TULOSTEN TARKASTELUA POHJAVESITULOSTEN KANNALTA JA YHTEENVETO 14

Transkriptio

1 Y30/90/2

2 Sivu YLIVIESKAN, RANUAN JA KEMINMAAN KERROSINTRUUSIOIDEN MINERALOGINEN KUVAUS 1 Johdanto 1 YLIVIESKAN KERROSINTRUUSIO Yleistä Kairasydamen R-3 13 kivilajikuvaus Ultraemaksisten kivien mineralogia Emäksisten kivien mineralogia RANUAN KERROSINTRUUSIO Yleistä Kairasydamen YP- 128 kivilajikuvaus KEMINMAAN KERROSINTRUUSIO Yleistä Kairasydamen SiIKi-23 kivilajikuvaus TULOSTEN TARKASTELUA POHJAVESITULOSTEN KANNALTA JA YHTEENVETO 14 KIRJALLISUUTTA 15

3 Tutkimuksessa pyritään selvittämääu kiven ja veden väiistä vuorovaikutusta kiven ja veden kemiallisen koostumuksen ja isotooppikoosnimuksen avulla. Tutkimuskohteet sijaitsevat Ylivieskan Perkkiönperäila, Ranuan Suhangossa ja Keminmaan Sompujärvellä. Tämän osatutkimuksen tavoitteena oli selvittää mafisten - ultramafisten kerrosintruusioiden mineralogiaa. Kustakin ker - rosintruusiosta on tutkittu yhden kairasydämen kivinäytteet. Yksityiskohtaisim - rnin on tutkittu Ylivieskan kerrosintruusio, josta on tutkittu kairasydän R Ranualla sijaitsevassa kerrosintruusiossa on tutkimuksen kohteena kairasydän YP ja Keminmaalla Si/Ki Vastaavien kairareikien kalliopohjavedet on kuvattu aiemmin Geologian tutkimuskeskuksen raporteissa YST-53 (Ranua ja Keminrnaa) ja YST - 65 (Ylivieska). Meistä Tutkitun kairasydämen R pituus on 652,50 m (vastaava vertikaalisyvyys on 619 m). Ultrdiset ja mafiset kerrokset vuorottelevat siten, että ker - rosintruusion yläosassa noin 300 m:n syvyydeile ovat vallitsevina ultramafiset kivilajit ja tämän alapuolella mafiset kivilajit. Kairasydämestä R- 313 on tutkittu yhteensä 51 ohuthiettä, joista 19 kiiilotettua ohuthiettä. Mikroskopoinnin lisäksi analysoitiin yhteensä yhdeksästä kiillotetusta ohuthieestä oliviinin, pyrokseenin ja amfibolin koostumukset Outokumpu Oy:n Carneca SX 50 mikroalysaattorilla. Kemiallisen koostumuksen lisaksi oli tarkoitus saada tietoa alkuaineiden muutoksista terveessä ja muuttuneessa

4 rnineraalissa. Tätä tietoa käytetään hyväksi jatkotutkimuksissa selvitettäessä veden ja kiven välistä vuorovaikutusta. Samasta kairareiästä on analysoitu pohjaveden kemiallinen koostumus, jossa tulee esiin emäksisen - ultraemäksisen kivilajiympäristön vaikutus kohonneena magnesiumpitoisuutena. Kairareiässä esiintyy noin 300 m:n syvyydelle makeaa Na-Mg-Ca-HCO, -tyyppistä pohjavettä ja reiän alaosassa erittäin suolaista (suolapitoisuus 80 gll) Na-Ca- Mg-C1 -tyyppistä vettä. Yiaosan ultr&sia kiviä ovat serpentiniitin lisäksi pääasiassa lhenoliitti. Vahaisemmässa määrin tavataan pyrokseniiaia, sarvivtdkeperidotiittia, (meta) - wehrliittiä ja (meta)peridotiittia. Yläosan vallitseva dmen kivilaji on trock- toliitti. Troctoliitin lisäksi tavataan myös oliviini -, oliviini - pyrokseeni - ja pyrokseenigabroa. 200 m:n alapuolella alkaa esiintya myös noriittia ohuina välikerroksina gabron ja troctoliitin kanssa. 300 m:n alapuolella mafinen kivilaji on vallitseva kivilajin muuttuessa troctoliiaivaltaisesta gabrovaltaiseksi. Gabro - tyypeistä oliviinigabro ja pyrokseenigabro ovat vallitsevia. Alaosan ultradiset kivilajit ovat pääasiassa ohuita lhenoliittiväiikerroksia ja joitakin pyrokseniittivälikerroksia. Paikoin esiintyy ohuita pegmatoidikerroksia. Taulukossa 1 (Hughes, 1982) on näkyvissä käytetty kiviiajiluokitus.

5 Essential mineralogy of phaneritic mafic and ultramafic rocks Quartz Plagioclase Augite Orthopy- Olivine Quartz-gabbro Gabbro Olivine-gabbro Troctolite Noritic troctolite ~northosite(*) Picrite Harzburgite 1 - I t t - Wehrlite Dunite Lherzolite Olivine-web~terite(~) Websterite m 0 Ultrabasicand 2 * ultramafic rocks I Bronzitite x + x - essential mineral; + = mineral may be present in small amounts; - = mineral absent. See text for explanation of the above reference marks (1)-(4) and additional comments. CZ I.- Y U -

6

7

8

9

10

11

12

13 Noriitti Noriittia tavataan kapina välikerroksina 300 m:n alapuolella. Sen päämineraalit ovat plagioklaasi, vihreä ortopyrokseeni (hypersteeni) ja hieman vihertävä klinopyrokseeni (augiitti). Klinopyrokseeni on muuttunut reunoiltaan amfiboliksi. Arnflbolin lisäksi muina aksessorisina esiintyy serpentiiniä ja biotiittia. Raken- teeltaan noriitti on hypidi~mo~s-granulaarinen, jolloin raekoko on alle 0,5 mm tai hypidiomorfinen, jolloin raekoko on noin 0,5-2 mm. Yleista Ranualla olevasta kerrosintruusiosta on tutkittu kairasydämen YP- 128 kivilajit. Kairasydämen pituus on 699,50 m (vastaava vertikaalisyvyys on 606 m). Kivilajit vuorottelevat siten, että yläosassa on gabroa noin 300 m:n syvyydelle. Tämän alapuolella noin 500 m:n syvyydelle gabrossa on väiikerroksina metapyrokseniittia. Noin 540 m:n syvyydelle kivilaji on metaperidotiittia ja 560 m:n syvyydelle kivilaji on pyrokseniittia. Kairasydämen loppuosa on kvartsidioriittia. Kairasydännäytteistä tutkittiin yhteensä 32 hiettä. Saman kairareiän pohjavesi on koostumukseltaan makeaa Ca - Mg - HCO, - SO, -vettä muuttuen aivan reiän pohjalla Na- Ca- C1 -vedeksi, mihin vaikuttaa paitsi muodostuman kivilajikoosnimuksen vaihtuminen arkeeiseksi kvartsidioriitiksi myös fysiko- kemialliset olosuhteet (kts. raportti YST - 53). Kairasydamen YP- 128 kivilajikuvaus Gabro Päämineraaleina esiintyvät plagioklaasi ja klinopyrokseeni. Plagioklaasin reu - noilla esiintyy usein uudelleenkiteytynyttä granulaarista kvartsia, jonka raekoko

14 on noin 0,2 mm. Plagioklaasi on usein saussuriittiutunut (muuttumistuloksina hyvin hienorakeista epidodtia ja serisiittiä), jolloin plagioklaasista on harvoin jäljellä tervettä pintaa. Plagioklaasi on usein myös täysin epidoottiutunut, jolloin epidootii esiintyy noin 0,l - 0,3 mm kokoisina rakeina. F'yrokseeni on usein voimakkaasti muuttunut amfiboliksi ja amfiboli on uudelleenkiteytynyt neulasiksi tai yksittäisinä omamuotoisina rakeina. Aksessorisina rnineraaleina esiintyy biotiittia, epidoottia, serisiittiä, kloriitiia ja titaniittia. Biotiitti ja epidodti saattavat olla myös päämineraaleja. Rakenteeltaan gabro on hypidiomorfista. tjhmd%d kivilajit Kairasydämessä esiintyy hyvin muuttuneita ultrdksi muunnoksia. Paamineraaleina.... kivilajeiksi luokiteltavia ovat oliviini ja pyrokseeni. Oliviini on paikoin täysin muuttunut serpentiiniksi. Pyrokseeni on muuttunut rakopinnoilta ja rakeiden reunaosista diboliksi. Lisäksi kivessä on runsaasti karbonaattia. Met-... päämineraaleina esiintyvät pyrokseeni, kloriitti, amfiboli, karbonaatti, talkki, serpentiini ja usein myös epidootti. Metapyrok - seniitti on täysin muuttunutta ja primaarimineraaleista ainoastaan kumulaattina oleva pyrokseeni on tunnistettavissa, vaikkakin myös pyrokseeni on voimakkaasti muuttunut. Kwmidhwi Kairasydämen alaosa on kvartsidioriittia, jonka päämineraaleina esiintyvät plagioklaasi, biotiitti ja kvartsi. Aksessorisina tavataan amfibolia, kloriittia ja opaakkia. Raekoko on tasainen ollen 0,5-2 mm. Rakenteeltaan kvartsi - dioriitti on hypidiomorfinen. KEMINMAAN KERROSINTRWSIO Yleista Tutkitun kairasydämen Si1K.i-23 pituus on 376 m (vastaava vertikaalisyvyys

15 on 302 m). Intmusion yläosan kivilajina noin 190 m:n syvyydelle on leukogabro. Tämän alapuolella oleva kivilaji on pääasiassa noriittia. Kairasydännäytteistä tutkittiin yhteensä 14 hiettä. Saman kairareib vesi on koostumukseltaan makeaa Ca - HCO, -vettä, jossa on kohonnut magnesiurnpitoisuus johtuen emäksisestä kivilajiympäristöstä. Voimakkaasti muuttuneen leukogabron päämineraaleina esiintyvät plagioklaasi ja augiitti. Usein myös karbonaattia esiintyy nuisaasti erillisinä raekasaumiua, juonina tai yksittaisinä rakeina. Plagioklaasi on usein täysin saussuriittiutuuut, jolloin se on muuttunut epidootiksi, karbonaatiksi ja serisiitiksi. Epidoatti esiintyy usein myös omina rakeinaan. Pyrokseeni on usein muuttunut amfiboliksi ja arnfibli on uudelleenkiteytynyt neulasiksi. Usein esiintyy myös runsaasti kloriittia ja biotiittia. Leukogabron rakenne vaihtelee hypidiomorfisesta nernatoblastis - lepidoblastiseen. Nonitti Noriitti on ortopyrokseenivaltainen plagioklaasin sijaitessa väiitiloissa. Ortopyrokseeni esiintyy usein 5 mm:n kokoisina rakeina. Sekä ortopyrokseeni että plagioklaasi ovat voimakkaasti muuttuneet. Plagioklaasi on usein voimakkaasti saussuriittiutuuut (muuttumistuioksina epidoottia, karbnaattia ja serisiittiä). Epidoottia ja karbonaattia esiintyy myös omina erillisinä rakeinaan. Rakenteeltaan myös noriitti vaihtelee hypidiomorfisesta nematoblastis - lepido - blastiseen.

16 v TARKMTELUA POHJAVES- KANNALTA JA Pohjavesistä tehdyt happi - ja vetyisotooppianalyysitulokset on jullcaistu Geolo - gian tutkimuskeskuksen raporteissa YST - 53 ja YST Ranuan ja Kemin - maan kalliopohjavesien happi-ja vetyisotooppiarvat sijoittuvat meteorisen veden suoraile (GMWL = Global Meteoric Water Line) tai lähelle suoraa osoittaen veden meteorista alkuperää. Myös Ylivieskan makean pohjaveden isotooppiarvat asettuvat GMWL-suoran tuntumaan, mutta suolaisten ja erittäin suolaisten vesien isotooppiarvot eroavat selvästi meteorisen veden suorasta. Tämä viittaa joko alunperin meteorisista vesistä poikkeaviin vesityyppeihin tai osoittaa kiven ja veden välisestä vuorovaikutuksesta aiheutuvia isotooppimuutoksia. Jäikim - mäisessä tapauksessa suolaisten pohjavesien kehittyminen vaatisi pitkaaikaista kiven ja veden välistä vuorovaikutusta. Suolaisen veden kehittymisen kannalta on siten oleellista selvitiää, millaisia isotooppimuutoksia kivessä on mahdollisesti tapahtunut. Tässä osatutkimuksessa on tarkasteltu Ylivieskan, Raauan ja Keminmaan ker- rosintruusioiden kivilajikoostumuksia. Kustakin kerrosintruusiosta on tutkittu yhden kairasydämen näytteet, yhteensä 97 ohuthiettä. Jatkotutkimuksien (separointi, isatooppianalyysit) kannalta Ylivieskan kerrosintniusio on minera - logiaitaan sopivin. Vaikkakin yläosan ultrdiitit ovat voimakhasti serpen- tiniittiytyneet, on prirnaarirakenteista ultramafiitiia vielä Nnsaasti jäljellä. Primaarirnineraaleista oliviini ja pyrokseeni ovat hapen isotooppisuhteiden selvittämisessä tärkeimmät. Aksessorinen amfiboli ja muuttumistuioksina syntyneet arnfiboli ja biotiitti ovat vedyn isotooppisuhteiden määrittämiseen soveltuvat mineraalit. Raauan kerrosintruusiossa ultrditit ovat vohukkaasti muuttuneet ja primaaripiirteet ovat lahes täysin hävinneet. Kairasydämen maflset gabrot ovat paremmin säilyttäneet primaarirakenteensa. Keminmaan ker- rosintmusiossa ei uitramafiitteja tutkitussa kairasydämessä esiinny lainkaan ja mafiset kivilajit ovat hyvin voimakkaasti muuttuneita.

17 Blomqvist, R., Lahtinen, R., Lahermo, P., Hakkarainen, V. ja Halonen, S., Kalliopohjavesien geokemia:tutkimustulokset syvistä kairarei'istä vuonna Geologian tutkimuskeskus, Ydinjätteiden sijoitustutkimukset, Tiedonanto YST-53, 87 s., 17 liit. Halonen, S., Hakkarainen, V., Blomqvist, R., Lahermo, P. ja Lakomaa, T., Kalliopohjavesien geokemia: tutkimustulokset syvisiä kairarei'istä vuosina Geologian tutkimuskeskus, Ydinjätteiden sijoitustutkimukset, Tiedonanto YST - 65, 66 s., 16 liit. Hughes, C. J Igneous petrology. Elsevier Scientific Publishing Company, New York.

18