Romuvaaran alueen. Työraportti Jouni Saari. Helmikuu 1999

Transkriptio

1 Työraportti Romuvaaran alueen Jouni Saari Helmikuu 1999 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN HELSINKI, FINLAND Tel Fax

2 Työraportti Romuvaaran alueen SeiSmlsyys Jouni Saari Helmikuu 1999

3 Tekijäorganisaatio: Fortum Engineering Oy Rajatorpantie 8, Vantaa IVO Tilaaja: Posiva Oy Mikonkayu 15 A HELSINKI Tilausnumero: 9621/98/ AJH Tilaajan yhdyshenkilö: Aimo Hautajärvi Posiva Oy Konsultin yhdyshenkilö: Jouni Saari Fortum Engineering Oy Työraportti ~9-15 ROMUV AARAN ALUEEN SEISMISYYS Tekijä: Tarkastaja: 7u s~ FT, Jouni Saari pdk ~ FT, Pekka Anttila

4 Työraportti Romuvaaran alueen SeiSmlsyys Jouni Saari Fortum Engineering Oy Helmikuu 1999 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMA Abstract 1. JOHDANTO ROMUV AARAN YMPÄRISTÖ 500 KM SÄTEELLÄ Suurtektoniset piirteet Seismisyys ROMUVAARAN YMPARISTO 100 KM SATEELLA Geologian ja seismisyyden yleispiirteet Makroseismiset tutkimukset Historiallinen seismisyys Instrumenttikauden havainnot SEISMISYYDELTÄÄN MERKITTÄVIÄ ALUEITA Puolangan ja Kuusamon alueiden seismisyys Oulunjärven ympäristön seismisyys YHTEENVET LÄHDELUETTELO LIITE 1 Romuvaaran ympäristön geotektoninen kartta sekä alueella tapahtuneet maanjäristykset (M2::1.5).

6 Saari J., Romuvaaran alueen seismisyys. Posiva Oy, Työraportti TIIVISTELMÄ Posiva Oy tutkii Kuhmon Romuvaaran kallioperää Suomen ydinvoimalaitosten käytetyn polttoaineen loppusijoitusta varten. Tässä työssä tarkastellaan Romuvaaran alueen seismisyyttä osana Fennoskandian kilven yleistä seismisyyttä. Tutkimus kattaa alueen, joka ulottuu Romuvaarasta 500 km päähän. Tällä alueella on tehty vuodesta 1542 alkaen 845 maanjäristyshavaintoa. Näistä noin puolet (52%) on seismisin mittalaittein havaittujamaanjäristyksiä vuosilta Alueen aktiivisiromat seismisyysvyöhykkeet ovat Pohjanlahden länsiranta, Länsi Lappi, Vienanmeren alue ja Kuusamo-Perämeren vyöhyke. Vaikka Keski Suomen seismisyys on näitä alueita vähäisempää, voidaan Kuhmon eteläpuolella havaita Merenkurkusta Laatokan seudulle ulottuva seismisyysvyöhyke. Romuvaara on yli 100 km päässä Merenkurkku-Laatokka- ja Kuusamo-Perämeriseismisyysvyöhykkeistä niiden välissä olevalla seismisesti rauhallisella alueella. Sadan kilometrin säteellä Romuvaarasta on tapahtunut 9 maanjäristystä. Tapauksia on ollut Suomen olosuhteisiin nähdenkin vähän. Suomussalmen 1960 tapahtunutta maanjäristystä lukuunottamatta (ML =3.3) tämän alueen järistykset voidaan luokitella mikromaanjäristyksiksi (M<3.0). Lähin maanjäristys (1971, ML= 2.4) tapahtui 35 km Romuvaaran tutkimusalueesta länteen. Seismisyyden jakautuminen 200 km säteellä Romuvaarasta esitetään geotektonisella kartalla. Kohdealueen läheisyydessä esiintyy vallitsevana pitkät NW-SE suuntaiset!-luokan ruhjevyöhykkeet. Näitä leikkaavat harvalukuisemmat N-S- ja SW-NE-suuntaiset rakenteet. Romuvaara sijaitsee noin 1200 km 2 :n suuruisella pääosin miljoonaa vuotta vanhoista ortogneisseistä koostuvalla lohkolla. Seismotektonisissa tarkasteluissa pyrittiin seismisten vyöhykkeiden lisäksi tunnistamaan yksittäisiä seismisesti aktiivisia siirrosvyöhykkeitä. Tulkinnan luotettavuutta haittasi merkittävästi maanjäristysten pieni määrä ja epätarkka paikallistus. Siksi ei voida varmuudella poissulkea mahdollisuutta, että neljällä Oulujärven suunnalla tapahtuneella Suomen oloissa merkittävällä järistyksellä (M = ) voi olla yhteys Romuvaaran tutkimusaluetta reunustaviin!-luokan heikkousvyöhykkeisiin. Romuvaarasta katsoen lähimmät maanjäristykset liittyvät ilmeisesti pohjois-eteläsuuntaiseen Kuhmo-Suomussalmi vihreäkivivyöhykkeeseen.

7 Saari J., Seismicity in the Romuvaara area. Posiva Oy, Work Report ABSTRACT Posiva Oy studies the bedrock of Romuvaara in Kuhmo for the final disposal of the spent fuel from the Finnish nuclear power plants. This study deals with the seismicity of the Romuvaara area in relation to the general seismicity of the F ennoscandian Shield. The study covers an area within 500 km from Romuvaara. The area includes altogether 845 observations of earthquakes since About a half of those (52%) has been observed by seismic instruments during the years The most active belts of seismicity in the area are the Bothnian Bay region, in western Lapland, in the White Sea region and in the northern Bothnia-Kuusamo region. Although Central Finland is less active than the above mentioned belts of seismicity, a NW-SE oriented belt of relatively high seismic activity, from the southern part of the Bothnian Bay towards Ladoga, can be distinguished in the area south from the site. Romuvaara is within the belt of lower seismicity, separated by more than 100 km from the northern Bothnia-Kuusamo zone and the southern Bothnian Bay-Ladoga zone. Within a radius of 100 km from Romuvaara there has been altogether 9 earthquakes. The number of events is small even in the Finnish seismic circumstances. In spite ofthe 1960 Suomussalmi earthquake (ML =3.3), the events within this region were microearthquakes (M < 3.0). The nearest event (1971, ML = 2.4) occurred 35 km west from the site. The distribution of the seismicity within a radius of 200 km from Romuvaara is presented in a geotectonic map. The vicinity of the investigation site is dominated by long, NE-SW oriented, 1-order fracture zones. The other orientations of N-S and SW-NE for fracture zones, are less common. The Romuvaara site is at a long, 1200 km 2 block, main1y consisting of Ma o1d ortogneisses. ln addition to the seismic zoning, the aim of the seismotectonic interpretation was to identify individual active shear or thrust zones. The small number of seismic events together with their insufficient location accuracy prevented definite interpretation. Therefore, the possibility of a potential connection between the 1- order fracture zones bordering the block which includes the Romuvaara site and four exceptionally strong (M = ) earthquakes in the Oulujärvi direction cannot be ignored, when the seismic risk of the site considered. The closest events of the Romuvaara site seem to be related to the N-S oriented Kuhmo Suomussalmi greenstone belt.

8 1 1. JOHDANTO Posiva Oy tutkii neljällä paikkakunnalla kallioperän soveltuvuutta Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimalaitosten käytetyn polttoaineen loppusijoittamista varten. Vuosina tehtyjen alustavien paikkatutkimusten perusteella päätettiin yksityiskohtaisia paikkatutkimuksia jatkaa vuosina Romuvaarassa, Kivetyssä ja Olkiluodossa. Näiden lisäksi valittiin vuonna 1997 neljänneksi yksityiskohtaisten paikkatutkimusten kohteeksi Loviisan Hästholmen. Sijoituspaikka valitaan vuonna Alustavien paikkatutkimusten yhteenvetoraportissa (Teollisuuden Voima Oy 1992) todettiin erääksi mahdollisesti lisätarkastelua vaativaksi ilmiöksi maanjäristykset ja muut kallioperän liikkeet. Aikaisemmat yksityiskohtaisiin sijoituspaikkatutkimuksiin liittyvät selvitykset seismisyydestä ja seismotektoniikasta tehtiin Loviisan (Saari 1996), Olkiluodon (Saari 1997) ja Kivetyn (Saari 1998a) ympäristöstä. Tämän raportin tarkoituksena on selvittää Kuhmon Romuvaaran ympäristön seismisyyttä ja seismotektoniikkaa olemassaolevien maanjäristystietojen perusteella. Tutkimuksessa on käytetty pääasiallisena lähdeaineistona Helsingin yliopiston seismologian laitoksen julkaisemaa Fennoskandian maanjäristysluetteloa. Maanjäristyshavaintoja verrataan vastaaviita alueilta oleviin seismisiin, geodeettisiin, geologisiin ja tektonisiin tutkimuksiin. Tätä tutkimusta varten on geologian tutkimuskeskuksessa (GTK) tehty Kuhmon alueen yleispiirteinen ruhjetulkinta. Romuvaaran ympäristöksi on määritelty alue, joka ulottuu 500 km päähän Romuvaarasta. Tutkimuksen periaatteena on ollut edetä Kuhmon seutuun liittyvästä yleisestä seismisyydestä paikalliseen seismisyyteen. Samaa alueellista lähestymistapaa noudattaen edetään kallioperän rakenteiden kuvauksessa suurista rakenteista lähialueen paikallisiin rakenteisiin. Seismotektonisissa tarkasteluissa painopiste on alueella, joka on alle 100 km päässä Romuvaarasta. Tämän raportin tutkimusalue kattaa Suomen lisäksi alueita Venäjästä ja Ruotsista. Yleensä tutkimusalueen järistykset ovat olleet seismologiassa yleisesti käytetyn luokituksen (taulukko 1-1) mukaan pieniä. Poikkeuksena on kaksi noin 300 km päässä Romuvaarasta tapahtunutta keskisuurta järistystä. Näiden Vienanmerellä tapahtuneiden maanjäristysten magnitudeiksi on arvioitu 5.1 (1626) ja 5.2 (1967). Taulukko 1-1. Maanjäristysten magnitudiin perustuva yleisesti käytetty suuruusluokitus. Magnitudi (M) Luokitus M~7 suuri maanjäristys 5:::;M<7 keskisuuri maanjäristys 3:::;M<5 pieni maanjäristys 1 :::;M<3 mikromaanjäristys M< 1 ultramikromaan järistys

9 2 2. ROMUVAARAN YMPÄRISTÖ 500 KM SÄTEELLÄ 2.1 Suurtektoniset piirteet Suomi kuuluu kokonaisuudessaan Fennoskandian kilven alueeseen. Tälle on luonteenomaista kallioperän mosaiikkimainen rakenne, joka on syntynyt ilmeisesti jo varhaisprekambrisena aikana. Eri suuruusluokkaa olevia kalliolohkoja erottaa toisistaan siirrosten ja ruhjevyöhykkeiden verkosto. Maanjäristykset liittyvät näiden lohkojen liikuntoihin. Lähin mannerlaatan reuna on Pohjois-Atlantin selänteellä, jonka suunnasta tuleva puristus näyttäisi olevan Fennoskandian seismisyyden pääasiallinen aiheuttaja. Prekambrista Fennoskandian kilpeä rajaavina muodostumina ovat Kaledoniidit sekä paleotsooiset ja sitä nuoremmat sedimentit. Remuvaaran tutkimusalue sijaitsee noin miljoonaa vuotta vanhan arkeeisen, presvekokarjalaisen pohjakompleksin alueella (kuva 2-1 ). Remuvaara on likimain keskellä kilpeä suhteellisen kaukana sen reuna-alueista. Kaledoniidit ovat noin 600 km päässä Remuvaarasta länteen ja sedimentti-kivialueet yli 300 km päässä siitä. Sedimenttikivet ovat prekambrisen peruskallion päällä yleensä alle 1 km paksuisena kerroksena, jolla ei ole suoranaista yhteyttä seismisyyteen. Tutkimusalueen maanjäristykset tapahtuvat yleensä syvemmällä 5-20 km syvyydessä (Ahjos & Uski, 1992). 200 km PHANEROZOIC: Plutonic rocks Caledonides Autocth. cover PRECAMBRIAN: Sveconorwegian Jotnian 1 Ripllean Subjotnian (Rapakivi) Paleopr. plutonies Paleopr. supracrustals Archean Kuva 2-1 Fennoskandian kilven pääyksiköt ja sitä reunustavat muodostumat (Koistinen 1994). Ympyrän säde näyttää 500 km etäisyyden Romuvaarasta (Kolmio).

10 3 Seismisten syväluotausten perusteella laaditusta Mohon syvyyskartasta (Luosto 1997) näkyy, että Fennoskandian kilven kuori on erittäin paksu (kuva 2-2). Fennoskandian kilven kuoren kolmidimensionaalisessa rakenteessa näkyvät sen läpikäymät lukuisat tektoniset puristukset ja vetojännitykset Svekokarelidien alueella on havaittavissa kaksi itä-länsi-suuntaista ohuemman kuoren vyöhykettä. Toinen niistä kulkee likimain Suomenlahden korkeudella ja toinen pohjoisempana Perämeren pohjukan korkeudella. Ne ovat esitetyn tulkinnan mukaan (Haapala & Rämö 1992) syntyneet kuorta ohentaneen vetojännityksen seurauksena Tho t1o ho dop t.h tn Fennoecond lo by U. Luoelo 1996 h tl u.u l.e o f Se \u'a 1 oo r Uo t... u.,. of.,_, t11t l Soolo \ ' ss H 20' t: 25' E Kuva 2-2. Seismisiin syväluotaustutkimuksiin (25 kpl) perustuva Fennoskandian Mahon syvyyskartta. Kuoren syvyys on ilmaistu kilometreissä maanpinnasta. Tasa-arvokäyrien väli on 2 km (Luosto 1997).

11 Ma sitten, jolloin ohuemman kuoren alueille syntyivät rapakivimassiivit ja diabaasijuonet. Näiden vyöhykkeiden välissä on vyöhyke, svekofennialaisten vuorten juuret, jossa Mohon syvyys on km. Vyöhyke kulkee Vaasan eteläpuolelta Joensuun seudulle. Tämä törmäysreuna näkyy seismisissä ja sähkömagneettisissa luotauksissa arkeeisen ja svekofennialaisen vyöhykkeiden rajalla (Korja et al. 1994). Mohon syvyydessä ( km) esiintyy melko voimakkaita alueellisia vaihteluita. Suurin muutosgradientti (20 km/200 km) on Kaakkois-Suomessa (Korja et al. 1994), jossa kuoren paksuus kasvaa nopeasti 40 km:stä yli 60 km:iin (kuva 2-2). Keski Suomessa kuoren paksuuden muutokset ovat hitaampia. Romuvaaran kohdalla kuoren paksuus on noin 48 km. Fennoskandian kilpi on osa Euraasian laattaaja seismisyydeltään tyypillistä laatan sisäistä aluetta. Maanjäristykset ovat suhteellisen harvinaisia ja ne ovat yleensä magnitudiltaan pieniä verrattuna maapallon seismisesti aktiivisiin alueisiin. Lähin laattareuna on luoteessa sijaitseva Pohjois-Atlantin selänne, joka aiheuttaa luode-kaakko-suuntaisen puristuksen suurimmassa osassa Fennoskandian kallioperää. Tämä puristussuunta ilmenee vallitsevana maanjäristysten siirrostasoratkaisuihin, jännityskentän mittauksiin ja geodeettisiin havaintoihin perustuvissa tulkinnoissa. Tehtyjen tutkimusten perusteella Suomen maanjäristykset liittyvät useimmiten Pohjois Atlantin selänteeitä käsin vaikuttavaan luode-kaakko-suuntaiseen puristukseen. Poikkeuksena on Fennoskandian kilven pohjoisosa, jossa jännityskentän suunta on hajanaisempi (esim. Slunga, 1991 ja Wahlström & Assinovskaya 1997). Kallion rakosuuntien tilastollisen analyysin perusteella Etelä-Lapissa, noin Rovaniemen korkeudelle asti jännityskentän suunta noudattaa useimmiten Fennoskandian kilvellä vallitsevaa NW-SE-suuntaa. Pohjoisempana on NW-SE-suunnan lisäksi alueita, joissa puristuksen suunta on NE-SW tai E-W. Fennoskandian kilven pohjoisosissa jännityskentän suuntaan vaikuttavat mannerlaatan reunan muodon ja suunnan vaihtelut niillä laattareunan alueilla, jotka ovat suhteellisen lähellä pohjois-lappia ja Vienan Karjalaa sekä Kuolan aluetta (Wahlström & Assinovskaya 1997). Suomen kallioperän liikuntoihin liittyy myös jääkauden jälkeinen maankohoaminen, joka on suurimmillaan Perämerellä Skellefteån edustalla, (kuva 2-3) no1n 9 mm vuodessa. Romuvaaran kohdalla maa kohoaa noin 5-6 mm vuodessa. Geodeettisissa mittauksissa on todettu, että maannousu ei tapahdu tasaisesti, vaan kallioperän eri osat nousevat eri nopeuksilla. Lohkojen välisen liikkeen on arvioitu olevan noin 10 % - 20 % maankohoamisen kokonaisarvosta (Veriö et al. 1993). Kallioperän lohkojen edestakainen liike aiheuttaa sen, että kallioperässä esiintyvät siirrokset säilyvät pieninä suhteessa maankohoamisen kokonaisarvoon. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan maankohoamiseen vaikuttaa myös maankuoren sisäinen ja alapuolinen rakenne (Wang 1998). Kolmas kallioperän liikkeisiin vaikuttava tekijä on kallion rikkonaisuus. Maankuoren jännitykset pääsevät purkautumaan lohkoja rajaavia ruhjevyöhykkeitä pitkin

12 5 tapahtuvana liikkeenä. Liike tapahtuu pääasiassa aseismisesti ryömintänä, mutta ilmenee myös maanjäristyksinä. Loviisan alueen seism1s1ssa mittauksissa on todettu mikromaanjäristysten liittyvän selvästi alueen ruhjevyöhykkeisiin (Saari 1996). Kaiken kaikkiaan Suomen maanjäristysten voidaan ajatella syntyvän laattatektonisten voimien, maankohoamisen ja paikallisten tekijöiden (paikallinen geologia ja tektoniikka) kombinaationa. Suomen seismotektoniikkaa on kuvattu yksityiskohtaisemmin erillisessä selvityksessä (Saari 1992)... ~ Kuva 2-3. Nykyinen maankohoaminen Suomessa (Kakkuri 1997). Arvot millimetreissä. 2.2 Seismisyys Tutkimusalueen seismiset havainnot voidaan jakaa ihmisten tekemiin makroseismisiin havaintoihin ja seismografeilla mitattuihin havaintoihin. Tutkimusalueen reunan tuntumassa Länsi-Lapissa ja Norjan pohjoisosissa tehdyissä geologisissa tutkimuksissa on havaittu todisteita maanjäristyksistä, jotka liittyvät jääkauden jälkeiseen sulamisvaiheeseen noin 9000 vuotta sitten (Vuorela 1990).

13 6 Varhaisimmat makroseismiset havainnot perustuvat kirkonkirjoihin, sanomalehtiartikkeleihin ja paikallisen väestön tekemiin muistiinpanoihin. Tyypillistä onkin, koska "havaintopisteitä" on ollut erittäin harvassa, että maanjäristyshavainnot ovat aluksi joko hyvin paikallisia tai erittäin laajalta alueelta. Väestönkasvun sekä kirjoitustaidon ja lehdistön yleistymisen myötä on "havaintopisteiden" määrä lisääntynyt, varsinkin rannikkoseudun ja vesistöjen ulkopuolella. Maanjäristyshavaintojen lisääntyminen 1800-luvulla ja niiden jakautuman muutos heijastaa ehkä enemmän asutuksessa tapahtuneita muutoksia kuin muutoksia seismisyydessä (kuva 2-4). 1 ".., ~.-.,,_ { o < -<~ \,, 0\ t; ~ <.. '--..,~ ~ 500km \ r' -.../ -..,._~ Kuva 2-4. Romuvaaran ympäristössä havaitut maanjäristykset ennen 1800-lukua (avoin ympyrä) ja 1800-luvulla ( umpinainen ympyrä). Päällekkäisiä episentrejä ei ole eroteltu. Maanjäristysten vaikutuksia elollisiin olentoihin, rakenteisiin, topografiaan ja muuhun ympäristöön kuvataan intensiteettiasteikolla (taulukko 2-1 ). Suomessa havaitut maksimi-intensiteetit ovat olleet välillä II-VI. Tilastollisesti arvioitaessa on Suomen maanjäristysten maksimi-intensiteetin ylärajaksi seuraavien vuoden aikana saatu Imax= VI-VII (Ahjos et al. 1984). Instrumentaalisten havaintojen kausi alkoi luvun vaihteessa. Tarkka ajankohta riippuu siitä miten kattavaa seismistä asemaverkkoa kulloinkin pidetään

14 7 riittävänä. Suomessa lähimaanjäristystutkimuksiin soveltuvat lyhytperiodiset mittaukset aloitettiin vuonna Ahjos ja Uski (1992) katsovat Fennoskandian instrumenttimittausten alkaneen vuonna Seismisen asemaverkon parantuessa maanjäristyshavaintojen maara on kasvanut. Instrumenttikaudella kerättyjen intensiteettihavaintojen avulla on pystytty arvioimaan myös ennen instrumenttikautta havaittujen maanjäristysten suuruutta (makroseisminen magnitudi). Taulukko 2-1. Esimerkkejä MSK-intensiteettiastelkon luokitteluperusteista (Korhonen et al. 1978). 1 Todettavissa vain kojeiden avulla II Yksittäiset levossa olevat ihmiset havaitsevat 111 Muutamat henkilöt havaitsevat sisällä IV Useat henkilöt havaitsevat, astiat ja ikkunat helisevät V Kaikki sisällä ja useat ulkona olevat henkilöt havaitsevat, lievät vauriot heikoissa rakennuksissa mahdollisia VI Monet sisällä olevat henkilöt pelästyvät Ja ryntäävät ulos, monissa heikkorakenteisissa taloissa havaitaan lieviä vaurioita, muutoksia pohjaveden korkeudessa VII Useat henkilöt pelästyvät, monilla tasapaino vaikeuksia, muutamat heikot rakennukset vahingoittuvat pahoin, myös monet hyvin rakennetut rakennukset kärsivät lieviä vaurioita VIII Syntyy paniikkia, muutamat heikot rakennukset sortuvat, useimmat rakennuksista kärsivät kohtalaisia vaurioita, maaperään syntyy muutaman cm levyisiä halkeamia IX Yleinen paniikki, useimmat keskihyvät rakenteet kärsivät vakavia vaurioita ja jotkut sortuvat X Rakenteet tuhoutuvat yleisesti XI Huomattavia muutoksia maaperässä kuten leveitä siirroksia ja maanvyörymiä vuoristoseudulla Voimakkaita muutoksia pinnanmuodostuksessa, täydellinen tuho XII Tässä työssä on lähdeaineistona käytetty Fennoskandian maan järistysluetteloa, joka on pohjoismaisten tutkimuslaitosten yhteinen tietopankki. Luettelon instrumentaaliset magnitudit perustuvat Richterin paikalliseen magnitudiin. Eri alueilla sitä on modifioitu vastaamaan paikallisia olosuhteita. Alkuperäinen Richterin magnitudi perustuu Kaliforniassa tehtyihin havaintoihin, m1ssa kallioperä on toisenlainen kuin Fennoskandiassa. Jos maanjäristys on havaittu laajalla alueella on käytetty globaalimpia Ms- tai mb-magnitudeja. Eri laskentakaavailla saadaan likimain sama magnitudiarvo keskimäärin magnitudiyksikön tarkkuudella (Ahjos & U ski 1992). Ensimmäinen versio Fennoskandian maanjäristysluettelosta julkaistiin 1992 (Ahjos & Uski 1992), jonka jälkeen sitä on päivitetty vuosittain Helsingin yliopiston seismologian laitoksen toimesta. Luettelossa on havaintoja yli 600 vuoden ajalta ( ), noin

15 tapausta. Luettelon rajaama alue (55-88 N) x (1 0 W - 45 E) kattaa myös osia Fennoskandiaa reunustavista merialueista sekä Baltiasta ja Länsi-Venäjästä. Fennoskandian ensimmäinen tunnettu maanjäristyshavainto tehtiin 1375 Gotlannissa. Kuvassa 2-4 rajatulla alueella varhaisin havainto on vuodelta 1542 Vienanmereltä. Vanhimmat Suomen alueella tehdyt maanjäristyshavainnot ovat vuodelta 1610 Kouvolan läheltä Valkealasta ja vuodelta 1626 Paltamosta. Maanjäristysluettelon tapauksista lähes 65 o/o on havaittu vuoden 1980 jälkeen. Valtaosa näistä on Norjasta ja sen merialueilta. Paikallisten seismisten asemaverkostojen perustamisesta ja mittausherkkyyden parantumisesta johtuen maanjäristysluettelo sisältää nyt entistä pienempiä maanjäristyksiä. Mittausherkkyys ei ole tasaisesti jakautunut luettelossa rajatulle alueelle. Esimerkiksi Viron ja itäisen Fennoskandian kilven alueilla seisminen instrumentointi on merkittävässä määrin Suomen seismisen asemaverkoston varassa. Fennoskandian kilpi rajoittuu yleensä seismisesti rauhallisiin alueisiin. Poikkeuksena erottuvat Kaledoniidit ja Telemark-Vänemin alue, sekä Norjan mannerjalustan reuna, joilla seisminen aktiivisuus on suurempaa ja suurimmat magnitudit ovat noin yhden yksikön suurempia kuin kilpialueella yleensä. Seismisessä riskitutkimuksessa Suomessa tapahtuvien maanjäristysten maksimi-magnitudiksi arvioitiin 5.0 (Ahjos et al. 1984). Kuvan 2-5 episentrikarttaa on homogenisoitu ottamalla mukaan vain kaikki magnitudia 1.5 suuremmat maanjäristykset. Tätä pienemmät suomalaiset maanjäristykset on rekisteröity pääasiassa Loviisan seudulla paikallisen seismisen asemaverkon avulla tai Kuusamon alueella, joka muutenkin erottuu seismisesti aktiivisena. Kuvan maanjäristyksistä 845 on tapahtunut alle 500 km säteellä Romuvaarasta. Näistä 443 (52 %) on havaittu seismisin mittalaittein. Tutkimusalueen lähempi tarkastelu osoittaa, että se ei ole seismisyydeltään yhtenäinen alue. Seismisesti aktiivisina vyöhykkeinä voidaan mainita Pohjanlahti ja etenkin sen länsiranta, Länsi-Lappi sekä Perämeren-Kuusamon vyöhyke aina Venäjän puolelle Vienanmerelle asti. Noin 2/3 alueen maanjäristyksistä on tapahtunut näillä alueilla (varjostetut alueet kuvassa 2-5). Keski- ja Etelä-Suomessa seismisyys on suhteellisen vähäistä (kuva 2-5). Venäjän alueen maanjäristyshavainnot ovat pääasiassa Vienanmeren ja Laatokan seuduilta. Suomessa alhaisin maanjäristysten esiintymistiheys näyttää olevan Satakunnassa ja Karjalassa. Tutkimusalueen suurimmat maanjäristykset ovat tapahtuneet useimmiten edellämainituilla seismisesti aktiivisimmilla alueilla (kuva 2-6a). Aivan Kuhmon lähistössä ei ole oloissamme poikkeuksellisen voimakkaita (M ~ 4.0) maanjäristyksiä. Lähimmät havainnot ovat yli 100 km Romuvaarasta länteen Oulunjärven seudulla. Alle 500 km säteellä Romuvaarasta on tapahtunut 12 maanjäristystä, joiden magnitudi on 4.5 tai sitä suurempi (kuva 2-6b ja taulukko 2-2). Näistä yksi tapahtui Keski-

16 9 Suomessa Laukaalla (1931, M = 4.5), noin 280 km päässä Romuvaarasta. Merenkurkun järistys (1909, M=4.6) tapahtui lähes 400 km päässä Romuvaarasta. Neljä episentriä on Vienanmeren alueella noin 300 km päässä tutkimusalueesta. Toiset neljä järistystä, km päässä tutkimusalueesta, voidaan yhdistää Kuusamo-Perämeri-vyöhykkeseen. Tutkimusalueen kannalta merkittävimmät maanjäristykset on paikallistettu noin 115 ja 145 km päähän Romuvaarasta. Myös nämä kaksi Oulunjärvellä tapahtunutta järistystä (1626, M = 4.6 ja 1902, M = 4. 7) liittyvät mahdollisesti Kuusamon Perämeren vyöhykkeeseen (ks. luku 4.2). / ---~'>., 4,. \.. '. A 'Romuvaara. ) /1 '\ 1 j M = 4.5- e M = e M = M = Kuva 2-5. Romuvaaran ympäristössä tapahtuneet maanjäristykset ( M = ) vuosina Ympyrän säteellä on esitetty 500 km:n etäisyys Romuvaarasta. Lähdeaineistona on käytetty Fennoskandian maanjäristysluetteloa (Ahjos & Uski 1992, päivitelty versio).

17 10 ~...,.. ')); "' Wr._,_.....-\..,..._~ g26 r M-4,o"'~ ~ j-j/... - T 1975, M-4.o -, )~ r!:,..._j I~Ä. i' 1, ( ; f. ~ \!t 1758, M-4.9 -~ 1990.~ '1._ \... _,-.,,) , M-4.4 ( 2 ) Ö ~..._;, "'-.~ ' 500 km 1772~M~.e \_ 1873, M-4:1" _\ ~ ,M=4: 1960 / M= ,M=4.3 ~ 0 1fl60 0 -~~ 1~M=5.2 M ~'4 ' (" 1898, M=4 '\ M=4.5 ' ,M=4.6 - M 51 """ 1M9=1J6 151,2. \ =. tt.: ,M= l 5 1('r929.M=4. (. ~,.'1.4 J M 4 1 /0 1 7ij5 ~ '19;1, M=4 \._ ~-~ ( 1962,M=4 '-._ (M~~~ ~626, M=4.6 ) _ \ '\ ) 1 / ,M=4.4 (..., 17 7 M=4.1 a ~ Romuvaara 't,.~ - -.J. l -- /' 1862 M--4 ' t 1 n"""r--_-- ) - 17;7M / 1751, M=~I~ ' - M=4.7 '\. Jf!lf/1(. -; Y. 4 -~ 1857,M=4.4 ~ 8.M~ 4._ f$ 1759,M=4 a) \ i -:y~~ l ~ \.. -!''-. " 758, M=4.9~ <n~ -~\. \,,, 500 km M=4.6 M=4.5 j / 1960, M=4.6 ~ r G ~~967, M=5. 2. \ \ 1962 ~ ~ \ M= \.. i~ ~ ]. ; 1626 ~~t. ~.1.882,M=4.9 M=~- 6 \ (~-~~~ '-- (/ <S '\' ~ I.J / ) 1626, M=4.~ t ~ \-~ ~ r, ~- / A Romuvaara M= , ~,. ' M=4.7 ~ 1931, M=4.5 b) Kuva 2-6 (a) Maanjäristykset, joiden magnitudi on 4 tai sitä suurempi. (b) Maanjäristykset, joiden magnitudi on 4.5 tai sitä suurempi (taulukko 2-2). Instrumenttikauden havainnot erottuvat tummempina pisteinä.

18 11 Taulukko 2-2. Maanjäristykset, joiden magnitudi ~ 4.5 (Ahjos & Uski 1992). Etäisyys Romuvaarasta noin 500 km tai sitä pienempi. Ks. kuva 2-6b. vuosi.kk.pv klo. ON OE Magnitudi Magn. yksikkö Intensiteetti Makroseisminen VI Makroseisminen VI Makroseisminen VI Makroseisminen VI Makroseisminen VI : Makroseisminen VI Makroseisminen VI :57: Makroseisminen VI :20: Makroseism i nen VI :32: ML (Local Magn.) V :55: ML (Local Magn.) IV :18: ML (Local Magn.) V+ Vienanmerellä on tapahtunut kaksi järistystä, joiden magnitudi on yli viisi. Näistä ensimmäinen tapahtui toukokuussa 1626 hieman yli kuukausi ennen Paltamon järistystä. Kyseessä ei kuitenkaan liene sama maanjäristys, vaikka tutkimusalueelta tunnetaan 1600-luvulta lisäksi vain Valkealan maanjäristys vuodelta Venäjällä julkaistun maanjäristysluettelon mukaan (Shebalin & Leydecker 1988) vuoden 1626 Vienanmeren maanjäristys olisi ollut hieman suurempi (M = 5.4) kuin Fennoskandian luettelossa on arvioitu. Merkittävämmin arviot eroavat vuoden 1967 tapauksen suhteen. Venäjän maanjäristysluettelon mukaan sen magnitudi olisi ollut M = 3.9. Ruotsin rannikko, Söderhamnista pohjoiseen muodostaa yhdessä samansuuntaisten merellä olevien lineamenttien kanssa Pohjanlahden vyöhykkeen (Bothnian zone). Etelämpänä se saattaa jatkua heikompana Gävleen asti. Pohjanlahden vyöhyke on alueen merkittävin seismotektoninen rakenne. Kuvassa 2-7 on esitetty oloissamme suhteellisen suuret makroseismisesti ja instrumentaalisesti havaitut maanjäristykset. Tutkimusalueella on 102 episentriä, joista suurin osa (n. 2/3) on Pohjanlahden ja Kuusamon-Perämeren seismisyysvyhykkeillä. Kuvassa näkyy edellämainittujen seismisten vyöhykkeiden lisäksi Keski-Suomen poikki kulkeva Merenkurkku-Laatokka-vyöhyke. Näillä kolmella vyöhykkeellä on noin 80 % episentreistä. Loput episentrit ovat pääasiassa Vienanmeren alueella, jota voidaan pitää omana vyöhykkeenään. Vuosien aikana tapahtui Suomessa tavallista enemmän maanjäristyksiä, joista muutamat olivat lisäksi oloissamme poikkeuksellisen suuria (kuvat 2-6 ja 2-8). Vuonna 1926 oli Kuusamossa maanjäristys, jonka magnitudi oli M=4.6. Kuusamon Perämeren vyöhykkeen aktiivisuuteen liittyy myös 1935 (M=4.0) Perämerellä tapahtunut maanjäristys. Näiden lisäksi tapahtuivat vielä 1931 Laukaan (M=4.5 ja M=3.9) järistykset. Tämä poikkeuksellisen aktiivinen kausi tuo esiin Merenkurkusta-

19 12 Länsi-Lappiin, Merenkurkusta-Laatokalle tai Perämereltä Kuusamoon ulottuvat aktiivisuusvyöhykkeet (kuva 2-8). Kaikki tutkimusalueen maanjäristykset (63 kpl) tapahtuivat edellämainituilla vyöhykkeillä. Vuoden 1941 jälkeen Suomesta ei ole, osin sotavuosien takia, kymmeneen vuoteen maanjäristyshavaintoja. 1980\ ). \ ;' 1819 \ 1960 \ t \ ', \ 1973,/~- - ~;7-3 - / 1960\. \, ~ ,;; '11824 \ t 1977 j : j ; 1991 ( 1989 / 1 \_. / -" ( ---./ 1759 ( ~ Remuvaara 1931(2) \ / ~... Kuva 2-7 Romuvaaran alueen suurimmat maanjäristykset. Makroseismiset havainnot, joiden magnitudi on M;::: 3.5 ja instrumenttikauden havainnot, joiden magnitudi ML;::: 3.0. Episentrien on yhteyteen merkitty maanjäristyksen tapahtumavuosi, mikäli se on ollut mahdollista. Päällekkäisten episentrien lukumäärä on suluissa. Kuvissa 2-7 ja 2-8 näkyy edeellämainittujen vyöhykkeiden lisäksi pohjoisosa seismisyysvyöhykkeestä, joka ulottuu Saaristomereltä Viron kaakkoisosiin (Saari 1996). Korhonen ja Porkka ( 1981) mainitsevat vielä yhden seismisesti aktiivisen jakson ( ) esiintuoman Lapin seismisyysvyöhykkeen. Tämä vyöhyke kulkisi kuva 2-9 esittämällä tavalla Norjan rannikolta Kuusamoon. Romuvaara on Merenkurkku-Laatokka- ja Kuusamon-Perämeren vyöhykkeiden välissä olevalla alueella yli 100 km päässä alueen suurimmista maanjäristyksistä (kuva 2-7). Tällä alueella ei ole tapahtunut oloissamme merkittäviä maanjäristyksiä vuoden 1902 Paltamon järistyksen (M=4.7) jälkeen. Tätä järistystä ja Oulujärven alueen muuta seismisyyttä käsitellään lähemmin luvussa 4.

20 13 Kuva 2-8. Vuosina tapahtuneet maanjäristykset. Romuvaara on merkitty kolmiolla ja 500 km etäisyys siitä ympyräkaarella. Alueen seismisyysvyöhykkeet on merkitty varjostuksella. Päällekkäisten episentrien lukumäärä on suluissa. 1G M t15-t99 2ID-Uk o us-us 0 2S0-2.'X l.LS 0 JS0-1" D,.e:J 2 lzj 3 M 0 U)J-UJ. ~25-I..LS 0 G:I""'-.'X o l..?s-4.$ m" LAP!.ANO ZONE Kuva 2-9. Episentrikartta Fennoskandian pohjoisosassa vuosina tapahtuneille maanjäristyksille. Grogeenisten muodostumien iät: 1 = yli 2600 Ma; 2 = Ma; 3 = uudelleen aktivoitunut Ma ja 4 = Eokambri - Paleotsooinen (Korhonen & Porkka 1981 ). Romuvaara on kuvan alareunan tuntumassa pisteessä: 64.2 N, 29.9 E.

21 14 3. ROMUVAARAN YMPÄRISTÖ 100 KM SÄTEELLÄ 3.1 Geologian ja seismisyyden yleispiirteet Romuvaaran tutkimusalue sijaitsee arkeeisen, presvekokarjalaisen pohjakompleksin alueella. Ympäristön kallioperä (liite 1) koostuu valtaosin miljoonaa vuotta vanhoista ortogneisseistä (migmatiitit ja granitoidit), paragneisseistä sekä maafisista (Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhyke) ja felsisitä metavulkaniiteista. Tutkimusalueen ympäristössä 100 km säteellä on lisäksi suhteellisen pieniä alueita, joilla on mm. graniitteja, gabroja ja kvartsiitteja. Yksityiskohtaisemmin Romuvaaran tutkimusalueen kallioperä on kuvattu yhteenvetoraportissa (Front et al. 1998). Liitteessä 1 on esitetty kivilajit alle 200 km etäisyydellä Romuvaarasta. Edellämainitut kivilajit ovat vallitsevina myös tällä laajemmalla alueella. Noin 150 km Romuvaarasta lounaaseen arkeeista pohjakompleksia rajaa Oulun seudulta Savonlinnan lähistölle ulottuva noin miljoonaa vuotta vanha Keski-Suomen primitiivinen kaarikompleksi. Selvästi alueen muita kivilajeja nuorempi (365 Ma) Iivaaran alkalikiviintrusio on noin 175 km Romuvaarasta pohjoiseen Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeen päässä. Suomen kallioperää on tutkittu useiden syväseismisten luotauslinjojen avulla. Kuvassa 3-1 nähdään Sveka' 81 poikkileikkaus. Sveka' 81 alkaa Keuruulta ja jatkuu koilliseen kohti Kuhmoa noin 50 km Romuvaarasta luoteeseen. Poikkileikkaus kuvaa kallion rakenteita noin 20 km etäisyydellä luotauslinjasta. Muut Suomen seismisistä luotauslinjoista kulkevat suhteellisen kaukana Romuvaarasta. Luotauslinjoista saadaan siten kuva ainoastaan Romuvaaran alueen länsipuolisen kallioperän syvistä rakenteista. IB _ :-..._ ~ ROMUVAARA SW Central Finland Granitoid Complex LBBZ KSB -- NE ~ ~ A.9"" \ F..r:: 0.. Cl) 7."" f r r 1 r o km Kuva 3-1. Syväseismisen luotauslinjan Sveka'81 tulkinta (Luosto 1997). LBBZ= Laatokka-Perämeri vyöhyke, IB=lisalmen lohko, KSB = Kainuun liuske vyöhyke. Tasaarvokäyrän ylä- ja alapuolella olevat luvut ovat seismisen P-aallon nopeuksia (kmls) Romuvaaran lähiympäristössä kuoren paksuudessa ei näyttäisi olevan voimakkaita muutoksia (ks. myös kuva 2-2). Kuvan 3-1 tulkinnan mukaan kuori pysyy noin 55 km paksuisena Keuruulta Kuhmoon asti. Poikkeuksena on Laatokka-Perämeri-vyöhyke

22 15 (LBBZ, kuvassa 3-1 ), jonka kohdalla Mohon syvyys on 59 km. Myös kuoren sisäisen rakenteen muutokset ovat Romuvaaran läheisyydessa vähäisiä. Poikkeuksena on pinnan tuntumassa näkyvä poikkeava korkean nopeuden alue (IB=Iisalmen lohko, kuvassa 3-1 ), noin 150 km päässä Romuvaarasta luoteeseen. Liitteessä 1 on esitetty Romuvaaran ympäristön kivilajit ja ruhjevyöhykkeet yhdessä alueella tehtyjen maanjäristyshavaintojen kanssa. Maanjäristysaineisto on sama kuin aiemmin tässä raportissa esitetyissä episentrikartoissa. Kivilajikartta ja ruhjetulkinta on tehnyt tätä työtä varten GTK: ssa. Tulkinta kattaa alueen, joka ulottuu noin 200 km:n päähän Romuvaarasta. Liitteen ruhjetulkinnassa ruhjeet on luokiteltu kolmeen suuruusluokkaan, jotka noudattavat pääosin ydinpolttoaineen loppu-sijoituspaikan geologisissa aluevalintatutkimuksissa käytettyä Iuokitusta (taulukko 3-1 ). Taulukko 3-1. Kallioperän ruhjevyöhykkeiden luokitus (Salmi et al ). Luokka Ruh jevyöhykkeen Ruh jevyöhykkeen Ruh jevyöhykkeen leveys pituus oletettu syvyys 1 > 1 km kymmeniä-satoja > 10km kilometrejä II m 5 km - kymmeniä useita kilometrejä kilometre iä -10km III m 2-5 km > 1 km Romuvaaran läheisyydessä vallitseva rakennepiirre näyttää olevan NW -SE-suuntaiset! luokan heikkousvyöhykkeet Muut pääasialliset!-luokan ruhjeiden suunnat, lähinnä N-S ja SW-NE, eivät ole yhtä yleisiä. Romuvaara on noin 1200 km 2 kokoisen!-luokan ruhjevyöhykkeiden rajaaman 130 km pituisen kapean, pääasiassa ortogneisseistä koostuvan lohkon luoteispäässä. Lähimmät I -luokan ruh jeet ovat 7-8 km päässä Romuvaarasta luoteeseen, länteen ja pohjoiseen. Lohkon sisällä olevat ruhjeet kuuluvat luokkiin II-III (liite 1). Hyvä paikallistustarkkuus on oleellinen tekijä etsittäessä yhtymäkohtia maanjäristysten ja kallion rakenteiden välillä. Maanjäristysten paikallistustarkkuus mahdollistaa seismisyyden yhdistämisen parhaimmillaankin vain suurimpiin geologisiin ja tektonisiin rakenteisiin. Varhaisempien makroseismisten tapausten paikallistustarkkuus liitteen 1 alueella on suuruusluokkaa km. Myöhemmin, ehkä 1900-luvun alusta alkaen tarkkuus on parempi, noin km. Instrumentaalikaudella päästään yleensä 5-10 km tarkkuuteen. Makroseismiset ( -1965) ja instrumentaaliset (1965-) maanjäristyshavainnot on kuvattu liitteen 1 kartassa eri symboleilla. Noin puolet alueen maanjäristyksistä on seismisin mittalaittein havaittu ja ja paikallistettu ja. Sadan kilometrin säteellä Romuvaarasta on tapahtunut 9 maanjäristystä (taulukko 3-2). Ensimmäinen maanjäristyshavainto on vuodelta 1700, Sotkamosta. Järistysten magnitudit ovat pieniä (M= ). Yhtä tapausta lukuunottamatta ne ovat taulukon 1-1 mukaan luokiteltavissa mikromaanjäristyksiksi (M<3). Taulukossa 3-2 on neljä seismisillä mittalaitteilla paikallistettua maanjäristystä.

23 16 Taulukko 3-2. Sadan kilometrin säteellä Romuvaarasta tapahtuneiden maanjäristysten tapahtuma-aika, -paikka, magnitudi ja maksimi-intensiteetti (lmax). MM = makroseisminen magnitudi ML = Richterin paikallinen magnitudi (Local magnitude) ja M c = signaalin kestoon perustuva magnitudi ( Coda magnitude ). Vuosi.kk. pv klo. ON OE Magnitudi Imax Paikkakunta MM IV Sotkamo MM IV Suomussalmi MM m Ristijärvi : MM m Suomussalmi :19: ML ill-iv Suomussalmi :13: MM m Kuhmo :41: ML m Hyrynsalmi :01: ML m Suomussalmi :30: Me - Kuhmo Jotkut kauempana kuin 100 km päässä tapahtuneet maanjäristykset on tunnettu Kuhmossa tai voivat liittyä rakenteisiin, jotka sivuavat tai leikkaavat Remuvaaran tutkimusaluetta. Havaintojen määrä kasvaa merkittävästi kun ympäristöä tarkastellaan laajemmin. Maanjäristysten määrä 200 km:n säteellä Remuvaarasta on 124. Näistä ennen vuotta 1965 tapahtuneita on 63 tapausta (M = ) ja instrumentein havaittu ja 61 tapausta (ML= ). Kattavan seismisen asemaverkon rekisteröinneistä voidaan laskea maanjäristyksen siirrostasoratkaisu, joka kertoo siirrostasen geometrian ja tapahtuneen liikkeen suunnan sekä maanjäristyksessä vapautuneen jännityskentän suunnan. Vain joillekin Suomessa tapahtuneille maanjäristyksille on laskettu siirrostasoratkaisu. Lähimmät näistä ovat yli 250 km päässä Romuvaarasta. Siirrostasoratkaisujen mukaan kallion vaakasuuntainen liike on Suomessa yleensä pystysuuntaista suurempaa. Vallitsevana puristussuuntana aineistossa on luode-kaakko-suunta (Slunga & Ahjos 1986, Saari 1998b ). Tulos sopii yhteen Remuvaarassa tehtyjen jännitystilamittausten kanssa, jossa mittaukset ulotettiin 800 m asti (Ljunggren & Klasson 1998). Vaakasuoran jännityskentän puristussuunnan maksimin suunta vaihteli jonkin verran ollen keskimäärin NW -SE ( ). Remuvaarassa on mitattu kallion liikkeitä geodeettisilla satelliittimittauksilla. Vaikka 18 kuukautta kestänyt havaintojakso on liian lyhyt, jotta verkkaiset liikkeet saataisiin luotettavasti määritettyä, näyttäisi yksi 617 metrin mittainen peruslinja lyhentyneen noin 1 mm vuodessa. Linja on WSW -ENE-suuntainen (Chen & Kakkuri 1998). 3.2 Makroseismiset tutkimukset Korhonen ja Ahjos (1979) esittävät yhteenvedon Suomessa tapahtuneiden maanjäristysten intensiteetti-havainnoista vuoteen 1977 saakka (kuva 3-2, taulukko 3-3). Sen jälkeen on julkaistu intensiteettitutkimukset kahdesta Kuhmon seudulla tapahtuneesta maanjäristyksestä (Mustila & Korhonen 1991). Nämä tapaukset olivat

24 17 varsin pieniä (Suomussalmi: , ML= 3.2 ja Puolanka: ML=l.7) ja ne tunnettiin vain alle 40 km säteellä episentristä. Taulukko 3-3. Keski-Suomen alueella tuntuneet makroseismisesti tutkitut järistykset (ks. kuva 3-2): Tapahtuma-aika, paikka, magnitudi ja maksimi-intensiteetti (/max). MM = makroseisminen magnitudi ML = Richterin paikallinen magnitudi (Local magnitude) ja Richterin yleinen magnitudi (Body wave magnitude). vuosi.kk.pv klo. ON OE Magnitudi lmax Paikkakunta 1882(a) MM VI Tornio 1882(b) MM VI Perämeri : MM VI Tornio : MM VI Paltamo* 1909(a) MM VI Perämeri 1909(b) MM IV Isojoki : MM V Utajärvi : ,6 MM VI Kuusamo* 1931(a) :20: MM VI Laukaa 1931(b) : MM V Laukaa : MM V Ylihärmä 1934(a) : MM V Varkaus *Tunnettu Romuvaarassa. Kuva 3-2. Keski-Suomessa tunnettujen ja makroseismisesti tutkittujen maanjäristysten tuntuvuusalueet (Korhonen & Ahjos 1979 ).

25 18 Taulukon 3-3 maanjäristyksistä kaksi on tunnettu Kuhmossa. Paltamon järistyksen (1902, M=4.7) intensiteetti Kuhmossa oli IV-V (Rosberg 1904). Maanjäristyksestä tehtyjä havaintoja olivat esimerkiksi: Seinäkello pysähtyi, esine putosi pöydältä, välikaton eristeet varisivat alas ja seinä heilui. Kuusamon järistys (1926, M=4.6) tunnettiin Kuhmossa hieman vaimeampana, s.o. intensiteetillä III-IV (Renqvist 1926). Edellisten lisäksi myös vuonna 1626 Paltamoon paikallistettu järistys (M=4.6) tunnettiin ilmeisesti Kuhmossa. Tapauksesta on vain vähän tietoja, mutta sen tuntuvuusalueen on arvioitu jäävän hieman vuoden 1902 Paltamon maanjäristyksen tuntuvuusaluetta pienemmäksi (Renqvist 1930). Yleensä maanjäristys säteilee energiaa symmetrisesti siirrostason suhteen Ja maanjäristyksen episentri on likimain isoseismaalisten alueiden (saman intensiteetin alueiden) keskipisteessä. Näiden muoto on tavallisesti likimain ympyrämäinen tai hieman elliptinen. Elliptisten isoseismaalisten alueiden muodon on havaittu noudattavan siirroksen suuntaa. Maanjäristysmekanismin lisäksi tuntuvuusalueiden muotoon vaikuttaa alueen kallioperässä vallitseva yleinen rako- ja rakennesuunta. Esimerkiksi, vuoden 1902 Paltamon järistyksen (kuva 3-2) tuntuvuusalueen pääakseli on NW-SEsuuntainen. Kuusamon järistyksen pääakselin suuntaus ei ole selkeä. Romuvaaran ympäristössä makroseismistä tulkintaa vaikeuttaa alueen harva asutus. Kuvan 3-3 tulkinta tuo kuitenkin esiin kaksi pääsuuntaa: Perämeren pohjoispuolelta Romuvaaran tuntumaan ulottuvalla alueella suuntaus näyttäisi olevan NW -SE. Tätä vastaan kohtisuora suuntaus (SW -NE) näyttäisi vallitsevan Romuvaarasta pohjoiseen, alueella joka ulottuu Perämeren eteläosista Kuusamoon. Vastaavat rakennesuunnat löytyvät liitteen 1 ruhjetulkinnassa. MSK-64 : 11 -III, IV, V, VJ km Kuva 3-3. Suomen alueella tunnettujen ja makroseismisesti tutkittujen maanjäristysten maksimi-intensiteettikartta (Ahjos et al ).

26 Historiallinen seismisyys Kuhmon ympäristöstä noin 200 km säteellä siitä on maanjäristyshavaintoja yli 350 vuoden ajalta. Ensimmäinen järistyshavainto on vuodelta 1626 (M=4.6) Paitamosta ja seuraava vuodelta 1700 Sotkamosta (M=2.1). Maanjäristysaineistoa voidaan pitää melko kattavana ehkä 1800 luvun alusta alkaen. Tätä ennen maanjäristyshavaintoja on lähinnä Pohjanmaan rannikolta ja Oulujärveltä. Kuvassa 3-4 koko historiallinen aineisto on esitetty yhdessä alueen ruh jetulkinnan kanssa ,M=4.7 VENÄJÄ \ 32 E 62 N Kuva 3-4. Romuvaaran seudun ruhjetulkinta ja makro-seismisesti paikallistetut maanjäristykset ( ). Romuvaara on merkitty kolmiolla ja episentrit umpinaisella ympyrällä. Episentrin vieressä on maanjäristyksen tapahtumavuosi. Suurimmista tapauksista (M ~ 3.0) on ilmoitettu lisäksi magnitudi. Etäisyydet 100 km ja 200 km Romuvaarasta on esitetty ympyräkaarilla. Episentrien halkaisija on noin 15 km, mikä vastaa luotettavimpien historiallisten tapausten paikallistustarkkuutta. Vanhimpien tapausten virhe voi olla jopa 100 km.

27 20 Historiallisten maanjäristysten paikallistustarkkuudesta johtuen niitä ei voida kovin luotettavasti yhdistää yksittäisiin ruhjeisiin. Sen sijaan kuvasta 3-4 voidaan tunnistaa seismisesti aktiivisia alueita. Seisminen aktiivisuus on voimakkainta Perämeri-Kuusamo-vyöhykkeellä Remuvaarasta luoteeseen ja pohjoiseen. Alueella on vallitsevana NW-SE-suuntaiset!-luokan ruhjevyöhykkeet, joita leikkaa muutama pitkä SW-NE-suuntainen!-luokan ruhje. Myös Merenkurkku-Laatokka-seismisyysvyöhykkeeseen kuuluvalla Kuopion alueelta on tavallista enemmän maanjäristyshavaintoja. Tällä alueella on useiden rinnakkaisten NW-SE-suuntaisten!-luokan ruhjevyöhykkeiden lisäksi N-S-suuntaisia!-luokan heikkousvyöhykkeitä. Venäjän puoli ja alue Remuvaarasta etelään ovat seismisesti rauhallisia. Lähimmät maanjäristykset ovat tapahtuneet yli 75 km etäisyydellä Remuvaarasta länteen ja pohjoiseen. Lännessä olevat tapaukset (1700, 1904) ovat Iisalmen liuskevyöhykettä pitkin kulkevalla N-S-suuntaisella!-luokan ruhjeella (liite 1). Iisalmen liuskekivivyöhyke näkyy poikkeamana myös seismisessä syväluotauksessa (ks. kuva 3-1 ). Pohjoisen kolmella Suomussalmen maanjäristyksellä (1857, 1927 ja 1960) ei ole yhdistävää rakennetta. Vuoden 1859 tapaus asettuu Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeelle ja muut sen itäpuolelle (liite 1 ). Alueen seismisyyden kannalta merkityksellisimmät maanjäristykset ovat tapahtuneet Oulujärvellä noin 115 km (1902, M=4.7) ja 145 km (1626, M=4.6) Remuvaarasta länteen. Varsinkin vuonna 1626, mutta myös 1902 alue on ollut harvaanasuttu ja siksi tapausten paikallistustarkkuus on huono. Alueelta ei ole kuin yksi maanjäristyshavainto 1900-luvun alun jälkeen (1977, ML=2.6). 3.4 Instrumenttikauden havainnot Instrumenttikauden maanjäristyksistä (kuva 3-5) voidaan havaita sama alueellinen jakautuma kuin historiallisista havainnoista (kuva 3-4). Seisminen aktiivisuus on voimakkainta Perämeri-Kuusamo-vyöhykkeellä. Instrumenttikauden episentrit ovat kuitenkin voimakkaammin Kuusamon alueelle, jossa on yhteensä 68 havaintoa suhteellisen pienistä (M=l.5-3.3) maanjäristyksistä. Toinen seismisten havaintojen keskittymä on Puolangassa, jossa on tapahtunut 9 mikromaanjäristystä. Myös Merenkurkku-Laatokka-seismisyysvyöhykkeeseen kuuluvalla Kuopion alueelta on joitakin maanjäristyshavaintoja. Kuvan 3-5 perusteella uutena piirteenä tulee esiin Venäjänpuoleisen alueen seismisyys, joka osoittautuu aktiivisemmaksi kuin historiallisen aineiston perusteella olisi voinut arvella. Näyttäisi siltä, että Puolangalta Kuusamoon tuleva pitkä!-luokan ruhjevyöhyke ( Oulujärven siirrosvyöhyke, Kärki et al. 1993) jatkuisi edelleen kohti Vienanmerta. Tätä suuntaa lähes kohtisuoraan asettuu toinen episentrien nauha, mikä viittaisi merkittävään NW -SE-suuntaiseen heikkousvyöhykkeeseen. Vienanmeren ympäristön seismisyys on km päässä Romuvaarasta.

28 , M=3.6 KUUSAMO 1968 LM ;;5~ 2 ~ ~~, - ~"- 66N Hi't"O 1971 JYVÄSKYLÄ 26 E 32 E 62 N Kuva 3-5. Romuvaaran seudun ruhjetulkinta (liite 1) ja instrumenttien avulla paikallistetut maanjäristykset ( ). Romuvaara on merkitty kolmiolla ja episentrit umpinaisella ympyrällä, jonka säde vastaa likmäärin tapausten paikallistustarkkuutta. Episentrin vieressä on maanjäristyksen tapahtumavuosi ja magnitudi. Suurimmista tapauksista (M ~ 3.0) on ilmoitettu lisäksi magnitudi. Etäisyydet 100 km ja 200 km Romuvaarasta on esitetty ympyräkaarilla.

29 22 Instrumenttikaudella on havaittu neljä (taulukko 3-2) mikromaanjäristyksiksi luokiteltavaa maanjäristystä alle 100 km säteellä Romuvaarasta. Lähin maanjäristys tapahtui 1971 (ML=2.4) 35 km Romuvaaran tutkimusalueesta länteen. Tämä ja siitä pohjoiseen oleva vuoden 1980 (ML=2.2) järistys asettuvat Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeelle (liite 1 ), mutta molemmat tapaukset voidaan yhdistää myös NW-SE-suuntaisiin!-luokan ruhjevyöhykkeisiin. Vuoden 1977 (ML=2.2) järistys on paikallistettu vuoden 1980 järistyksen lähelle WSW-ENE-suuntaiselle!-luokan ruhjevyöhykkeelle aivan vihreäkivivyöhykkeen länsipuolelle. Eteläisempi Kuhmon järistyksistä (ML=l.7) tapahtui noin 40 km Romuvaarasta. Se voidaan liittää vihreäkivivyöhykkeen jatkeeseen tai NW-SE-suuntaisiin!-luokan ruhjevyöhykkeisiin. Kaiken kaikkiaan historiallisella ja intrumenttikaudella alle 100 km säteellä Romuvaarasta tapahtuneita maanjäristyksiä ei voida yhdistää toisiinsa!-luokan heikkousvyöhykkeillä. Näihin järistyksiin mahdollisesti liittyviä ruhjevyöhykkeitä ei voida myöskään varmuudella yhdistää muihin lähiympäristön maanjäristyksiin. Yhdistävänä tekijänä näyttäisi olevan Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhyke, jossa maanjäristysten määrä kasvaa edettäessä vyöhykettä pohjoiseen Kuusamaa kohti. On tosin mahdollista, että Hyrynsalmen järistys ja Suomussalmella tapahtuneet neljä järistystä liittyvät Oulujärven itäpäästä Vienanmerelle kulkevaan episentrien joukkoon, joka voidaan nähdä selvimmin kuvassa 2-5. Tämän tulkinnan luotettavuutta heikentää se, että toisin kuin Oulu järven siirrosta pitkin Vienanmerelle kulkevaa samansuuntaista episentrien nauhaa, tätä ei voida yhdistää mihinkään tunnettuun ruhjevyöhykkeeseen.

30 23 4 SEISMISYYDELT ÄÄN MERKITTÄVIÄ ALUEITA 4.1 Puolangan ja Kuusamon alueiden seismisyys Puolangan ja Kuusamon seudut erottuvat tavallista aktiivisempina niin makroseismisen (kuva 3-4) kuin instrumenttikauden (kuva 3-5) episentrikartoissa. Selkeämmin ja luotettavammin nämä seismisyyden keskittymät erottuvat kuvassa 3-5, jossa Puolangan ja Kuusamon alueet on rajattu katkoviivalla. Molemmilla alueilla seismisyys näyttää liittyvän rakenteisiin, joilla ei ole aktiivista yhteyttä Romuvaaran tutkimusalueelle. Puolangan alueella, noin 150 km Kuhmosta, on tapahtunut yhteensä 17 maanjäristystä. Kahdeksasta makroseismisesti paikallistetusta ( , M= ) seitsemän tapahtui vajaan kuukauden mittaisen maanjäristyssarjan aikana ( ). Todellinen määrä on tätä suurempi, sillä Fennoskandian maanjäristysluettelossa ei ole erikseen mainittu tapauksia, joita ei voida ajan tai paikan suhteen erottaa toisistaan. Tällöin luettelossa on arvio järistysten määrästä tai maininta "useita", kuten on esimerkiksi Puolagalle paikallistetun järistyksen kohdalla. Puolangan alueella on instrumentein paikallistettu yhdeksän mikromaanjäristystä ( , ML = ). Näiden episentrit asettuvat Oulunjärven siirrosvyöhykkeen molemmin puolin alueelle, joka on WSW -ENE suunnassa 50 km ja NNW -SSE suunnassa 20 km (kuva 3-5). Lisäksi vuoden 1990 maanjäristyksen UI-intensiteetin vaikutusalue asettuu SW-NE suuntaisesti (kuva 4-1). Edellämainittujen seikkojen perusteella Puolangan seudun seismisyys näyttäisi olevan yhteydessä Oulunjärven siirrosvyöhykkeen kanssa. E:ARTHOUAKE: IN PUOLANKA, , OBSE:RVATIONS ~ Juor-lcu~ ~ : c. ~- -- ~ Jourokko,4&. - ~-4,~ t:. / II! 1 ~, -' A opuolankf INT NSITII:S. - Not ftll A IV 1= lntlru,...nlol tpi.c tnler Mocroaei.t i.e tpi.c tnltr t------i -» E 0 km Kuva 4-1. Puolangan (1990, ML=2.1) maanjäristyksen intensiteettihavainnot (Mustila & Korhonen 1991).

31 24 Kuusamon alueella, km Kuhmosta, on tapahtunut yhteensä 113 maanjäristystä (kuva 4-2). Järistykset ovat useimmiten mikromaanjäristysten luokkaa, mutta historiallisessa aineistossa on jokunen Suomen oloissa poikkeuksellisen suuri järistys. Suurin näistä (1926, M=4.7) tunnettiin myös Kuhmossa (ks. luku 3.2). Kuusamon alueen kallioperää leikkaavat useat SW-NE- ja NW-SE-suuntaiset!-luokan heikkousvyöhykkeet Myös Kuusamon Iivaarassa oleva suhteellisen nuori (365 Ma) alkalikivi intruusio viittaa siihen, että alueen kallioperä on suhteellisen voimakkaasti deformoitunutta. SW -NE-suuntaiset heikkousvyöhykkeet ovat ilmeisesti osa Oulujärven siirrosvyöhykettä. NW -SE-suuntaiset heikkousvyöhykkeet puolestaan näyttävät kuuluvan Ailangan siirrosvyöhykkeeseen (Airo 1999). Tämä on osa suurta Kuusamosta Norjaan asti ulottuvaa Lapin ruhjevyöhykettä (Talvitie 1979), joka on todettu koko pituudeltaan seismisesti aktiiviseksi (ks. kuva 2-9). Liitten 1 mukaan NW -SE-suuntaiset!-luokan ruhjevyöhykkeet jatkuvat myös kaakkon Venäjän puolelle. Kuusamon instrumentein paikallistetut maanjäristykset ovat tapahtuneet eri puolilla aluetta. Kaksi episentrien keskittymää voidaan kuitenkin nähdä kuvassa 4-2. Toinen (6 tapausta) on Iivaaran alkalikivi-intrusion vieressä ja toinen (20 tapausta) Iivaarasta Posion suuntaan kulkevalla!-luokan ruhjeella. Kuva4-2. Kuusamon seudun ruhjetulkinta ja seismisyys (yksityiskohta liitteestä 1, jossa on myös merkkien selitys).