KYANIITTI- JA PYROFYLLIITTIESIIN- TYMÄT POH JOIS-KARJALASSA

Transkriptio

1 GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS GEOTE KNILLISIA JULKAISU JA N:o 63 KYANIITTI- JA PYROFYLLIITTIESIIN- TYMÄT POH JOIS-KARJALASSA KIRJOITTANUT ERKKI AUROLA 10 KWAA JA 3 TAULUKROA TBKSTISSfi WITH AN BNGLISH SUMMARY THE KYANITE AND PYROPHYLLITE OCCURRENCES IN NORTH KARELIA HELSINKI 1959

2 GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS GEOTEKNILLISIA JULKAISU JA N:o 63 KYANIITTI- JA PYROFYLLIITTIESIIN- TYMAT POH JOIS-KARJALASSA KIRJOITTANUT ERKKI AUROLA 10 KUVAA JA 3 TAULUKKOA TEKSTISSA WITH AN ENGLISH SUMMARY THE KYANITE AND PYROPHYLLITE OCCURRENCES IN NORTH KARELIA HELSINKI 1959

3 Helsinki Valtioneuvoston kirjapaino

4 Sivu ALKUSANAT... 5 JOHDANTO... 7 KYANIITTI. ANDALUSIITTI JA PYROFYLLIITTI... 8 YLEISTA... 8 LOUHINTA KAYTTO HINTA TUONTI TUTKIMUSALUEEN GEOLOGISET PAAPIIRTEET KYANIITTI- JA PYROFYLLIITTIESIINTYMAT GEOLOGINEN SIJAINTI HIRVIVAARA KERROSJARJESTYS KVARTSIITIT JA KVARTSIITTI-KONGLOMERAATTIKERROKSET ILOKALLIO PORRASKORPI Porraskorven kivilajit Kyaniittijuoni VESIVAARA PITKASUO SEVERINKALLIO KOLI HOLLARINVAARA REKILAMMEN YMPARISTO KEMIALLISIA ANALYYSEJA KYANIITTIKVARTSIITTIEN ALKUPERA LOPPUKATSAUS ENGLISH SUMMARY KIRJALLISUUTTA

5

6 ALKUSANAT Esillä olevassa kirjoituksessa tarkastellaan kotimaisten kyaniitti- ja pyrofylliittiesiintymien geologista sijaintia, rakennetta sekä taloudellista merkitystä. Kyaniitin ja pyrofylliitin teknilliseen käyttöön luodaan suppea katsaus julkaisun alkuosaan sijoitetussa luvussa. Varsinaiset kenttiityöt on suoritettu kesällä Geologisen tutkimuslaitoksen toimesta kartoitettiin tällöin eräitä kyaniitti- ja pyrofylliittiesiintymiä Kolin-Höllärinvaaran välisellä vyöhykkeellä Pohjois-Karj alassa. Näihin tutkimuksiin osallistuivat tutkimusten johtajana valtiongeologi Erkki Aurola ja kesäapulaisena ylioppilas Ole Lindholm. Pääasiassa Lindholmin työkarttojen perusteella on myöhemmässä vaiheessa Aurola piirtänyt geologiset esiintymäkartat, jotka tässä käytännöllis-geologisessa tutkimuksessa muodostavat varsin keskeisen osan. Selostettaessa eri esiintymiä on kahdessa tapauksessa louhintakelpoisen kiven määrä ilmoitettu numeroluvuilla. Kun esiintymien mittasuhteiden arvioinnit perustuvat yksinomaan kallioprtljastumain perusteella tehtyihin kenttähavaintoihin, on annettuja numerotietoja pidettäva luonteeltaan vain orientoivina. Tämä koskee ennenkaikkea arvioitaessa Al-rikkaiden vyöhykkeiden ulottuvaisuutta syvyyssuunnassa. Kirjoittaja rohkenee kuitenkin toivoa, etta puutteellisuuksistaan huolimatta tämä tutkimus tarjoaisi maamme vuoriteollisuuden laajentamisesta kiinnostuneelle lukijalle havainnollisen yleiskuvan Pohjois-Karjalan kyaniitti-pyrofylliittiesiintymistä. Fil. maist. Ole Lindholmia, Otanmäki Oy:n kaivosgeologia kiitän saamastani monipuolisesta tutkijanavusta ja antoisista yhteisistä geologiretkeilyistä Karjalan vaaroilla. Geologisen tutkimuslaitoksen v. t. johtajalle, prof. Aarne Laitakarille, joka hyväntahtoisesti on tarkastanut käsikirjoitukseni ja jonka ehdotuksesta ja suostumuksella tämä tutkimus on julkaistu geologisen tutkimuslaitoksen geoteknillisessä julkaisusarjassa, esitän kunnioittavat kiitokseni. Lopuksi kiitän kaikkia niitä henkilöitä, jotka tavalla tai toisella ovat kirjoittajaa avustaneet tutkimusmateriaalin muokkauksessa ja julkaisun saattamisessa painokuntoon. ERKKI AUROLA Geologinen tutkimuelaitos, Otaniemi.

7 Kuva 1. Hirvivaaran kyaniittiesiintyma. Fig. 1. Map of southern Finland showing the location of Hirvivaara.

8 JOHDANTO Enon pitäjässä, Pielisen lounaisrannalla sijaitsee Suomen vanhin tunnettu kyaniitin löytöpaikka, Hirvivaara (Kuva 1). Jo viime vuosisadan puolivälissa ilmestyneessä julkaisussa ~Beskrifning öfver de i Finland funna mineraliero A. E. Nordenskiöld (1855) mainitsee Hirvivaaran, vieläpä maamme ainoana kyaniitin löytöpaikkana. Nordenskiöldillä on eräs toinenkin Hirvivaaraa koskeva mielenkiintoinen havainto. Herajoen rannalta on hänen ilmoituksensa mukaan tavattu näet vihreää, kromipitoista talkkimineraalia. Kolme vuotta myöhemmin julkaisi Holmberg nyt jo klassilliseksi kayneen kokoomateoksensa,materialier till Finlands geognosi)), jossa kirjoittaja kuvaa hyvin samalla tavalla kuin Nordenskiöld Hirvivaaran mineraaliesiintymiä. Holmberg (1858, s. 219) kirjoittaa: ))Invid Herajoki hytts förekommer talkig quarts, hvari chromglimmer sitter, och ej långt därifrån förer quartsiten på berget Hirvivaara fjällig jernglans, cyanit och hornbländeo. Myöhemmin, 1920-luvulla on Hirvivaarassa käynyt karjalaisten muodostumain uuttera tutkija, prof. H. Väyrynen, joka päiväkirjamerkinnöissään mainitsee Hirvivaarassa esiintyvan huomattavia määriä kyaniittia. Toisen maailmansodan päätyttyä kiinnitti johtaja 1. Karhula huomionsa Hirvivaaraan. Hänen aloitteestaan ryhdyttiin Hirvivaaraa tarkemmin tutkimaan louhimalla myös laboratoriokokeita varten jonkin verran kyaniitti-pyrofylliittikiveä. Näiden tutkimustöiden yhteydessä ylioppilas Ole Lindholm laati Hirvivaaran alueesta petrografisen kuvauksen ja esitti tutkimuksensa tulokset fil. kand. tutkintoa varten vaadittuna erikoistyönii (Lindholm, 1950). Kun Hirvivaaralla tehdyt geologiset havainnot antoivat perustellun aiheen olettaa kyaniittia ja pyrofylliittiä esiintyvan mahdollisesti muuallakin karelidisedimenttien pohjamuodostumissa, ryhdyttiin geologisen tutkimuslaitoksen toimesta kesällä 1950 etsimään uusia esiintymiä Kolin- Hirvivaaran välisellä alueella. Seuraavassa selostetaan tämän, vajaan kesän kestäneen ja sangen'niukoin työvoimin suoritetun tutkimustyön päätulokset.

9 KYANIITTI, ANDALUSIITTI JA PYROFYLLIITTI K y a n i i t t i eli d i s t e e n i on alumiinisilikaatti A1,SiO,. Puhdas kyaniitti sisältää: A1, % ja SiO, %. Kyaniitti esiintyy tavallisesti pitkähköinä, trikliinisinä, väriltään useimmiten sinisinä kiteinä, mutta harvinaisia eivät myöskään ole säteettäiset aggregaatit (Kuva 2). Kiteillä on kolme hyvää lohkosuuntaa. Kovuus on 4-7. Tiheys Hauras. Kyaniitti on metamorfisten kivilajien mineraali, jonka oikean ympäristön muodostavat gneissit ja liuskeet. Usein kyaniittia tavataan yhdessä andalusiitin, stauroliitin, rutiilin ja eräiden muiden vuorijonoliikuntoja suosivien mineraalien kanssa. Hirvivaarassa kyaniitin seuralaisena on pyrofylliittia. Kaupallista merkitystä omaavat kyaniittiesiintymät ovat koko maailmassa verrattain harvinaisia. Kyaniitin tuottajamaista tunnetuin on Intia, josta massamaista, hienorakeista kyaniittia viedään sekä Amerikkaan että Eurooppaan. Kyaniittia on viime aikoina alkanut tuottaa myös brittiläinen Itä-Afrikka ja Etelä-Afrikan liittovaltio. U.S.A:ssa on joukko kyaniittikaivoksia, mutta niiden tuotanto ei riitä tyydyttämään kysyntää. A n d a 1 u s i i t t i on alumiinisilikaatti, jonka kemiallinen kokoomus on sama kuin kyaniitin. Esiintymistavaltaan andalusiitti muistuttaa hyvin paljon kyaniittia kuuluen metamorfisten kivilajien mineraaleihin. Andalu-. siitin kovuus on 7.5 ja ominaispaino Louhintakelpoiset, puhtaat andalusiittiesiintymät ovat harvinaisia. P y r o f y 1 1 i i t t i eli a g a 1 m a t o 1 i i t t i on vesipitoinen alumiinisilikaatti, jonka kokoomus voidaan merkitä kaavalla: A1,03. 4Si0,. H,O. Puhdas pyrofylliitti sisältää: A1,0, 28.3 %, SiO, 66.7 % ja H,O 5.0 %. Kauppapyrofylliitissä on epäpuhtautena vaihtelevia määriä serisiittiä ja kvartsia. Pyrofylliitti on pehmeä mineraali muistuttaen tässä suhteessa talkkia. Tavallisesti pyrofylliitti esiintyy valkoisena, kellertävänä tai harmaana suomumaisena massana (Kuva 3). Hirvivaarassa tavataan myös säteettäisiä, kuitumaisia pyrofylliitti-aggregaatteja. Fysikaalisilta ominaisuuksiltaan pyrofylliitti poikkeaa huomattavasti edellä kuvatuista mineraaleista, kyaniitista ja andalusiitista. Pyrofylliitin

10 Kuva 2. Pitkäsalöista kyaniittia. Hirvivaara, Eno. Fig. 2. Kyanite roeks front Hirchra, Eno conimune..a, Eno. FQ. 3. Pyrophyllite frojx occlirrence of Porraskorpi. Hircicaurn, Eno.

11 kovuus on vain 1-2.5, ominaispaino , sulamispiste korkea. Lohkeavuus epätasainen, lehtimäinen. Pyrofylliitin yleisestä geologisesta esiintymistavasta ei ole käytettävissä paljonkaan tietoja. Näyttää siltä, että pyrofylliitti monessa tapauksessa on hydrotermistä alkuperää, mutta saattaa pyrofylliittiä syntyä myös Al-rikkaiden mineraalien mtluttumistuloksena. LOUHINTA Edellä on jo viitattu kyaniitin geologiseen esiintymistapaan. Kyaniitin separoimiseksi erilleen seuralaismineraaleistaan on louhittu kivi murskattava, jauhettava ja luokiteltava. Kunkin esiintymän luonteesta riippuen on tämän jälkeen valittava sopivat menetelmät kyaniitin rikastamiseksi, mikäli tämä on tarpeellista. Yleisimmistä rikastamismenetelmista mainittakoon flotaatiomenetelmä, gravitatiivinen rikastus ja +&ägneettinen separointi. Tuotteen peseminen ja seulominen on monissa tapauksissfi välttämätöntä. Joskus kyaniittikvartsiittia kuumennetaan ja jäähdytetään äkillisesti, jolloin kyaniittirakeisiin liittyvä kvartsi saadaan hajoamaan. Erittäin laajassa mittakaavassa harjoitetaan pyrofylliitin louhintaa Japanissa, jossa talkkiesiintymien niukkuuden takia teollisuus käyttää pyrofylliittiä talkin asemasta. Vuonna 1939 Japanissa oli toiminnassa 55 pyrofylliittikaivosta tai -louhosta, joiden kokonaistuotanto kohosi tonniin. U.S.A:ssa on pyrofylliittiä toisen maailmansodan jälkeen louhittu Pohjois-Carolinassa, Kaliforniassa ja Pennsylvaniassa. Kyaniittia ja andalusiittik käytettiin teollisuusmineraaleina sangen vähän ennen ensimmäistä maailmansotaa. Lentokoneteollisuuden kehittyessä ovat nämä yksinkertaiset alumiinisilikaatit muodostaneet raakaainelähteen moottoreiden sytytystulppaposliinille. ~aajem~aa' käyttöä kyaniitti ja andalusiitti ovat kuitenkin saavuttaneet tulenkestävänä materiaalina. Kuumennettuna sopivaan lämpötilaan alumiinisilikaatit muuttuvat mulliitiksi, josta valmistetuilla tuotteilla on suuri lujuus ja suuri lämmönkestokyky. Paitsi talkin korvikkeena voidaan pyrofylliittiä käyttää moniin muihin tarkoituksiin. Vuonna 1927 R. T. Vanderbill Co alkoi käyttää pyrofylliittiä keraamisten tuotteiden valmistukseen ja muutamia vuosia myöhemmin mainittu yhtiö hankki patentin menetelmälle, jonka mukaan pyrofylliittiä olennaisena raaka-aineena käyttäen valmistetaan lattia- ja seinätiiliä (Ladoo and Myers 1951). Pyrofylliitti soveltuukin hyvin keraamisten ja posliini-

12 tuotteiden valmistukseen ja muodostaa raaka-ainepohjan tulenkestäviä tuotteita valmistavalle teollisuudelle. Japanin huomattavan laajasta pyrofylliittituotannosta menee n. 60 % tulenkestavien tiilien valmistukseen. Maasälvän ja pyrofylliitin seosta on lasitehtaissa menestyksellisesti kokeiltu alumiinin raaka-aineena. Pyrofylliitin talkkimaiset fysikaaliset ominaisuudet tekevät mahdolliseksi käyttää tätä mineraalia samoihin tarkoituksiin kuin talkkia, kuten jo edellä on sanottu. RINTA Kyaniitin kauppahinta riippuu sen Al,03-pitoisuudesta. Pohjois- Amerikan Yhdysvallat tuottavat huomattavia mäiiriä kyaniittia Intiasta maksaen siitä omissa satamissaan doll. tonnilta. Intialaisen kyaniitiii Al,03-pitoisuus on %. U.S.A:n omista kaivoksista nostettu kivi jauhetaan ja rikastetaan vaahdottomalla. Näin saatu hienorakeinen rikaste on halvempaa kuin intialainen kyaniitti maksaen keskimaärin vain doll./ton. Pyrofylliitin hinta vaihtelee tuotteen puhtauden ja ki4,yttöominaisuuksien mukaan. U.S.A:ssa sen keskihinta on pysytellyt 10 doll. paikkeilla tonnilta. Talkki ja pyrofylliitti ovat toisiinsa verrattavissa sekä käyttönsä että hintansa puolesta. Esimerkkinä p-vrofylliitin tuotannosta mainittakoon Pohjois- Carolina, jossa vuonna 1946 louhittiin pyrofylliittiä tonnia, rahaarvoltaan dollaria. TUONTI Maamme tulenkestäviä tuotteita valmistava teollisuus on tähän asti toiminut ulkomailta hankittavan raaka-aineen varassa. Osittain on tuotettu tulenkestäviä tiiliä, osittain tällaisten tiilien valmistukseen soveltuvaa savea. Mikäli jätämme kyaniitti-, pyrofylliitti- ja andalusiittiesiintymät huomioonottamatta, on todettava, että maassamme on erittäin niukasti tulenkestavien tuotteiden valmistukseen kelpaavia mineraalisia luonnontuotteita. Mainitsemisen arvoisia lienevät ainoastaan eräät Itä- ja Pohjois- Suomen kaoliiniesiintymät, mutta niidenkin taloudellinen merkitys on vähäinen pitkien kuljetusmatkojen takia. Tästä syystä käsittää ulkomaan tuontimme huomattavia määriä tiiliä ja savea, kuten voidaan todeta ulkomaan kauppaa koskevasta tilastollisesta vuosikirjasta. Alla on muutamia tätä seikkaa selventäviä numerotietoja vuodelta 1957'.

13 Tuonnin miiiirii ton Tuonnin arvo mk Savi..., ,g : - Talkki , : -- Tulenkestävät tiilet , : - Tiilet, muut sekä lattia- ja seinälaatat ja kaekelit , i : - Yhteensli , : - Savien ja tiilien lisäksi tuotamme vuosittain huomattavia määriä tulenkestäviä keraamisia tavaroita, joita ei ole luettelossamme mainittu. Puheena olevan alan kokonaistuonti vuonna 1957 kohoaa siis hyvän joukon yli 800 milj. mk:n. Vaikkakaan tämä rahamäärä koko ulkomaankaupassamme ei sanottavia merkitse, on syytä kumminkin todeta, että tällä valuuttamäärällä tuotetaan maahamme sellaisia mineraalisia raaka-aineita, joita on mahdollisuus joko kokonaan tai ainakin osaksi korvata kotimaan tuotteilla. TUTKIMUSALUEEN GEOLOGISET PAAPIIRTEET Tutkittu alue käsittää 3-5 km leveän ja noin 25 km pitkän, luodekaakko-suuntaisen vyöhykkeen Pielisen lounaisrannalla, Pohjois-Karjalassa. Alueelle luonteenomaisia näkymiä ovat karjalaiset, avarat vaaramaisemat rotkomaisine laaksoineen ja kauempana siintävine vesineen. Geologisesti tämä hämyisten korpien maa sijaitsee ikivanhan, itäisen graniitti-gneissialueen ja läntisen karjalaisen vuorijonojakson rajavyöhykkeellä. Oheinen kartta (Kuva 4) antaa lukijalle yleiskuvan tutkimusalueen geologisesta rakenteesta. Jo karttakuvaa silmäillessä kiintyy varmaan huomio kivilajien jakaantumiseen tutkimusalueella aivan määrätyllä tavalla. Lännessä ovat vallitsevina kivilajeina vaaleat kvartsiitit, joihin liittyy konglomeraatteja ja joukko enemmän tai vähemmän metamorfoituneita happamia liuskeita. Kovin yleisiä näyttävät 1änsilohkolla olevan emäksiset intruusiot.1) Viimemainitut muodostumat ovat liuskeita selvästi leikkaavia ja tästä syystä niitä nuorempia. Karjalaisen orogenin tutkijat ovat nimittäneet karttakuvan vaaleita kvartsiitteja konglomeraattisine välikerroksineen jatulisarjaksi. Stratigrafisesti konglomeraatit ja niihin liittyvät karkearakeiset liuskeet kuuluvat Karelidien pohjamuodostumiin. 1) Oheisiin karttoihin (vrt. esim. Kuva 4) emaksiset intruusiot on merkitty doleriitteina tai diabaaseina. Kemialliselta kokoomukseltaan ja petrografiselta rakenteeltaan ne ovat hyvin vaihtelevia kivilajeja. Tavallisesti nama kivilajit ovat uraliittirikkaita ja varsin emäksisii. Plagioklaasia sisältavilla tyypeilla on selva ofiittinen rakenne maasälvan muodostaessa punertavan harmaita tai vihertavia liistakkeita. Emäksiset intrusiivikivilajit ovat joskus tasarakeisia, joskus jopa hienorakeisia gabromaisia kiviä.

14 Kuva 4. Geologinen yleiskartta tutkiniusalueesta. 1 Graniittigneissi, 2 Kvartsiitti, 3 Arkoosi- ja serisiittjkvartsiitti, 4 Kyaniitti- ja pyrofylliittikvartsiitti, 5 Stauroliittiliuske, 6 Konglomeraatti, 7 Emäksisia intrusiivikiviä. F9. 4. General Geological Map of Koli-Hirvivaara dktrict. 1 Grande gneks, 2 Quartzite, 3 Arkose and Sericite Qwlrtzite, 4 Kyanite- nnd pyrophyllite-bearing Quartzite, 5 Staurolite schist, 6 Conglomerate, 7 Basic intrusive rocks.

15 Pielisen länsirannalla, keskimäärin 1-2 km levyisenä suikaleena on vanhaa graniittigneissikalliota näkyvissä (vrt. Väyrynen 1954, s. 118). Edellä mainittujen pohjamuodostumain ja niiden alustana olevan graniittigneissin välinen rajaviiva kulkee loivasti kaarrellen suunnassa NNW-SSE. Tämän rajavyöhykkeen länsipuolella tavataan siis Karelidien kivilajeja, itäpuolella pääasiassa graniittignei~siä.~) Graniittigneissin ja karjalaisten liuskeiden välinen rajavyöhyke on maastossa helposti havaittavissa. Vesivaaralta (Kuva 4) pohjoiseen pain kohti Kolia mentäessä muodostaa kivilajien välisen kontaktivyöhykkeen yhtenäinen, jyrkkärinteinen tektoninen laakso. Laaksoa ympäröivissä kivilajeissa voidaan todeta liikuntojen merkkejä. Hirvivaaralla ja sen eteläpuolella heikkeneviit rajavyöhykkeen tuntomerkit, joskin kivilajit jatkuvasti ovat voimakkaasti tektonisoituneet. Edella sanotun mukaisesti rakentuu tutkimusalueen kallioperä suurelta osalta vaaleista, usein selvasti klastillisista kvartsiiteista. Karelidien ansiokas tutkija Vayrynen on vakuuttavalla tavalla selittänyt Kolin-Kaltimon jakson kvartsiitit pääosiltaan»vieraspaikkakuntalaisiksis, alloktonisiksi muodostumiksi. Väyrysen käsityksen mukaan (vrt. Väyrynen 1954, s. 236) Pielisen liinsirannan kvartsiitit ovat mahtavina laattoina lännestä pain työntyneet nykyisille paikoilleen. Laattojen etenemisen kauemmas itää kohti pysäytti vanha graniittigneissialue, jonka reunaa vasten kvartsiittilaatat puristuivat. Laattaliikuntojen johdosta kasaantui kvartsiittisia sedimenttejä tavallista runsaammin Kolin-Kaltimon väliselle vyöhykkeelle, missä kvartuiittilaatat suomumaisesti ahtautuivat toinen toistensa päälle. Liikuntojen yhteydessä on emäksistä magmaa tunkeutunut sedimenttipatjojen väliin. Näin syntyivät tutkimusalueen emäksiset intruusiot, joita tavataan vahvoina kerrosjuonina kvartsiittilaattojen välissä tai liuskeita leikkaavina juonimaisina muodostumina. KYANIITTI- JA PYROFYLLIITTIESIINTYMAT GEOLOGINEN SIJAINTI Tutkimusaluetta esittäviissa geologisessa yleiskartassa (Kuva 4) kyaniitti- ja pyrofylliittiesiintymät on merkitty mustalla raidalla. Karttakuvaa lähemmin tarkasteltaessa huomataan Al-silikaattien löytöpaikkojen geologi- l) Graniittigneissilla on selvästi gneissimainen ulkoasu, saattaapa se joskus olla hyvinkin liuskeista. Kivi on väriltään punertavaa tai vihertävän harmaata. Biotiitti on kerääntynyt pitkanomaisiksi kasaumiksi, joita tavataan hajallaan kvartsin ja punertavan maasalvan muodostamassa perusmassassa. Mikrokliinia on sieila taaila hajarakeina. Laheila jatulimuodostumi~n kontaktia graniittigneissi on vahvasti tektonisoitunut, joskus jopa ~nylonisoitunut. Punaista mikrokliinigraniittia tavataan epäsaannöllisinä juonina ja kasaumina graniittigneississa.

16 sessa sijainnissa hyvin selvää säännönmukaisuutta. Kaikki tunnetut esiintymät sijaitsevat karelidisedimenttien ja graniittigneissin valisellä kontaktivyöhykkeellä löytöpaikkojen muodostaessa siten Hirvivaaralta Kolille ulottuvan esiintymäketjun. Al-silikaatteja tavataan tosin muuallakin karelidisedimenteissä, mutta karttaan merkityissä paikoissa Al-pitoisuus on tavallista suurempi. Stratigrafisesti nämä esiintymät liittyvät Karelidieii pohjaliuskeisiin, lähelle vanhan graniittigneissin kontaktia. Hirvivaarassa, kyaniitti- ja pyrofylliittirikkaan vyöhykkeen päällä on paksuudeltaan vaihteleva konglomeraattipatja, joka puolestaan muuttuu kerrossarjassa ylöspäin siirryttäessä melko terävästi karkearakeiseksi kvartsiitiksi (Kuva 5). Tälle kvartsiittityypille oman leimansa antavat ohuet magnetiittiraidat ja siellä täällä välikerroksina esiintyvät pienimukulaiset konglomeraattikerrokset. Karkea kvartsiitti vaihettuu kattopuolella väriltään vaaleaksi, paikoin lasimaiseksi, puhtaaksi kvartsiitiksi, jota nyt varsin yleisenä kivilajina tavataan tutkimiisalueella korkeimpien vaarakallioitten kalottina. Heikkoa ja epätasaisesti jakaantunutta kyaniittipitoisuutta on tavattu sekä konglomeraattivyöhykkeessä että sen päällä sijaitsevassa kvartsiitissa. Yleensä kuitenkin näissä kerrostumissa kyaniittipitoisuus on vähäinen, harvoin muutamia prosentteja korkeampi. Hietasen (Hietanen 1938) tutkimusten mukaan Kolin kvartsiitti sisältaa kyaniittia 7.8 %. Kyaniittirikkaita ovat tutkimusalueen kvartsi-kyaniittijuonet. Näiden juonien merkitys on kuitenkin ekonomisessa mielessä sangen vähäinen, sillä juonien epäsäännöllinen sijainti ja yleensä vaatimattomat mittasuhteet vaikeuttavat niiden hyväksikäyttöä. Sen sijaan kyaniittipitoiset kvartsiitit tarjoavat kiitollisemman raaka-ainelähteen kyaniitin ja pyrofylliitin teollisessa mielessä tapahtuvalle tuotannolle. Seuraavassa on lyhyesti esitetty Al-silikaattien esiintymistapa tuntemissamme esiintymissä Kolin-Hirvivaaran valisellä alueella. Koli... Kyaniittijuonia Severinkallio... Kyaniittijuonia Pitkasuo..... Kyaniittikvartsiittia Vesivaara Kyaniittijuonia ja pyrofylliittiliusketta Hirvivaara Porraskorpi. Kyaniittijuonia, kyaniittikvartsiittia ja pyrofylliittiliusketta Ilokallio..... Kyaniittikvartsiittia ja andalusiittiliusketta Höllärinvaara.. Serisiitti- ja stauroliittiliusketta

17 HIRVIVAARA Herajärven ja Pielisen välisellä kannaksella, Herajoen itärannalla sijaitsee Hirvivaara (Kuvat 1 ja 4). Tämä, muutaman sadan metrin levyinen ja hieman yli yhden kilometrin pituinen, pitkänomainen kallio kohottaa lakensa n. 60 m ympäristöään ylemmäksi. Hirvivaaran eteläpään korkeinta huippua sanotaan Ilokallioksi, pohjoista kärkeä Porraskorveksi. Vaaran pituussuunta on NNW-SSE. Matkaa lähimmästä kaupungista, Joensuusta, on Hirvivaaralle 45 km. Hirvivaaran jyrkillä kalliorinteillä on lukuisia paljastumia, joiden perusteella kivilajien vaihteluita ja karelidisedimenttien kerrosjärjestystä on voitu sangen seikkaperäisesti selvitellä. Havaintojen päätulokset on esitetty oheisessa piirroksessa (Kuva 5), joka kuvaa Hirvivaaran rakennetta E-W suuntaisessa pystyleikkauksessa. Kuva 5. Hirvivaaran geologinen rakenne. Liuskeisuutta vastaan kohtisuora leikkaus. Merkkien selitykset tekstissä. Fig. 5. The sehe,,iotic vertical section of Hirvivaara across the strike of schistosity. a Quartzite, white und partly glass-like, b Qwrtzite, coarse-grained. Conglovierates and thin Stripes of magnetite sand oeeur in this quartzite-type. c Conglomerate, d Kyanite- and pyrophyllite-bearing quartzite, e Andalusite schist (in Ilokallio), f Chlorite schist, g Granite gneiss. Kivilajien kerrosjärjest y s Hirvivaarassa: a Kvartsiitti; valkoinen, lasimainea. b Karkeita kvartsiiteja; magnetiittiraitaisia, välikerroksina pienimukulaista konglomeraattia. c»rajakonglomeraattiw; ei esiinny yhtäjaksoisesti. d Kyaniittikvartsiitti.

18 e Andalusiittiliuske; havaitaan Ilokalliossa (Kuva 6). f Kloriittiliuske; Ilokalliossa kloriitin ohella on myös kloritoidia. g Graniittigneissi; pohjamuodostuma. Eri vyöhykkeet vaihettuvat toisikseen v ä h i t e 11 e 11 eikä edes kontakti graniittigneissiä vasten näytä olevan terävä. Silmiinpistävä piirre edellä kuvatussa sedimenttisarjassa on se, että alimpana tavataan hienorakeisia sedimenttejä (kerrokset f ja e) ja ylempänä karkearakeisempia (kerrokset d ja c), mikä viittaisi ylösalaiseen kerrosjärjestykseen. Vasta )>rajakonglomeraatin(kerros c) yläpuolella alkaa normaali kerrosjärjestys raesuuruuden perusteella sedimentation kulkua arvostellen. KVARTSIITIT JA KVARTSIITTI-KONGLOMERAATTIKERROKSET Hirvivaaran länsirinteellä on parissa paikassa paljastuneena puhdas valkoinen, jonkin verran lasimainen kvartsiitti (Kuva 5, a). Tätä kvartsiittityyppiä tavataan korkeimpien vaarojen rakennusaineena (vrt. cdellä s. 15) kautta koko bjatulijakson, aina Kolin pohjoispuolelta kauas kaakkoon Kaltimon komeille vaaramaisemille saakka. Vaalea, puhdas kvartsiitti vaihettuu varsin huomaamattomasti karkearakeisemmaksi sedimentiksi, karkeaksi kvartsiitiksi (Kuva 5, b) alempana vaaran rinteellä. Karkea kvartsiitti sisältää selvästi havaittavia määriä magnetiittia. Useassa tapauksessa magnetiitti on kasaantunut liuskeisuuden suuntaisiksi, muutaman mm:n läpimittaisiksi raidoiksi. Välikerroksina karkeassa kvartsiitissa on konglomeraattia, jonka pallot ovat sangen pieniä ja usein teräväsärmäisiä kvartsimukuloita. Karkearakeisten kvartsiittien alimman osan muodostaa katkonaisesti esiintyvä konglomeraattikerros, josta tässä kirjoituksessa on käytetty Lindholmin esittämää nimitystä >>rajakonglomeraatti,. Rajakonglomeraattia (Kuva 5, c) on joskus jopa kymmenien metrien paksuisina patjoina, mutta Hirvivaaran pohjoisosissa on rajakonglomeraattikerroksen paksuus vain vajaa metri1) Kuitenkin voidaan todeta, että tämä kerros on yleensä erittäin selvä ja helposti havaittavissa oleva muodostuma. Rajakonglomeraattihorisontin alla sijaitsevat varsinaiset kyaniitti- ja pyrofylliittiesiintymät (Kuva 5, d), joita Hirvivaaralla on kaksi: Ilo7callio ja Porraskorpi. 1) Hirvivaaran rajakonglomeraatti: Pallot tavallista suurempia, halkaisija noin 6 cm. Suurimpien pallojen läpimitta yli 16 cm. Kaikki pallot ovat juonikvartsia. Mukulat hyvin pyöristyneitä, silti rikkoutuneita. Pallojen raoissa magnetiittia. Yleensä kvartsimi~kulat hajallaan pitkin kongloineraattikerrosta, mutta Porraskorven koelouhoksen yläpuolella näyttävät kvartsipallot ryhmittyvän kahteen erilliseen, n. 20 cm paksuiseen vyöhykkeeseen. Pallojen välinen iskos on kvartsia, kiillettä ja magnetiittia, ehkä vähän myös kyaniittia. Kerroksen suunta N35-500W, kaade 40 SW. Porraskorven koelouhoksen kohdalla on rajakonglomeraatin kontakti alustaansa vastaan liiikupinta (Lindholmin mukaan). Täliä hankauspinnalla on hyvin runsaasti 3-4 cm pituisia turmaliinineulasia. Neulaset ovat keskenään samansuuntaisia kallistuen 35"SSW. Hirvivaaran eteläpäässä (Ilokalliossa) ei rajakonglomeraattia ole tavattu.

19 ILOKALLIO Ilokallion (Kuva 6) kvartsiitissa on kyaniittia porfyroblasteina. Lisäksi on vaaran itärinteellä andalusiittiliusketta, kuten geologisessa kartassa on esitetty. Ilokallion vaalealle kganiittikvartsiitille antaa heikko hematiittipirote punertavan värisävyn. Kiven liuskeisuutta korostavat yhdensuuntaisesti asettuneet, jopa 7 cm pitkät kyaniittikiteet. Kyaniittiporfyroblastien kvartsiittisessa välimassassa tavataan paikoin jonkin verran serisiittiä ja hiukan myös magnetiittia. Kyaniittipitoisuus vaihtelee esiintymän eri osissa. Runsaimmin kyaniittia on Ilokallion kyaniittikvartsiittivyöhykkeen keskipaikkeilla paljastumissa, jotka kartassa (Kuva 6) on kuvattu tiheillä kyaniitin merkeilla. Kyaniittikvartsiitti vaihettuu vähitellen kerrossarjassa alaspäin mentäessä a 11 d a 1 u s i i t t i 1 i u s k e e k s i (Kuvat 5 ja 6). Kvartsiittinen perusmassa käy yhä serisiittipitoisemmaksi ja pyöristyneet andalusiittirakeet korvaavat kyaniittiporfyroblasteja. Andalusiittirakeet ovat noin 0.5 cm läpimitaltaan ja rakeiden välinen massa on varsin kompaktista, tiivistä JO :,, 1 d rn Kuva 6. Geologinen kartta Ilokallion kyaniittiesiintyinasta. _--....; 10 1 Graniittigneissi, 2 Kloritoidikloriittiliuske, 3 Andalusiittiliuske, 4 Kyaniittikvartsiitti, 5 Kvartsiitti, 6 Konglonieraatti, 7 Doleriitti, 8 Kvartsijuoni, 9 Venyma, 10 Puhkeama. Fig. 6. Geological Map of Ilokallw kyanite-quartzite deposit. 1 Granite gneiss, 2 Chloritoid-chlorite schist, 3 zlndnlusite schist, 4 Kyanite-quurtzite, 5 Quartzite, 7 Dolerite, 6 Qunrtz zein, 9 Lineation, 10 Ozctwop.

20 tavaraa. Tätä osoittaa myös se, että kiveä lohkaistaessa särkyvät myös andalusiittiporfyroblastit. Väriltään kivi vaihtelee heikosti vihertävästä vaalean ruskean punaiseen. Paikoin tämä kivilaji on voimakkaasti tektonisoitunut (liikuntojen johdosta). Tällöin andalusiittiporfyroblastit ovat hävinneet ja niiden tilalle on tullut pieniä kloritoidiporfyroblasteja. Näin on käynyt varsinkin kerr~ssarjan alaosassa. Kyaniittikvartsiitissa seka andalusiittiliuskeessa tavataan yleisesti pieniä rutiilikiteitä. Kloritoidiliuskeessa rutiili on kerääntynyt ohuibsi juoviksi, jotka keltaisen värinsä vuoksi hyvin näkyvät liuskeessa. Pelkästään paljastumien perusteella voidaan todeta kyaniittikvartsiittia esiintyvän Ilokalliossa alueella, jonka laajuus on noin 100 x 70 m. Liuskeisuuden kulku vaihtelee NIOOE-N30 W ja kaade 50"-70 W tai SW. Tämän perusteella kyaniittikvartsiittikerroksen paksuus on noin 55 m. Jos laskemme esiintymän mittasuhteiltaan muuttumattomana ulottuvan 50 m:n syvyyteen, olisivat kyaniittikvartsiittivarat m3. Kivilajin tiheys vaihtelee kyaniittipitoisuuden mukaan 2. s 9-2. e 1. Ottamalla kiven keskitiheydeksi 2.9 saadaan kyaniittikvartsiittimääräksi tonnia. Rikastuskokeissa on kivestä saatu noin 33 % kyaniittia. Tämä saanti merkitsee ainakin tonnia kyaniittia, joka kyaniitin halvimmankin kauppahinnan (10 000: +on) mukaan merkitsee 2-3 miljardia markkaa. Andalusiittiliusketta on paljastumina noin m2:n laajuisella alueella. Olettaen, että tämä vyöhyke ulottuu syvyyttä kohti ainakin 25 m, saadaan andalusiittiliuskeen tilavuudeksi m3. Andalusiittikiveä voitaneen käyttää tulenkestävien tuotteiden valmistukseen sellaisenaan ilman lisäkustannuksia vaativia rikastusmenetelmia. PORRASKORPI Hirvivaaran jyrkän koillierinteen juurella, Porraskorvessa, on toinen kyaniittiesiintymä, jossa kyaniitin ohella on myös pyrofylliittia. Kyaniitti liittyy täällä, samoin kuin Ilokalliossa kvartsiittiliuskeeseen, mutta sen ohella on kyaniittia geologisesti toisenlaisessa muodostumassa, nimittäin k y a n i i t t i k v a r t s i j u o n e s s a. Tätä juonta on kesällä 1949 koelouhittu. Porraskorven alueen kallioperästa on laadittu geologinen kartta (Kuva 7). Kuten karttapiirroksestakin ilmenee, sijaitsee kyaniittikvartsiitti välittömästi ))rajakonglomeraatinfi alla. Itse kyaniittikvartsiitti ei kuitenkaan ole niin yhtenäinen ja selväpiirteinen muodostuma kuin geologisesta kartasta saattaisi päätellä, vaan kerrostuma on kyaniittipitoisuuteensa nähden melko epähomogeeninen. Paikoin on kyaniittikvartsiitti kovin okvartsirikaso, paikoin taas kyaniitti on myöhäisemmän metamorfoosin vaikutuksesta

21 Kuva 7. Geologinen kartta Porraskorven esiintyinasta. 1 Graniittigneissi, 2 Kloriittiliuske, 3 Kyaniittikvartsiitti, 4 Pyofylliittikvartsiitti, 5 ))Rajakongloineraattio, 6 Karkea kvartsiitti konglomeraattisine valikerroksineen, 7 Kyaniittijuoni, 8 Kyaniittilouhos, 9 Venyma, 10 Puhkeama. Fig. 7. Geologieal Map of Porraskorpi deposit. 1 Granite gneiss, 4 Chlorite schist, 3 Kyanite-quartzite, 4 Pyrophyllde-qwrtzite, 5 )>Border))-eonglot~~e~ate, 6 Coarse-grained qztrurtzite ctnd conglonzerate, 7 Kyanite vein, 8 Test-digging of kyanite, 9 Lineation, 10 Outwop. muuttunut pyrofylliitiksi. Andalusiittiliusketta vastaava horisontti näyttää kokonaan puuttuvan (vrt. Ilokallio, Kuva 6). Sen sijaan on Porraskorvessa kloriittiliuskevyöhyke, joka vastaa Ilokallion kloritoidiliusketta. PORRASKORVEN KIVILAJIT Kyaniittia sisältävän vyöhykkeen yläosassa, heti rajakonglomeraatin alla on kyaniittijuovaista kvartsiittia. Tämä kivilaji on