KIVEN JA VEDEN VALINEN VUOROVAIKUTUS ERILAISISSA KIVILAJIYMPÄRI~T~I~~A

Transkriptio

1

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Ydinjätteiden sijoitustutkimukset GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Nuclear Waste Disposal Research Tiedonanto YST-9 1 KIVEN JA VEDEN VALINEN VUOROVAIKUTUS ERILAISISSA KIVILAJIYMPÄRI~T~I~~A Sirkku Lamminen Espoo 1995

3 ABSTRACT Lamminen, Sirkkld, Wafer - rock intemction in differenf mck envimrtmerris. Geolngical Sidniey of Finland, Nuclear Was te Disposal Research. Rcpon YST-91, 60 pages, 24 jig ures, 3 appendices. ISBN I W Since 1985, bedrock groundwater geochemistry has been investigated within the Geological Survey of Finland's (GSF) Nuclear Waste Dispocal Research Project. This research has been the basis of the four previous publications on groundwater (GSF, ). This papr assesses the groundwater geuchemistry and geologicai environment of 44 study sites. Initially, the study sites were divided by rock type into 5 groups: 1) acid - intermediate rocks, 2) mafic - ultramafic rocks, 3) gabbros, amphibolites and gneisses that contain calc-silicate (skarn) rocks, 4) carbonates and 5) sandstones. Separate assessments are made of acid - intermediate plutonic rocks and of a subgroup that comprises migmatites, granite and mica gneiss. These all belong to the group of acid - intermediate rocks. Within the mafic - ultramafic rock group, a subgroup that comprises mafic - ultrarnafic plutonic rocks, serpentinites, mafic - ultramafic volcanic rocks and volcanic - sedimentary schists is aiso evaiuatsd separately. Bedrock groundwaters are classified by their concentration of total dissolved solids as fresh, brackish, saline, strongly saline and brine-class groundwaters. The chemical composition of these waters varies from area to area. Different factors that influence t he occurrence of bedrock groundwater are the geological character of the bedroc k, the fractured nature of the bedrock, the effect of different easily soluble minerals, prevailing under- and over- pressures in the bedrock and the effects of the Baltic Sea, including its past development stages. Interaction between bedrock groundwater and bedrock is clearly evident in a mafic rock environment, where the concentrations of rnagnesium and calcium in fresh water are noticeably higher. One example of the effect of easily soluble minerals is an increase in the sulphate concentration of water that is due, for example, to the presence of anhydrite veins or sulphide mineralisation. Often, the chloride concentration of bedrock groundwaters in coastal areas has increased due to the closeness of the Baltic SM. Fresh waters usually have high tritium concentrations, which indicate their involvement in the metsoric water cycle. Tritium concentrations in saline waters are generally very low, which suggests that the waters stay longer in the bsdrock and are outside the meteoric cycle. Oxygen and hydrogen isotope studies provide in formation on water provenance and also water - rock interaction. Most of the studied waters are originally meteoric waters, but the provenance of some waters of the research locdities cannot be unambiguously deterrnined. For example, waters from the Juuka, Miihkali and Ylivieska research localities differ distjnctl y from clmly meteoric water and they may originally be 1) old seawater or 2) hydrothermal, magmatic or metamorphic waters or 3) a rnixture of these.

4 Lamminen, Sirkku, Kiven ja veden välinen vuomvaikuius erilaisissa kiv&jiympärisf~issä. Geologian tutkimuskeskus, Ydinjdtfeiden sijoirustutkim~ihet, nedonanto YST-91, 60 sivua, 24 kuvaa, 3 liibetbd. ISBN )-5%-3. ISSN Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) ydinjätteiden sijoitustutkimusprojektissa on kalliopohjavesien geokemiaa tutkittu vuodesta 1985 lähtien. Tämän työn aineisto perustuu GTK: n ydinjatteiden sijoitustutkimuksiin liittyvään neljään pohjavesijuikaisuun, jotka tehtiin vuosina Tässä julkaisussa on tarkasteltu yhteensä 44 tutkimuskohteen pohjaveden geokemiaa sekä alueellista geologiaa. Lahtökohtana tarkastelulle on tutkimuskohteiden jako kivilajiryhmiin, joita on kaikkiaan viisi: 1) happamat - intermsdiääriset kivilajit, 2) emäksiset - ultraemäksiset kivilaji t, 3) gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sisältävät gneissit, 4) karbonatiitti ja 5) hiekkakivi. Happamien -intermediääristen kivilajien ryhmässä on tarkasteltu erikseen happamat -intermediaariset syvälcivet ja toisena alaryhmana migmatiitit, graniitti- ja kiilegneissit. Emäksisten - ultraemäksisten kivilajien alaryhminä on käsitelty emäksiset - ultraemaksiset syvakivet, serpentiniitit, emäksiset - ultraemäksiset vulkaniitit ja vulkaanis-sedimenttiset liuskeet. Kall ioperässä esi i n tyvat pohj avedet on jaettu suolapitoisuuden mukaan makeisiin, heikosti suolaisiin, suolaisiin, erittäin suolaisiin ja brine-luokan pohjavesiin, joiden kemiallinen koostumus vaihtelee alueittain. Erilaisen kalliopohjaveden esiintymiseen vaikuttavia tekijöitä ovat kallioperän geologinen koostumus, kallioperän rakoilun luonne, erilaisten helppliukoisten mineraalien vaikutus, kalliopefissä vallitsevat alija y lipaineet sekä Itämeren ja sen kehity svaiheiden vaikutus. Kalliopohjaveden ja kallioperän vuorovaikutus tulee esiin selkeästi emäksisissä kivilajiy mparistöissä, jolloin jo makean veden koostumuksessa on havaittavissa kohonneet magnesium- ja kalsiumpitoi suudet. Helppoliukoisten mineraalien vaikutus näkyy mm. veden kohonnejna sul faattipitoisuuksina johtuen esimerkiksi anhydriittijuonista tai sulfidimineralisaatioista. Rannikkoalueiden kalliopohjavesissä on usein kohonneet Woridipitoisuudet johtuen Itämeren Iäheisy ydestä. Makeissa vesissä on tavallisesti korkeat tritiumpitoisuudet, mikä indikoi makeiden vesien osailistumista meteorisen veden kertoon. Suolaisissa vesissä tritiumpitoisuudet ovat yleensä hyvin pienet, mikä viittaa vesien viipyrniseen kallioperassä pidempään ja olevan meteorisen kierron ulkopuolella. Hapen ja vedyn isotooppikoostumukset antavat tietoa veden alkuperästä. Ne voivat antaa tietoa myös kiven ja veden väiisestä vuorovaikutuksesta. Useimmat tutkituista vesistä ovat alkuperäitään meteorisia vesiä, mutta joidenkin tutkimuskohteiden vesien alkuperää ei voi yksiselitteisesti määrittää. Esimerkiksi Juu kan Miihkalin ja Ylivieskan tutkimuskohteiden vedet poikkeavat selvästi meteorisen veden suorasta, jolloin ne voivat olla alkuperäitään vanhaa merivettä tai hydrotermistä, magmaatti sta tai metamorfista vettä tai näiden sekoitusta.

5 Abstract Tiivistelmä Sisällysluettelo 1. Johdanto 2. Julkaisujen yleiskuvaukset 3. Näytteeno t tokohteiden geologia ja pohjaveden koostumus 3.1 Happamat - intemediaariset kivilajit Happamat-intermediääriset syvakivet Migmatiitit, graniitti- ja kiillegneissit 3.2 Emäksiset - ultraemäksiset kivilajit Emaksiset - ultraemaksiset syväkivet Serpentiniitit Emäksiset - ultraemaksiset vulkaniitit Vulkaanis-sedimenttiset liuskeet 3.3 Gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sisältävät gneissit 3-4 Karbonatiitti 3.5 Hiekkakivi 4. Isotoopit 4.1 Stabiilit isotoopit 4.2 Tritium 5. Tulosten tarkastelu 5.1 Happamissa - intermediäärisissä kivilajeissa esiintyvä pohjavesi 5.2 Emäksisissä - ultraemäksisiss5 kivilajeissa esiintyvä pohjavesi 5.3 Gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sidtävien liuskealueiden pohjavesi 5-4 Karbonatiitissa esiintyvä pohjavesi 5.5 Hiekkakivessä esiintyvä pohjavesi 6. Johtopäätökset 7. Kiitosmaininnat

6 1. Johdanto Geologian tutkimuskeskuksen ydinjätteiden sijoitustu tkimusproj ektissa on kailiophjavesien geokemiaa tutkittu vuodesta 1985 lähtien. Tämä työ perustuu vuosina Geologian tutkimuskeskuksen ydinjätteiden sijoitustutbmu ksiin liittyvään neljään pohjavesijulkaisuun (Blomqvist et al. 1987; Halonen ja Blomqvist 1988; Blomqvist et al ja Halonen et al. 1990). Kaksi ensimmäistä julkaisua on Säteilyturvakeskuksen tilaamasta tutkimuksesta "?hilio/pohjavesi -vuorovaikutuksen tutkiminen heterogeenisissa kivilaj iy mpäristoissa" ja kaksi jälkimmäista Kauppa- ja teollisuusministeriön ja GTK:n rahoittamasla projektista "Kailiopohjaveden geokemia". T&si työssä tarkastellaan kiven ja veden väiistä vuorovaikutusta erilaisissa kivilajiympäristöissä. Tutkimuksessa on pyritty luokittelemaan geologisesti samantyyppisiä alueita ja vertaamaan eri alueiden vesikemiaa keskenään sekä löytämään luonteenomaisia piirteitä eri kivilaj iry hmien MIiopohj avedelle. Pohj a-aineistona käytetyissä julkaisuissa lisensiaattityön tekijä (en t. Halonen} on ollut aktiivisesti mukana. Julkaisut, joihin työ perustuu, ovat seuraavat: 1. R. Blomqvist, S. Halonen, A. Pacholewski ja A. Lindberg, 1987: Kallioperä- pohjavesi -vuorovaikutus heterogeenisissä kivilajiymparistöissä. Sum mary : Water-mk in teraction in non-granitic cry stalline bedrmk environments. Geolog ical Survey o f Finland, Nuclear Waste Disposal Research, Report YST-56, 34 p. and 26 app. 2. Sirkku Halonen ja Runar Blomqvist, Kallioperä-pohjavesi -vuorovaikutus heterogeenisissä kivilajiy mpäristöissä: jatkotutkimukset Outokummun alueella. Abstract: Water-rock inieraction in non-granitic crystalline bedrock environments: New results of investigations in the Outokumpu area. Geological Survey of Finland, Nuclear Waste Disposal Remrch, Report YST-63, 40 p. and 4 app. 3. Blomqvist, R., hhermo, P., Lahtinen, R. and Halonen, S., Geochemical Profiles of Deep Groundwater in Precambrian Bedrwk in Finland. In: Prdings of Exploration '87. Third Decennial International Conference on Geophysical and

7 Gemhemical Exploratioo for Mineraïs and Groundwater, ed. by G. D. Garland. Ontario Geological Survey, Special Volume 3, pp Halonen, S., Hakkarainen, V., Blomqvist, R., Lahermo, P. ja iakomaa T., Kaiiiopohjavesien geokemia: tutkimustulokset syvistä kairami'istä vuosina Abstract: Geochemistry of deep groundwater in bedrock: Results of the investigations during Geological Survey of Finland, Nuclear Waste Disposal Research, Reprt YST-65, 66 p. and 14 app. Ensimmäisessä julkaisussa kirjoittaja osallistui kalliopohjavesien näytteenottoon, aineiston käsittelyyn ja kirjoittamiseen. Toisessa julkaisussa kirjoittaja osallistui näytteenottoon, aineiston käsittelyyn seka vastasi kirjoitusosuudesta "Pohjaveden kerrosrakenne ja koostumusvai hklu Outokumpu-jaksossa". Kolmannessa julkaisussa ki joittaja osallistui aineiston käsittelyyn sekä kijoittamiseen. Neljännessä julkaisussa, jossa kirjoittaja osal1istui näyt teiden ot tmn, analysoitavien näytteiden valintaan ja analyysien tulkintaan, kokonaisvastuu oli hrjoittaj alla. Vesinäytteet on otettu lähinnä mdmitutkimuksien yhteydessä kairatuista rei'ista. Yhteensä pohjavaien tu tkirnuskoh teita on tasa työssä tarkastelun alaisena kaikkiaan 44 (40 kairareikaa, 2 porakaivaa ja 2 kaivoksen ruhjevyöhy kettä). Vesinäytteenotossa kaytettiin Geologian tutkimuskeskuksessa kehitettyä letkunäy tteenotinta (Nurmi & Kukkonen 1986), jolla saatiin jatkuva profiili koko kairareiän vedestä. Letkunayt teenotin kehi teniin sopivaksi pienilapimit taisiin (46 mm) kairareikiin, joita on h ttu malminetsinnän ja muun geologixn tutkimuksen yhteydesa erilaisiin kivilajimudostumiin ympäri Suomea. Tarkat kuvaukset vesinäytteenotosta, tut kimusmenetelmistä, analysoiduista komponenteista ja analyysimenetelmistä on esitetty kussakin tähän työhön liittyvässä julkaisussa. Suurin osa tutkimuskohteista sijaitsee liuskevyöhy kkediä. Intrusiiveja edustavat kerrosintmusiot, rapakivigraniitti,monmniitti ja karbonatiitti. Mukana on myös yksi tutkimuskohde hiekkakivestä.

8 2. Julkaisujen yleiskuvaukset Julkaisu 1 (Tisdonanto YST-56) käsittelee kallioperä-pohjavesi -vuomvaikutusta heterogeenisissä kivilajiy mpäristöissä. Tutkimusalue sijaitsee Outokummun alueella. Raportin aineisto koostuu kaikkiaan yhdeksän ldmeiän vesinäy t teistä. Vesinäytteet otettiin pääasiassa kesän ja syksyn 1986 aikana. Kairareiästä OKU-741 oli näytteet otettu myös vuonna 1985 (Nurmi et al. 1985). Tutkitut kairareiät sijaitsevat kolmessa eri kohteessa; S u kkulansalossa (kairareiät OKU-729B, OKU-737,OKU-740 ja OKU-74 1), Perttilahdessa (OKU-743,OKU-745B ja OKU-753) ja Polvijämen Kylylahdessa (OKU-793). Kaikki tutkimusreiät sijaitsevat Outokumpu-muodostumassa, joka koostuu mustaliuskeista, kvartsikivista, serpen tiniiteisiä, karsikivistä ja karbonaattikivistä kiillegneissi ymparistössä. Tutkimuksen syvin näytteenottokohde (OKU-741) ulottuu 1080 m:n syvyydelle. Kaikista tutkimuksessa tarkastel tuj en kairareikien vedestä mitattiin sähkönjohtavuus, ph ja hapetus-pelkisty sptentiaali (Eh), sekä tehtiin kemialliset analyysit. Kuuden kairareiän vedestä analysoitiin tritiumpitoisuus ja stabiilien ja '801'60) arvot. Tarkimmin tutkittiin yhden kairareiän vetti (OKU-74 l), josta analysoitiin myös stron tiumisotooppipitoisuudet. Lisäksi kairasydannäytteiden rakomineraalien esiintymistä tutkittiin kahdesta näyt teenottokohteesta (OKU-740 ja OKU-74 1). Sukkulansalossa pohjavesi esiintyy kerruksellisesti siten, että ylinnä on makea HCQ - vesi ja sen alapuoldla suolainen Ca-Na-Ci -vesikerros, jota seuraa runsaammin magnesiumia sisältävä suolaisempi vesi kerros. Makean veden kerros ulottuu m: n syvyydelle. Kairareikien OKU-740 ja OKU-74 1 makeissa HCO, -vesissä on kohonneet sulfaattipitoisuudet. Tämä johtunee näiden reikien ymp&istössä esiintyvien sufidimineraalien hapettumisesta. Suolaisempi runsaasti magnesiumia sisältävä kerros alkaa m: n syv y ydelti. Kohonneiden magnesiumpi toisuuhien on tulkittu johtuvan serpen tinii tei siä. Pert tilahdessa vesi on kauttaaltaan suolaista Ca-Na-C1 -vettä. Syvin näytesyvyys Perttilahden tutkimusprofiilissa on 534 m. Pofvij ärveliä tutkitusta kairareiästä, joka ulottuu 627 m: n syvyyteen, löydettiin kauttaaltaan heikosti suolaista Ca-Na-C1 -vettä, jossa on kohonnut magnesiumpitoisuus.

9 Alin suolaisen veden kerros on stabiilien isotooppien suhteil taan muita vesity yppejii selvisti raskaampaa, mikä viittaa veden ja kallioperän väiiseen voimakkaaseen vuorovaikutukseen. Tutkimusaineiston tyypillisimpiä rakomineraaleja ovat kloriitti, kalsii tti ja zeoliittiryhmän mineraalit analsiimi ja laumontiitti, joita esiintyy kaikilla syvyyksilla. Savimineraaleja, kaoliniittia ja mon tmorilloniittia löytyi muutamasta raosta. Rakomineraalien esiinty misessä ei havaittu olevan merkitystä syv y ydeiiä eikä kivilajilla. S ton tiumisotooppi tu1okset vahvistavat kahden erilaisen suolaisen veden kerroksen esiintymisen kairareiän OKU-74 1 vdesd. Julkaisu II (Tiedonanto YST-63) on jatkotutkimus julkaisulle 1. Tässä julkaisussa täydennetaan Sukkulansalon alueelta saatuja tuloksia. Vesinäytteet otettiin kolmesta kairareiästä (OKU-55 1, OKU-737 ja OKU-740) kesän ja syksyn 1987 aikana. Kaksi nayttenottokohdetta on mukana jo julkaisussa 1. Vesinäytteistä mitattiin veden sähkönjohtavuus, ph, hapetus-pelkistyspotentiaali (Eh) ja hiilidioksidipitoisuudet. Hapetus-pelkisty solosuhteita tutkittiin myös mittaamalla liuenneen hapen määrä ja m~ttämäilä veden totaali- ja ferrorautapitoisuudet. Kemiallisten analyysien lisäksi vesinay t teisti määritettiin tritiumpitoisuudet. Lisäksi raportissa tarkasteltiin kiven ja veden väiistä vuorovaikutusta kairareiän OKU-74 1 veden ja kairasydämen rakokalsiittien strontiumisotooppituloksien perusteella sekä kemiallisen tasapainomallituksen avulla. Kaikki tämän raportin tutki musreiät sijaitsevat Sukkulansalossa. Pohjaveden kerrosrakenne tulee esiin my6s tässä raportissa. Makeaa HCO, -vettä esiintyy reiän OKU-740 yläosassa. Mielenkiintoista on, että makean vesi kerroksen paksuus vaihtelee väiillä 250 m m mittausajankohdasta riippuen. Heikosti suolaista vettä esiintyy reiben OKU-55 1 ja OKU-737 yläosi ssa. Veden koostumus on Na-Ca-C1 -tyyppistä tai Ca-Na-Cl -tyyppistä. Julkaisussa 1 ei Sukkulansalon alueella tavattu lainkaan hei kosti suolaista vesity yppiä. Kairareiän OKU-737 yläosan heikosti suolaisen veden kerros johtunee pintaveden aiheuttamasta kontaminaatiosta, kun reikä he1 mikuussa

10 1987 avattiin syvemmiltä osiltaan kairaamalla. Suolainen pohj avesikerros, joka esiintyy kaikissa tutkimusrei' issä, on Ca-Na-CI -tyyppistä. ReGn OKU-740 alaosan tu kkeuturnisen vuoksi ei ni ytteenotossa enää tavattu aiemmin todettua alempaa suolaista runsaasti magnesiumia sisaltävää pohjavesikerrosta. Strontiumisotooppitulokset vahvistavat aiemman tuloksen kairareiän OKU-741 veden kerrosrakenteesta. Tutkimustuloksissa tulee selvästi esiin kolme erilaista vesikerrosta; ylinnä makea vesi kerros, jonka alapuolella on kaksi toisistaan poikkeavaa suolaisen veden kerrosta. Vesityyppien selvä erottuminen toisistaan osoittaa, että vesien sekoithirninen on ollut vähäistä. Veden suolaisuuden aiheuttajaksi on stron tiumisotooppitu1oksien pemsteella päätelty mineraaleja, j oiua on alhainen Rb/Sr - suhde kuten plagioldaasi ja apatiitti. Muut mahdolliset suolaisuuden aiheuttajat ovat fluidisulkeumat ja raerajoilla esiintyvät suolat. Geokemiailisen mallittamisen tulokset ovat yhteensopivia kivestä tehtyjen petrografis ten ja rakornineraaii havain tojen kanssa. Juikaisu IIi on tutkimusaineistoltaan kaikkein laajin. Julkaisu perustuu GTK:n ydinjätteiden sij oitustu~musraporttiin YST-53 (Blomqvist & al. 1986). Siinä on mukana yhteensä 18 kairareiän vesinäy tteet, kahden porakaivon vesinäytteet ja kahden kaivoksen rakovyöhykkeen vesinäytteet. Nayttenottokohteet sijaitsevat e nimmmn proterotswisissa liuskev yöhykkeissä, joita edustavat kiillegneissivaltaiset alueet ja vulkaniittivaltaiset alueet. Mukana on myös näytkita syväkiviympäristöstä kuten emäksisistä kerrosin truusioista, monzoniitista, rapakivialueelta j a karbonatiitista. Yksi kairasydänvesinaytteenotto on otettu arkeeisesta graniittigneissialueen kontaktivyöhykkeestä ja yksi rnetamorfoitumattomasta jotunikautisesta hie kkakivimuodostu masta. Kairareikien vedesta on julkaisussa esitelty sähkönjohtavuus- ja ph-mittausten ja kemiallisien analyysien tuloksia. IsotmppituIoksista on julkaisussa käsitelty tntiumpitoisuuksia ja stabiilien isotooppien pitoisuussuhteita. Myös julkaisun pohjavesi ssä on havaittavissa selvä kerrosrakenne. Kaiklsaan

11 seitsemässä kaimeiässä esiintyy makeaa HCO, -vettä. Tämän tutkimuksen syvin makean veden reik2 on Vihannin Suksi kankaalla graniittigneissiä ja graniittia lävistävä tutkimusreikä, joka ulottuu 731 m:n syvyydelle, Tässä tutkimuksessa makean ja lievästi suolaisen tai suolaisen veden välinen vaihettumisvyöhy ke on m syvyydellä maan pinnasta. Suolaista vettä on tavattu 200 m:n syvyydeltä ja erittäin suolaista vettä 250 m:n syvyydeltä. Eräissä rei'iss5 vesi on lievästi suolaista jo aivan vesikerroksen pinnassa (Porin Pinornäki ja Ylistaron Lahdenkylä). Tutkimuksen suolaisin vesityyppi löytyi Porin Pinomäen kaimeiästä, joka sijaitsee j otunisessa hiekkakivessä ja jossa kokonaissuolapitoisuus on 120 gfl. Aivan lähekkäistenkin vesien laatu saattaa vai hdeila huomattavasti kuten Pyhäjämen ja Vihannin tutkimusalueilla. Kailioperin rakoilulla näyttää olevan suuri merkitys eri tyyppisten vesi kerrosten esiintymiseen. Julkaisussa IV (Tiedonanto YST-65) esi tetaan tutkimustulokset 14 kairarei'iasta, jotka sijoittuvat kymmenelle eri tu~musalueelle. Kairareiät sijaitsevat valtaosaltaan proterotsooisissa liuskejaksoissa. Näytteenottokohteiden kallioperää edustavat my 6s emäksinen-ultraernäksinen kermsin tniusio ja monzoniittigranii tti, Kaimeikien vedestä on sähkönjohtavuus-, ph- ja Eh-mittausten ja kemiallisten analyysien lisäksi mitattu veteen liuenneen hapen ja hiilidioksidin määrät. Osasta näytteitä analysoitiin myös veden tritiumpitoisuus CH) ja stabiilien ja 180/'60) arvot. Myös julkaisun TV pohjavesissä on havaittavissa selvä kerrosrakenne. Koostumukseltaan erilaisia vesityyppejä tavataan runsaammin johtuen monipuolisemmasta litologisesta ympäristöstä. Kuudesta tutkitusta kairareiästä löytyi yläosasta makeaa HCO, -vettä. Makea pohjavesikerros ulottuu syvyydelle m. Suolaista vetd tavataan Juukan Miihkalin tutkimusrei'issä Ju/Mi-91 ja JulMi aivan reikien yläosista lähtien. Tavallisimmin suolaisen veden kerros alkaa runsaan 400 m:n syvyydeltä. Tosin Nmrmarkun tutkimusreiässä suolaista vettä tavataan jo 200 m: n syvyydellä. Tutkimuksen suolaisin vesi kerros löytyi Juulan Miihkalin tutkimusreiuä JulMi- 1 16, jossa kokonaissuolapitoisuus oli 170 gf 1. Tämä brine-

12 luokan pohjavesi on koostumukseltaan Na-Ca-C1 -vettä ja sitä tavataan 790 m:n s yv yyddtä alkaen. Tutkimuksessa todettiin, eta Juukan Miihkalissa esiintyvä brinevesi eroaa korkean natrium-kalsium -suhteen vuoksi Kanadan kilvellä tavatuista brinetyyppisistä Wiopohjavesistä, jotka ovat kalsiurnvaltaisia. Taulukossa 1 esitetaan kaikkien tutkimuskohteiden reikätunnus, niytteenottoajankoh ta, näytteiden ottosyvy y s, lhpötilamittauksen ajankohta, kairausvuosi ja mahdollinen aukikairausvuosi. 3. Näytteenottokohteiden geologia ja pobj aveden koostumus Näy tteenottokohteiden geologinen ympäristö on monimuotoinen. Niy ttoonottokohteita tarkastellaan vallitsevan kivilajin mukaan. Syväkairattujen tutkimuskohteiden kivilaj ikuvaukset perustuvat kairausraporttei hin lukuunottamatta Sodankylän Rajalan tutkimusreikaa R- 1, minkä alueen geologinen kuvaus perustuu Suomen kallioperäkattaselity k n ja Keski-Lapin gm1ogisen kartan selitykseen. Porakaivojen ympäristojen geologinen kuvaus perustuu alueen kallioperäkarttaan tai Suomen gwlogisen yleiskartan antamiin tietoihin. Keminmaan, Ranuan ja Ylivieskan kerrosintuusioiden kivilaj ieri mineralog iaa on tutkittu yksityiskohtaisesti Halosen työraportissa, Käytetty syvakivilajinimistö perustuu S treckeisenin (1 976) luokitir kseen. 1 ntnisiiveja edustavat happamat - intermediääriset syväkivet, emäksiset - iiltraemäksiset syväkivet ja karbonatiitti. Homogeenisia dimenttiympärist6ä edusiaa Porin hiekkakivi. Liuskealu~t on jaettu wlkaanisiin, vulkamis-sedimenttisiin pintakiviin ja gneissivaltaisiin alueisiin. Kuvassa I on esitetty tutkirnusaiueet, joita on yhteensä 2 1, taulukon 2 (liite 2) mukaisessa järjestyksessä.

13 Legenda: Arkeeisia vihreäkiviä Arkeeista pohjagneissiä Granuliittia Svekofennisia liuskeita Karjalaisia liuskeita Jotunisia sedimenttikivia Rapakivigraniittia Prekambrisia syväkiviä Emäksisia kerrosintruusioita Kuva 1. Tutkimusalueiden sijainti tekstissä esitetyn järjestyksen mukaisesti. Pohjakartta Simosen (1980) mukaan. 1. Elimäki, Koskisto 2. Kolari, Hannukainen 3. Espoo, Otaniemi 4. Pyhäjärvi, Kettuperä; Lippikyla; Pyhäsalmen kaivos 5. Ruukki, Relletti 6. Vammala, Suvitie; Vammalan kaivos 7. Vihanti, Nevasaari; Suksikangas; Vihannin kaivos 8. Ylistaro, Lahdenkylä 9. Keminmaa, Sompujarvi 10. Ranua, Suhanko 11. Ylivieska, Perkkiö 12. Juuka, Miihkali 13. Sodankylä, Rajala; Kalasääskenpesamaa 14. Sotkamo, Taivaljärvi 15. Keitele, Teerimäki 16. Leppävirta, Kotalahden kaivos 17. Noormarkku, Hyvela 18. Vuolijoki, Honkamäki 19. Outokumpu, Sukkulansalo; Perttilahti; Polvijärvi, Kylylahti 20. Savukoski, Sokli 21. Pori, Pinomäki.

14 Raporteissa ja julkaisussa kalliopohjavedet on jaoteltu kokonaissuolapitoisuuden (TDS, total dissolved solids, mgll) tai sähkönjohtavuuden (ms/m) mukaan. Usein käytetty jako eri vesity yppeihin perustuu Davis ja DeWiest ' n (1 966) laatimaan luokitteluun. Luokittelussa vesityypit jaetaan kokonaissuolapitoisuuden mukaan neljään eri vesityyppiin; maka, jossa TDS on mgll, heikosti suolainen, jossa TDS on mgfl, suolainen, jossa TDS on gll ja brine-luokan vesi, jossa TDS > mgll. Julkaisuissa on käytetty jakoa viiteen eri vesityyppiin suolapitoisuuden mukaan: makeissa vesissä TDS < 500 mgll, heikosti suolaisissa TDS on mg/t, suolaisissa TDS on mgll ja erittäin suolaisissa vesissä TDS mg/i ja brine-luokan vesissä > mg/i. Sähkönjohtavuuden mukaan jako on seuraava; makean veden sähkönjohtavuus on < 100 msf m, heikosti suolaisen veden sähkönjohtavuus on ms/m, suolaisen veden sahkönjohtavuus on ms/m ja erittäin suolaisen veden sähkönjohtavuus on > 5000 ms/m. 3.1 Happamat - intermediäriset kivilait Happamat - intermediääriset syväkivialueet Happamia - intermediaarisiä syväkiviä edustavat Elimäen alueen rapahvi ja Kolarin alueen monzoniitti. Elimäki, Koskisto (tutkimusalue 1): Rapahvialuetta edustaa Elimäen Koskisten porakaivosta (syvyys 403 m) otettu vesinäyie (julkaisu TII). Porakaivo sijaitsee Viipurin rapakivialueella. Kaivon lähiympäristön kallioped koostuu punertavasta viborgiitista (Simonen, 1965). Kemiallisen anaiyysin perusteella viborgiittia luonnehtii suuri Miumpitoisuus (5,79 % ) ja pienet kalsium- ja magnesiumpitoisuudet (1,92 % ja 0,47 96). Hivenalkuaineista erityisesti fluori (0,21 %) on rikastunut kiveen (Laitakari ja Simonen 1963). Porakaivon vesi on kerrokseiiista ollen yläosassa makeaa Ca-Na-C1-SO,-HCO, -vettä 350 m: n syvyydelle ja alaosassa heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä.

15 14 Kokonaissuolapitoisuus vaihtelee välillä 0,27-2,46 gll. Veden kalsiumpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus mgll, kloridipitoisuus mgll ja sulfaattipitoisuus mgll. Bikarbonaattipitoisuus on makean veden kerroksessa mg/l. Heikosti suolaisesta vedestä ei ole bikarbonaattimäärityksia. Veden tavallista suurempi fluorin pitoisuus (0,93-1,10 mgll) heijastaa litologian vaikutusta. Kuva 2. Hannukaisen alueen geologinen kartta Hiltusen (1982) mukaan sekä tutkimusreikien 162, 197 ja 198 sijainti. Kolari, Hannukainen (tutkimusalue 2): Kolarissa vesinaytteet on otettu Kolarin Hannukaisen rautamalmialueella. Vesinaytteet on otettu kolmesta kairareiastä R162, R197 ja R198, joiden vertikaalisyvyydet pohjavesinaytteenotossa olivat 545 m, 566 m ja 648 m. R162 ja R197 ovat mukana julkaisussa 111, ja R197 ja R 198 ovat mukana julkaisun IV pohjavesinaytteenotossa. Hannukaisten alue kuuluu Rautuvaaran rautamalmijaksoon, joka koostuu

16 -- -- amfiboliiteista, kvartsimaasälpäliuskeista, karbonaatti- ja karsikivistä sekä näihin liittyvistä magnetiittirikkaista kerroksista. Rautamalmijakson kivilajeja ympäröivät pääosin monzoniitit, dioriitit, graniitit ja kvartsiitit (Hiltunen ja Tontti 1976). Reikä 197 sijaitsee reiastä 162 tasan 300 m länteen, ja reikä reikä 198 sijaitsee reiastä m etelään (kuva 2). Tutkimuksissa mukana olleet kairareiät lavistävat enimmäkseen monzoniitteja. Alaosassaan tutkimusreiät lavistävat dioriitteja, karsikiviä, magnetiittikerroksia ja pohjalla dioriitteja ja amfiboliitteja (Mattila 1977; Hiltunen 1981) (kuva 3). Mineralisoituneessa kerroksessa on magnetiitin lisäksi vaihteleva määrä kiisuja. Reikä 162 lävistää lisäksi paikoin kapeita anhydriitti - ja kipsijuonia (Mattila 1977). Kummassakin lävistyksessä juonia esiintyy runsaasti mineralisoituneessa osassa, jossa on havaittavissa nuorempien kipsijuonien leikkaavan näitä vanhempia anhydriittijuonia (Blomqvist, suullinen tiedonanto). 162 " y HANNUKAINEN X m 0 8all~,om Kuva 3. Geologinen poikkileikkaus Hannukaisen alueesta (Hiltunen 1982). Kivilajiselitykset kuten kuvassa 1 paitsi no 8, joka on killegneissiä. Kuvaan on merkitty alueella olevan kairareiän 162 sijainti. Tutkimusrei'issä esiintyvä kalliopohjavesi on kauttaaltaan heikosti suolaista Ca-SO, - vettä (TDS 0,63-2,65 gll). Reikien vesi on koostumukseltaan samankaltaista; kalsiumpitoisuus on enimmillään noin 700 mgll ja sulfaattipitoisuus on 1600 mgll.

17 Pohjaveden sul faatin kohonnut pitoisuus johtuu todennäköisesti kalliopem verrattain helppoliukoisista kipsi- ja anhydriittiosueista, joskin mineralisoituneen kerroksen sulfideilla voi olla vaikutusta veden sulfaattipitoisuuteen. Veden suureen kal siu mpitoisuuteen vaikuttanee karsikivien läsnäolo Migmatiitti, graniitti- ja kuiiegneissit Pääosin graniittigneissejä, granii ttej a ja migmatiitteja Iävis!äviä kairareikiä ovat Espoon Otaniemen tutkimusreikä R301 (julkaisu IiI), Pyhajäxwn tutkimusalueen reiät PYS-20 ja PYS-47 CjriIkaisu TV), PYS-35 ja Pyhäsalmen kaivoksen reikä RSM ('julkaisu 111), Ruukin Relletin tutkimusreikä Pv- 11 Gulkaisu IV), Vammalan Suvi tien tutkimusreikä VMIST-24, Vihannin alueen tutkimusreiät R-1732 Suksikankaalla ja R kaivoksessa Cj ul kai su UI). Vihannin Nevasaaren tutkimusreikä R (julkaisu IV) sijaitsee biotiittisarvivalkegneissin ja graniitin kontaktissa Jävistäen kumpiakin. Julkaisussa kuvattu Y listaron Lahdenkylässä sijaitseva porakaivo sijaita kiillegneissiympäristössä. Osa Outokummun alueen tutbmusrei'istä lävistää pääosin kiiilegneissiä (julkaisut 1 ja II). Outokummun aiuetta on kuitenkin tarkasteltu yhtenä kokonaisuutena kappaleessa 3.3. Espoo, Otaniemi (tutkimusalue 3 ): Espn Otaniemen tutkimusreiän R301 ympäristö on graniittia ja migmatiittista graniittia, jossa on paikoin kiillegneissejä ja happamia gneissejä sulkeumina (htala 1967). Reikä tiivistää granii ttigneissej ä, kiillegneissejä, granii tteja ja sarviväikegneissej a (Appelqvist 1980). Tutkimusreiän R301 pohjavesi on yliosascaan makeaa Na-Ca-HCO, -vettä muuttuen syvyyden kasvaessa heikosti suolaiseksi Na-Ca-C1 -vedeksi. Makean veden kokonaisuolapitoisuus on 0,26-0,28 g/l ja heikosti suolaisen veden kokonaisuolapitoisuus on 1,62-2,46 gll. Veden natriumpitaisuus on mgll, kalsiumpitoisuus on mgll, bikarbonaattipitoisuus on mgll (laskien syvyyden mukana} ja kloridipitoisuus on mgll.

18 Pyhäjärvi, Kettuperä; Lippikyla ja Pyhasalmen kaivos (tutkimusalue 4): Pyhajärven alueen kivilajit (kuva 4) voidaan ryhmitellä kolmeen yksikköön. Vanhin yksikkö on alueen itäreunalla oleva Kettuperän graniittigneissi. Ikäjm'estyksessä tätä seuraa pääasiassa metavulkaniiteista koostuva Ruotasen liuskejakso, johon myös Pyhasalmen kaivoksen isäntakivet kuuluvat. Kolmannen yksikön muodostaa liuskejakson länsipuolella oleva ja sitä leikkaava porfyyrinen graniitti (Helovuori 1979). Kairausraportin mukaan (Outokumpu Oy) tutkimusreikä PYS-20 lavistää gneissigraniittia, hartsi-maasalpa-, 1 -, ja kordieriittigneisseja ja serisiittikvartsiittia. Tutkimusreikä PYS-35 lävistää pääosin gneissigraniittia. Lisäksi tavataan leptiittia ja amfiboliittivälikerroksia. Lävistyksen loppuosa (n. 150 m) on serisiittikordieriittigneisseja ja -kvartsiitteja. Tutkimusreikä PYS-47 lavistää vuorotellen kordieriittigneissia, intermediääristä vulkaniittia ja serisiittikvartsiittia. Pyhasalmen kaivoksen tutkimusreikä R806 lavisiää massiivista rikkikiisumalmia, amfiboliittia, kordieriittigneissia ja serisiittikvartsiittia. Ruhjevyöhykkeestä otettiin vesinaytteet tasoilla +660 ja Vallitsevat kivilajit ovat kiillegneissi, amfiboliitti ja leptiitti. ORE BELT Kuva 4. Pyhäjärven alueen geologinen kartta (Mäki 1986) ja tutkimusreikien PYS-20, PYS-35 ja PYS-47 sijaintipaikat. 1. Cu-Zn-S -malmi (kaivos) 2. Serisiittihartsiitti 3. Kordieriitti-antofylliittikivi 4. Hapan vulkaniitti 5. Emäksinen laava 6. Emäksinen tuffi 7. Grafiittipitoisia kerroksia 8. Dolomiittikerroksia 9. Graniitti 10. Kvartsidioriitti.

19 P yhäjämen alueen kailiopohjavedet poikkeavat toisistaan seka ty ypeiltään etta suolapitoisuuksiltaan, Tutkirnusreiässä PY S-20, joka ulottuu 305 m: n syvyydelle, tavataan kauttaaltaan makeaa Na-Ca-HCO, -veitä, jonka kokonaissuolapi toisuus on 0,3 gfl. Tutkimusreiassä PYS-35 tavataan noin 600 m:n syvyydelle asti makeaa Ca-Na- Mg-HCO, -vettä, jossa kalsiurnpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus on 7,4-14 mgll, magnesiumpitoisuus on 4,O - 8,3 mgll ja bikarbonaattipitoisuus on mgll. Makean veden kokonaisuolapitoisuus on 0,22-0,14 gll. Tämän alapuolella esiintyy kaksi suolaisen veden kerrosta. Ensimmäinen suolaisen veden kerros esiintyy m:n syvyydellä. Vesi on Ca-Na-SO,-C1 -vettå, jossa vastaavat pitoisuudet ovat ,67-960, ja mgll. Alempi suolainen vesikerros, joka ulottuu 895 m:n syvyydelle, on Ca-Na-C1 -vettä, jossa liuenneiden aineiden määrät kohoavat nopesti pitoisuuksien ollessa (mgll) 4700 (Ca), 1900 (Na) ja (CU. Tutkimusreiässä PYS-47 on 348 m syvä. Reihsä ylinnä oleva makean veden kerros on 100 rn: n syvyydelle Na-Ca-HCQ-SO, -vettä. Vesi pysyy makeana noin 160 m:n syvyydelle, joskin kohonnut kloridiptoisuus viittaa veden sekoittumiseen alapuolen suolaisemman veden kanssa. Makean veden kokonaissuolapitoisuus on 0,30-0,57 gfl. Tämän alapuolella oleva vesi on heikosti suoiaista Na-Ca-S0,-CI-(HCQ) -vettä, joka edustaa vaihettumisvyöhykn vettä (TDS on 0,s - 1,8 gll). Alin vesikemos on heikosti suolaista Ca-Na-CI-SO, -vetta, jonka kokonaissuolapitoisuus on 4,6-5,1 gll. Makean veden paaionipitoisuudet (mgll) ovat 45,4-139 (Na), (Ca), (HCQ), (SO,) ja (C1). Vaihettumisvyöhykkeess paaionipitoisuudet (mgfl) ovat (Na), (Ca), (SO,), (Cl) ja (HCO,). Alimman vesikerroksen pääionipitoisuudet (mgll) ovat (Ca), (Na), (CI), (SO,). Kaivokseen tasolle +660 kairatusta reiästä R806 otettu vesinäyte on yläosassaan heikosti suolaista Ca-Na-S0,-Cl -vettä ja alaosassaan suolaista Ca-C1-SO, -vettä. Reiän yläosan pienempi suolapitoisuus johtunee kairaulaen (1,5 kk ennen näytteenottoa) aikaisen huuhteluveden kontaminaatiosta. Ruhjevyöhykkeistä analysoitu vesi on heikosti suolaista Ca-Na-SO,-HCO, -vettä, jossa oli myös suuri magnesiumpitoisuus.

20 Ruukki, Relletti (tutkimusalue 5): Ruukin Relletin tutkimusreikä Pv-11 (kuva 5) sijaitsee Pohjanmaan liuskejakson pohjoisosassa. Pääkivilajina on migmatiittiutunut kiillegneissi (Nykänen 1959). Kairausraportin (Mäkelä 1977) mukaan kivilajit ovat kiillegneissiä, kiilleliusketta ja karsikvartsiittia. Kuva 5. Relletin alueen geologinen kartta (Nykänen 1959) ja tutkimusreiän Pv- 11 sijainti. 1. Ofiittinen plagioklaasiporfyriitti 2. Amfiboliitti 3. Kiilleliuske ja fylliitti 4. Kiillegneissi 5. Gabro ja dioriitti 6. Kvartsja granodioriitti 7. Graniitti 8. Karsi- ja kalkkikivi 9. Pyrokseenirikas kivilaji. Tutkimusreikä on 315 m syvä. Reiän vesi on yläosassaan makeaa Na-HCO, -vettä, jossa on kohonnut kloridipitoisuus, ja alaosassaan heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä. Yläosassa veden natriumpitoisuus on mgll, bikarbonaattipitoisuus on mgll ja kloridipitoisuus on mgll. Yläosan veden kokonaissuolapitoisuus on 0,27-0,31 gll. Heikosti suolaisen veden natriumpitoisuus on 380 mgll, kalsiumpitoisuus on mgll ja kloridipitoisuus on mgll kokonaisuolapitoisuuden ollessa 1,4-1,5 gll.

21 Vammala, Suvitie (tutkimusalue 6): Vammalan alue sijaitsee Tampereen liuskejakson eteläpuolella, jossa se muodostaa osan Ahlaisten-Kylmäkosken nikkelivyöhykkeestä. Aluetta luonnehtivat voimakkaasti metamorfoituneet migmatiittiutuneet kiillegneissit ja kinzigiitit, joihin liittyy välikerroksina amfibolitteja ja grafiittigneisseja (Häkli et al. 1979). Tutkimusreikä VMIST-24 (kuva 6) lävistää pääasiassa migmatiittista suonigneissia, jossa sarvivälkegneissia, grafiittigneissia, hornblendiittia, metagabroa, amfiboliittia ja karsikiviä esiintyy harvakseltaan ohuina välikerroksina. Kuva 6. Vammalan alueen geologinen kartta (Häkli et al. 1979) ja tutkimusreiän VMIST-24 sijainti. 1. Kiillegneissi 2. Kinzigiitti 3. Grafiittigneissi 4. Ultramafiitti 5. Grano- ja kvartsidioriitti 6. Scollenmigmatitti. Tutkimusreiän VMIST-24 (syvyys 368 m) vesi on makeaa Na-Ca-HCO, -vettä muuttuen reiän pohjalla Na-Ca-HC0,-C1 -vedeksi. Natriumin määrä kasvaa pohjavedessä huomattavasti kalsiumin määrää nopeammin pitoisuuksien (mgll) ollessa (Na), (Ca) ja (HCQ). Kokonaissuolapitoisuus on noin 0,15 gll.

22 Vihanti, Nevasaari; Suksi kangas ja Vihannin kaivos (tutkimusalue 7): Vihannin alue kuuiuu Vihannin-Pyhiisalrnen sinkkimalmivyiihykkeeseen. Alueen vallitsevat sedimenttisy niy set kivet ovat migmatiittiutiineita biotiiitig neissejä ja biotiitti-sarvivalkegneisseji, joissa Vihannin malmin yrnpärist6ssä (iampinsaaren alueella) esiintyy happamia vulkaniitteja, dolomiitteja ja lwsikiviä (Rauhamäki et al. 1980). Lisäksi alueella on huomattavasti emäksisiä vulkaniitteja ja amfiboliitteja. Vallitsevat syväkivet ovat alueellisessa poi mutuksessa mukana olleita gabroj a, dioriitteja ja gmiitteja. Tutkimusreikä 1732 (kuva 7) sijaitsee granitoidien ja hnpinsaarity yppisten kiillegneissien kon taktissa. Kairausraportin mukaan (Mäkelä 1979) reikä lävistää pääosin grandioriittia. Yläosassaan runsaan sadan metrin verran se lävistää granodioriittisia, graniittisia ja kvartsidiorittisia gneissejä. Lavistyksen loppuosa (mn saat 100 m) on kiille- ja biotiitti-sarvivälkel iuskeita sekä biotiittisarviväi kegneissiä, Varsinaisia Lampinsaari-ty yppisiä kivilaji seunieita ei tässä reiässä tavattu. Tutkimusreikä 1744 (kuva 7) sijaitsee Lampinsaari-tyyppisten kiillegneissien länsipuolella olevassa graniitissa (Salli 1965) ja lävistää pääosin graniittia ja biotiittisarviväikegneissia ja -1iusketta. Vi hannin kaivoksessa oleva tutkimusreika 2064 lävistää avoinna olevalla 70 m osuudella pääasiassa kiillegneissejä ja arnfiboliittia (Pelkonen 1984). Ruhjeista otetut vesiniiytteet ovat peräisin +735 tasolta. Vesiniy tteet otettiin poikkileikkauksien 129 ja 13 1 kohdilla perän seinän ja katon raoista purkau tuvasta vedestä. Vallitsevat kivilaji t ovat analsiinirikkaita muuttuneita graniitteja, pegmatiitteja ja gneissejä. Tutkimusreiän 1732 vesi on koko reiän pituudelta syvyydelle 73 1 m makeaa Na-HCO, -vettä. Natriumpitoisuus on mgll ja bikarbonaattipitoisuus on mgll. Veden kokonaissuolapitoisuus on 0,24-0,32 gll. Tulkimusreiän 1744 vesi on syvyydelle 65 m heikosti suolaista Na-CI-HCO, -vettä (TDS on 0,6 gll), syvyydelle 320 rn heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä (TDS on 1,96-4,48 gll) ja loppuosa välillä m suolaista Ca-Na-C1 -vettä (TDS on 5,2-9,5 g/l). Yläosan vesikerroksen pääionipi toisuudet (rnglo ovat: natriumpitoisuus 190, kloridipitoisirus 250 ja bikarbonaattipitoisuus 134. Tämän alapuolella olevan vesikerroksen paaionipitoisuudet (mgll) ovat: (Na), (Ca) ja (Cl). Alimman vesikerroksen pääionipitoisuudet (mg/l) ovat: (Ca), (Na) ja (Cl). Kaivoksessa olevan tutkimusreiän vesi on heikosti suolaista/ suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jossa. Ruhjevyöhykkeistä analysoitu vesi on suolaista Ca- Na-Cl -vettä.

23 Kuva 7. Vihannin Lampinsaaren alueen geologinen kartta (Salli 1965) ja tutkimusreikien R-1732 ja R-1744 sijainti. Ylistaro, Lahdenlqda (tutkimusalue 8) : Ylistaron alue sijaitsee pääasiassa migmatiittisesta biotiittiplagioklaasigneisseistä koostuvassa kaarenmuotoisessa Pohjanmaan liuskevyöhykkeessä (Laitakari 1942). Porakaivon lavistämistä kivilajeista ei ole tietoa, mutta läheisessä koskessa olevissa kalliopaijastumissa kivilaji on kiillegneissia. Porakaivon vesi on yläosassa 200 m:n syvyydelle heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jossa natriumpitoisuus on mgll, kalsiumpitoisuus on mgll ja kloridipitoisuus on mgll. Veden kokonaisuolapitoisuus on 1,4-3,l gll. Tämän alapuolella on suolaisen Ca-Na-C1 -veden kerros, jossa kalsiumpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus on mgll ja kloridipitoisuus on mgll. Suolaisen veden kokonaissuolapitoisuus on 11,O - 22,9 gll.

24 3.2 Emaksiset - ultraemaksiset kivilajit Emaksiset - ultraemaksiset syvakivet Emäksisiä - ultraemäksisiä syväkiviä edustavat julkaisussa II1 kuvatut Keminmaan Sompujärvi, Ranuan Suhanko ja Vammalan kaivoksen tutkimusreikä OKVA-298 sekä Ylivieskan Perkkiönperän näytteenottokohde (julkaisu IV). Keminmaa, Sompujärvi (tutkimusalue 9): Kairareikä Ki-23 (kuva 8) sijaitsee Keminmaan Sompujärvella ja kairareikä YP- 128 sijaitsee Ranuan Suhangossa. Geologisesti Sompujärven alue sijaitsee Penikkain jakson proterotsooisessa (2440Ma) koillis-lounaissuuntaisessa emäksisessä kerrosintruusiossa. Se sijoittuu arkeeisen graniittisen pohjagneissin ja svekokarjalaisen Peräpohjan liuskejakson kontaktiin (Alapieti ja Lahtinen 1986). Kairausraportin mukaan (Lahtinen 1983) reikä lävistää pääasiassa leukogabroja, jotka ovat paikoin voimakkaasti muuttuneita. Reiän alaosa on vuorotellen gabroa tai gabronoriittia.,-- = LEGENDI I k 1 1 GABBROIC ROCKS 1 f' PGE MINERALIZATIONS AP-MINERALIZATION SJ MINERALIZZrION IS -- - ROOF ROCKS OF INTRUSION O P S k r n SITE OF PROFILE Kuva 8. Penikkain emäksisen kerrosintruusion geologinen kartta (Alapieti ja Lahtinen 1986) sekä tutkitun kairareiän Ki-23 sijainti.

25 Kairausnaytteet ovat hvyin ehjia eikä varsinaisia rikkonaisuusvyöhykkeitä esiinny. 24 Kairareiästä Ki-23 analysoitu pohjavesi on tyypiltään makeaa Ca-HCO, -vettä (TDS 0,36-0,45 gll), jossa on kohonnut magnesiumpitoisuus. Kalsiumpitoisuus on mgll, magnesiumpitoisuus on mgll ja bikarbonaattipitoisuus mgll. Ranua, Suhanko (tutkimusalue 10): Kairareikä YP- 128 (kuva 9) sijaitsee Perapohjan liuskejakson ja arkeeisen pohjakompleksin kontaktivyöhykkeessa olevassa Suhangon emaksisessa kerrosintmusiossa. Tutkittu kairareikä lävistää 425 m:n syvyydelle homogeenista muuttumatonta gabroa. Tämän alapuolella esiintyy pääasiassa erityyppisiä ultraemäksisia kiviä. Ultraemäksisten kivien alapuolella on magneettikiisupirotteista metagabroa, ja alinna pilsteistä kvartsidioriittia. Kairausnaytteet ovat melko ehjia, joten rikkonaisuusvyöhykkeitä ei esiinny. DEPHT m Ultrarnafic rocks Massive pyrrhotite orebody - \ GEOLOGICAL MAP Kuva 9. Poikkilaikkaus Suhangon kerrosintruusion eteläreunasta sekä tutkimusreian YP- 128 sijainti (Rekola 1986).

26 Ranuan Suhangon tutkimusreiän pohjavesi on kerroksellista siten, että yläosan vesi 620 m:n syvyydelle on makeaa Ca-Mg-HC0,-(SO,) -vettä ja reiän alaosassa on heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä. Reikäveden kokonaissuolapitoisuus vaihtelee välillä 0,19-0,51 gll. Veden pääionipitoisuudet (mgll) ovat seuraavat (Ca), 9,03-1,16 (Mg) ollen ylaosassa suurimmillaan, (Na), (HCO,), 24-2,O (SO,) saavuttaen suurimmat arvonsa reiän ylaosassa. Vammalan kaivos (tutkimusalue 6): Vammalan kaivoksen tutkimusreikä OKVA-298 (kuva 10) lävistää pääosin peridotiittisia ja duniittisia osia kiillegneissiympäristössä. Vesi- ja kaasunäyte otettiin kaivoksessa tasolta +150 m ylivuotavasta reiästä. Kuva 10. Vammalan Stormin kaivoksen geologinen poikkileikkaus (Hui ja Vormisto 1985). Kuvaan on merkitty tutkimusreikä OKVA Kiillegneissi 2. Kvartsidioriitti 3. Alempi ultramafinen yksikkö 4. Ylempi ultramafinen yksikkö 5. Hornblendiitti 6. Agglomeraattirakennetta 7. Ni-Cu -malmi. Tutkimusreiän vesi on heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jonka kokonaissuolapitoisuus on 1,93 g/l. Veden natriumpitoisuus on 580 mgll, kalsiumpitoisuus 180 mgll ja kloridipitoisuus mgll.

27 Ylivieska, Perkkiö (tutkimusalue 11) : Ylivieskan vesinäytteet otettiin kairareiästä R-313. Tutkimusreikä sijaitsee Ylivieskan kerroksellisessa gabromuodostumassa (kuva 11). Muodostumaa ympäröi pohjois-, länsi- ja eteläpuolella kiilleliuske ja grauvakkarnainen liuske ja sen itäpuoli rajoittuu kvartsi- granodioriittiin, joka erottaa gabron konglomeraattivyöhykkeestä (Salli 1961). Kairausraportin mukaan tutkimusreiän kivilajit ovat emäksisiä ja ultraemäksisiä kivilajeja (Sipilä 1983). Kuva 11. Ylivieskan alueen geologinen kartta (Salli 1964) sekä kairareiän R-3 13 sijainti. 1. Uraliittiporfyriitti Plagioklaasiporfyriitti 4. Amfiboliitti 5. Agglomeraattiliuske 6. Hapan vulkaniitti 7. Kvartsimaasälpäliuske 8. Grauvakkamainen liuske 9. Kiilleliuske 10. Kiillegneissi 1 1. Grauvakkamainen liuske (karkea) 12. Konglomeraattiliuske 13. Intrusiivibreksia 14. Ultraemäksinen kivi 15. Gabro ja dioriitti 16. Kvartsi- ja granodioriitti 17. Graniitti 18. Migmatiitti

28 Kairausraportin mukaan kivi on rikkonaista syvyysvaleillä m, m, 370 m, 440 m ja m. Ylivieskan tutkimusreiän vesi on kerroksellista ollen yläosassa makeaa Na-Mg-Ca- HCO, -vettä muuttuen hyppayksenomaisesti suolaiseksi ja aiaosassa erittäin suolaiseksi Na-Mg-Ca-C1 -vedeksi. Makean veden natriumpitoisuus on mgll, magnesiumpitoisuus mgll, kalsiumpitoisuus mgfl ja bikarbonaattipitoisuus mg/l. Erittäin suolaisen veden natriumpitoi suus on mgll, kdsiumpitoisuus 4100 mgll, magnesiumpitoisuus 3000 rngll ja kioridipitoisuus mgll. Myös Wium-, strontium- ja bariumpitoisuudet nousevat voimakkaasti siirryttäessä makeasta vedestä suolaiseen veteen. Kaikkien emäksisistä kivilajikohteista otettujen vesien magnesium- ja kal siumpiioisuudet ovat suuret ja heijastavat litologian vaikutusta. Suhangon tutkmusreiän suuret sulfaattipitoisuudet voivat johtua gabron sisaltämien sul fidi mineraalien hapettumi sesta. Serpentiniitteja lavistäviä tutkimuskohteita ovat julkaisussa IV kuvatut Juuan Miihkalin tutkimuskohde (kairareiät JulMi-91, JulMi-114 ja JulMi-116) ja osa Outokummun alueen tutkimusrei'istä (julkaisut 1 ja II). Outokummun alue kuvataan kuitenkin y hienaisenä. Juuka, Miihkali (tutkimusalue 12): Miihkalin tutkimusalue kuuluu Pohjois-Kaqalan liuskdueeseen, jonka paäiuvilajit ovat kerroksellisia ja liuskei sia kiillegneissej a ja kvartsii tteja (kuva 12). Miihkalinjämen kohdalla on phjois-eteläsuuntainen, 1,5 x 15 km2 hajuinen, loivasti kaareva serpentiniittivyöhyke, jonka yhteydessä on karsikivi-, karbonaatti- ja mustaliuskevalikerroksia, Serpen tiniitit ovat massarnaisia ja tiiviitä, usein myös monomineraalisia. Karsikivet ovat ylen& liuskeisia diopsidi- ja tremoliitti- aktinoliittipitoisia kiviä (Huhma 1975).

29 Tutkimusreikä Ju/Mi-91 lävistää enimmäkseen serpentiniittiä (500 m:n syvyydelle), jonka alapuolella on 150 m:n verran tremoliitti-kloriitti-aktinoliittikartta.tamän alapuolella kivilajit ovat pääasiassa kiille- ja mustaliusketta (Hakanen 1980). Miihkalin alueella olevat muut tukimusreiat (Ju/Mi-114 ja Ju/Mi-116) lävistävät ylaosassaan noin 500 m:n syvyydelle kiillegneissia. Kiillegneissin alapuolella esiintyy serpentiniittiä ja karsikivia. Reiän 114 vertikaalisyvys on 1079 m ja reiän 116 vertikaalisyvyys on m. ACTINOLITE-ALBITE ROCK SKARN DOLOMITE BLACK SCHIST Kuva 12. Miihkalin alueen geologinen kartta (Rehtijärvi ja Saastamoinen, 1985). Muodostumaa ympäröivät kivilajit ovat kiillegneisseja tai -1iuskeita. Tutkimusreiän Ju/Mi-91 vesi on kauttaaltaan suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jonka kokonaissuolapitoisuus on 14,8-15 g/l. Tutkimusreiän Ju/Mi-114 vesi on ylaosassaan 370 m:n syvyydelle makeaa Na-Ca-HCO, -vettä (TDS on 0,26-0,33 g/l). Tamän alapuolella oleva vesi on erittäin suolaista Ca-Na-C1 -vettä, jonka kokonaissuolapitoisuus pohjalla on 71 g/l. Tutkimusreiän Ju/Mi-116 vesi on yläosassa 700 m:n syvyydelle suolaista Ca-Na-C1 -vettä (TDS on g/l) muuttuen tämän alapuolella brine-luokan Na-Ca-C1 -tyyppiseksi pohjavedeksi, jonka kokonaissuolapitoisuus suurimmillaan on 170 g/l.

30 Sodankylä, Rajala; KabääskenpeSamaa (tutkimusalue 13): Sodankylän Rajalan tutkimusreikä R1 (julkaisu 111) ja Sodankyän KalaWkenpesämaan tutkimusreikä R2 (julkaisu IV) edustavat emäksisia - ultraemäksisiä vulhiitteja. Kairareiät R1 ja R2 sijaitsevat noin viiden kiiometrin etäisyydellä toisistaan Keski-Lapin vihreäkivimuodostumassa, joka koostuu ultraemaksisistä ja emäksisistä laavakivistä ja tuffiiteista (kuva 13). Molemmin puolin vihr~vimuodostumaa on kvartsiitteja, joiden yhteydessä esiintyy aluminiumrikkaita liuskeita (Tyrväinen 1983). Reikä R 1 sijaitsee pyroklastisista ultraemäksisista vulkaniiteista koostuvassa muodostu massa. Kairausraportin mukaan (Räsänen 19 89) reikä R2 lavistaa pääasiassa ultraemaksi siä vul kmiitteja (komatiittia). Paikoin tavataan tuffiittisia kiilleliuskevalike~~oksia, joissa tavataan yleisesti magneettikiisua. Lävistyksen alaosassa esiintyy dolomiittia. Kallioperä on rikkonaista. Tutki musreiän R2 kairausraprti n mukaan mhjevyöhykkeitä on kolme. Syvyysväieillä m ja m näytehukka on kummassakin 30 cm ja dolomiittikerroksen ( rn) lopussa näytehukka on 2 m. Kairareiän R- 1 lämpötilaluotauksen (Kukkonen 1986) perusteella oleva pienehkö olkaus noin 85 m:n syvyydellä viittaa veden vhavan reiän yläosasta alaspäin ja edeelleen täila syvyydellä olevaan rakovyöh y kkeeseen (Blomqvist et al. 1986). Kairareiän R1 vesi on aivan reiän yläosassa Ca-Mg-Na-$0, -vettä, jonka elektrolyyttipitoisuus ylittää tavanomaisen makean veden pitoisuuden, kokonaisuolapitoisuuden ollessa 0,2 1-0,44 gll. Tämän vesikerroksen alapuolella vesi on heikosti suolaista Ca-Na-Mg-SO, -vettä, jossa liuenneiden aineiden kokonaismm on 1,47-2,12 gll. Reikäveden kalsiumpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus mgll, magnesiumpitoisuus mgll ja suifaattipitoisuus mgll.

31 Kuva 13. Sodankylän Rajalan ja Kalasääskenpesamaan tutkimusreikien R-1 ja R-2 geologinen ympäristö (Tyrväinen 1980). 1. Kvartsiitti 2. Arkoosikvartsiitti 3. Serisiittikvartsiitti 4. Ultraemäksinen vulkaniitti 5. Emäksinen vulkaniitti 6. Tuffiitti 7. Agglomeraatti 8. Mantelikivi 9. Mustaliuskevalikerroksia 10. Konglomeraatti 11. Gneissirakenteinen granodioriitti. Kairareiän R-2 vesi on kauttaaltaan heikosti suolaista Ca-Na-(Mg)-S0,-(Cl) -vettä, jossa liuenneiden aineiden kokonaismäärä on 1,89-2,19 gll. Veden kalsiumpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus mgll, magnesiumpitoisuus mgll, sulfaattipitoisuus mgll ja kloridipitoisuus mgll.

32 Vesien suuret kalsium- ja magnesiumpitoisuudet viittaavat emäksisen kivilajiympäristön vaikutukseen. Kohonneet sulfaattipitoisuudet johtunevat kiisujen esiintymisestä ympäröivässä kallioperässä. Sotkamo, Taivaljärvi (tutkimusalue 14): Julkaisussa IV on kuvattu Sotkamon Taivaljärvellä sijaitsevat tutkimusreiät KR-102 ja KR-115. Geologisesti tutkimusalue sijaitsee Tipasjärven liuskealueella, joka on osa Kuhmon arkeeista vihreäkivivyöhykettä (Taipale 1982). Lounaisessa muodostuma rajoittuu presvekokarelidiseen pohjakompleksiin ja koillisessa myöhäiskinemaattiseen graniittiin (Vartiainen 1970). Kuva 14. Tipasjärven - Taivaljärven alueen geologinen kartta (Vartiainen 1970). 1. Karkearakeinen- 2. Hienorakeinen- 3. Mantelirakeinen- 4. Raitaienen 5. Porfyroblastinen amfiboliitti 6. Talkki-kloriitti - karbonaattikivi 7. Sarvivälke-kloriittiliuske 8. Areniitti (arkoosikvartsiitti) 9. Kiilleliuske 10. Graniittigneissi.

33 Tipasjäwen liuskemuodosturna (kuva 14) kmstuu happami sta liuskeista, magrnasyntyisistä emäksisisa ja Jtraemäksisistä kivistä ja kiilleliuskeesta (Vartiainen 1970). Tutkimusreikä KR-102 on auki syvyydelle 478 m ja tutkimusreikä KR-115 syvyydelle 54 1 m. Kairausxaporttien mukaan (Kajaani Oy 1986) kummankin lävistyksen kivilaj it vaihtelevat ultraemaksisestä yläosasta (140 m ja 130 m), jossa calkki on vallitsevana mineraalina, fyliiittimiiiseen rautakiisupitoiseen luskeeseen (10 m) ja intermediäärisiin - happamun vulkaniittei hin. Intermediaariset vul kaniitit ovat pääasiassa kvartsiplagioklaasi-biotiitti-serisiittiliusket ja happamat vulkaniitit kvartsi-serisiittiliusketta, joka on paakivilaji kummankin lävistyksen alaosassa. Aksessorisena mineraalina karbonaattia esiintyy kivessä koko reikien pituudd ta. Tu tkimusreiän KR- 102 kalliopohj avesi on koostumukseltaan reiän yläosassa heikosti suolaista Ca-Na-CI -vetta 450 m:n syvyydelle (TDS on 1,6-7,2 gll). Tämän alapuolella esiintyy suolaista Ca-Cl -vettä, jonka kokonai ssuolapitoisuus on 10,4 gll. Tutkimusreiän veden kalsiumpitoisuus on rngll, natriumpitoisuus mg/l ja kloridipitoisuus mgll. Tutkimusreiän KR kalliopohj avesi on yläosassaan 200 m : n syvyydelle makeaa Ca- Na-HC03 -vettä, kokonaissuolapi toisuuden ollessa 0,14-0,22 gll. Tämän alapuolella on heikosti suolainen Ca-Na-C1 -vesikerros (TDS on 1,3-7,5 gll) ulottuen 460 m:n syvyydelle ja tämän alapuolella esiintyy suolainen Ca-C1 -vesikerros, jossa liuenneiden aineiden kokonaismäärä on 10,7-12,4 gll. Kairareiän veden kalsiumpitoisuus on mgll, natriumpitoisuus 15,8-895 mgll ja kloridipitoisuus rngll. Bikahonaattipitoisuus vaihtelee väliila mgll.