Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Mineraalivarat tulosyksikkö Kuopio Arkistoraportti 9/2016 Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015 Perttu Mikkola, Sami Niemi

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Tekijät Perttu Mikkola, Sami Niemi Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015 Tiivistelmä Tässä raportissa kuvataan lyhyesti Keski-Suomen malmipotentiaalin kartoitus -hankkeen ( alkaen projekti) kesällä 2015 kallioperäkairaukset Toivakan kunnassa Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa. Kairausten tavoitteena oli perustiedon lisääminen peitteisillä alueilla hyödynnettäväksi alueen mineraalipotentiaalin arvioinnissa. Hamperinjoella kohteena oli pitkänomainen aeromagneettinen anomalia, jonka aiheuttajaksi varmistui vulkaaninen/subvulkaaninen yksikkö. Toivakanlehdossa tutkittiin muutamalla paljastumalla tavattujen poikkeuksellisen hyvin säilyneiden paraliuskeiden levinneisyyttä ja tulosten perusteella ne saattavat muodostaa yllättävä suuren osan alueen peitteisistä osista. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Hamperinjoki, Toivakanlehto, kairaus, kallioperäkartoitus, vulkaniitti, paraliuske Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Keski-Suomi, Toivakka, Hamperinjoki, Toivakanlehto Karttalehdet N434 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Arkistotunnus Arkistoraportti??/2016 Kokonaissivumäärä liite Kieli Suomi Hinta ---- Julkisuus Julkinen Tulosyksikkö Mineraalivarat Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Allekirjoitus/nimen selvennys Perttu Mikkola

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Kohteiden valinta ja työvaiheet 1 2 Tulokset Hamperinjoki Toivakanlehto 5 3 Yhteenveto 6

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ KOHTEIDEN VALINTA JA TYÖVAIHEET Tässä raportissa kuvataan Keski-Suomen malmipotentiaalin kartoitus hankkeen ( jälkeen projekti) Toivakan kunnassa kahteen eri paikkaan touko-kesäkuussa 2015 suorittamat profiilikairaukset. Kairausten tavoitteet liittyivät ensisijaisesti geologisen perustiedon päivittämiseen peitteisellä alueella. Hamperinjoella (Kuva 1) pyrkimyksenä oli selvittää n. 600 m leveän lounas-koillisen magneettisen anomalian aiheuttaja. Toivakanlehdossa puolestaan selviteltiin muutamalla paljastumalla esiintyvien kerroksellisten hyvin säilyneiden sedimenttien levinneisyyttä alueella, joka aeromagneettisella kartalla on erittäin monotoninen. Kuva 1. Kairauskohteiden sijainti. Tutkimusalueilla tehtiin profiilimuotoisia magneettisia mittauksia GEM-systemsin GSM19Woverhausermagnetometrillä lähes jatkuvana mittauksena siten, että magnetometri tallensi maan magneettikentän totaalivuontiheyden ja GPS-koordinaatit puolen sekunnin välein. Maan magneettikentän ajallinen vaihtelu tallennettiin maa-asemana toimineella Scintrexin Envimag protonimagnetometrillä.

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ Kaikki kairaukset suoritettiin GTK:n omalla kalustolla. Hamperinjoella kairattiin 4 reikää, yhteispituudeltaan 436,80 m ja Toivakanlehdossa 3 reikää, yhteispituudeltaan 430,50 m (Taulukko 1). Raportoinnin tueksi näytteiden suskeptibiliteetti mitattiin metrin välein KT-10 mittarilla ja kemiallinen koostumus määritettiin alustavasti käsi-xrf laitteella. Kemiallisia analyysejä teetettiin Labtium Oy:ssä 27:stä näytteestä: 24 kpl XRF-analyysejä menetelmällä 175X, 6 kpl hivenaineanalyysejä ICP-MS menetelmällä 308PM ja 12 kpl Au-analyysejä menetelmällä 705P. Kairasydänraportit on tallennettu GTK:n tietokantaan ja kaikki näytelaatikot on valokuvattu. Laboratoriossa tehtyjen petrofysikaalisten mittausten tulokset ovat Liitteessä 1. Reikä Kohde Pituus Suunta Lähtökaade Maata X Y Z N R16 Hamperinjoki N R17 Hamperinjoki N R18 Hamperinjoki N R19 Hamperinjoki N R20 Toivakanlehto N R21 Toivakanlehto N R22 Toivakanlehto Yhteensä Taulukko 1. Kairareikien hallinnolliset tiedot. 2 TULOKSET 2.1 Hamperinjoki Magneettinen maastomittausprofiilin perusteella anomalia rajautuu ympäristöönsä selkeästi (Kuva 2), mutta on voimakkuudeltaan pienipiirteisesti vaihteleva. Suskeptibiliteetin nopea vaihtelu on havaittavissa myös kairasydämistä tehdyissä mittauksissa (Kuva 3). Hamperinjoella reikä N R19 alkaa magneettisen anomalian luoteispuolelta ja lävistää alussa alueelle tyypillistä biotiitti-sarvivälkekvartsidioriittia ja porfyyristä biotiittigraniittia. Kontaktissa vulkaniitteihin (27,00 m) on myöhäisenä 80 cm leveänä juonena leukograniittia, jota esiintyy ohuempina suonina myös alla olevassa vulkaniitissa. Kontakti ei ole tarkalleen magneettisen anomalian reunassa, vaikka itse anomalia vulkaniiteista aiheutuukin, vulkaniittien suskeptibiliteetti nousee vasta noin 80 metrin syvyydellä. Reiän kivet ovat pääosin melko piirteettömiä plagioklaasiporfyriittejä, joko massiivisia kidetuhkia tai subvulkaanisia happamia intruusioita. Niiden joukossa esiintyy muutaman kymmenen sentin vahvuisia, asultaan hieman vaihtelevia amfiboliitteja, joista osa on selkeitä juonia, mutta osa vaikuttaa vanhempien emäksisten yksiköiden sulkeumilta. Kairasydän lävistää useita voimakkaasti ruhjeisia, hematiitin punaiseksi värjäämiä osioita. Alun perin luoteispuolen kontaktin paikantamiseksi suunniteltu reikä N R17 jouduttiin jättämään kesken kivilajin rikkonaisuuden johdosta syvyydellä 36,70. Kairanäyte koostuu

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ homogeenisesta plagioklaasiporfyriitistä ja sitä leikkaavasta 30 cm leveästä leukograniittijuonesta. Anomalian keskiosaan kairattu N R16 lävistää koko pituudeltaan hapanta plagioklaasiporfyriittiä, jossa selviä primääripiirteitä ei ole havaittavissa. Tässäkin reiässä esiintyy jonkin verran <50 cm leveitä, mineralogialtaan amfiboliittisia, osueita joista ei varmuudella voi sanoa ovatko ne juonia vai vanhemman materiaalin sulkeumia. Kuva 2. Hamperinjoen kairareikien sijainti, geofyysikan maastomittauslinja mustalla viivalla ja magneettinen profiili punaisella aeromagneettisella kartalla. Anomalian voimakkaimman osan ja kaakkoispuolen kontaktin läpäiseväksi suunniteltu N R18 koostuu pääosin intermediäärisiä-happamia plagioklaasiporfyriittejä, joissa muista rei istä poiketen on selkeitäkin kerroksellisia piirteitä. Kontakti ympäröiviin syväkiviin on syvyydellä 191,90, ja kuten toisessakin kontaktissa vulkaniittien suskeptibiliteetti laskee voimakkaasti jo noin 40 metriä ennen varsinaista kontaktia. Asultaan vaihtelevia <50 cm leveitä mafisia juonia sulkeumia esiintyy vaihtelevasti.

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ Kuva 3. Hamperinjoen kairausprofiili, kivilajipylväät ja maastomitattu magneettivuon tiheys. Mittarilla KT-10 kairasydämestä metrin välein mitattu suskeptibiliteetti mustana profiilina kivilajipylväiden vieressä (puuttuu R17:sta).

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ Kaikki kairareikien kivilajit, leukograniitteja lukuun ottamatta, ovat voimakkaasti liuskeisia ja osin voimakkaasti hiertyneitä, etenkin vulkaniittivyöhykkeen kontaktien läheisyydessä. Suunnattujen kairasydänten perusteella liuskeisuuden, ja myös kontaktien, kaateet ovat usemmiten jyrkällä kulmalla (70 80 ) suuntaan eli kulut ovat anomalian pituussuunnan mukaisia. 2.2 Toivakanlehto Toivakanlehdon alueelle mitatut magneettiset linjat vahvistavat aeromagneettisesta aineistosta tehdyn havainnon. Alueen kivien suskeptibiliteetti on tasainen ja matala (Kuva 4). Havaittavissa on ainoastaan vähäistä vaihtelua ja sekin vain toisella mittauslinjalla, huomaa lisäksi että kuvassa 4 profiili on skaalattu kuvaan 2 verrattuna eri tavalla. Myös kairasydämistä sekä KT-10 mittarilla, että laboratoriossa saadut tulokset ovat erittäin matalia (Liite 1), lukuun ottamatta reiässä N R22 syvyydellä 124 esiintyvää lyhyttä piikkiä, joka ei kuitenkaan osu yhteen maastomittausten pienten piikkien kanssa. Kuva 4. Toivakanlehdon kairareikien (mustat rastit) ja paljastumien sijainti (punaiset rastit) sekä geofysiikan mittauslinjat (musta viiva) ja magneettiset profiilit (punainen viiva) aeromagneettisella kartalla.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/ Kaikki kolme Toivakanlehtoon kairattua kairareikää lävistävät sedimenttikiviä, joista pääosa on kerroksellisia biotiittiparaliuskeita, jonkin verran karkeampia massiivisia kerroksia esiintyy myös. Paksuimmillaan 20 cm vahvoja kalkkipitoisia karsikerroksia esiintyy etenkin rei issä N R20 ja R22. Enimmillään 2 m, useimmiten cm, leveitä plagioklaasiuraliittiporfyriitti- ja uraliittiporfyriittijuonia esiintyy puolestaan kaikissa rei issä. Sedimentit ovat erittäin hyvin säilyneitä, täysin migmatisoitumattomia, toisin kuin Makkolan vulkaniittijakson pohjoispuolisten alueiden metasedimentit yleensä. Kivien voimakkaasta poimutuksesta johtuen kairasydämistä havainnoidut kerrosten nuorenemissuunnat vaihtelevat. Poimutuksen seurauksena suunnatuista näytteistä mitattujen, kerroksellisuuteen yhtyvien, pohjoiseen kaatuvien liuskeisuuksien suunta vaihtelee välillä ja kaade välillä Kuva 5. Toivakanlehdon kairausprofiili. 3 YHTEENVETO Molemmat kairausprofiilit täyttivät niille asetetut tavoitteet tuottamalla tietoa kyseisten peitteisten alueiden kivilajistosta. Hamperinjoen vulkaanisesta/subvulkaanisesta yksiköstä saatiin lisävarmuutta muidenkin ympäristössä sijaitsevien peitteisten lounas-koillinen suuntaisten magneettisten anomalioiden tulkintaan. Toivakanlehdon tulosten perusteella voidaan taas arvioida sitä kuinka paljon Toivakka-Lievestuore-Hankasalmi alueen aeromagneettisella kartalla piirteettömistä peitteisistä alueista todellisuudessa on granitoideja ja kuinka paljon Toivakanlehdon kaltaisia hyvin säilyneitä sedimenttikiviä. Molemmilla tuloksilla on oleellista merkitystä alueen sekä kallioperän kehityksen ymmärtämiselle että siihen läheisesti liittyvälle malmipotentiaalisuuden arvioinnille. Liite 1: Kairasydännäytteistä tehtyjen petrofysikaalisten laboratoriomittausten tulokset

10 Liite 1: Petrofysiikan laboratoriomittausten tulokset GTK arkistoraportti 9/2016 Näyte Kivilaji D(kg/m3) K_V(uSI) J(mA/m) Q N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Amfiboliitti N R Mafinen juonikivi N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Intermediäärinen vulkaniitti N R Intermediäärinen vulkaniitti N R Intermediäärinen vulkaniitti N R Intermediäärinen vulkaniitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Granodioriitti N R Biotiitti-sarvivälkekvartsidioriitti N R Leukograniitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Mafinen juonikivi N R Plagioklaasiporfyriitti N R Plagioklaasiporfyriitti N R Intermediäärinen vulkaniitti N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Paraliuske N R Plagioklaasi-uraliittiporfyriitti N R Vakka N R Paraliuske N R Muskoviitti-biotiittiparaliuske N R Paraliuske N R Paraliuske