Tapio J. Koistinen. Lyhyt kuvaus Tammisaaren kartta-alueen kallioperasta WOMEN GEOLOGINEN KARTTA 1 :

Transkriptio

1 WOMEN GEOLOGINEN KARTTA 1 : TILAPAISTEN KALLIOPERAKARTTOJEN SELITYKSET LEHTI 2014 Tapio J. Koistinen Lyhyt kuvaus Tammisaaren kartta-alueen kallioperasta GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Espoo 1992

2 WOMEN GEOLOGINEN KARTTA 1 : TILAPAISTEN KALLIOPERAKARTTOJEN SELITYKSET LEHTI 2014 Tapio J. Koistinen Lyhyt kuvaus Tammisaaren kartta-alueen kallioperasta GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Espoo 1992

3 ALKUSANAT Tammisaaren tilapainen kallioperakarttalehti (2014) on ensimmainen Geologian tutkimuskeskuksen tilapaisten kallioperakarttojen sarjassa. Naita karttalehtia ei paineta, ja ne perustuvat huomattavasti vahaisempaan havaintoaineistoon kuin varsinaiset kallioperakartat. Aerogeofysikaalisten matalalentokarttojen tulkinta on tehnyt mahdolliseksi kohtuullisen luotettavien kallioperakarttojen valmistuksen hyvinkin vaillinaisen havaintoaineiston ja varsin vahaisten maastotarkistusten perusteella. Karttojen tuottaminen GTK :n omilla atk-piirtureilla tekee mahdolliseksi niiden ajantasaistuksen, kun alueella jostakin syysta on tehty uusia tutkimuksia. Jokaisen ajantasaistuksen yhteydessa tilapaiskarttoihin merkitaan paivamaara, joka ei nain ollen merkitse kartan julkistamisajankohtaa vaan aineiston viimeisinta paivitysta. Kartta saattaa nain ollen olla myos "uudempi" kuin selitysteksti. Tammisaaren tilapaisen kallioperakartan ensimmainen paivays on Sen kokosi Tapio J. Koistinen ja digitoi Torbjorn Gustafsson. YLEISTA Kartta koottiin hyvin epahomogeenisesta aineistosta, ja siita syysta sen eri osien tarkkuus ja luotettavuus vaihtelee. Eniten arkistotietoa oli kaytettavissa kartta-alueen pohjoisesta puoliskosta, ja siksi se on luotettavampi kuin etelainen puolisko. Tekija pyrki kompensoimaan etelaosan niukkoja tietoja pikatarkastamalla joukon tieleikkauksia ja muutamia muita paljastumia. Kartan luoteisosassa on Orijarven alue, jolla on sijansa Suomen ja koko maailmankin geologisen tutkimuksen historiassa (Eskola ; Tuominen ;, ym.). Tilapaisen kallioperakartan tats osaa tehtaessa kaytettiin Eskolan (1914) ja Suomen Malmi Oy :n karttojen (1950 -luvulta) lisaksi myos uudempia, Outokumpu Oy :n kartoitustuloksia luvuilta. Melko yksityiskohtaista lahtoaineistoa olikin taalla niin runsaasti, etta karttaa on jouduttu mittakaavan vuoksi huomattavasti yleistamaan. Karttalehden koillisneljannes perustuu paaosin Lohja Oy :lta saatuun kallioperakartoitusaineistoon, paitsi Mustion doomin osalta, mika on piirretty Harmeen (1954) mukaan. Myohempien tutkimusten perusteella tullaan varsinkin lehden etelaosan kalliopera kuvaamaan huomattavasti nykyista yksityiskohtaisemmin. Enimmakseen melko tyydyttava paijastumatiheys antaa siihen mahdollisuuden.

4 4 Lehden halki lounaasta koilliseen kulkeva Salpausselka on kuitenkin paikallisesti aivan paijastumatonta seutua. GEOLOGINEN YLEISKATSAUS Kartta-alue sijaitsee Suomenlahden rannikolla, km Helsingista lanteen. Se kuuluu Etela-Suomen svekofennisen kallioperan ns. leptiittivyohykkeeseen. Suprakrustisia kivilajeja ja syvakivilajeja on kartta-alueella suunnilleen yhta paijon. Paaosa suprakrustisista kivilajeista on kvartsimaasalpaliuskeita ja kiilleliuskeita. Molemmat kivilajit ovat yleensa punertavien graniittisuonien migmatisoimia, mutta Orijarven - Aijalan alueella on myos pelkastaan kvartsisuonisia liuskeita. Kvartsimaasalpaliuskeita on runsaimmin karttaalueen pohjoisosassa ja kiillegneisseja etelaosassa. Happamien liuskeiden lisaksi tavataan myos emaksisia ja intermediaarisia vulkaniitteja, joita on raportoitu varsinkin kartta-alueen pohjoisosasta. Kvartsimaasalpaliuskeet ovat harmaita tai punertavia, kerroksellisia kivilajeja. Niissa on valikerroksina kiilleliusketta ja kiillegneissia seka sarvivalkepitoisia kerroksia, jotka lienevat alkuaan vulkaanisperaista ainesta. Assosiaatioon kuuluu myos silikaattifasieksen rautamuodostumia, vahaisia rautamalmeja seka kalkkikivia, ja kartta-alueen luoteisosassa sulfidimalmeja. Karttalehden eniten tutkitussa osassa, Orijarven - Aijalan alueella naista kvartsi- ja maasalparikkaista liuskeista on hyvin perustellusti kaytetty geneettista nimitysta hapan vulkaniitti. Saman alueen emaksisista vulkaniiteista on tunnistettu merellisesta alkuperaisymparistosta kertovaa tyynylaavarakennetta. Myohemmissa tutkimuksissa selvinnee vulkanismin osuus muissa osissa karttalehtea. Kiilleliuskeet, kiillegneissit ja suonigneissit on karttaan merkitty kaytettavissa olevan tiedon niukkuuden vuoksi kaavamaisesti laajahkoina yhtenaisina alueina, mutta jos havaintotiheytta kasvatettaisiin, niin erityisesti lehden etelaosassa ne todennakoisesti jakautuisivat pienemmiksi osiksi graniittien joukkoon. Karttalehden alueella kiilleliuskeiden, kiillegneissien ja suonigneissien kerroksellisuus on yleensa niin hyvin sailynyt, etta se hallitsee paijastuman rakenteellista asua, yhdessa kerrosmyotaisen liuskeisuuden kanssa. Satunnaisesti, esimerkiksi lehden luoteisosassa, tavataan kerrallisuutta ja sedimenttirakenteita, joista voi paatella kerrosten nuorentumissuunnan. Karkeammiksi uudelleenkiteytyneissa suonigneisseissa on syyt i olla tarkkana kerroksellisuuden ja metamorfisen tasorakenteen kanssa. Deformation ja metamorfoosin

5 yhteisvaikutus suonigneississa nakyy voimakkaana mm. Tammisaaren ja Tenholan valilla, missy kerrokset ovat osittain fragmentoituneet, ja kerroksellisuus on fragmenttien valissa tuhoutunut. Syvakivilajit voidaan jakaa kahteen ryhmaan : differentioitunut, gabrosta granodioriittiin vaihteleva sarja ja koostumukseltaan ilmeisesti vain vahan vaihteleva kaligraniittien ryhma. Niiden lisaksi on emaksisia kerrosjuonia. Gabro - granodioriittisarjan edustajista tunnetuin tally lehdella on Orijarven granodioriitti, jonka iaksi on maaritetty 1890 Ma (Huhma 1986). Taman sarjan kivilajit ovat koostumukseltaan ja ulkoasultaan vaihtelevia. Ne saattavat olla jokseenkin homogeenisia, mutta useimmat ovat suuntautuneita, monet myos hieman raitaisia. Useimmat taman sarjan kivilajit ovat melko karkearakeisia, mutta emaksisimmat jasenet, joista laajin on Orijarven lounaispuoleinen gabro, ovat massamaisia ja keskimaarin hienorakeisempia. Orijarven granodioriitti - tai kaikki, mita siihen kuuluu, on koostumukseltaan varsin epahomogeeninen, mika selittynee useilla perakkaisilla, koostumukseltaan vaihtelevilla purkauksilla. Gabro edustaisi taten sarjan varhaisimpia jasenia, joita myohemmat, koostumukseltaan happamammat jasenet leikkaavat. Luultavasti kartan esittama kuva gabrosulkeumista ymparoivassa suunnilleen granodioriittisessa kivessa on melko oikea, mutta yksityiskohtaisemmat muodot jaavat myohempien tutkimusten selvitettaviksi. Kartalle piirretyt dioriittiset - kvartsidioriittiset kaaret on maastossa tarkistettu vain muutamissa pisteissa, mutta muuten niiden asema on paatelty ainoastaan geofysikaalisella kartalla hahmottuvan ominaisen magneettisen kuvioinnin perusteella. Geofysikaalisen kartan mukaan taman syvakivialueen etelaraja nayttaa tektoniselta leikkaukselta, mutta asiaa ei ole tutkittu paikan paalla. Myos kartta-alueen etelaosassa on asultaan ja koostumukseltaan vaihtelevia granodioriitteja. Muutamien maastossa tehtyjen tarkistushavaintojen mukaan granodioriittialueet ovat aeromagneettisella kartalla kuvioinniltaan hiukan epatasaisempia kuin kaligraniittialueet, ja tata havaintoa on kaytetty karkeana ohjeena karttalehden etelaosan granodioriitteen ja graniittien rajaamisessa. Tulos on taten mahdollisesti melko oikeansuuntainen, mutta varmastikin hyvin kaavamainen siihen nahden, mita se olisi kartoituksen jalkeen. Mafiset kerrosjuonet ovat kartta-alueella yleisia. Alkuperaltaan niita on ilmeisesti ainakin kahta lajia, yksi hyvin varhainen, mutta toinen myohempi laji geologisessa historiassa. Varhaisimmat kerrosjuonet ovat subvulkaanisia silleja (Latvalahti 1979), mutta myohemmat kerrosjuonet sen sijaan ovat intrudoituneet aivan selvasti tektonisen deformation jo enemman edistyttya. Siita on oiva esimerkki Hyypianmaen sata metric pitkassa tieleikkauksessa Mustion luoteispuolella. Kerrosjuonten nahdaan siina teravin kontaktein halkaisevan kvartsimaasalpaliusketta ja sen boudinoituneita pegmatiittisia 5

6 6 suonia. Juonet ovat sitten viela itse isoklinaalisesti poimuttuneet. Alueen kaligraniittien asema on kompleksinen sikali, etta tallaista materiaalia on ollut liikkeella pitkan aikaa, lapi koko monivaiheisen deformaation ajan. Graniittiainesta on ollut saatavissa suoniksi jo metamorfisen ja tektonisen kehityksen alussa, kun suonia on ylipaansa alkanut muodostua. Aluksi ne asettuivat kerrospintojen suuntaisesti ja deformoituivat varhaisimmissa poimutuksissa. Tektonisen, metamorfisen ja magmaattisen kehityksen edistyessa alkoi vahitellen muodostua myos leikkaavia juonia ja paikallisia paineminimitaytteita. Lopulta kaligraniittia on kiteytynyt myos hyvin suuriksi esiintymiksi, jotka jaivat vahiten deformoituneiksi alueellisen deformaation jo laantuessa. Kaligraniittien asemaa joskus selitettaessa koko ongelma taytyy siis huolellisesti pilkkoa pieniksi osikseen. Suurin osa kaligraniiteista on kartta-alueen etelaosassa. Ne ovat enemman tai vahemman tasarakeisia kivilajeja ja yleensa savyltaan punertavia. Monet suuret tieleikkaukset ovat yksinomaan tats kivilajia, mika osoittaa paikallisten esiintymien massiivisuutta. Suurissa graniitti-intruusioissa on havaittu miaroliittisia onteloita viitteena naiden graniittien kiteytymisesta ylhaalla maankuoressa. Ptygmaattisia pegmatiitti- tai graniittisuonia on kartta-alueella monin paikoin. Sopivia tarkastelukohteita on runsaasti varsinkin Mustio - Salo tien leikkauksissa Tammisaaren kartta-alueella seka sielta Helsingin suuntaan tultaessa. METAMORFOOSI JA DEFORMAATIO Korkean metamorfoosiasteen `West Uusimaa Complex' eli WUC (Parras 1958) jaa lahes kokonaan Tammisaaren karttalehden koillispuolelle, ja karttaalueella metamorfoosi on siis tapahtunut paaosin amfiboliittifasieksen olosuhteissa. Ortopyrokseeni-isograadi ulottuu talle karttalehdelle vain koillisessa em. korkean metamorfoosiasteen kompleksista, jota on viime aikoina luonnehdittu myos termilla `thermal dome' (Schreurs 1984 ; Schreurs & Westra 1985, 1986 ; Westra & Schreurs 1985). Kartta-alueen luoteisosassa, Orijarven alueella tunnetaan vanhastaan erilaisia porfyroblastisia mineraaleja : granaattia, andalusiittia, sillimaniittia, kordieriittia, stauroliittia ja ortoamfibolia. Tallaista lajirunsautta ei tunneta muualta kartta-alueella, mutta granaatti on pienina rakeina hyvin yleinen kiiilegneisseissa ja suonigneisseissa, ja sita tavataan myos kvartsimaasalpaliuskeessa. Sita on hyvin suurina porfyroblasteina kerroksellisessa metaturbidiitissa Pohjan keskustan Itapuolella Pohjankurussa (huoltoasemaa vastapaata). Rakenteellisesti lehden alue kuuluu etelaisimmalle Suomelle luonteen-

7 omaiseen, noin ita - lantiseen rakenteelliseen kokonaisuuteen, jonka erinomaisesta kompleksisuudesta on jo olemassa joitakin tutkimustuloksia (mm. Hopgood 1984). Poikkeamat vallitsevasta noin ita - lantisesta suuntauksesta ovat Tammisaaren kartta-alueella melko vahaisia ja luonteeltaan paikallisia, sellaisia kuin esimerkiksi kivilajien kulun muodostama S -kuvio lehden keskitai kaakkoisosassa, tai Mustion doomin seutu. Tuoreiden maastohavaintojen mukaan S -kuvion alueella tavataan suhteellisen myohaan tektonisessa kehityksessa uudelleensuuntautuneita rakenteita, eli kysymyksessa on varsin myohainen vaantymarakenne. Mustion doomirakenteen on arveltu johtuvan diapirismista (Harme 1954) tai poimuinterferenssin ja diapirismin yhteisvaikutuksesta (Bleeker & Westra 1987). Vaikka ita - lantisesta suuntauksesta poikkeavat risteavat rakenteet toki paikallisesti selittavat monta 'mutkaa', niita edeltava rakenteellinen kehitys oli monin verroin syvallisempi tapahtumaketju. Varhaisimmat tektoniset rakenteet regionaalimetamorfoosin ja orogeenisen magmaattisen toiminnan alkaessa olivat makaavia poimurakenteita ita - lantisin akselein. Aarimmaisen, liki kerrosmyotaisen deformaation tuloksena syntyi blastomyloniitteja eri osissa karttalehtea. Oikein sopiva ekskursiokohde on Korssundet ( A), missy myloniittivyohyke on hyvin paijastuneena maantiesillan itapuolen useissa rantakallioissa, sillankorvan pysakointipaikan luona ja siita etelaan pain. Aeromagneettisten karttojen mukaan tulkittuna tams vyohyke jatkuu pitkalle seka itaan etta lanteen pain, ja edustanee Tammisaaren karttalehdelid samaa deformaatiovyohyketta, mita Edelman ja Jaanus-Jarkkala (1983) ovat tutkineet lannempana. Varhaisin deformaatio on joissakin tapauksissa keskittynyt niin tarkasti kerrospinkkojen valiin ja niiden suuntaiseksi, etta poimurakennetta ei ole syntynyt. Tulkintana saattaa helposti olla deformoitumaton kerroksellisuus, mika johtaa vaikeuksiin regionaalisessa tulkinnassa. Erityisesti lehden luoteisosassa (mm.`orijarvi triangle', Ploegsma 1989) tallainen riski on todennakoinen. Alkuaan ilmeisesti makaavaan asentoon kehittyneet, liki kerrosmyotaiset rakenteet ovat nyt vaihtelevasti kaltevissa ja pystyissa asennoissa. Kerrosten yleiskulkusuunta on silti lahes ita - lantinen, mika viittaa pitkittyneeseen pohjois - etelaiseen puristukseen ennen suuremmassa kulmassa risteavien rakenteiden ilmaantumista. 7 KIITOKSET Kiitokset Outokumpu Finnmines :lle ja Lohja Oy :lle arkistoaineiston lainaamisesta karttalehtityota varten.

8 8 VIITfEET Bleeker, W. & Westra, L., The evolution of the Mustio gneiss dome, Svecofennides of SW Finland. Prec.Res. 36, Colley, H. & Westra, L., The volcano-tectonic setting and mineralization of the early Proterozoic Kemio - Orijarvi - Lohja belt, SW Finland. In: Pharaoh, T.C., Beckinsale, R.D. & Rickard, D. (eds) : Geochemistry and mineralization of Proterozoic volcanic suites. Geological Soc. Spec. Publ. No 33, Edelman, N. & Jaanus-Jarkkala, M., A plate tectonic interpretation of the Precambrian of the archipelago of southwestern Finland. Geol. Surv. Finland Bull. 325, 33 p. Eskola, P., Petrology of the Orijarvi region. Bull. Comm. G6oI. Finlande 40, 277 s. (Sisaltaa kallioperakartan 1 : ). Eskola, P., Om sambandet mellan kemisk och mineralogisk sammansattning hos Orijarvitraktens metamorfa bergarter. Bull. Comm. G6ol. Finlande 44, 145 s. Geologian tutkimuskeskus, Magneettikenttakartta Tammisaari. : , lehti Harme, M., Structure and stratigraphy of the Mustio area, southern Finland. Bull. Comm. G6ol. Finlande 166, Harme, M., Kivilajikartta, lehti B1 Turku. Suomen Geologinen Yleiskartta 1 : Hopgood, A. M., Structural evolution of Svecokarelian migmatites, southern Finland : a study of Proterozoic crustal development. Trans R Soc Edinburgh : Earth Sci 74, Huhma, H., Sm-Nd, U-Pb and Pb-Pb isotopic evidence for the origin of the Early Proterozoic Svecokarelian crust in Finland. Geol. Surv. Finland Bull. 337, 48 p. Latvalahti, U., Cu-Pb-Zn ores in the Aijala - Orijarvi area, Southwest Finland. Econ. Geol. 74,

9 Makela, U., Geological and geochemical environments of Precambrian sulphide deposits in southwestern Finland. Annales Academiae Scientiarum Fennicae, Series A, III : Geologica - geografica 151, 103 p. Outokumpu Oy, Geologisia kartoituksia lehdilla , 03, 05, 06, 08, 09. Arkistoaineistoa. Parras, K., luku. Geologisia kartoituksia lehdilla , 09, 11, 12. Arkistoaineistoa, Lohjan Kalkki Oy. Parras, K., On the charnockites in the light of a highly metamorphic rock complex in southwestern Finland. Bull. Comm. Gdol. Finlande 181, 137 p. Ploegsma, M., Shear zones in the West Uusimaa area, SW Finland. Ph.D. disssertation, Vrije Universiteit, Amsterdam, 134 p. Schermerhorn, L. J. G., Epigenetic magnesium metasomatism or syngenetic chloritite metamorphism at Falun and Orijarvi. Trans. of the Institution of Mining and Metallurgy, Section B, Applied earth science (87), B162 - B167. Schneiderman, J. A. & Tracy, R. J., Petrology and mineral chemistry of orthoamphibole - cordierite gneisses, Orijarvi, Kisko and Traskbole, Finland. Abstracts with programs 14 (7), p. 16, the Geol. Soc. of America, 95th Annual meeting, New Orleans. Schreurs, J., The amphibole - granulite facies transition in West Uusimaa, SW Finland. A fluid inclusion chuly. i Metamorphic Geol., 2, Schreurs, J. & Westra, L., Cordierite - orthopyroxene rocks : the granulite facies equivalents of the Orijarvi cordierite - anthophyllite rocks in West Uusimaa, southwest Finland. Lithos, 18, Schreurs, J. & Westra, L., The thermotectonic evolution of a Proterozoic, low-pressure, granulite dome, West Uusimaa, SW Finland. Contrib. Mineral Petrol. 93, Suomen Malmi Oy, luku. Geologisia kartoituksia lehdilla : B, 06B ja 06D, Arkistoaineistoa. 9

10 1 0 Tuominen, H. V., The structure of an Archaean area : Orijarvi, Finland. Bull. Comm. Gdol. Finlande 177, 32 p. Tuominen, H. V., The structural position of the Orijarvi granodiorite and the problem of synkinematic granites. Bull. Comm. Geol. Finlande 196, Turunen, E., Orijarven kaivos Vuoriteollisuus - Berghanteringen 15, 2, Vaisanen, M., Strukturgeologi i Orijarviomrddet, SW Finland : Iilijarvi- och Orijarvimalmforekomsternas strukturella lagen. Pro Gradu avhandling, lobo Academi, 65 s. Westra, L. & Schreurs, J., The west Uusimaa complex, Finland; an early Proterozoic thermal dome. In : Tobi, A.C. & Touret, J.L.R. (eds) : The deep Proterozoic crust in the North Atlantic provinces, pp