Loviisan Hästholmenin kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KRB petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i Loviisan Hästholmenin kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KRB petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikina-aho Syyskuu 999 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN HELSINKI. FINLAND Tel Fax

2 Työ r a p o r t t i Loviisan Hästholmenin kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KRB petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikina-aho Syyskuu 999

3 Oulu Saate TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie OULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki TILAUSNUMERO: TILAAJAN YHDYSHENKILÖT: FK Margit Snellman Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRAUSNÄYTTEIDEN HH-KR7 JA HH-KR8 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT Tarkastettu ja hyväksytty V~J-~ Margit Snellman Posiva Oy ~les~ Aulis Kärki Kivitieto Oy!:?~?. ( :~ :J :::s

4 Työraportti Loviisan Hästholmenin kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KRB petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Juhani Paakkola Olavi Taikina-aho Kivitieto Oy Syyskuu 999 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 TIIVISTEL MÄ ABSTRACT JOHDANTO Tutkimusalue Tutkimuksen tavoite Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit Rakomineraalifaasit ja -seurueet KAIRAUSNÄ YTE HH-KR Petrografia Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Mineraalikemia Kokokiven kemia Viborgiitti ja pyterliitti Porfyyrinen rapakivi Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi Rakomineraalit Yleispiirteet Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä KAIRAUSNÄ YTE HH-KR Petrografia Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Mineraalikemia Kokokiven kemia Viborgiitti ja pyterliitti Porfyyrinen ja vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi Rakomineraalit Yleispiirteet Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä YHTEENVETO KIRJALLISUUS Liite. Rakomineraalitaulukoissa käytetyt lyhenteet Liite 2. Kairausnäytteen HH-KR7 rakomineraalit Liite 3. Kairausnäytteen HH-KR8 rakomineraalit

6 LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRAUSNÄ YTTEIDEN HH-KR7 JA HH-KR8 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Loviisan Hästholmenin kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KR8 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Kivilajien tunnistaminen ja kivilajiyksiköiden esiintymisalueiden määritys perustuu silmämääräiseen analyysiin. Valittujen näytteiden petrografiset ominaisuudet sekä modaaliset mineraalikoostumukset on määritetty polarisaatiomikroskoopilla. Näytteissä päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla. Kokokivianalyysit on teetetty käyttäen röntgenfluoresenssianaly-saattoria (RF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (NAA), indusoitua plasmaherätteistä massaspektrometria (ICP-MS), LECO-rikkianalysaattoria ja ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Rakomineraalit on kartoitettu ja identifioitu silmämääräisesti ja tarvittaessa identifiointi on varmennettu käyttäen stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria. Näytteiden kivilajit on jaettu neljään päätyyppiin, jotka ovat: ) viborgiitit ja pyterliitit, 2) porfyyriset rapakivet, 3) tasarakeiset rapakivet sekä 4) vaaleat, joskus heikosti porfyyriset rapakivimuunnokset sekä apliittiset juonet. Viborgiitit ja pyterliitit ovat tekstuuriltaan porfyyrisiä rapakivigraniitteja, joissa merkittävä osa hajarakeista esiintyy keskirakeisen perusmassan ympäröiminä ovoideina eli pyöreäpiirteisinä, 3-5 cm:n läpimittaisina kalimaasälpärakeina. Viborgiittien ovoideihin liittyy tyypillisesti plagioklaasikehä, mutta pyterliiteissä kehällisiä ovoideja tavataan vähemmän. Samaan ryhmään liittyy leukokraattisia, ovoideja sisältäviä kivilajeja, joissa ovoidit ovat pyöreäpiirteisten kvartsirakeiden kehystämiä. Tasarakeiset rapakivet ovat modaalisen koostumuksensa perusteella tavanomaisia, keskirakeisia graniitteja. Porfyyrisissä muunnoksissa on vaihtelevia määriä kahden -kolmen senttimetrin läpimittaisia hajarakeita. Vaaleat rapakivet sisältävät korkeintaan 5 % biotiittia, ja joihinkin niistä sisältyy pieniä, perusmassasta heikosti erottuvia hajarakeita. Tyypillisimpinä matalan lämpötilan rakomineraalifaaseina on tavattu kalsiittia, dolomiittia, rautahydroksideja ja savimineraaleja (illiitti, kaoliniitti, montmorilloniitti). Näitä esiintyy kaikissa kairausnäytteissä ja kaikilla kairaussyvyyksillä. Edellisten lisäksi esiintyy satunnaisesti Fe-kiisua ja fluoriittia sisältäviä rako ja. Karbonaattikiteytymät ovat joko kalsiittia ja/tai dolomiittia, ja niitä on tavattu kaikista näytteistä kohtalaisen runsaasti. Vahvuudeltaan karbonaattikiteytymät ovat tyypillisesti alle mm ja paksuimmillaan 30 mm:n luokkaa. Makroskooppisesti on eräistä raoista todettu rakokalsiittien kiteytyneen ainakin kahdessa vaiheessa. Rautahydroksideja ja toisinaan myös savimineraaleja esiintyy jopa m pituisissa yhtenäisissä jaksoissa, ilman syvyysriippuvuutta. Etenkin ne vyöhykkeet, joissa esiintyy rautahydroksideja runsaasti, sisältävät tyypillisesti ympäristöään runsaammin rakoja ja niiden vedenjohtavuus on usein hyvä. Tyypillisesti rautahydroksidit muodostavat kalvomaisen ohuita, enimmillään millimetrien vahvuisia katteita. Metasomaattisesti voimakkaasti muuttuneet kivilaji vyöhykkeet, joissa isäntäkiven maasälvät ovat kaolinisoituneet ja joskus myös hematiittiutuneet, vaikuttavat suoranaisesti myös rakomineraaliseurueisiin. Rakomineraalit koostuvat näissä vyöhykkeissä kaoliniitista, illiitistä ja hematiitista/punarapaumasta kulloisenkin muutosvyöhykkeen luonteen ja muutosprosessin intensiivisyyden mukaan. Kloriittipintaisia rako ja ja kloriittihiertovyöhykkeitä esiintyy yleisesti kaikissa kivilajiympäristöissä ja kaikilla syvyyksillä. Avainsanat Paleoproterotsoinen, anorogeeninen, rapakivi, graniitti, petrologia, kokokivikemia, mineraalikemia, matala lämpötila, rakomineraali, ydinjätehuolto.

7 LOVIISA, HÄSTHOLMEN, PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRACTURE MINERALS IN DRILL CORE SAMPLES HH-KR7 AND HH-KR8 ABSTRACT The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill cores HH-KR7 and HH-KR8 from the Hästholmen area are presented in this report. The petrographic mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of the rock samples were determined by polarization microscopy. The chemical compositions of the plagioclase, biotite and amphiboles existing as major components, were determined by JEOL-733 superprobe. Whole rock analyses were carried out using an -ray spectrometer, neutron activation analyzer (NAA), indused coupled plasm mass spectrometer (ICP-MS), LECO sulphur analyzer and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and, when needed, by stereo microscopy and -ray diffractometry. The four main rock types of the drill cores are: ) wiborgites and pyterlites, 2) porphyritic rapakivi granites, 3) even grained rapakivi granites and 4) weakly porphyritic or even grained leucocratic rapakivi granites and applites. Wiborgites and pyterlites are porphyritic rapakivi granites the phenocrysts of which are roundish K-feldspar grains or ovoids surrounded by medium grained ground mass. This texture is characteristic for rapakivi granites proper. The ovoids in the wiborgites are mantled by plagioclase whereas the majority of the ovoids in the pyterlites has no plagioclase mantles. In addition to these, this group involves leucocratic rapakivi granites the ovoids of which are mantled by roundish quartz grains. Even and medium grained rapakivi granites are conventional granites in their modal mineral composition. Porphyritic varieties include phenocrysts - 2 cm in diameter. Weakly porphyritic, leucocratic rapakivi granites contain a few, scarcely visible feldspar phenocrysts, and biotite as the only mafic mineralless than 5 %. Calcite, dolomite, Fe hydroxides and clay minerals (illite, montmorillonite and kaolinite) form the most typical fracture mineral phases throughout the drill cores. Carbonate crystallizations consist of calcite and/or dolomite which have been found frequently in every core. Carbonate fillings are typically less than mm thick and ca. 30 mm at most. The crystallization of calcite took place in at least two phases, the products of which can be identified also by macroscopic methods. Fe hydroxides may exist serially in every drilling depth and no depth control is established. Fe hydroxides form typically thin filmy covers, mm in thickness at most. Fluorite and Fe sulphides (pyrrhotite and pyri te) have been found less frequently. The zones of high metasomatic alteration in which the feldspars are replaced by kaolinite and sometimes also by hematite affect directly to fracture mineral phases. Fracture minerals in these zones consist of kaolinite, illite and hematite controlled by the character of alteration zone and intensity of alteration process. Chlorite coated fractures and chloritic slickensides occur in every bedrock environments and at every depth. Keywords: Palaeoproterozoic, anorogenic, rapakivi granite, petrology, whole rock chemistry, mineral chemistry, low temperature, fracture mineral, nuclear waste management.

8 2

9 3 JOHDANTO Fortum Oyj ja Teollisuuden Voima Oy varautuvat voimalaitostensa ydinjätehuollossa käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomen kallioperään. Posiva Oy huolehtii tähän liittyvistä tutkimuksista. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset on aloitettu 993, ja niitä tehdään Eurajoen Olkiluodon, Kuhmon Romuvaaran ja Äänekosken Kivetyn alueilla vuoteen 2000 saakka. Vuoden 997 alussa aloitettiin vastaavanlaiset tutkimukset Loviisan Hästholmenin alueella. Tässä raportissa esitetään Hästholmenin tutkimusalueelle vuonna 998 kairattujen reikien HH-KR7 ja HH-KR8 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset.. Tutkimusalue Tutkimusalue sijoittuu Hästholmenin saarelle ja sen luoteispuolella olevalle niemelle. Alue sijaitsee Loviisan kaupungin kaakkoispuolella, noin 5 kilometrin päässä kaupungista. Pohjoisimman ja eteläisimmän kairanreiän välimatka on lähes neljä kilometriä (kuva - )..2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut määrittää Hästholmenin alueen kairausnäytteiden HH-KR7 ja HH-KR8 kivilajien petrologiset ja mineralogiset ominaispiirteet, analysoida tyypillisimpien kivilajimuunnosten kemialliset koostumukset sekä määrittää valittujen näytteiden plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset. Toisena tavoitteena on ollut kartoittaa matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen vettä parhaiten johtaviin vyöhykkeisiin. Hästholmenin alueelle tehtyjen kairanreikien sijaintipaikat on esitetty kuvassa -. Tutkittu kairausnäyte HH-KR7 on noin 775 m pitkä ja HH-KR8 noin 960 m pitkä..3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Kivilajien modaalisten koostumusten sekä kokokiven ja mineraalien kemiallisten koostumusten osalta vertailumateriaaleina on käytetty alueen aiempien petrologisten tutkimusten tuloksia, jotka on esitetty raporteissa Gehör et al. (997a, 997b, 998 ja 999).

10 4 r~~~i~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~ Kairanreikien sijainnit ;:. ~ K.fring8tltnjr~l KR KRS Suomen koordinaattijärjestelmä KKJ3 Mittakaava: : ~~~~~ru~ Saanio & Riekkola Oy NCS, HM ~ Kairanreiän sijainti KR \\" _....L '\ '\ '\ '\ '\ '\ '\ '\ '\ '\ _,_ T.J.. '\ '\ Kuva -. Kairanreikien sijaintipaikat.

11 5 Vertailuaineistoina käytetyt maankuoren eri osien ja yleisten kivilajityyppien koostumukset ovat peräisin teoksesta Taylor & McLennan ( 985) ellei toisin ole mainittu. Käytetyt petrologiset ja petrageneettiset luokitusmenetelmät ja esitetyt diagrammit perustuvat artikkeleihin Batchelor & Bowden (985), Cox et al. (979), Irvine & Baraggar (97), LeMaitre et al. (987), Maniar & Piccoli (989), Mullen (983), Peacock (93), Pearce & Cann (973), Pearce et al. (984), Streckeisen (976) ja Winchester & Floyd (977). Kairausnäytteiden rakoluvut ja sijaintitiedot perustuvat raportteihin Rautio (998 ja 999)..4 Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Rakomineraali- ja kivilajikartoitus sekä näytteenotto petrologisia ja mineralogisia tutkimuksia varten on tehty Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kairasydänarkistossa Lopella. Kartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet FT S. Gehör, FT A. Kärki ja FM 0. Taikina-aho. Kartoitusavustajina ovat toimineet LuK A. Nivala, tradenomi Eeva Karjalainen ja yo. Emilia Karjalainen. Kartoitusaineiston puhtaaksikirjoituksen ovat suorittaneet Eeva Karjalainen ja Emilia Karjalainen. Kairausnäytteistä on otettu edustavat näytteet pääkivilajien modaalisen mineraalikoostumuksen, tekstuurin ja kokokivenkemiallisen koostumuksen määrittämistä varten. Näytteiden valinnan on suorittanut A. Kärki. Yksityiskohtaisiin jatkotutkimuksiin on pyritty valitsemaan tyypillisimpiä ja merkittävintä osaa kairausnäytteestä edustavia kivilajimuunnoksia siinä suhteessa, jossa ne kairausnäytteissä esiintyvät. Pääkivilajeja edustavista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet polarisaatiomikroskooppitutkimustaja mikroanalyysejä varten. Valmistettujen ohuthieiden lukumäärä on 23 kpl, ja ne on valmistettu Oulun yliopiston geotieteiden laitoksen hielaboratoriossa. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja pistelaskurilla laskemalla viisisataa pistettä kustakin ohuthieestä. Pistelaskut on suorittanut dos. J. Paakkola. Petrografinen kuvaus perustuu kartoitushavaintoihin ja polarisaatiomikroskooppitutkimukseen, ja se on A. Kärjen ja J. Paakkolan laatima. Kokokivianalyysejä on teetetty 23 kappaletta kanadalaisessa RAL-laboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla (RF), neutroniaktivaatioanalysaattorilla (INAA), plasmaherätteisellä massaspektrometrilla (ICP-MS), rikkianalysaattorilla (LECO) sekä käyttäen ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Kokokiven kemiallisen aineiston käsittelyn on

12 6 tehnyt A. Kärki. Määritetyt alkuaineet, analyysimenetelmät ja määritysrajat on esitetty taulukossa -. Kivilajien päämineraaleina esiintyvien biotiitin, amfibolien sekä plagioklaasin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla yhteensä 6 edustavasta mineraalirakeesta. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksen JEOL-733 mikroanalysaattorilla FM 0. Taikina-ahon valvonnassa. Mineraalianalyysiaineiston käsittelyn on suorittanut A. Kärki. Rakomineraalikartoitusaineiston käsittelyn on suorittanut ja yhteenvedon laatinut S. Gehör. Rakomineraalien kartoitus ja tunnistaminen on tehty silmämääräisesti ja tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla sekä röntgendiffraktometrilla (RD). RD-määritykset on tehty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksella Siemens-röntgendiffraktioanalysaattorilla 0. Taikina-ahon toimesta. Taulukko -. Kokokivianalyyseissä määritetyt elementit, menetelmät ja määritysrajat. Elementti Menetelmä Määritysraja Elementti Menetelmä Määri tysraj a Si02 RF 0,0% Ba RF 20ppm Ti02 RF 0,00% Zr RF 2ppm Al20 3 RF 0,0% Nb RF 2ppm Fe20 3 RF 0,0% Sr RF 2ppm MnO RF 0,0% Cs NA ppm MgO RF 0,0% Mn ICP 2ppm CaO RF 0,0% u NA 0,5 ppm N~O RF 0,0 % F ISE 20ppm K20 RF 0,0% Cl ISE 50ppm P20 s RF 0,0% s LECO 0,0% p ICP 0,0% Br NA 0,5 ppm Th NA 0,5 ppm Cr RF 0,0% Rb RF 2ppm LOI RF 0,0% y RF 2ppm

13 .5 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit 7 Hästholmen sijoittuu Suomen laajimman rapakivimassiivin, ns. Viipurin massiivin länsiosaan (Simonen 980a). Sen kivilajit ovat tyypillisiä alkalisluonteisia, runsaasti kaliumia ja rautaa sisältäviä rapakiviä (Nurmi & Haapala 986). Tekstuurin perusteella Viipurin massiivin rapakivet on luokiteltu viborgiiteiksi, pyterliiteiksi sekä erilaisiksi tasarakeisiksi ja porfyyrisiksi rapakiviksi (Simonen 980b, 987, Vorma 976). Eri rapakivigeneraatioiden iät vaihtelevat Ma (Vaasjoki et al. 996). Hästholmenin alueen kallioperä koostuu näistä samoista, eri muodoissaan tavattavista rapakivityypeistä (Posiva 996, Kuivamäki et al. 997, Gehör et al. 997aja b, Gehör et al. 998, 999). Kairausnäytteissä samoin kuin maanpintaleikkauksestakin on tavattu pyterliiteiksi ja viborgiiteiksi määritettyjä rapakivimuunnoksia. Lisäksi niissä esiintyy tasarakeisia ja porfyyrisiä, usein vain vähän mafisia mineraaleja sisältäviä rapakiviä. Kokonaisuudessaan rapakivet muodostuvat neljästä eri komponentista: tasarakeisesta ja tyypillisesti keskirakeisesta perusmassasta; tavallisista, usein ainakin osittain omamuotoisista hajarakeista, jotka ovat tyypillisimmin maasälpiä; vaipattomista kalimaasälpäovoideista sekä neljäntenä komponenttina plagioklaasivaipallisista ovoideista. Eri kivilajimuunnoksissa mainittujen komponenttien keskinäiset määräsuhteet voivat vaihdella rajattomasti. Viborgiiteissa vaipallisten ovoidien määrä on aina suurempi kuin vaipattomien, mutta myös tavallisia hajarakeita voi sisältyä niihin merkittäviäkin määriä. Tasarakeisen perusmassan suhteellinen osuus voi myös vaihdella verrattain paljon. Rapakivien nimeämisessä merkittävin tekijä on eri tyyppisten ovoidien keskinäinen määräsuhde ja niiden kokonaismäärän suhde muiden hajarakeiden ja perusmassan määrään. Tässä raportissa luokitusperusteena on pyritty käyttämään tätä rapakivien nimityksessä perinteisestä, kivien tekstuuriin pohjautuvaa menetelmää, vaikka pyterliittien ja viborgiittien väliltä ei useinkaan voi löytää mitään kemiallista tai petrologista eroa. Rapakivitekstuuriset eli ovoideja sisältävät rapakivimuunnokset voivat vaihettua säännöttömästi toisikseen, minkä takia niiden tarkka luokittelu mainitulla menetelmällä voi olla hyvinkin hankalaa ja joskus myös epätarkoituksenmukaista. Lisäksi nyt tutkituissa kairausnäytteissä esiintyy varsin runsaasti epätyypillisiä, leukokraattisia rapakiviä, joissa tavataan runsaasti kehällisiä ovoideja. Nämä ovoidit poikkeavat tavanomaisten viborgiittien ovoideista siten, että. niiden kehissä pyöreäpiirteiset kvartsirakeet ovat usein yleisempiä kuin plagioklaasi. Tarkasti ottaen tällaiset, kehällisiä ovoideja sisältävät rapakivet luokittuvat pyterliiteiksi. Valokuvia tyypillisimmistä, nyt tutkituissa kairausnäytteissä esiintyvistä rapakivimuunnoksista on esitetty kuvassa -2 ja käytetty rapakivien luokitustapa on esitetty kuvassa -3.

14 8 Kuva -2.A. Viborgiitti, jossa ovoidien kehät ovat hyvin selvästi erottuvia. B. Pyterliitti, jossa pyöreät kvartsirakeet kehystävät maasälpäovoideja. C. Pieniä, kehällisiä ovoideja sisältävä tummasävyinen viborgiitti. D. Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi. E. Voimakkaasti epidoottiutunutta maasälpää sisältävä pyterliitti. F. Läpikotaisesti hematiittiutunut ja muuttunut sekä syöpymiä sisältävä rapakivi.

15 9 Normaalit Tasarakeiset rapakivet Vähäovoidiset viborgiitit Vähäovoidiset pyterliitit Viborgiitit Pyterliitit Vaipalliset ovoidit Vaipatlomat ovoidit Kuva -3. Rapakivien luokitus ja nimitysperusteet H-PoRK =heikosti porfyyrinen rapakivi, PoRK = porfyyrinen rapakivi.

16 .6 Rakomineraalifaasit ja -seurueet 0 Tutkituissa kairausnäytteissä tavatut merkittävimmät rakomineraalifaasit ovat karbonaattimineraaleja (kalsiitti ja dolomiitti), rautaoksidejaja -hydroksideja, rautakiisuja, savimineraaleja ja fluoriittia. Tyypillisimmät rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: Kaisiitti Dolomiitti Fluoriitti Rau takiisu t: magneettikiisu Fe _xs rikkikiisu FeS 2 Rautaoksidit ja -hydroksidit: hematiitti Fe götiitti FeO(OH) limoniitti FeO(OH) nh 2 0 Savimineraalit illiitti (K,Ca,Mg)AllSi 3 Al0 0 )0H 2 kaoliniitti Al 2 Si (0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja) Rautaoksidien, rautaoksihydraattien ja rautahydroksidien erottaminen toisistaan edellyttäisi nyt tehtyä yksityiskohtaisempaa instrumentaalista tutkimusta, sillä tunnetusti osa rautahydroksideista esiintyy amorfisessa muodossa. RD-menetelmä ei siksi kaikilta osin sovellu ao. spesiesten identifiointiin. Rautaoksidi-hydroksidiraoista on käytetty yleisnimitystä Fe-hydroksidikate tai punarapauma. Ainoastaan silloin, kun kiteinen, sinertävänharmaa hematiitti on kartoituksen yhteydessä voitu makroskooppisesti identifioida, on käytetty merkintää "HE". Edellisten lisäksi on raoista tavattu satunnaisesti seuraavia mineraaleja: albiitti (NaASi ), molybdeenihohde (MoS 2 ), kuparikiisu (CuFeS 2 ), hydroapofylliitti KCa 4 (Si ) 2 F 8H 2 0, epidootti Ca 2 (Fe,Al)Al 2 (Si0 4 )(Si )0(0H), saponiitti (Ca Na)0 3 (Mg,Fe 2 +) 3 (Si,Al) (0H) 2-4H 2 0 ja sepioliitti (Mg 4 Si (0H) 2 6H 2 0). Valokuvia rakomineraaleista ja yleisimmistä rakomineraaliseurueista on esitetty kuvissa

17 Kuva -4. A.) Karbonaattiseurue, jossa dolomiitti raon pohjalla ja kaisiitti tämän päällä. B.) Savimineraaliseurue. C.) Fe-hydroksidi-karbonaatti-savimineraaliseurue

18 Kuva -5. A.) Fluorisälpäkide, kiteenpituus on todellisuudessa 3 cm. B.) Kalsiittikide, pituus on todellisuudessa 3 cm. 2

19 Kuva -6. A.) Kloriittihaarniska, jossa täytteenä karbonaattejaja magneettikiisua. B.) Karbonaatti -savimineraali-f e-kiisuseurue. 3

20 Kuva -7. A-B.) Kvartsiutunut rako, jossa täytteenä kaoliniittia C.) Karbonaatti-savimi neraalitäyte, jossa kaksi kalsiittigeneraatiota ( cc = vanhempi) 4

21 5 Alueen kairausnäytteet on jaettu syvyysvyöhykkeisiin niiden sisältämien rakomineraaliseurueiden perusteella. Luokittelu on tehty tavallisimpien ja runsaimpina esiintyvien mineraalispesiesten mukaan. Rakomineraaliseurue on keinotekoisesti määrätty nimike mineraaliryhmälle, joka esiintyy kairausnäytteen tietyllä rakopinnalla tai koostuu vierekkäisten rakopintojen sisältämistä rakomineraaleista. Rakomineraaliseurueeseen kuuluvat mineraalit eivät välttämättä ole fyysisesti kontaktissa tai kemiallisesti tasapainossa keskenään. Niiden synnyn ei tarvitse olla samanaikainen. Hästholmenin kairausnäytteistä identifioidut rakomineraaliseurueet ovat: Karbonaattiseurue Karbonaatti-savimineraaliseurue Karbonaatti±savimineraali±fluoriittiseurue Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Karbonaatti-rautakiisu-fluoriittiseurue Karbonaatti-rautahydroksidiseurue Karbonaatti-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Karbonaatti±fl uorii ttiseurue Karbonaatti-rautakiisu-fl uoriittiseurue Rautahydroksidiseurue Rautahydroksidi-savimineraali±fluoriittiseurue Rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraali±fluoriittiseurue Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rau takiisuseurue Rautakiisu-fluoriittiseurue Rautakiisu-savimineraaliseurue Savimineraaliseurue Savi mineraal i±fl uorii ttiseurue Täytteettömät raot

22 6

23 7 2 KAIRAUSNÄ YTE HH-KR7 Kairanreiän HH-KR7 lähtöpiste sijaitsee mantereella, lähes kolme kilometriä Hästholmenin saaresta pohjoisluoteeseen (kuva - ). Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat: = ,04; Y = ,07 ja Z = 28, 8. Kairanreiän lähtösuunta on 00 ja lähtökaltevuus 75,2. Kairausnäyte on otettu talteen väliltä 40,50-85,9 m. 2. Petrografia Kairausnäyte HH-KR7 koostuu 300 m:n kairaussyvyydelle saakka hallitsevasti viborgiittisista rapakivistä, joissa on satunnaisesti kapeita, porfyyrisiä rapakivijaksoja sekä vaaleita, heikosti porfyyrisiä rapakiviosueita. Viborgiiteissa esiintyy runsaasti pieniä, tavallisimmin - 2 cm:n läpimittaisia ovoideja, joiden plagioklaasikehät ovat tavallisesti hyvin erottuvia. Porfyyrisiin rapakiviin sisältyy myös satunnaisesti ovoideja, mutta niiden määrä voi olla hyvin pieni. Kairausnäytteessä ovoidien leikkauksia nähdään joskus vain yksi kappale metrin - kahden jaksossa. Syvyysvälillä m kairausnäyte muodostuu vaaleista, heikosti porfyyrisistä ja väriltään lohenpunaisista rapakivistä, joissa on satunnaisesti kehällisiä ja kehättömiä ovoideja. Heikosti porfyyristen kivien joukossa, etenkin jakson loppuosassa on pyterliittimäisiä rapaki viä. Kairausnäytteen loppuosaa hallitsee pyterliittinen rapakivi, jossa kehättömiä ovoideja esiintyy varsin runsaasti, mutta myös kehällisiä ovoideja sisältäviä, viborgiittisia jaksoja tavataan usein. Muutamat porfyyriset, satunnaisesti ovoideja sisältävät juonimaiset rapakivet leikkaavat pyterliittiyksikköä. Ruhjeisia, voimakkaasti muuttuneita ja sekundaaristen mineraalien luonnehtimia vyöhykkeitä tavataan useilla syvyystasoilla, pääosa kuitenkin kuudensadan metrin kairaussyvyyden alapuolella. Ruhjevyöhykkeitä luonnehtii eri laatuisten raudan oksidien ja oksihydraattien runsaus. Plagioklaasi on voimakkaasti saussuriittiutunut ja paikoin myös kaoliniitin muodostus on ollut voimakasta. Kairausnäytteen alin osa on kairaussyvyydeltä 760 m alkaen läpikotaisesti muuttunutta, ja kivi on kokonaisuudessaan poikkeuksellisen rikkonaista. Kairausnäytteen kivilajien vaihtelut on esitetty yksinkertaistetussa muodossa kuvassa 2- ja yksityiskohtaisemmin taulukossa 2-.

24 ~ ~ -._. - ~. ~ ~~ - ~.. - ~- - - ~ ~ ,. '.,....._. ~ ~ ~ Pyterliitti 600 [~~~~ Viborgiitti 700.: -:-:::.. ~... : ~ ~ Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi Porfyyrinen rapakivi Breksia/ kataklastiitti 800 Kuva 2-. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajit

25 9 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajit Syv. (m) Kuvaus 40,50 alku - 53,80 VIBORGIITTI, punasävyinen, osin hematiitin pigmentoima ja pieniä, tavallisimmin cm:n läpimittaisia ovoideja sisältävä. Ovoideja kivessä on noin %, ja lisäksi siihen sisältyy pyöreitä kvartsihajarakeita. - 63,00 PORFYYRINEN RAPAKIVI, joka on osin pyterliittimäinen, epäselvästi erottuvia ovoideja sisältävä ja osin vihertävä, selvästi epidoottiutunut. Paikoin kivessä on suurehkojen ovoidien hallitsemia jaksoja, joissa ovoidit ovat hyvin heikosti perusmassasta erottuvia ja paikoin epäselvän kvartsikehän ympäröimiä. - 88,75 VIBORGIITTI, jossa ovoidien läpimitta vaihtelee - 3 cm:iin. Satunnaisesti kivessä on myös n. 5 cm:n läpimittaisia konsentrisia ovoideja, joiden määrä on noin o/o kivestä. Syvyydelle 75,50 m asti kivi on punasävyinen ja sen maasälpä on harmahtavaa, todennäköisesti muuttunutta. - 99,25 Vaalea RAPAKIVI, joka on vaihtelevasti porfyyrinen, pyöreitä kvartsihajarakeita ja satunnaisesti ovoideja sisältävä. Ovoidit ovat osaksi epämääräisten kvartsikehien ympäröimiä. - 8,20 VIBORGIITTI, jossa on pyöreitä kvartsihajarakeita ja läpimitaltaan 2-4 cm:n läpimittaisia, valtaosaltaan kehällisiä ovoideja. Ovoideja on kaikkiaan % kivestä. Satunnaisesti tavataan myös vaaleita, kvartsin kehystämiä ovoideja sisältäviä jaksoja, jotka luokittuvat käytetyllä menetelmällä pyterliiteiksi. Alakontaktin lähellä, viimeisten 0 m:n matkalla kiven muuttumisaste kasvaa selvästi. - 89,5 VIBORGIITTI, voimakkaasti muuttunut, osin hematiitin pigmentoima ja paikoin voimakkaasti rikkonainen. Kivessä on kapeita hematiittijuonia, ja paikoin myös plagioklaasirakeet ovat hematiitin pigmentoimia. - 98,20 Vaalea PYTERLIITTI, jossa ovoidit ovat usein pyöreiden kvartsirakeiden ympäröimiä ,80 VIBORGIITTI, jossa on runsaasti ovoideja ja satunnaisesti sinertäviä, 5-0 mm:n läpimittaisia kvartsirakeita ,90 VIBORGIITTI, jossa on kapeita, tasarakeisia graniittijuonia. - 22,85 Tasarakeinen, osin heikosti PORFYYRINEN RAPAKIVI ,25 PYTERLIITTI, jossa ovoideja esiintyy varsin vähän, korkeintaan 30 %.

26 20 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 239,20 Heikosti porfyyrinen RAPAKIVI, jossa on satunnaisesti ovoideja ja pyöreähköjä kvartsihajarakeita ,40 VIBORGIITTI, jossa on 2-4 cm:n läpimittaisia kehällisiä ovoideja noin 20-40% kivestä. Lisäksi jaksossa on muutamia karkearakeisia, pegmatiittimaisia JUOnia ,70 VAALEA, HEIKOSTI PORFYYRINEN RAPAKIVI, jossa on satunnaisesti kehällisiäja kehättömiä ovoideja. Väriltään kivi on lohenpunainen, ja usein sen biotiitti on keskittynyt hajaraemaisia maasälpiä kehystäviksi saumoiksi. K vartsia tavataan myös pyöreäpiirteisinä haj arakeina. Jakson loppuosassa pyterliittimäiset jaksot ovat yleisiä. - 57,60 PYTERLIITTI, jossa on runsaasti perusmassasta heikosti erottuvia kehättömiä ovoideja, joiden määrä voi nousta jopa yli 60 %:iin. Kivessä on muutamia tasarakeisia tai heikosti porfyyrisiä, - 2m pitkiä juonia ja viborgiittisia jaksoja ,70 VAALEA, HEIKOSTI PORFYYRINEN RAPAKIVI - 672,95 PYTERLIITTI, jossa on satunnaisesti viborgiittisia jaksoja sekä kapeita, vähän ovoideja sisältäviä porfyyrisiä rapakivijaksoja. Kokonaisuudessaan kivi on vähän muuttunutta, ja sen perusmassa on karkearakeista. Ovoidit ovat heikosti perusmassasta erottuvia. Viimeisen metrin matkalta ovoidit ovat osin kaoliniittiutuneita ja maasälvät hematiitin pigmentoimia ,75 Ruhje, jossa RAPAKIVIGRANIITTI on punaista ja hematiitin pigmentoimaa ,65 PORFYYRINEN RAPAKIVI, jossa on varsin tasarakeisia osia ja satunnaisesti ovoideja. Maasälpähajarakeet ovat tavallisimmin kulmikkaita, osin omamuotoisia ja kvartsihajarakeet pyöreähköjä, n. 5 mm:n läpimittaisia. Syvyydelle 680 m asti kivi on viininpunainen, ja sen jälkeen lohen punainen ,55 PYTERLIITTI, jossa on varsin vähän ovoideja. Kivi on kokonaisuudessaan varsin karkearakeinen ,50 Tasarakeinen tai heikosti PORFYYRINEN RAPAKIVI ,87 PYTERLIITTI, joka sisältää vähän ovoidejaja on paikoin lähinnä porfyyriseksi rapakiveksi luokittuva. Ovoidit ovat esiintyessään 2-5 cm:n läpimittaisia tai joskus 5 cm:n läpimittaisia ja rakenteeltaan konsentrisia. - 75,65 PORFYYRINEN RAPAKIVI, jossa maasälvät esiintyvät kulmikkaina hajarakeina. K vartsihajarakeet ovat pyöreitä ja 2-5 mm:n läpimittaisia.

27 2 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 767,60 PYTERLIITTI, johon sisältyy niukasti ovoideja sisältäviä porfyyrisiä jaksoja ,20 Hematiittiutunut, rikkanainen PYTERLIITTI ,80 PYTERLIITTI, johon sisältyy viborgiittisia alajaksoja, joissa ovoidien kehät muodostuvat valkoisena erottuvasta plagioklaasista ,30 PYTERLIITTI, jossa kehällisten ovoidien plagioklaasit ovat valkoisiksi muuttuneita ,77 PYTERLIITTI, joka on plagioklaasin osalta voimakkaasti epidoottiutunutta ,80 PORFYYRINEN RAP AKIVI, jossa on pyöreähköjä, 5-0 mm:n läpimittaisia kvartsihajarakeita ja suurempia, osittain omamuotoisiakin maasälpähajarakeita ,25 RUHJEVYÖHYKE, jossa PYTERLIITTI on voimakkaasti hematiittiutunutta ja kivi kokonaisuudessaan rikkoutunutta ja syöpynyttä. -789,25 PORFYYRINEN RAPAKIVI, jossa on satunnaisesti ovoideja. Kivi on hematiittiutunutta, ja siinä on epidoottijuonia ,00 RAPAKIVI, joka on voimakkaasti hematiittiutunut ja runsaasti syöpynyt ,50 PORFYYRINEN RAP AKIVI - 797,33 RUHJEVYÖHYKE -80,80 PORFYYRINEN RAPAKIVI, joka vaihettuu PYTERLIITiksi jakson loppuosassa. Kauttaaltaan kivi on vähän hematiittiutunutta ja läpikotaisesti muuttunutta ,60 HEIKOSTI PORFYYRINEN RAP AKIVI - 85,9 PYTERLIITTI, jossa on paikoin vain vähän ovoideja, ja joka on lähes muuttumatonta.

28 Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Kairausnäytteestä HH-KR7 on valmistettu kiillotettua ohuthiettä. Näytteet HH.25, HH.29, HH.30, HH.32 ja HH.33 ovat pyterliittejäja HH.26 sekä HH.27 viborgiitteja. Näytteet HH.24, HH.3 ja HH.34 edustavat porfyyrisiä rapakivigraniittejaja näyte HH.28 vaaleaa, mikroskooppisesti varsin tasarakeista rapakivigraniittia, joka kuluu laajaan, heikosti porfyyriseen rapakivijaksoon. Näytteiden kvartsi-maasälpäsuhteisiin perustuva luokitusdiagrammi on esitetty kuvassa 2-2 ja modaaliset mineraalikoostumukset taulukossa 2-2. Graniittisille kiville tyypillisiä aksessorisia mineraaleja kuten apatiitti, zirkoni ja titaniitti ei ole erikseen mainittu taulukossa. Pyterliitti ja viborgiitti Pyterliitit ja viborgiitit muodostavat rakenteellisesti aukottoman vaihettumissarjan, jossa kehärakenteisten ja kehättömien ovoidien suhteellinen määrä vaihtelee välillä 0-00 %. Tekstuuriltaan molemmat ovat rapakivirakenteisia: keskirakeisessa perusmassassa on pyöreähköjä tai ovoidisia kalimaasälpäkiteitä tai kidekasaumia, joita viborgiiteissa ympäröi pienempirakeinen plagioklaasikehä. Pyterliiteistä kehä puuttuu tai on heikosti kehittynyt. Toisinaan kehä voi koostua myös pienistä, pyöreistä kvartsirakeista. Ovoidien kalimaasälpää luonnehtii pertiittisuotautumien runsaus ja erittäin voimakas suorakulmainen rakoilu. Usein niissä on myös pyöreähköjä kvartsi- ja plagioklaasisulkeumia sekä satunnaisesti myös tummia mineraaleja, jotka kaikki esiintyvät alle 0,5 mm:n läpimittaisina rakeina. Erityisesti ruhjevyöhykkeiden kivissä kalimaasälpä on hilansisäisen, pilvimäisesti esiintyvän rautaoksidipigmentin samentamaa ja punaiseksi värjäämää tai suorastaan ohuiden hematiittisuonien lävistämää kuten näytteessä HH.33. Näytteen maasälvät ovat osaksi myös pienirakeisen serisiitti- tai saussuriittimassan samentamia. Sen tummat mineraalit ovat täysin kloriitin, titaniitin, hematiitin ja muiden rautahydroksidien korvaamia. Ovoidien välinen perusmassa sisältää pääosan kiven tummista mineraaleista. Tekstuuriltaan perusmassa on allotriomorfisgranulaarista koostuen pyöreähköistä tai matomaisista kvartsirakeista ja muita mineraaleja poikiliittisesti sulkevista plagioklaasirakeista.

29 23 Q A p Kuva 2-2. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajien QAP-suhteetja nimitys. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytetunnukseen. Tasarakeinen, heikosti porfyyrinen ja porfyyrinen rapakivi Tasarakeiset, heikosti porfyyriset ja porfyyriset rapakivityypit vaihettuvat mikroskooppisessa mittakaavassa tarkastellen toisikseen ilman selviä rajoja, ja niitä esiintyy vaihtelevan mittaisina osueina pitkin koko kairauslävistystä. Mittavin lävistys on välillä 300,40-408,70 m, missä kivi on vaaleaa, heikosti porfyyristä ja väriltään lohenpunaista kalimaasälvän vahvan rautaoksidipigmentin vuoksi. Satunnaisesti kivessä esiintyy myös ovoideja, jotka voivat olla joko kehällisiä tai kehättömiä. Silmämääräisesti tarkasteltuina tasarakeiset ja heikosti porfyyriset rapakivet ovat käsinäytteessä keskenään varsin samantyyppisiä: vaalean punertavia, keskirakeisia ja verraten homogeenisia. Myös mikroskooppisesti kivet ovat hyvin samankaltaisia tekstuuriltaan, joskin kalimaasälvän ja plagioklaasin määräsuhteiden vaihtelu on merkittävä. Kvartsi esiintyy pienehköinä, kuitenkin yli mm:n kokoisina, pyöreähköinä rakeina. Plagioklaasin raekoko on samaa luokkaa, mutta osa plagioklaasista on kulmikasta, omamuotoisuutta tavoittelevaaja voimakkaasti saussuriittiutunutta. Osa plagioklaasirakeista sulkee poikiliittisesti sisäänsäkivenkaikkia muita mineraaleja, ja muuttumattomat rakeet ovat koostumukseltaan oligoklaasia (An 6 näytteessä HH.28). Kalimaasälvässä on runsaasti saussuriittiutunutta pertiittiä, ja sen raekoko vaihtelee suuresti.

30 ~-~~ Taulukko 2-2. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset tilavuusprosentteina. LPRK = vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi, PORK = porfyyrinen rapakivi, PYTE = pyterliitti, VIBO = viborgiitti, x =tunnistettu aksessorinen mineraali. Näyte HH.24 HH.25 HH.26 HH.27 HH.28 HH.29 Reikä KR7 KR7 KR7 KR7 KR7 KR7 Syvyys (m) 58,57 44,8 204,63 26,35 40, 435,69 Kivilaji PORK PYTE VIBO VIBO LPRK PYTE Kvartsi 28,8 28,4 2,4 3,8 24,8 20,5 Plagioklaasi 6,6 4,5 22,0 27,4 5,8,2 Kalimaasälpä 5,0 55, 35,2 25,2 50,5 59,9 Biotiitti,4 0,6 3,4 9,6 4,0 3,7 Sarvivälke,4 0,4 2,6 2,0 2,0 2,4 Saussuriitti,8,2 Kloriitti 0,8,2 Fluoriitti,0 Opaakit yht. 0,6,6 Rikkikiisu Magneettikiisu Kuparikiisu Magnetiitti Hematiitti Limaniitti Muut 0,2,0 0,2 2,8 2,9, Näyte HH.l30 HH.l3 HH.32 HH.l33 HH.34 Reikä KR7 KR7 KR7 KR7 KR7 Syvyys (m) 584,82 676,9 77,27 777,2 792,4 Kivilaji PYTE PORK PYTE PYTE PORK Kvartsi 23,8 49,8 48,5 9,5 5,8 Plagioklaasi 30,3 3,8 6,4 3,9 36,3 Kalimaasälpä 27,8 44,2 29,0 40,2 4,7 Biotiitti 4,6,0 2,0 5,2 Sarvivälke 2,4,0 Saussuriitti,6 Kloriitti 0,6 Fluoriitti Opaakit yht.,0 4,5 Rikkikiisu Magneettikiisu Hematiitti Götiitti Limaniitti Muut 0,,2 3,,0,7 Porfyyrisyysasteeltaan vaihtelevissa graniiteissa porfyyristen kalimaasälpärakeiden koko vaihtelee 3-0 mm:iin. Muodoltaan hajarakeet ovat joko kulmikkaita tai täysin satunnaisen muotoisia. Porfyyriset kalimaasälpärakeet sulkevat sisäänsä kaikkia muita mineraaleja. Kokonaisuudessaan tämän ryhmän kivet ovat rakenteeltaan allotriomorfisgranulaarisia, eli vaaleat mineraalit esiintyvät täysin satunnaisen muotoisina rakeina.

31 25 Voimakkaimmin muuttuneessa näytteessä HH.34 tummat mineraalit ovat kauttaaltaan hematiitin tai muiden rautahydroksidien korvaamia ja erottuvat nyt hyvin pienistä rakeista koostuvina, epämääräisen muotoisina kasaumina. Maasälvät ovat samoin kauttaaltaan hyvin pienirakeisen, ruskean rautahydroksidipigmentin värjäämiä. Muutamat rakeet ovat hyvin sameita, saussuriitti-rautamineraalipigmentin peittämiä. Muutamat plagioklaasirakeet ovat sitä vastoin aivan kirkkaita, albiittisiksi uudelleenkiteytyneitä ja hyvin pieniä ruskehtavia rautamineraalisulkeumia sisältäviä Mineraalikemia Kairausnäytteestä HH-KR7 on tehty neljä mineraalianalyysiä. Vaaleasta, heikosti porfyyrisestä rapakivestä on tehty plagioklaasi- ja biotiittianalyysi. Porfyyrisestä rapakivestä on analysoitu samoin plagioklaasi ja biotiitti. Tulokset on esitetty taulukossa 2-3 ja mineraalien kemialliseen koostumukseen perustuvat luokitusdiagrammit kuvassa 2-3. Vaaleaa, heikosti porfyyristä rapakiveä edustavan näytteen HH.28 plagioklaasi luokittuu Ab-An-Or-suhteensa perusteella oligoklaasiksi (kuva 2-3.A). Analysoitu rae on suurehko ja jotakuinkin homogeenineo sekä muuttumaton. Näytteestä analysoitu verrattain pieni anortiittipitoisuus, An 6 on varsin tyypillinen vaaleiden rapakivityyppien plagioklaaseille. Porfyyrisestä rapakivinäytteestä HH.3 analysoitu plagioklaasi on jonkin verran anortiittisempi (An 2 ), mutta sekin luokittuu oligoklaasiksi. Analysoitu rae sijoittuu porfyyrisen kiven perusmassaan ja edustaa varsin tavanomaista anortiittipitoisuustasoa tässä ympäristössä. Molempien plagioklaasianalyysien oksidien summat ovat 00 %:n luokkaa, mikä on osoitus analyysien oikeellisuudesta ja kuvastaa analysoitujen rakeiden vähäistä muuttumista. Biotiitti K(Mg,Fe ) 3 (0H,F) 2 (Al,Fe )Si0 0 Vaaleasta, heikosti porfyyrisestä rapakivestä ja porfyyrisistä rapakivistä analysoidut biotiitit sisältävät runsaasti rautaa FeO-pitoisuuden ollessa kummassakin näytteessä yli 33 %. Kaavamuotoon lasketun kaliumin määrä on molemmissa näytteissä ainakin,9 %, mikä vastaa varsin tarkasti mineraalin stokiometrista koostumusta. Mikroskooppisesti molemmat analysoidut rakeet ovat lähes muuttumattomia, mikä on nähtävissä myös saa-

32 26 A. Or Ab An B. Eastonite Siderophyllite 3 ~--~--~--~.--~--~--~--~--r---r-~.. t- 2 ~--~----- ~--~--~--~--~--~--~--~~ 0 Phlogopite Fe/(Fe+Mg) Annite Kuva 2-3. Kairausnäytteestä HH-KR7 analysoitujen plagioklaasien (A) ja biotiittien (B) kemialliseen koostumukseen perustuvia luokitusdiagrammeja.

33 27 Taulukko 2-3. Kairausnäytteen HH-KR 7 mineraalien kemialliset koostumukset painoprosentteina. Fel = plagioklaasi, Bio = biotiitti, LPRK = vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi, PORK = porfyyrinen rapakivi. Näyte HH.28 HH.3 Näyte HH.28 HH.3 Syvyys (m) 40, 676,9 Syvyys (m) 40, 676,9 Kivi LPRK PORK Kivi LPRK PORK Mineraali Fel Fel Mineraali Bio Bio Si0 2 63,2 62,3 Si0 2 34,0 33,8 Al ,6 24,3 Ti0 2,48 3,46 FeO 0,3 0,03 Al ,5 3,6 CaO 3,49 4,47 Cr ,05 0,0 Na 2 0 9,47 8,84 FeO 36,3 33, K 2 0 0,4 0,44 MnO 0,43 0,33 Total 00,3 00,3 MgO,04 0,96 Si,,0 CaO 0,0 0,00 Al 4,9 5,05 Na 2 0 0,02 0,05 Fe2 0,02 0,00 K 2 0 8,57 8,67 Ca 0,66 0,85 NiO 0,0 0,05 Na 3,24 3,03 ZnO 0,30 0,5 K 0,09 0,0 Total 95,4 94,0 Cations 20, 20,0 CTotal 95,4 94,0 Ab 8,2 76,2 Si 5,9 5,89 An 6,5 2,3 AliV 2,09 2, Or 2,3 2,5 AlVI 0,68 0,68 Ti 0,9 0,45 Fe2 5,29 4,82 Cr 0,0 0,00 Mn 0,06 0,05 Mg 0,27 0,25 Ca 0,00 0,00 Na 0,0 0,02 K,90,93 Cations 6,4 6,2 Fe/FeMg 0,95 0,95 Mg/FeMg 0,05 0,05 dun analyysin lähes stokiometrista koostumusta vastaavasta tuloksesta. Molempien analysoitujen biotiittien Fe/(Fe+Mg)-suhteet ovat suuria, molemmissa 0,95 ja AliV luvut pieniä, vain noin 2, eli ne luokittuvat keskenään lähes identtisiksi anniittisiksi biotiiteiksi (kuva 2-3.B). 2.2 Kokokiven kemia Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajeista on tehty kokokivianalyysiä. Viborgiittinäytteitä on analysoitu kaksi, pyterliittinäytteitä viisi, porfyyrisiä rapakivinäytteitä kolme ja vaaleita, heikosti porfyyrisiä rapakivinäytteitä yksi kappale. Analysoitaviksi on valittu pääosin

34 28 vähän tai korkeintaan kohtalaisesti muuttuneita näytetyyppejä. Pyterliittinen näyte HH.33 ja porfyyrinen rapakivinäyte HH.34 edustavat kuitenkin läpikotaisesti voimakkaasti muuttuneita kivilajimuunnoksia. Analyysitulokset on esitetty taulukossa Viborgiitti ja pyterliitti Kairausnäytteen viborgiitit ja pyterliitit muodostavat varsin laajan sarjan granitoideja, joissa Si0 2 -pitoisuudet vaihtelevat näytteen HH %:sta näytteen HH %:iin. Viimeksi mainittu näyte edustaa viborgiitti-pyterliittisarjan happamimpaan päähän lukeutuvaa muunnosta. Koostumukseltaan edellä mainittujen näytteiden väliin jäävissä näytteissä alkuainepitoisuudet vaihtelevat hyvin säännönmukaisesti Si0 2 -pitoisuuden muutoksen myötä (kuva 2-4). Al pitoisuus pienentyy lähes lineaarisesti Si0 2 -pitoisuuden kasvun myötä. Samoin pienentyvät Mn-, Ca-, Fe- ja Mg-pitoisuudet. Kaliumpitoisuudet vaihtelevat tyypilliseen tapaansa hyvin säännöttömästi. Näytteen HH.26 Ti0 2 - pitoisuus on jossain määrin korkeampi ja Na 2 0-pitoisuus vastaavasti pienempi kuin kyseisen Si0 2 -pitoisuuden omaavassa granitoidissa voisi olettaa olevan. Voimakkaasti muuttuneessa pyterliittinäytteessä HH.33 lähes kaikki pääalkuainepitoisuudet poikkeavat selvästi muuttumattomien näytteiden pitoisuuksista (kuva 2-4). Koska myös Si0 2 -pitoisuus voi olla muuttunut, ei ole mahdollista suoraan päätellä metasomaattisen tapahtuman vaikutusta eri komponenttien pitoisuuksiin. Mn-, Ca-, Fe- ja Mg-pitoisuudet ovat kuitenkin selvästi pienempiä kuin mitä saman Si0 2 -pitoisuuden omaavista muuttumattomista näytteistä on analysoitu. Totaalialkali/Si0 2 -suhteittensa osalta viborgiitit ja pyterliitit vastaavat ryoliittisia vulkaanisia kiviä (kuva 2-S.A). Emäksisin viborgiittinäyte, HH.26 vastaa tällä perusteella dasiittisia vulkaanisia kiviä. Muuttunut näyte luokittuu puolestaan trakyytiksi (kuva 2-5.A). Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta analysoidut pyterliitit ja viborgiitit vastaavat varsin tarkasti muita edustamansa kivilajiryhmän näytteitä. Emäksisimmässä viborgiittinäytteessä HH.26 Ti-, P-, Zr- ja Mn-pitoisuudet ovat kuitenkin selvästi suurempia kuin tyypillisimmissä viborgiitti-pyterliittisarjan kivissä (kuva 2-5). Muuttuneen pyterliittinäytteen HH.33 hivenalkuainepitoisuudet eivät poikkea merkittävästi vastaavien muuttumattomien näytteiden pitoisuuksista. TiO/Zr-suhteen perusteella näytteet luokittuvat yhtä poikkeusta lukuun ottamatta tavanomaisiksi graniiteiksi (kuva 2-5.B). Emäksisin viborgiittinäyte HH.26 luokittuu tällä perusteella muista poikkeavasti granodioriitiksi.

35 29 f () ~ 6 f- <"> 0 - ('.! < 4 2 () () ~ ö ~ f , () ~ 0 6 N ~ 5 () 26 () () ~ 0 N 4 - C\S 3 25 z A () 26 () ~ T 600 f- f- a ~ ~ 200 f- - tj ~4 () r- ~ 0 C\S 2 r- u t8+ 24 r r- () 26 () 26 () f- - - ~ - cs N Q) ~ () Si02% - ~ on - ~ A () Si02% Kuva 2-4. Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR7 kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.

36 30 A. 5 '$ ~N co:in z Si0 2 % 65 B. () Granodiorite Field of Felsic Rocks Ti0 2 % C U Y Th Rb Zr Ba Cs P Mn Nb Ti K Sr () Viborgiitti Pyterliitti Porfyyrinen rapakivi A Vaalea, heikostiporfyyrinen rapakivi Kuva 2-5. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajien A. Si02/totaalialkalisuhteeseen perustuva luokitusdiagrammi, B. Ti02/Zr-suhteeseen perustuva luokitusdiagrammi ja C. hivenalkuainepitoisuuksien rikastumiskertoimet suhteessa maankuoren yläosan keskikoostumukseen.

37 3 Taulukko 2-4. Kairausnäytteen HH-KR7 kivilajien kemialliset koostumukset. LPRK = vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi, LOI= hehkutushäviö, PORK = porfyyrinen rapakivi, PYTE = pyterliitti, VIBO = viborgiitti. Näyte HH.24 HH.25 HH.26 HH.27 HH.28 HH.29 HH.30 HH.3 HH.32 HH.33 HH.34 Syv (m) 58,57 44,8 204,63 26,35 40, 435,69 584,82 676,9 77,27 777,2 792,4 Kivilaji PORK PYTE VIBO VIBO LPRK PYTE PYTE PORK PYTE PYTE PORK Si02% 76,4 77,9 64,6 68,5 75, ,2 75, ,2 66,7 Ti02% 0,28 0,6 0,9 0,5 0,26 0,34 0,25 0,2 0,24 0,28 0,24 Al20 3 %,4,3 3, 3,2,4 2,6 2,7,9 3, 5,8 5,3 Fe20 3 % 2,72,3 7,85 5,5 2,82 3,68 2,57 2,06 2,37 3,68 4,4 MnO% 0,03 0,0 0,09 0,06 0,03 0,04 0,03 0,02 0,03 0,03 0,0 MgO% 0,08 0,09 0,6 0,35 0,09 0,7 0,08 0,08 0,08 0,08 0,28 CaO% '5 0,62 3,4 2,09,07,92,82 0,9,7 0,84 0,9 Na20% 2,5 2,6 2,94 2,85 2,55 2,94 3,2 2,5 2,8 4,0 3,8 K20% 5,04 5,83 4,98 5,53 5,43 4,93 4,54 5,9 6,63 6,44 7, P20s% 0,03 0,0 0,27 0,2 0,03 0,07 0,04 0,02 0,04 0,04 0,0 Thppm 32 7,5 5,5 28,3 58, 5,7 23,5 44,4 6,2 6,7 53 Rbppm Yppm Bappm Zrppm Nbppm Srppm Csppm Uppm 8 7 6,7 0,6 4,7 7, 8,5 3,3 9,3,7 8,4 Mnppm Fppm Clppm S% <0,0 <0,0 0,03 0,02 <0,0 0,02 0,0 0,0 <0,0 <0,0 <0,0 Brppm,4 0,9,,6 0,7 0,6,4,,4 3,7 Cr20 3 % <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 <0,0 LOI% 0,3 0,25 0, 0,3 0,55 0,45 0,45 0,45 0,35 0,9 0,65 Sum% 00, 99,8 98,9 98, ,4 99, 99, ,3 98, Porfyyrinen rapakivi Porfyyrisiä rapakiviä edustavat näytteet HH.l24 ja HH.l3 ovat varsin terveitä, kun taas näyte HH.l34 on läpikotaisesti voimakkaasti muuttunut. Pääalkuainepitoisuudet ovat terveimmissä näytteissä varsin tarkasti niillä tasoilla, jotka kyseisen Si0 2 -pitoisuuden omaaville ja tähän ryhmään kuuluville granitoideille ovat tyypillisiä (kuva 2-4). Nyt analysoidut, tekstuuriltaan porfyyriset rapakivet edustavat varsin runsaasti Si0 2 :ta sisältäviä muunnoksia. Suuren Si0 2 -pitoisuuden seurauksena muut alkuainepitoisuudet ovat varsin pieniä ja määräsuhteiltaan kyseiselle granitoidisarjalle tyypillisiä (taulukko 2-4). Mitään merkittävää eroa happamimpiin viborgiitti-pyterliittisarjan kiviin ei voida nähdä pääalkuainepitoisuuksissa (kuva 2-4 ).

38 32 Voimakkaasti muuttuneen porfyyrisen rapakivinäytteen HH.34 koostumus poikkeaa muuttumattomien näytteiden koostumuksista kaikkien pääalkuainepitoisuuksien osalta selvästi (kuva 2-4). Näytteen Si0 2 -pitoisuus on samalla tasolla, kuin emäksisimmissä viborgiitti-pyterliittisarjan kivissä, joten mitä ilmeisimminkivenkoostumus on muuttunut kaikkien pääalkuainekomponenttien osalta merkittävästi. Hivenalkuainepitoisuuksiltaan vähän muuttuneet näytteet vastaavat jokseenkin tarkasti alueen tyypillisiä vaaleita rapakivimuunnoksia (kuva 2-S.C). TiO/Zr-suhteen perusteella porfyyriset rapakivet luokittuvat samankaltaisiksi graniiteiksi, kuin analysoidut, ovoideja sisältävät rapakivetkin (kuva 2-S.B). Läpikotaisesti muuttuneen näytteen, HH.34, Y pitoisuus on selvästi ja K 2 0-pitoisuus jossain määrin suurempi kuin muuttumattomissa näytetyypeissä (kuvat 2-4 ja 2-S.C). Zr-, P- ja Sr-pitoisuudet ovat vastaavasti pienempiä kuin muuttumattomissa näytetyypeissä Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi Vaaleita, heikosti porfyyrisiä rapakivinäytteitä on analysoitu tässä yhteydessä vain yksi kappale, näyte HH.28. Näytteen Si0 2 -pitoisuus on alle 76 % eli pienempi kuin happamimmissa pyterliittisissä näytteissä. Fe ja Mn-pitoisuudet edustavat ryhmän suurimpia ja Al pitoisuus ryhmän pienimpiä pitoisuustasoja, mutta muiden pääalkuaineiden osalta ei voida havaita merkittäviä poikkeamia ryhmän sisäisistä keskiarvopitoisuuksista. Hivenalkuainepitoisuudet ovat kaikkien analysoitujen komponenttien osalta niillä tasoilla, jotka ovat tämän ryhmän jäsenille luonteenomaisia. Merkittävimmät poikkeamat pyterliitti-viborgiittisarjan kiviin aiheutuvat pienistä Ba-, P- ja Sr-pitoisuuksista (kuva 2- S.C). TiO/Zr-suhteen perusteella vaalea rapakivi luokittuu samanlaiseksi graniitiksi kuin muutkin nyt analysoidut rapakivet (kuva 2-5.B). Aiemmin analysoituihin vaaleisiin rapakivityyppeihin verrattaessa näytteen Zr-pitoisuus on kuitenkin vähän eli noin 00 ppm suurempi kuin suurimmat ryhmän kivistä aiemmin analysoidut pitoisuudet. 2.3 Rakomineraalit Kairausnäytteestä tehtiin kaikkiaan 364 rakomineraalihavaintoa ja valikoiduista näytteistä 8 RD-määritystä. Tutkituista raoista tavattiin rautahydroksidia, kalsiittia, dolomiittia, Fe-sulfidimineraaleja, kaoliniittia, illiittiä, savimineraaliseosten muodostamia rakotäytteitä ja fluoriittia. Rakopintojen kvartsiutumisesta ja rakoalbiitin esiintymisestä on useita