapped by different persons AAH= Aimo Hartikainen, ASM= Antti Mäkelä, EJL= Erkki Luukkonen, JKI= Jukka-Pekka Kinnunen, MIS= Martti Saastamoinen, MKT= Markku Tenhola, OH= Ossi Heikkinen, TCW= Tua Welin ja TTN= Tero Niiranen. 8

10 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks KALLIOPERÄN PÄÄPIIRTEET, PALJASTUMASUHTEET JA PINNAN MUODOSTUS Valtaosa (n. 90 %) Nurmeksen karttalehden alueesta koostuu arkeeisista (yli 2500 miljoonaa vuotta vanhoista) amfiboliiteista, migmatiiteista, serpentiniiteistä, kiillegneisseistä ja granitoideista. Näitä kiviä leikkaavat terävin kontaktein paikoin heikosti deformoituneet paleoproterotsooiset (alle 2500 miljoonaa vuotta vanhat) diabaasit ja pegmatiittijuonet (n. 5%alueen kivistä). Karttalehden luoteiskul masta läntiseen eteläosaan (Hiirenjärveltä Sotinpuron ampuma-alueelle) ulottuu kapeana muodostumana paleoproterotsooisen Kainuun liuskejakson eteläpäästä irrallaan olevat, mutta todennäköisesti sinne korreloituvat kiille- ja mustaliuskeet sekä arkoosit jakonglomeraatit. Myöhäisarkeeisetkivilajit ovat deformoituneet myöhäisarkeeisessa deformaatioissa, ja ne ovat paikoin aktivoituneet uudelleen varhaisproterotsooisten liikuntojen aikana. Paleoproterotsooinen uudelleen aktivoituminen on läpikotaista n. 5kmleveällä vyöhykkeellä Hiirikylän ( ) ja Kuvalanvaaran ( ) välisellä alueella. Kallioperäkarttalehdelle ulottuvan, mahdollisesti Kainuun liuskejakson e teläisimmän pään paleoproterotsooiset kivilajit ovat voimakkaasti, paikoin jopa erittäin voimakkaasti deformoituneet proterotsooisena aikana. Karttalehden alueellakalliopaljastumia on riittävästi normaalin 1: mittakaavaisen kallioperäkartan tekoa varten (3929 paljastumahavaintoa), joskin paljastumien tiheys vaihtelee paljon. Paljastumattomat alueet ovat tavallisesti useita metrejä paksun saven, moreenin tai harjuaineksen peittämiä. Tutkimusalueen läpi kulkee lukuisia luode-kaakkosuuntaisia siirrosten ja ruhjeiden kontrolloimia harjujaksoja. Nämä yhdessä pitkien ja kapeiden vesistölinjojen kanssa ilmentävätmyös kallioperän suuria heikkousvyöhykkeitä. Suuri osanurmeksen karttalehtialueen itä- ja keskiosasta on melko tasaista, kumpuilevaa itäsuomalaista vaaramaisemaa (= syvälle kulunutta arkeeista kallioperää). Sitävastoin alueen länsiosan korkeuserot ovat jo suuremmat. Siellä iältään proterotsooisista kallioperän ylityönnöistä aiheutuva topografian moni-ilmeisyys näkyy vielä selvästi korkeuserojen voimakkaana vaihteluna. Koko karttalehtialueellakorkeus merenpinnasta on m, ja paikalliset korkeuserot ovat enintään muutamia kymmeniä metrejä. KIVILAJIEN LUOKITTELU JA NIMET Kivilajit on kuvattu ikäjärjestyksessä vanhimmasta nuorimpaan, ja niiden nimistö vastaa kallioperäkarttalehden merkkien selityksen nimistöä. Syvä- ja vulkaaniset kivet on luokitettu Irvine &Baragarin (1971), Jensenin (1976), Le Maitren (1976) ja O Connorin (1965) jaotuksen perusteella, seoskiviin (= migmatiitteihin) on sovellettu Mehnertin (1971) jaotusta ja kataklastisiin kiviin Higginsin (1971) jaotusta. Vaikka karttalehtialueen kivilajit ovat kiteytymisensä jälkeen metamorfoituneet, on tekstin luettavuuden takia meta-etuliite useimmiten jätetty pois. 9

11 Erkki J. Luukkonen MYÖHÄISARKEEISET KIVILAJIT Raitainen amfiboliitti Nurmeksen kallioperäkartta-alueella raitaisia,usein vahvasti muuttuneitaamfiboliitteja esiintyy harvakseltaan suppea-alaisina, alkuaan laaja-alaisten vihreäkivivyöhykkeiden jäänteinä (= minivihreäkivivyöhykkeinä) sekä maksimissaan muutaman neliömetrin laajuisina, repaleisina sulkeumina migmatiittisissa tonaliiteissa, trondhjemiiteissa ja granodioriiteissa. Amfiboliiteista eiole toistaiseksi tavattu primaareja rakenteita, mutta alkuaan ne lienevät ikivanhoja, voimakkaissa maankuoren liikunnoissa kärsineitä emäksisiä tyynylaavoja, uraliittiporfyriitteja, emäksisiä juonia tai emäksisiä tuffi/tuffiitteja (kuva 2, liitekartta 1). Nykyisessä eroosiotasossa amfiboliiteissa esiintyvä raitaisuus on tulkittu tiiviin isokliinisen jajuurettoman intrafolial F 2 -poimutuksen ja siihen liittyvän metamorfoosin aiheuttamaksisekundaariseksirakennepiirteeksi. Mikrorakenteenaraitaisuus (ll S 1-2 )ilmenee päämineraalien amfibolien, kloriitin ( + biotiitin), albiitin/oligoklaasin, epidootin ja kvartsin määräsuhteen vaihteluna vierekkäisten raitojen välillä (kuva 2). Aksessoreina ovat tremoliitti-aktinoliitti, biotiitti (joskus päämineraalina), + granaatti ja leukokseeni. Paikoin raitaisiin amfiboliitteihin liittyy täysinbiotiittiutuneita kiillegneissin näköisiä osueita tai mahdollisesti sedimenttistä alkuperää olevia kiilleliuskeita ja kiillegneissejä. Kallioperän heikon paljastuneisuudenjakivilajien läpikotaisen muokkautumisen vuoksi mainittujen runsasbiotiittisten tyyppien varma jako omiin ryhmiin on usein lähes mahdoton tehtävä. Niiden sekoittuminen paikoin nk. Nurmes-tyypin gneisseihin on myös mahdollista. Kuva 2.Vahvasti muuttunut raitainen amfiboliitti, jossa näkyy kompositioliuskeisuus S 1 2.Savivaara, B, x= , y= Fig. 2. Highly altered banded amphibolite showing acomposite foliation S

12 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kallioperäkarttaan raitaiset amfiboliitit on merkitty vihreällä värillä (lisättynä B- päällemerkintä) tai vihreävärisellä lieskakuvioinnilla (= migmatiittien sulkeumat). Raitainen, poimuttunut, tonaliitti-trondhjemiittinen migmatiitti Lähes 60%Nurmeksen kallioperäkartta-alueengranitoideista on rakenteeltaan raitaisia, poimuttuneita, migmatiittisia tonaliitti-trondhjemiitteja (kuva 3aja3b, liitekartta 1). Aiemmin Suomussalmen Kuhmon-alueella tehtyjen rakennegeologisten tutkimusten perusteella kiven raitaisuus on kehittynyt arkeeisen D 1 :n ja D 2 :n aikana kompositiorakenteena tiiviin isokliinisen ja intrafolial-tyyppisen F 2 -poimutuksen sekä siihen liittyvän metamorfisen segregoitumisen tuloksena. Prosessi on paikoin tapahtunut korkeammassa paineessa ja lämpötilassa kuin nykyiset migmatiittien paleosomien mineraaliseurueet osoittavat (vrt. Luukkonen 1985, 1992, 2002). Migmatiittisten tonaliitti-trondhjemiittien raitaiset amfiboliittiksenoliitit ja muuttuneet amfiboliittiksenoliitit ovat koostumukseltaan tholeiittibasaltteja, joten tonaliitti-trondhjemiitit ovat todennäköisesti syntyneet niiden osittaisen sulamisen kautta. Vastaavista Kuhmon Kivivaaran alueen amfiboliitti- ja trondhjemiittinäytteistä Rennesin yliopiston tutkijat tekivät mittavan litogeokemiallisen työn. Heidän matemaattisten mallilaskujen perusteella tämän tyypin kivet ovat syntyneet korkeassapaineessa ja lämpötilassa (granuliitti-eklogiittifasieksen oloissa), jolloin tholeiittiset basaltit ovat osittain sulaneet ja granaatti, klinopyrokseni ja sarvivälke ovat jääneet jäännössulaan (Martin et al., 1983, 1985; Martin 1987a,b). Kyseiset o lot on mahdollisesti saavutettu m yöhäisarkeeisen maankuoren alaosassa D 2 :n aikana (n miljoonaa vuotta sitten), kun Kuva 3a. Raitainen, poimuttunut tonaliitti-trondhjemiitti, jossa näkyy kompositioliuskeisuus S 1 2 sekä makaava isokliininen poimutus F 2.Lehtovaara, D, x= , y= Fig. 3a. Banded, folded tonalite-trondhjemite showing composite foliation S 1 2, aswell as isoclinal, recumbent F 2 folding. 11

13 Erkki J. Luukkonen Kuva 3b. Raitainen, poimuttunut tonaliitti-trondhjemiitti, jossa näkyy kompositioliuskeisuus S 1 2 ja isokliininen F 2 poimutus. Lehtovaara, D; x= , y= Fig. 3b. Banded, folded tonalite-trondhjemite showing composite foliation S 1 2 and isoclinal folding F 2. arkeeinen maankuori voimakkaassa puristuksessa painui kasaan, poimuttui ja sai lisää paksuutta. Migmatiittisen tonaliitti-trondhjemiitinmikrorakenne on allotriomorfisgranulaarinen ja lähes poikkeuksetta kataklastinen. Kartta-alueen länsiosassa migmatiittien kataklastisuus on selvästi muuta aluetta voimakkaampaa. Kiven päämineraaleina ovat albiitti/ oligoklaasi, kvartsi ja biotiitti. Aksessoreina mineraaleina ovat serisiitti, titaniitti, kloriitti, sarvivälke, opaakki, epidootti ( + allaniitti), zirkoni, apatiitti ja karbonaatti. Kalimaasälpää on jopa päämineraalina kallioperäkartta-alueen länsiosassa, voimakkaasti muuttuneiden tektonisten saumojen läheisyydessä sekä D 3 -granodioriittien ja -graniittien kontaktin lähellä. Lisäksi selkeästi myöhemmän kalilisän tonaliitti-tronhjemiitit ovat saaneet paleoproterotsooisten muutosprosessien yhteydessä. Migmatiittisiin tonaliitti-trondhjemiitteihin on tunkeutunut graniittista neosomimateriaalia useassa myöhäisarkeeisessa deformaatiovaiheessa ja mahdollisesti myös varhaisproterotsooisissa deformaatioissa. Vanhin neosomi (F 2 )onleukotonaliittia, seuraava (F 4 )aplograniittiajanuorimpana neosomina esiintyy granodioriittiajapegmatiittia (vrt. myös Luukkonen 1985). Kallioperäkartan länsiosaan sijoittuva vahva proterotsooinen kataklastiittiutuminen yhdessä kalimetasomatoosin kanssa ovat muuttaneet vanhan migmatiittisen tonaliittitrondhjemiitin koostumuksen usein granodioriittiseksi, paikoin jopa graniittiseksi. Tällöin kivi sekoittuu helposti arkeeiseen suuntautuneeseen granodioriittiin (kuva 3c). Vahvojen proterotsooisten muutosten runtelema kallioperäalue karttalehtialueen länsiosassa erottuu selvästi aeromagneettisella matalentokartalla voimakkaammmin magneettisena alueena (ks. liitekartta 2). 12

14 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kuva 3c. Täysin kataklastiittiutunut ja granodioriittiutunut arkeeinen raitainen tonaliitti-trondhjemiitti, jossa haamumaisena näkyy arkeeinen S 1 2 -liuskeisuus. Silmävaaransuo, D, x= , y= Fig. 3c. Thoroughly cataclastized and granodioritized late Archaean banded tonalite-trondhjemite. Kallioperäkartalla migmatiittinen tonaliitti-trondhjemiitti on esitetty vaaleanruskealla värillä, jossa on B-päällemerkintä. Migmatiittien aaltokuviomainen päällemerkintä ilmentää niiden raitaista tai poimuttunutta rakennetta. Kivessä tavatut amfiboliittisulkeumat on kuvattu vihreällä liekkikuviolla. Serpentiniitti Serpentiniittiä (kuva 4, liitekartta 1) tavataan raitaisten amfiboliittien sisältä kapeina poimuttuneina, boudinoituneina ja epäjatkuvina linsseinä Valtimon Haapajärven eteläpäässä Liuhanniemellä ( B) sekä aerogeofysiikan anomalian perusteella noin 1kmkaakkoon mainitusta paikasta ( B). Molemmat esiintymät ovat kooltaan vaatimattomia, syvälle kuluneita jäänteitä mahdollisesta laaja-alaisemmasta serpentiniittimassasta. Mineralogialtaankivi koostuu tavallisesti klinopyrokseenista, oliviinista ja lizardiitiksi muuttuneestaoliviinista sekä kloriitista, karbonaatista, tremoliitista ja/tai aktinoliitista. Aksessorit ovat magnetiitti, kromiitti, magneettikiisu ( + pentlandiitti) ja talkki. Osa muodostumasta on täysin vuolukiviytynyttä talkki-karbonaattikiveä. Serpentiniittien esiintyminen vanhempien raitaisten amfiboliittien sisällä tai niiden läheisyydessä saattaa johtua siitä, että serpentiniitit ovat syvälle kuluneita jäänteitä arkeeisesta laaja-alaisesta komatiittisesta laavapurkauksesta. Kemiallisen koostumuksen (vrt. sivu 28) ja primaarin mineralogian puolesta serpentiniitit ovat alkuaan olleet komatiittisia oliviiniortokumulaatteja, joten sen perusteella ne mahdollisesti edustavat koma- 13

15 Erkki J. Luukkonen Kuva 4. Serpentiniitti. Liuhanniemi, B, x= , y= Fig. 4. Serpentinite. tiittisen laminaarisen laavavirran/laavajokien pilkkoutuneita ja boudinoituneita jäänteitä (vrt. Hill et al. 1987, Hill 1997, Huppert &Sparks 1985). Vastaavanikäisiä komatiittisia serpentiniittejätavataan mm. Juuan Nunnanlahdessa, Lieksan Tainiovaarassa sekä monin paikoin vaatimattomina jäänteinä Nurmeksen ja Kuhmon väliltä raitaisten amfiboliittien yhteydestä. Osa mainituista serpentiniiteistä saattaa edustaa myös ultraemäksisen laavojen tulokanavien pilkkoutuneita kappaleita. Serpentiniitti on merkitty kallioperäkartalle tummanvihreänruskealla värillä, jossa on B-päällemerkintä. Gabro-dioriitti Geofysiikan anomalioiden, lohkarehavaintojen ja kalliopaljastumien perusteella Nurmeksen kallioperäkartan alueella esiintyy gabroa-dioriittia mahdollisesti pieninä intruusioina karttalehden keskiosassa Ylä-Valtimojärven pohjassa ( D), Haapajärven eteläosassa( A)sekä Pohjajärven ja Honkakankaan välisellä alueella ( A ja B). Hankalien paljastumaolojen takia emäksisten (+- ultraemäksisten?) ja intermediaaristen kivilajien määräsuhteita intruusioissa ei ole pystytty määrittämään. Geofysiikan anomalioiden lohkarehavainnoista ja muutamasta kalliopaljastumasta saatujennäytteiden perusteella gabro-dioriitti on uudelleen kiteytynytjakoostuu tremoliitti-aktinoliitista, kloriitista, plagioklaasista ja epidootista. Aksessoreina ovat kvartsi, leukokseeni, opaakki (usein magneetti- ja rikkikiisu), zirkoni, karbonaatti ja biotiitti. Paikoin kloriitin ja biotiitin määrä on huomattava. 14

16 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Gabro-dioriitti onmerkitty karttaan tummanruskealla värillä, jossa on B-päällemerkintä. Kiillegneissi (Nurmes-tyypin kiillegneissit ja phlebiittiset migmatiitit) Kallioperäkarttalehden itä- ja keskiosan arkeeisena pääkivilajina on eriasteisesti migmatiittiutunut, tavallisesti raitainen ja poimuttunut kiilleliuske-kiillegneissi (kuva 5a ja 5b, liitekartta 1). Suurimmaksi osaksi biotiitista, plagioklaasista ja kvartsista koostuva gneissi on rapautumispinnaltaan harmaa, tavallisesti ruosteinen sen heikon rikkikiisu + magneettikiisu-jagrafiittipitoisuuden vuoksi. Gneissi on myös tavallisesti heikosti raitainen, mutta sedimenttikiville ominaista kerroksellisuutta tai kerrallisuutta Nurmeksen kallioperäkarttalehden alueelta ei tavattu. Kivessä aksessoreina mineraaleina esiintyy usein muskoviittia, kloriittia, granaattia, epidoottia, joskus zirkonia, kummingtoniittia ja antofylliittiä. Kummingtoniitti ja/tai antofylliitti esiintyvät usein kivessä halkaisijaltaan 0,1 1,0 cm:n kideviuhkoina ja kideaurinkoina. Paikoin kiillegneississä on myös kapeita amfiboliittiraitoja tai murskaleita. Migmatiittiutumisen yhteydessä syntynyt leukoraattinen neosomi lienee kivestä itsestään syntynyttä tai sen ulkopuolelta tullutta graniittista sulaa. Paikoin graniittinentai pegmatiittinen neosomi on heikosti uraanipitoista ja säteilevää (vrt. Äikäs 1989). Aiemmin litogeokemian perusteella Kontinen (1991) on nimennyt ja määritellyt tämän tyypin kiven Nurmes-tyypin kiillegneissiksi. Rakenteen perusteella kiillegneissiä vastaava sedimentti on kerrostunut arkeeisen D 3 :n loppuosassa tai D 3 :n ja arkeeisen D 4 :n välissä, ja on sitten myöhemmin migmatiittiutunut jagneissiytynyt. Litogeokemian perusteella (Kontinen 1991) Nurmes-tyypin gneissin korkeat Cr-,Ni- ja V- pitoisuudet yhdessä kohonneen SiO 2 -pitoisuuden kanssa Kuva 5a. Heikosti ruosteinen, migmatiittiutunut Nurmes-tyypin kiillegneissi, jossa näkyy S 3 -liuskeisuus. Bomban risteys, Nurmeksen kaupunki, D, x= , y= Fig. 5a. Weakly rusty, phlebitic migmatite of Nurmes type showing foliation S 3. 15

17 Erkki J. Luukkonen Kuva 5b. Migmatiittiutunut, poimuttunut Nurmes-tyypin gneissi, jossa näkyy S 3 -liuskeisuus ja F 3 poimutus. Pitkäniitty, Kynsiniemi, C, x= , y= Fig. 5b. Migmatitic and folded gneiss of Nurmes type, showing foliation S 3 and tight folding F 3. osoittavat lähtömateriaalin olevan happaman ja emäksisen kivilajin seos, mikä on tyypillistä myös muilta arkeeisilta alueilta tavatuillearkeeisille kiillerikkaille sedimenteille (Taylor &McLennan 1985). Kalliopaljastumilla kivi joskus muistuttaa pohjoisempana, Moisiovaaran, Ala-Vuokin ja Lentiirankallioperäkarttalehtien alueella, tavattuja mikrotonaliittijuonia. Heikkojen paljastumaolojen perusteella mikrotonaliittista vaihtoehtoa ei voida täysin sulkea pois Nurmeksen kallioperäkartan alueelta. Litogeokemian perusteella Nurmes-tyypin gneissit muistuttavat myös Kuhmon Ontojärven alueen grauvakkoja, Tipasjärven vihreäkivivyöhykkeen kiilleliuskeita (vrt. Taipale 1983) ja Ilomantsin vihreäkivivyöhykkeen Hatun liuskejakson vulkaanisperäisiä sedimenttikiviä (O`Brien et al. 1993). Eräs mielenkiintoinen Nurmes-tyypin gneissien esiintymisalue on ruudun itä- ja koillis-osa. Siellä vähemmän migmatiittiutuneita kiillegneissialueita verhoaa usean sadan metrin vahvuinen leukokraattinen tonaliitti-granodioriitti, jossa on runsaasti kiille gneissisulkeumia. Rakenteellisesti koko alue on mahdollisesti työntynyt yli luoteesta kaakkoon. Rakennepiirre erottuu myös matalentomagneettisella kartalla (ks. liitekartta 2). Kallioperäkarttaan kiillegneissi on merkitty vaaleansinisellä värillä, jossa on B-merkintä päällä. Kiven graniittinen suonitus on merkitty karttaan punaisella lieskakuviolla. Tonaliitti ja granodioriitti Suuntautunutta, paikoin poimuttunutta, usein porfyyristä, porfyroblastista ja porfyroklastista tonaliittia ja granodioriittia (kuva 6, liitekartta 1) esiintyy erikokoisina deformoituneina intruusioina koko kallioperäkarttalehden alueella.suurimmat niistä ovat Holinmä- 16

18 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kuva 6. Suuntautunut, osittain kataklastinen granodioriitti. Vuorimäki, A, x= , y= Fig. 7. Foliated, partly cataclastic granodiorite. ki ( A), Pirttivaara ( C), Konttivaara ( B)jaViitajärvi ( C). Granodioriittivaihettuu usein vähitellen graniitiksi tai tonaliitiksi yksittäisen intruusion sisällä. Kontaktit vanhemman migmatiittisen tonaliitti-trondhjemiitin kanssa ovat joko selvästi leikkaavat, tai suurempien intruusioiden reunoilla vaihettuminen vanhempaan migmatiittiin käy vähitellen schollen-nebuliittisen migmatiitin kautta. Selvissä tapauksissa nuoremman tonaliitin erottaa vanhemmasta migmatiitteihin liittyvästä tonaliitista heikomman deformoitumisen ja leikkaussuhteiden perusteella. Granodioriitti-tonaliitissa tavataan usein vanhempaa raitaistatonaliitti-trondhjemiittiaja/tai amfiboliittia sulkeumina. Sulkeumien määrä kasvaa yleensä intruusion reunan läheisyydessä. Kivi voidaan rinnastaa pohjoisempana Puukarin (4322) kallioperäkartta-alueen Halmejärven tyypin tonaliittigneissiin ja vieläkin pohjoisempana sekä Hiisijärven (4412) kallioperäkarttaalueen Koivulehden, Tuomaanjärven ja Härmäjoen granodioriitti-kvartsidioriittiin että Moisiovaaran(4421) kallioperäkartta-alueelta paikannettuun nk. Konivaara-tyypin granodioriitti-tonaliittiin (Hyppönen 1983, Hyvärinen 1989, Luukkonen 1988). Kuhmon ja Hyrynsalmen alueen granodioriiteista tehtyjen ikämääritysten perusteella Nurmeksen kallioperäkartta-alueen tonaliitti/granodioriittien ikä lienee noin 2700 miljoonaa vuotta. Kiven päämineraalit ovat oligoklaasi (usein voimakkaasti muuttunut), kvartsi ja biotiitti. Aksessorit ovat kalimaasälpä (paikoin jopa päämineraalina), muskoviitti, kloriitti, opaakki, epidootti, titaniitti ja zirkoni. Tonaliitti ja granodioriitti on merkitty kallioperäkarttaan vaaleanruskealla värillä, jossa on B-merkintä päällä. Tonaliitti/granodioriitin myöhempi graniittiutuminen on esitetty punaisella lieskakuviolla. 17

19 Erkki J. Luukkonen Kuva 7. Suuntautunut, viiruinen graniitti, jossa näkyy heikko S 3 liuskeisuus. Ruohovaara, C,x= , y= Fig. 7. Foliated, streaky granite showing weak foliation S 3. Graniitti Nurmeksen Kynsiniemen Ruohovaarassa ( C) esiintyy rapautumispinnaltaan vaaleanpunaista, kataklastista, keskirakeista, useinpegmatiittisia osueita sisältävää graniittia (kuva 7, liitekartta 1). Muita pienempiä intruusioita tavataan Ylisenvaaran ( C)alueella ja kallioperäkarttalehden länsiosassaruuduilla 01D ja 04B.Graniitin selviä kontakteja niitä ympäröivien kivien kanssa paljastumista ei ole tavattu, mutta deformoitumisensa ja rakenteensa perusteella graniitti voidaan korreloida samanikäiseksi edellä kuvatun tonaliitti-granodioriitin kanssa. Lisäksi graniitteja on tavattu pieninä osueina aiemmin kuvattujen granodioriitti-tonaliitti-intruusioiden keskiosista. Niitä ei ole erikseen merkitty kallioperäkartalle. Graniitinpäämineraalit ovat kalimaasälpä, plagioklaasi(an ), kvartsi ja epidootti. Aksessoreina ovat muskoviitti, biotiitti, kloriitti, opaakki, titaniitti ja apatiitti. Kallioperäkartalle graniitti onmerkitty vaaleanpunaisella värillä, jossa on B-päällemerkintä. PALEOPROTEROTSOOISET KIVILAJIT Pegmatiittigraniitti Vaihtelevan paksuisia, paikoin lähes suuntautumattomia pegmatiittijuonia esiintyy runsaasti kallioperäkartan länsiosassa, jossa yleisesti esiintyy myös myöhempään proterotsooiseen graniittiutumiseenliittyviä pegmatiittijuonia. Pegmatiittijuonet ovat tavallisesti 18

20 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kuva 8. Lähes suuntautumaton pegmatiittijuoni (B) leikkaa arkeeisena ja proterotsooisena aikana deformoitunutta raitaista tonaliitti-trondhjemiittia (A). Tornimäki B, x= , y= Fig. 8. Almost unfoliated Proterotzoic pegmatite dyke (B)cutting the banded tonalite-trondhjemite (A), which is deformed during late Archaean and early Proterozoic deformations. karkearakeisia ja rapautumispinnaltaan punertavia tai vaaleanharmaita (kuva 8, liitekartta 1). Lisäksi ne leikkaavat kaikkia edellä kuvattuja arkeeisia kivilajeja. Niiden leveys on yleensä muutamasta metristä seitsämäänkymmeneen metriin. Osa pegmatiittijuonista saattaa olla iältään arkeeisia, mutta karttalehtialueen länsiosan kallioperän uudelleen aktivoitumisen takia runsaammin esiintyvistä, nuoremmista proterotsooisista juonista niitä on mahdotonta erottaa. Huomattavimmat juonet on merkitty omina kivilajialueina kallioperäkarttaan. Pegmatiittigraniittijuonien päämineraalit ovat kvartsi, mikrokliini, plagioklaasi ja biotiitti(paikoin myös turmaliini). Muutamat juonet sisältävät melkoisesti magnetiittia, ja siksinevoivat proterotsooisten metadiabaasijuonientapaan tai yhdessäniiden kanssa aiheuttaa lineaarisia aeromagneettisia anomalioita. Kallioperäkartalle pegmatiittijuonet onmerkitty punaisella värillä, jossa on tähtikuvio päällemerkintänä. Kallioperäkartan länsiosassa usein esiintyvä proterotsooinen pegmatiittijuonitus ja pegmatiittiutuminen on merkitty ainoastaan tähtikuviolla muiden kivilajivärien päälle. Diabaasi Nurmeksen kallioperäkarttalehden alueella diabaasit esiintyvät yleensä luode-kaakkosuuntaisina tai harvemmin lähes pohjois-eteläisinä, 0,1 50metrin levyisinä juonina ja/tai juoniparvina (kuva 9a,b ja c; liitekartta 1). Poikkeuksellisen leveä (leveys vajaa 100 metriä) metadiabaasijuoni kulkee epäjatkuvana Nurmeksen Kynsiniemen tyvestä ( C)aina Nurmeksen Savikylälle ( B)asti. Suurin osa juonista on piirretty 19

21 Erkki J. Luukkonen Kuva 9a. Raitaista arkeeista tonaliitti-trondhjemiittia leikkaava diabaasijuoni. Juonessa on selvä proterotsooinen, kontaktin suuntainen liuskeisuus (S), joka ei näy migmatiitissa. Lehtovaara, D, x= , y= Fig. 9a. Diabase dyke cutting the banded tonalite-trondhjemite. In the dyke thereisvisible foliation (S) parallel to the contacts, but not seen in the migmatitic tonalite-trondhjemite. Kuva9b. Happamampia karkearakeisia sulkeumia sisältävä diabaasijuoni. Muuransuo, C,x= , y= Fig. 9b. Diabase dyke containing more felsic and coarse grained enclaves. 20

22 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kuva 9c. Täysin amfiboliittiutunut proterotsooinen diabaasi (A) deformoituneessa arkeeisessa granitoidissa (B). Silmävaara, D, x= , y= Fig. 9c. Totally altered (amphibolitic) proterozoic diabase dyke (A) inthoroughly deformed Archaean granitoid (B). karttaan maastohavaintojen perusteella, mutta osa juonista on tulkittu osittain pelkästään aeromagneettisen matalalentomittaustuloksen pohjalta. Muutamat juonet sisältävät happamampia, karkearakeisia sulkeumia (kuva 9b). Hiirenjärven ( D) ja Kuivalammen ( A) välisellä noin viiden kilometrin levyisellä alueella diabaasit ovat monin paikoin läpeensä deformoituneita ja uudelleen kiteytyneitä (paleoproterotsooinen deformaatio) ja ne ovat muuttuneet amfiboliiteiksi ja/tai biotiittirikkaiksi gneisseiksi (kuva 9c) sekä poimuttuneet chevron-tyypin poimuille. Mainitulla vahvasti deformoituneella alueella diabaaseja on mahdotonta erottaa vanhoista, arkeeisista, raitaisista amfiboliiteista janurmes-tyypin kiillegneisseistä. Mineralogian ja rakenteen perusteellanurmeksenkallioperäkartta-alueen juonet ovat metadiabaaseja. Hyvin säilyneitä pyroksenidiabaaseja kartta-alueelta ei ole tavattu, joten diabaasit ovat tyypillisiä paleoproterotsooisia sarvivälkediabaaseja. Niiden päämineraaleina ovat sarvivälke, plagioklaasi ja kvartsi. Aksessoreina ovat titaniitti, opaakki, kloriitti, biotiitti ja zirkoni. Diabaasijuonet on merkitty kallioperäkarttaan tummanruskeinapaksuina lineaarisina viivoina. Kiilleliuske, mustaliuske, kvartsimaasälpäliuske (= serisiitti- tai arkoosikvartsiitti) ja konglomeraatti Yläkalevaisiksi tulkittuja kiilleliuskeita, mustaliuskeita,kvartsimaasälpäliuskeita ja breksiamaistakonglomeraattia tavataan kapeana, voimakkaasti deformoituneena muodostu- 21

23 Erkki J. Luukkonen Kuva 10a. Hiertynyt proterotsooinen (kalevainen?) kiilleliuske, jossa näkyy kerroksellisuus (So). Suurisuo, C, x= , y= Fig. 10a. Sheared Proterozoic (Kalevian) mica schist showing primary layering (So). mana kallioperäkartan länsiosassa,hiirenjärven ( C)jaSyvälammen ( A) välisellä alueella. Kokonaisuudessaan muodostuma on kapeimmillaan noin 250 metriä leveä ja eteläpäästään leveimmillään noin 1300 metriä. Maastohavaintojen jamatalalentogeofysiikan mittausten perusteella se on tulkittu Kainuun liuskejaksosta erilleen siirtyneeksi eteläiseksi jatkeeksi. Mainittu muodostuma on heikosti paljastunut, joten sen rajaus ja kivilajien määräsuhteet on arvioitu vanhojen kairaustietojen, matalalentogeofysiikan johtavuuden ja magneettisten ominaisuuksien perusteella. Muodostuman mustaliuskeet erottuvat muista kivilajeista selvästi magneettisempana jajohtavampana osueena. Kiilleliuske (kuva 10a, liitekartta 1) on hienorakeista ja varsin kvartsirikasta, jonka päämineraaleina ovat kvartsijabiotiitti. Aksessoreina ovat kloriitti, tremoliitti, opaakki ja granaatti. Kiilleliuskeessa kapeat epäjatkuvat mustaliuske/kiisuliuske ja karsivälikerrokset sekä granaattiporfyroblastit ovat yleisiä. Kiilleliuske on merkitty kallioperäkarttaan sinisellä värillä. Mustaliuske ( + kiisuliuske; kuva 10b, liitekartta 1) on hienorakeista usein fylliitti - mäistä, voimakkaasti poimuttunutta ja sisältää tavallisesti kiilleliuske-, grauvakkamaisia kiilleliuske- ja karsimaisia välikerroksia. Sen päämineraaleina ovat kvartsi, biotiitti, grafiitti ja sulfidit. Karsimaiset välikerrokset sisältävät myös tremoliittia, plagioklaasia, diopsidia ja karbonaattia.sulfidimineraalit ovat pääasiassa rikkikiisua, magneettikiisua (etenkin mustaliuskemuodostuman reunaosissa), ja edellisiä vaatimattomammin esiintyy sinkkivälkettä, pentlandiittia ja kuparikiisua (Vanne1984).1980-luvunalussa Geologian tutkimuskeskus tutki Sotinporon alueen ( A,B) mustaliuskeita malminetsintämielessä, mutta tulokset jäivät laihoiksi. Mustaliuskemuodostuman etelä- ja länsilaitaan 22

24 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks Kuva 10b. Mustaliuske. Saahkari, A, x= , y= Fig. 10b. Black schist. Kuva 10c. Proterotsooinen(ylä kalevainen?) polymiktinen konglomeraatti,jossa pallomateriaalina on arkeeisia granitoideja ja proterotsooisia diabaaseja. Särkilammit, A, x= , y= Fig. 10c. Polymictic conglomerate containing Archaean granitoid and Proterozoic diabase pebbles, which is Proterozoic (upper Kalevian?) in age. 23

25 Erkki J. Luukkonen Kuva 10d. Vahvasti hiertynyt proterotsooinen konglomeraatti (x) ja arkoosi (y). Kontakti konglomeraatin ja arkoosin välillä on tektoninen. Saahkarin SW-pää B, x= , y= Fig. 10d. Strongly sheared Proterotzoic conglomerate (x) and arkose (y). Contact between conglomerate and arkose is tectonic. liittyy ainoastaan anomaalisen korkeita kupari-, nikkeli- ja sinkkipitoisuuksia (Vanne 1984). Mustaliuske ( + kiisuliuske) on merkitty kallioperäkarttaan violetilla värillä tai kiisuliuskevälikerrokset pykäläviivaisella päällemerkinnällä. Kvartsimaasälpäliuske (arkoosi) ja breksiamainen konglomeraatti (= serisiitti- tai arkoosikvartsiitti ja konglomeraatti; kuva 10c jad,liitekartta 1) ulottuvat paljastumaja lohkarehavaintojen perusteella yhtenäisenä varsin kapeana (<50metriä leveänä) muodostumana Saahkarin lounaispäästä ( A)etelään aina Lintulammeille ( A) asti. Muodostuman sisällä breksiamainen konglomeraatti vaihettuu usein ilman selvää rajaa arkoosimaiseksi kvartsimaasälpäliuskeeksi, ja paikoin taas breksiamaisessa konglomeraatissa on kvartsimaasälpärikkaampia kerroksia. Muodostuma on voimakkaasti tektonisoitunut, joten tektoninen kertaantuminen muodostuman sisällä on myös mahdollista. Kvartsimaasälpäliuske (= serisiitti- taiarkoosikvartsiitti)jakonglomeraatti on merkitty kallioperäkarttaan keltaisella värillä, jossa on arkoosia tai konglomeraattia kuvaavat päällemerkinnät. Hiekka ja savikivilohkareet Nurmeksen alueen maaperäkartoituksen yhteydessä tavattiin Rämeelästä (KTL D; x= , y= ) savikivilohkare. Heikosti kulutusta kestävän savikivilohkareen lähtöpaikaksi tuskin käy Jotuninen Muhoksen muodostuma, mutta Pielisen altaan luoteispäässä on todennäköisesti vielä tuntematon nuori hiekka/savikiviesiintymä, 24

26 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks josta tämä lohkare onjääkauden aikana irronnut. Vastaavia hiekka/savikivilohkareita tunnetaan Pielisen eteläpuolelta Kälvän alueelta ja Höytiäisen eteläpäästä Puntarikosken läheltä (A. Kejonen, suullinen tiedonanto 2002). LITOGEOKEMIA Kallioperäkartoituksen tueksi karttalehtityön yhteydessä kerättiin pääkivilajien tyyppialueilta näytteet niiden alustavaa litogeokemiallista tutkimusta varten (ks. liitekartta 1). Näytteet analysoitiin Geologian tutkimuskeskuksessa. Saadut analyysitulokset ovat vasta suuntaa antavia, sillä tarkempi litogeokemiallinen työ edellyttää selvästi suurempaa analyysimäärää ja näytteiden monipuolisempaa analysointia. Saatu tulos kelpaa kuitenkin karttalehtialueen kivilajien alustavaan jaotteluun ja korrelointiin lähialueen kivilajeihin. Raitaiset amfiboliitit Eri puolilta Nurmeksen kallioperäkarttalehden aluetta kerättiin 10 näytettä eriasteisesti muuttuneista raitaisista amfiboliiteista (taulukko 2). Analyysien perusteella Jensenin erotteludiagrammilla parhaiten säilyneet raitaiset amfiboliitit ovat enimmäkseen magnesium- tai rautarikkaita tholeiittibasaltteja tai kalkkialkalisia andesiitteja (kuva 11a). Amfiboliittien vahva, paikoin läpikotainen muuttuminen näkyy analyysien jakautumisena magnesiumrikkaista tholeiiteista aina kalkkialkalisiin andesiitteihin asti. AFM-erotteludiagrammilla (kuva 11b) analyysit hajoavat tholeiittisen ja kalkkialkalisen kentän kesken. Useimmat kalkkialkaliseenkenttään sijoittuvista analyyseistä ovat vahvasti muuttuneita raitaisia amfiboliitteja. CaO-MgO-Al 2 O 3 -erotteludiagrammilla (kuva 11c) analyysit hajoavat laajalle alueelle kolmion alaosan keskialueesta kohti Al 2 O 3 -kulmaa. Mainittu analyysien suuri hajonta on amfiboliittien myöhemmistä muutosprosseista aiheutuva piirre. Tulos vastaa pohjoisemmilta Moisiovaaran (4421),Ala-Vuokin ( ) ja Lentiiran ( ) kallioperäkarttalehdiltä saatua raitaisten amfiboliittien analyysitulosta. Koostumuksensa perusteella Nurmeksen kallioperäkarttalehden raitaiset amfiboliitit ovat analogisia myös Kuhmon ja Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeiden reunaan sijoittuvien muuttuneiden ja monimutkaisesti poimuttuneiden raitaisten a mfiboliittien kanssa. Stratigrafisesti mainitut amfiboliitit ovat vihreäkivivyöhykkeen tholeiittibasaltteja, komatiitteja ja magnesiumrikkaita basaltteja vanhempia, ja siten ne mahdollisesti korreloituvat Itä-Suomen arkeeisen alueen vanhimpiin nk. Luoma-ryhmän vulkaniitteihin. Migmatiittiset tonaliitit ja trondhjemiitit Rakenteellisesti Nurmeksen kallioperäkartta-alueenmigmatiittiset tonaliitti-trodhjemiitit muistuttavat Kuhmon pohjoispuolelta vastaavia jo aiemmin analysoituja ja tutkittuja kiviä. Litogeokemiallisten tutkimusten perusteella migmatiittiset tonaliitti-trondhjemiitit muistuttivat myös maapallon muiden arkeeisten kratonien harmaita gneissejä (vrt. Brown 1981). Rennesin yliopistossa tehtyjen REE-analyysien perusteella Kuhmon alueen tonaliiteilla-trondhjemiiteilla on vähäinen initial Sr -suhde, alhainen Yb, joskus negatiivinen Eu-anomalia sekä erittäin fraktioitunutree-jakauma (ominaista raskaiden REE:n köyhtyminen). Matemaattisten mallilaskujen perusteella alueen tonaliitti-trondhjemiitit ovat 25

27 Erkki J. Luukkonen A B C Kuva 11. Nurmeksen kallioperäkartta-alueen raitaisten amfiboliittien koostumus. A) Jensenin kationi-diagrammi, B)AFM-diagrammi, C) CaO-MgO-Al 2 O 3 -diagrammi. Fig. 11.Chemical composition of the banded amphibolites in Nurmes map sheet area. A) Jensen cation plots for the banded amphibolites,b)afm diagram for the banded amphibolites,c)cao-mgo-al 2 O 3 diagram for the banded amphibolite. syntyneet tholeiittisesta basaltista osittaisen sulamisen tuloksena syvällämaankuoressa granuliittifasieksen ja/tai amfiboliittifasieksen oloissa. Sulamistapahtumassa jäännökseen (residualiin) jääneet granaatti,klinopyrokseeni ja sarvivälkeselittävät kiville ominaisen REE-jakauman (Martin et al. 1983, 1984; Martin 1987 a,b). Rennesin yliopiston tutkijoiden luoma, arkeeisen maankuoren tonaliitti-trondhjemiittien syntymalli on saanut laajan hyväksynnän myös muualla arkeeisen kallioperän tutkijoiden piirissä. Tämän lisäksi muualla muina mahdollisina vastaavien arkeeisten tonaliitti-trondhjemiittien (= nk. harmaiden gneissien) syntymalleina on esitetty seuraavaa: 2. basalttisen magman fraktioiva kiteytyminen (esim. Arth et al. 1978) 3. epäpuhtaiden grauvakkojen osittainen sulaminen (Arth &Hanson 1975) 4. eklogiittien tai emäksisten granuliittien osittainen sulaminen (esim. Arth &Hanson 1972) 5. suora maan vaipan sulamisen tulos (esim. Moorbath 1975). Alustavaa litogeokemiallista tutkimusta varten Nurmeksen kallioperäkarttalehden alueelta kerättiin 36 kappaletta eriasteisesti muuttunutta, mutta edustavaa näytettä migmatiittisista tonaliitti-trondhjemiiteista (taulukko 3). Analyysien perusteella ne ovat 26

28 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks A B C Kuva 12. Nurmeksen kallioperäkartta-alueen migmatiittisten tonaliitti-trondhjemiittien kemiallinen koostumus. A) Normatiivisten maasälpien jakautumiseen perustuva Ab-An-Or-diagrammi (O Connor 1965). B) Normatiivisten maasälpien ja kvartsin jakautumiseen perustuva QAP -erotteludiagrammi (Le Maitre 1976) C) Na 2 O-CaO-K 2 O-diagrammi. C-A-trendi Nockolds ja Allenin (1953) mukaan; T-trondhjemiittinen trendi Barkerin ja Arthin (1976) mukaan. Fig. 12. Chemical composition ofthe banded, migmatitic tonalites/trondhjemites in Nurmes map sheet area. A) Rock classification based on normative feldspar variation (O Connor 1965). B) Rock classification based on normative quartz and feldspar (Le Maitre 1976), C) Banded, migmatitic tonalite-trondhjemite composition plotted on aternary Na 2 O-CaO-K 2 O. C A calc alkaline trend (Nockolds and Allen 1953); T trondhjemite trend (Barker and Arth 1976). peralumiinisia trondhjemiitteja, tonaliitteja, granodioriitteja ja graniitteja (kuva 12a, 12b). Ab-An-Or-jaQAP-diagrammeissa granodioriittisen ja graniittisen koostumuksen omaavat näytteet ovat myöhäisempien muutosprosessien (arkeeinen+proterotsooinen) vaivaamista kallionäytteistä. Le Maitren erotteludiagrammilla (kuva 12b) suuri osa analysoiduista näytteistä sijoittuu granodioriittikenttään, mikä puoltaa arkeeisten tonaliittien-trondhjemiittien granodioriittiutuminen -termin käyttöä kuvaamaan niiden myöhempää litogeokemiallista muutosprosessia. Analysoiduilla näytteillä on myös trodhjemiittinen trendi, joka Na 2 O-CaO-K 2 O-diagrammissa on siirtynyt kohti diagrammin 27

29 Erkki J. Luukkonen Na-nurkkaa ja hajonnut kohti kolmiodiagrammin K 2 O-kulmaa (kuva 12c). Siirtymän aiheuttava, alkuperäisen kiven kokonaiskoostumuksen muutos on melkoisella varmuudella myöhäisemmästä muutosprosessista (arkeeinen +proterotsooinen) aiheutuva piirre. Analyysitulosten perusteella Nurmeksen kallioperäkartta-alueen migmatiittiset tonaliitit-trondhjemiitit muistuttavathyrynsalmen-kuhmon alueen vastaaviakiviä (vrt. Luukkonen 1988, 2002). Serpentiniitti Nurmeksen kallioperäkarttalehden alueelta kerättiinkolme edustavaa serpentiniittinäytettä analysoitavaksi (taulukko 4). Jensenin erotteludiagrammin (kuva 13a) perusteella serpentiniittinäytteet ovat peridotiittisia komatiitteja. AFM-erotteludiagrammilla (kuva 13b) analyysit sijoittuvat kolmion FM-kyljelle. CaO-MgO-Al 2 O 3 -erotteludiagrammilla serpentiniitit sijoittuvat komatiittisten ortokumulaattien ja spinifex-rakenteisten laavo- A B C Kuva 13. Nurmeksen kallioperäkartta-alueen serpentiniittien kemiallinen koostumus. A) Jensenin kationidiagrammi, B)AFM-diagrammi, C) CaO-MgO-Al 2 O 3 -diagrammi. Fig. 13. Chemical composition of the serpentinites in Nurmes map sheet area. A) Jensen cation plots for the serpentinites, B) AFM diagram for the serpentinites, C) CaO-MgO-Al 2 O 3 diagram for the serpentinites. 28

30 Nurmeksen kartta-alueen kallioperä Nurmes map-sheet area rocks jen alueelle (kuva 13c). Analyysien perusteella kallioperäkarttalehtialueen serpentiniitit voivat olla komatiittisen laavakompleksin distaalisia syvälle kuluneita jäänteitäsuuremmasta komatiittisesta laavakompleksista. Analyysien jaesiintymistapansa perusteella Nurmeksen kallioperäkartta-alueen serpentiniitit muistuttavat Lentiiran kallioperäkartta-alueella arkeeisten granitoidien sisällä olevia, raitaisten amfiboliittien ympäröimiä serpentiniittejä (= komatiittisia oliviiniortokumulaatteja). Lisäksi ne muistuttavat Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen reunassa amfiboliittien sisällä olevia, serpentiniitiytyneitä, komatiittisia oliviiniortokumulaatteja. Kiillegneissi Nurmeksen karttalehdeltä kiillegneissin (= Nurmes-tyyppisen kiillegneissin) esiintymisalueilta kerättiin 24 tyyppinäytettä litogeokemiallista tutkimusta varten (taulukko 5). Analyysitulosten perusteella kiillegneissit osoittavat kohonneita nikkeli- ja kromipitoisuuksia kuten muidenarkeeisten a lueiden tyypilliset myöhäisarkeeiset (= neoarkeeiset) kiilleliuskeet (kuva 14a; vrt. Danchin 1967, Naqvi &Hussain 1972, Laskowski and Kroner 1985, Wronkiewicz &Condie 1987, Kontinen 1991). Myöhäisarkeeiset kiillegneissit ja kiilleliuskeet on tulkittu syntyneen arkeeisten vihreäkivivyöhykkeiden emäksisten vulkaniittien ja niitä ympäröivien granitoidien rapautumistuotteista. Niiden kromi ja Kuva 14. Nurmeksenkallioperäkartta-alueen kiillegneissien ja phlebiittisten migmatiittien (ns. Nurmes-tyyppisten kiillegneissien) kemiallinen koostumus. A) Cr-Ni-erotteludiagramma. B) Cr-Zr-erotteludiagramma. Fig. 14. Chemical composition ofthe mica gneiss or phlebitic migmatite (Nurmes -type in Nurmes map sheet area. A) The variation diagram Cr vs. Ni. B) The variation diagram Cr vs. Zr. 29

31 Erkki J. Luukkonen nikkelirikkaus on tulkittu johtuvaksi lähdealueenrunsaasta komatiittisten ja tholeiittisten laavojen määrästä (vrt. Taylor &McLennan 1985, Kontinen 1992). Nurmeksen karttalehtialueen kiilleliuskeiden verraten korkea zirkonipitoisuus kromipitoisuuteen verrattuna (kuva 14b) viittaa sedimenttien lähdealueen granitoidivaltaisuuteen ja mahdollisesti myöhäisarkeeisen maankuoren alhaiseen eroosiotasoon (vrt. Wronkiewicz &Condie 1987). Siinä vihreäkivivyöhykkeet olivatenää melko kapeita alueita laajojen granitoidialueiden keskellä. Toinen vaihtoehtoinen selitys alhaiseen kromi-zirkonisuhteeseen voi olla se, että kiillegneissien materiaali onkin suurelta osin peräisin vihreäkivivyöhykkeiden myöhäisistä intermediaarisista-happamista vulkaniiteista, kun taas sedimenttimateriaalissa komatiitit, tholeiitit jagranitoidit ovat vähemmistönä (vrt. O Brien et al. 1993). Tätä tulkintaa puoltavat kiillegneissien analyysien samankaltaisuus Kuhmon vihreäkivivyöhykkeenontojärvensedimenttien ja Ilomantsin vihreäkivivyöhykkeen Hatunliuskejakson grauvakkojen jakiilleliuskeiden kanssa. Ongelman ratkaisemiseksi tarvitaan vielä em. kivilajeista tarkempaa vertailevaa litogeokemian tutkimusta. Tonaliitti-granodioriitti-graniitti Eri puolilta karttalehden aluetta kerättiin analysoitaviksi 21 edustavaa tonaliitti-granodioriitti-graniittinäytettä (= nk. D 3 -granitoidi) (taulukko 6). Analyysien perusteella näytteet jakautuvat Ab-An-Or- ja QAP-erotteludiagrammeilla (kuva 1 5a, 15b) laajalle trondhjemiittien, tonaliittien, granodioriittien ja graniittien koostumusalueelle. Lisäksi ne ovat peralumiinisia ja niillä on laaja mahdollinen kalkkialkalinen trendi, joka on myöhempien muutosprosessien (arkeeinen +proterotsooinen) takia siirtynyt kohti Nanurkkaa Na 2 O-K 2 O-CaO-kolmiodiagrammilla (kuva 15c). Kokokivianalyysien perusteellato naliitti-granodioriitti-graniitit ovat lähes analogisia pohjoisempaa Moisovaaran, Ala-Vuokin ja Lentiiran kallioperäkartta-alueilta, nk. Konivaara-tyypin tonaliitti-granodioriittien analyysitulosten kanssa (Luukkonen 1988, 2001). Rakennehavaintojen perusteella molemmat ovat intrudoituneet ennen F 3 -poimutusta tai -poimutuksen aikana. Diabaasit Litogeokemian tutkimusta varten Nurmeksen kallioperäkartta-alueen diabaaseista kerättiin 15 tyyppinäytettä (taulukko 7). Jensenin kationierotteludiagrammilla analyyseistä suurin osa sijoittuu rautarikkaiden ja magnesiumrikkaiden tholeiittien kenttään, joista muutama sijoittuu kalkkialkalisiin basaltteihin (kuva 16a). AFM-diagrammilla analyyseista suurin osa sijoittuu tholeiittiseen kenttään, joskin muutama sijoittuu kalkkialkaliseen kenttään (kuva 16b). CMA-diagrammin antaman informaation mukaannurmeksen kallioperäkartta-alueen diabaasit ovat normaaleja rautarikkaita tholeiitteja (kuva 16c). Vuollon (1994) mukaan Itä-Suomen arkeeisen alueen diabaasit voidaan jakaa koostumuksen mukaan neljään ryhmään. Näistä vanhin tyyppi on Koillismaan kerrosintruusioidenkanssa samanikäinen (ikä n. 2450Ma) ja koostumukseltaan boniniitti-noriittinen. Nurmeksen kartta-alueelta varmuudellatätä tyyppiä ei tavattu. Vähäalumiinisia tholeiittijuonia (ikä n Ma) ei myöskään tavattu Nurmeksen kallioperäkarttalehden alueelta. Sitä vastoinyleisin juonityyppi kallioperäkarttalehden alueella on litogeokemian tulosten perusteella rautarikas tholeiittityyppi (ikä n Ma). Nuorimpia tholeiittijuonia (ikä n Ma) ei myöskään ole varmuudella tunnistettu kartoitetulta alueelta. 30