Kalliopohjavesien geokemia: Tutkimustulokset syvistä kairarei'istä vuosina

Transkriptio

1

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Ydinjätteiden sijoitustutkimukset GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Nuclear Waste Disposal Research Tiedonanto YST-65 Sirkku Halonen, Veikko Hakkarainen, Runar Blomqvist, Pertti Lahenno ja Tuula Lakomaa Kalliopohjavesien geokemia: Tutkimustulokset syvistä kairarei'istä vuosina Abstract: Geochernistry of deep groundwater in bedrock: Results of the investigations during Raportti kauppa- ja teollisuusministeriön rahoittamasta tutkimuksesta Espoo 1990

3 HaLonem Sikku, HalrLarainen VeiLLo, Blomqvist Runar, Lahermo Pertti ja Labmaa Tuula, Kalliopohjavesien geokemia: Tutkimustulokset syvistii kairarei'isti vuosina Geochemistry of deep groundwater in bedrock: Results of the investigations during Geological Survey of Finland, Nuclear Waste Disposal Research, Report YST-65, 66 pages, 14 figures, 2 tables and 16 appendices. The geochemistry of deep groundwater from 14 drillholes was investigated during the years The drillholes are situated in ten study areas of which two are in northern Finland, seven in middle Finland and one in southwestern Finland. Most of the sampling sites are in schist belts but one is located in a mafic-ultramafic layered intrusion and one in a monzonite granite. The groundwater in the drillholes is divided into five different types according to salinity (total dissolved solids, TDS): fresh (TDS < 0,5 gll), slightly saline (TDS 0,5-10 gll), saline (TDS gll), very saline (TDS g/l) and brines (TDS > 100 gll). Usually fresh water is present in the upper part of the drill hole while different types of saline waters underlie it. A complete column of fresh water is present in only one drillhole and is a Na-Ca-HCO, -type of water. The slightly saline water is typically Na- Ca- C1 -, Ca- Na- C1 - or Ca- SO, -water. Saline water is mostly of Ca-Na-C1 - or Na-Ca-C1 -type and very saline water is of Ca-Na-C1 - or Na- Ca- Mg- C1 -type. A Na- Ca- C1 type brine occurs at Juuka, Miihkali (TDS is 170 gll). The tritium content is high in fresh and slightly saline waters, indicating a high recent water content, but is low in saline and very saline waters and in the brine. Values of stable isotopes for fresh and slightly saline waters plot near or along the meteoric water line, thus indicating a meteoric origin. The values of stable isotopes for very saline and brine waters clearly deviate and form their own distinct groups in the 6D/6'80- diagram. This indicates either that the water is not meteoric in origin or shows the influence of strong water - rock interaction with presumable long residence times. Compared to brines of the Canadian shield which are typically Ca dominated Miihkali brine has a high Na/Ca ratio. At Ylivieska and Sodankyla, the influence of mafic lithology upon groundwaters is seen in the high contents of magnesium. All these local differences between groundwaters are attributed to the water-rock interaction. At low temperatures this process is slow and demands stagnant conditions. Sirkku Halonen Veikko Hakkarainen Runar Blomqvist Pertti Lahermo Tuula Lakomaa Geological Survey of Finland SF Espoo ISBN ISSN

4 Halonen Sikku, HalrLarainen Veikko, Blomqvist Runu, Lahermo P d ja Lalromlra 'hula, Kalliopohjavesien geokemia: tutkimustulokset syvistii kairarei'istii vuosina Geologian tutkimuskeskus, Tiedonanto YST-65, 66 sivua, 14 kuvaa, 2 taulukkoa ja 16 liitettii. Kalliopohjavesitutkimuksia on tehty 14 kairareiiin vedestii vuosina Kairareiat sijoittuvat kymmenelle tutkimusalueelle, joista kaksi sijaitsee Pohjois- Suomessa, seitsemiin Viili - Suomessa ja yksi Lounais - Suomessa. Kairareiat sijaitsevat valtaosaltaan liuske~i. Naytbxnoteoko~ kuuluvat myiis unihiuen-ulja monzoniittigraniitti. kermshtmusio Kairareikien kalliopohjavedet on jaettu suolapitoisuuden (TDS) mukaan makeisiin (TDS<O,5 g/l), heikosti suolaisiin (TDS 0,5-10 g/l), suolaisiin (TDS g/l), erittiiin suolaisiin ( mg/l) ja brine-luokan (> 100 g/l) pohjavesityyppeihin. Ylinna on tavallisesti makean veden kerros, jonka alapuolella on yksi tai useampia suolavesikerroksia. Kauttaaltaan makeaa vetti on vain yhdessi kairareiissii ja se on koostumukseltaan Na- Ca- HCO, - vettii. Heikosti suolainen vesi on tyypiltiiiin Na- Ca - C1-, Ca - Na - C1- tai Ca - SO, - v e. Suolainen vesi on valtaosaltaan Ca - Na - C1- tai Na-Ca-C1 -vettii ja eriw suolainen vesi on Ca-Na-C1- tai Na-Ca- Mg - C1 - tyyppistii. Brine- luokkaan kuuluu Juukan Miihkalin kairareiiin 1 16 alaosan Na - Ca- C1 - vesityyppi, jossa suolapitoisuus on 170 g/l. Makeissa ja heikosti suolaisissa vesissa tritiumpitoisuus on korkeimmillaan ja se on TU, mikii viittaa runsaaseen pimallisen veden mi2irai.n. Suolaisissa, erittiiin suolaisissa vesissii ja brine-vedessii tritiumpitoisuudet ovat alhaisia. Makeiden ja heikosti suolaisten pohjavesien stabiilien isotooppien arvot sijoittuvat GD/ diagrammissa GMWL- suoralle tai sen tunturnam osoittaen niiiden vesien meteorista alkuperiiii. EriW suolaisten vesien ja brine- veden stabiilien isotooppien arvot erottuvat ~~/G'~~-dia~rammissa selviisti omina erillisinii ryhminiiiin, mikii saattaa viitata joko alunperin meteorisista vesistii poikkeaviin vesityyppeihin tai osoittaa kiven ja vveden viilisests; vuorovaikutuksesta aiheutuvia isotooppimuutoksia. Tiillaisten vesien oletetaan edustavan hyvin vanhoja vesil. Korkea natrium- kalsium - suhde erottaa Juukan Miihkalissa esiintyvb brine- veden Kanadan kilvellii tavatuista brine-tyyppisistli kalliopoh~ves~, jotka ovat kalsium valtaisia. Ylivieskan ja Sodanlcyliin tutkituissa kalliopohjavesissii heijastuu emiiksinen litologia kohomeena magnesiumpitoisuutena. Vesien koostumuksessa olevat erot on tulkittavissa johtuviksi paikallisista tekijiiistii, erityisesti veden ja kiven viilisestii pitkiiaikaisesta vuorovaikutuksesta. ISBN ISSN

5 Sivu ABSTRACT 1 JOHDANTO 3 TUTKIMUSTULOKSET Juuka, Miihkali Kolari, Hannukainen Noormarkku, Hyvela PyhiijSirvi, Kettupera Pyhiijibi, Lippikyla Ruukki, Relletti Sodankyla, KalasZiiiskenpesiimaa Sotkarno, Tipasjibi Vihanti, Nevasaari Ylivieska, Perkkiiinpera 4 STABIILIT ISOTOOPIT 5 TULOSTEN TARKASTELUA JA YHTEENVETO 6 KJRJALLISUUS LIITTEET

6 Tgima raportti liittyy Geologiau tutkimuskeskuksen ydinjiitteiden sijoitustutkimusten osaprojektiin "Kalliopohjaveden geokemia", G Tutkimusta rahoittaa kauppaja teollisuusministerion energiaosasto. T M tutkimus on jatkoa Geologiau tutkimuskeskuksen Ydinjiitteikn sijoitustutkimusryhmiin ja geokemiau osaston yhteistyonii vuonna 1985 aloittamalle Suomen kalliopohjavesien tutkimukselle. Tavoitteena on selvittiii kalliopohjavesityyppien esiintymistii ja koostumusta erilaisissa geologisissa ympiirktdissii. Tutkirnuksen puitteissa on tiihiin memessi ilmestynyt useita julkaisuja: Nurmi & al., 1985, Blomqvist & al., 1986, Blomqvist & al., 1987, Nurmi & al., 1988, Srnalley & al., 1988, Lahermo ja Blomqvist, 1988, Halonen ja Blomqvist, 1988, Blomqvist & al., 1989 ja Blomqvist, Kalliopohjaveden virtausta on lisihi kiisitelty seuraavissa julkaisuissa: Kukkonen, 1986, Kukkonen, 1988, Blomqvist, Ahonen & Hakkarainen, 1989 ja Ahonen et al., Tassa raportissa esitew tulokset vuosina tutkituista 14 kairareik- ti, jotka sijoittuvat kyrnrnenelle en tutkimusalueelle. Tutkimusalueet ovat Juuka (Polvijhi), Kolari, Noormarkku, Pyhiijhi (2 aluetta), Ruukki, Sodankyli, Sotkamo, Vihanti ja Ylivieska. Kolarin, Pyhiijiirven ja Vihannin tutkimusalueet ovat olleet mukana aiemrnissa kalliopohjavesitutkimuksissa, mutta nyt raportoitavat n%&n alueiden kairareiiit ovat tutkirnuskohteina ens~stii kertaa.

7 Naytteenotto suoritettiin Geologian tutkimuskeskuksessa kehitetylla letkuniiytteenot- timella (n - kpl rnrn x 50 m) (Nurmi & Kukkonen, 1986). Jokainen 50 m letku tyhjennettiin ylapzisw siten, ettii ensirnmiiinen ~yte vastasi noin 10 m:n (n. 3.8 dl) vesipilaria ja kaksi seuraavaa kumpikin noin 20 m:n vesipilaria. Kaikista kolmesta naytteestii mitattiin viilittlimihti siihkonjohtokyky ja ph. Ensimmiiisestii naytteestii (10 m) mitattiin lisiiksi hapetus-pelkistyspdentiaali ja veteen liuenneen hapen mma kayttiien suojakaasuna argonia sekii veteen liue~ut hiilidioksiidi (titraa- malla). Laboratoriotutkimuksia varten otettiin kurnmastakin jiiljella olevasta niiytteestii kolme 50 ml:n naytettii, yksi 100 ml:n ja yksi 250 ml:n diyte, joista 100 ml:n nayte suodatettiin (0,45 pm) ja hapotettiin vikevdla typpihapolla (0,5 rnl). Hapetus - pelkistyspotentiaali - ja ph - mittaukset suoritettiin WTW mitta - reilla (Arnagrussin ja Ingoldin elektrodit), ~onjohtavuus WTW LF 91 - ja happimittaukset WTW OM 91 - mittareilla. Naytteistii analysoitiin Geologian tutkimuskeskuksen vesilaboratoriossa taulukossa 1 esitetyt kemialliset komponentit, lukuunottamatta bromia, joka miikitettiin vuonna 1987 Irnatran Voima Oy:n keskuslaboratoriossa ja vuonna 1988 Vesi - Hydro Oy:ssa. Taulukosta ilrnenee lisiiksi Wtysmenetelmit ja Wtysrajat. Osasta nliytteiti analysoitiin my& veden tritium C~)-ja stabiilien imtoopien (DIH ja '8~/'6~) pitoisuussuhteet (Laboratorium voor Algemene Natuurkunde, Rijksuniversiteit, Groningen, Hollanti).

8 TAULUKKO 1. Analyyseissii kaytetyt menetelmit ja Mtysrajat (mgll, suluissa) vuosina Ca FAAS (0,5) ICP-OES (0,5) Na FAAS (0,5) ICP-OES (5,O) K FAAS (0,5) FAAS (0,l) Mg FAAS (0,05) ICP-OES (0,05) Fe FAAS (0,05) FAAS (0,Ol) Mn, Zn FAAS (0,02) FAAS (0,Ol) so4 FAAS, episuora (1,O) Ionikromatografi (1,O) SiO, Spektrofotometri (0,2) - Si - ICP (5,O) A1 ICP (0,1)* ICP (0,1)* B, La, Li, Mo, V ICP (0,02)* ICP (0,02)* Ba, Sr ICP (0,005)' ja ICP (0,01)~ ICP (0,01)* HCO, Titraus (5,O) Titraus (5,O) F Ioniselektiivinen elektrodi (0,l) Ionisel. el. (0,l) Cl Titraus (1,O)' ja ionikromatografi (1,o)~ Ionikromatografi (1,O) Br Ionikromatografi (0,l)' ja Titraus (0,l)- I~nikromatog~ (1,O) Spektrofotometri (0,005)u4 * Korkeissa suolapitoisuuksissa miiiritysraja kertaa korkeampi. FAAS Flame atomic absorption spectrophotometry. ICP - OES Inductively coupled plasma - optical emission spectrometry 1) Analyysitapa v ) Analyysitapa v ) Analyysitapa suurilla (>0,1 mgll) pitoisuuksilla 4) Alalyysitapa pienilla (<0,1 mgll) pitoisuuksilla

9 Vuonna 1987 tutkittiin 1 1, vuonna 1988 kolmen kairareiiin kalliopohjavettii ja vuonna 1989 uusittiin yhden reiiin vesi~ytteenotto ja analysointi. Nibi reiat sijoittuvat kyrnmenelle tutkimusalueelle siten, ettii Juukan Miihkalissa niitii on 3 kpl, Kolarin Hannukaisessa 2 kpl, Sotkamon TipasjZirvella 2 kpl ja muissa 1 kappaletta. Tosin Miihkalin rei'istii 2 kpl sijaitsee PolvijZirven puolella Teeripuron varressa, mutta koska kaikki kolme reiktiii ovat samassa geologisessa muodostumassa, Iasketaan ne jatkossa kuulumaan Juukan Miihkalin tutkimusalueeseen. PyhiijZirvella on my& kaksi reiw, Ruotasessa ja Lippikyliissii, mutta koska ne sijaitsevat erilaisissa kivilajimuodostumissa, ne kuvataan kurnpikin omana tutkimusalueenaan. Muut tutkimdueet ovat Noormarkun Pyntijsjhenaukeella (jatkossa tutkimdueen nirnenii on Hyvela), Ruukin Relletia, Vihannin Nevasaaressa ja Ylivieskan Perkkionpe- riillii (kuva 1). Tutkimusalueet kuvataan sijaintikuntansa mukaisessa aakkosnjestym. Tutkimuskohteiden kuvauksessa esitetiih ensin tiedot itse tutkimusreiiistii: sijainti, omistussuhde, tekniset tiedot ja seki topograafmen ettii geologinen kuvaus liihiympiiristostii. Seuraavaksi esitetiih tulokset maastossa suoritetuista mittauksista: reikaveden lzimp&ila, Eh, ph, Wonjohtavuus, hiilidioksiidi ja happi. Kolrnantena on tulokset laboratorioissa tehdyistii analyyseistii: ionimiiiiritykset, tritium (3~) ja stabiilien isotooppien suhteet (DIH ja "01~~0).

10

11 Tutkimukset Outokumpu Oy:n Miihkalin malmintutkimuskohteessa tehtiin ja Vesinaytteet otettiin Suomen Malmi Oy :n kairaamista rei'istii JuIMi-91 (kl , x= , y= ja z= m), JuIMi-114 (kl , x= , y= ja z= m) ja JuIMi-116 (kl , x= , y= ja z= m). Reika 91 on kairattu toukokuussa 1980 ja sen lihtokaltevuus on 71 O ja loppukaltevuus 6 1,9 ". Reih suunta on 270 " ja sen pituus 887,4 m. Vastaava vertikaalisyvyys on 821 m. Reiiin halkaisija on 56 mm 194 m:n syvyydelle (pituus 205,5 m), jolle syvyydelle myos suojaputki ulottuu. Reiiin loppuosan halkaisija on 46 mm. Ntiytteenottohetkella reika oli auki 621 m:n syvyydelle (pituus 660 m). Syvyysviililla m (pituusviili m) reikiiii on sementoitu. Reika 114 on kairattu maaliskuussa 1982 ja sen lihtokaltevuus on 75". Reiiin suunta on 270" ja sen pituus on 1117,7 m. Vastaava vertikaalisyvyys on 1079 m ja reilin halkaisija on 46 mm. Enshmiisessii naytteenottovaiheessa reikii oli avoin vain 341 m:n syvyydelle (pituus 350 m), mutta se avattiin talvella 1989, joten uusintanaytteenotossa reikii oli auki koko pituudeltaan. Suojaputki ulottuu 298 m:n syvyydelle (pituus 309 m). Reikii 116 on kairattu vuonna 1982 ja sen Btiikaltevuus on 75 " ja 1020 metrin syvyydella 78,7O. ReiZin suunta on 270' ja sen pituus on 1143 m. Vastaava vertikaalisyvyys rnaanpinnasta on 1118 m. Reih halkaisija on 56 mm 495 m:n syvyydelle (pituus 506,5 m), jolle syvyydelle myos suojaputki ulottuu. Tiistii alas* reiiin halkaisija on 46 mm. Naytteenottohetkella reikii oli auki koko pituudeltaan. Miihkalin alue on topografwsti vaihtelevaa. Alueella on runsaasti exhmiikseen alle 15 metrin korkuisia moreenikumpareita ja niiiden viilissi olevia soita. LAhialueen korkein kohta on Teerivaara, joka sijaitsee 2-3,5 km tutkimusalueen eteliipuolella.

12 Sen korkeus on noin 225 m mpy, eli sen laki on noin 80 m tutkimusreikien ylapiwi korkearnmalla. Llihialueella on kaksi jiirvd, joista pohjoisessa oleva Miihkalinjlirvi on 147,7 metrin korkeudella (mpy) ja etelkissii oleva Teerijhi (Teerivaaran liinsipuolella) 163,s m korkeudella (mpy). Alueen koillispuolella on luode - kaakkosuuntainen Kiskonjoki. Tutkimusalueen lapi kulkee Teerijiirved liihteva Teeripuro, joka laskee Kiskonjokeen. Reiat 114 ja 116 sijaitsevat alle 100 metrin piiksii edella rnainitusta Teeripurosta ja reikii 91 on Miihkalinjhen itiipuolella aivan rantavyahykkeesissii. Reiiistti 116 on seka Teerivaaraan ettii Miihkalinjiixveen 1,s km ja reiki 114 on noin 800 m Miihkalinjhestii kaakkoon. Kaikki kolme tutkimusreikliii sijaitsevat pienten moreenimiikien 12insireunaIla. Reiat ovat saman laakson koillislaidalla, pnka eteh on turvepeitteinen ja jatkuu pohpisessa Miihkalinjiirvena. Kalliopaljastumia on vw. Tutkimusalueen epiitasaisuus johtuu erikokoisista moreenimuodostumista, joita ympiiroivlit runsaslukuiset ja toden - niikoisesti melko rnatalat suot. Reiiistti 116 noin 400 m itiizin on pohjoiseteliisuuntainen, kapeahko harjujakso, joka niiywsi pi%ttyviin eteliissii Teerivaaraan. Kivilajeiltaan Miihkalin tutkimusalue kuuluu Pohjois -Karjalan liuskealueeseen (svekokarelidit) (Huhma, 1975, Simonen, 1980). Piiiikivilajit ovat kerroksellisia ja liuskeisia kiillegneisseja ja areniitteja (kvartsiitteja). Kiillegneissi on valtaosaltaan kvartsi - plagioklaasi - biotiittigneissiii, jossa kerroksellisuus on liuskeisuuden suuntainen. Miihkalinjhen kohddla on pohjois-eteliisuuntainen 1,s x 15 km2 kokoinen, loivasti kaareva serpentiniittivyohyke, jonka yhteydessii on karsikivi -, karbonaatti - ja mustaliuskeviilikerroksia (kuva 2). Serpentiniitit ovat massamaisia ja tiiviitii, usein myos monomineraalisia. Karsikivet ovat yleensii liuskeisia diopsidi - ja tremoliitti - aktinoliittipitoisia kivia (Huhma, 1975). Kallioperiikartan (Huhma, 1971) mukaan reikien 116 ja 114 aloituskohdat sijaitsevat kiillegneississii ja 9 1 serpentiniittikivesd.

13 SERPENTINITE ACTINOLITE-ALBITE ROCK SKARN DOLOMITE Kuva 2. Miihkalin alueen geologinen kartta (RehtijZirvi & Saastamoinen, 1985). Muodostumaa ympiiriiivat kivilajit ovat kiillegneisseja tai - liuskeita. Reika Ju/Mi Geologisen reikiraportin mukaan (Hakanen, 1980) reika 91 lavistiii aluksi 500 metrin syvyydelle (pituus 526 m) homogeenista serpentiniittia. Syvyydelle 648 m (pituus 692 m) kivilaj on tremoliitti - kloriitti -aktinoliittbtta (monin paikoin talkkia). T h h alapuolella kivilajit ovat piiihsiassa kiille- ja mustaliusketta. Syvyysvileilla m, m, m, m, m ja m kallio on erittiih rikkonaista. Reih veden lhpiitilamittaus suoritettiin Mittausten perusteella rewi pitkin ei tapahdu virtausta.

14 12 Vesinaytteistii mitattujen siihkonjohtavuuksien mukaan reiiin vesi on suolaista. Siihkonjohtavuus kasvaa tasaisesti syvyyden mukana arvojen ollessa viililla ms/m (liite la). Veden ph on reih ylaosassa 6,5, josta se kasvaa nopeasti ollen 150 m:n syvyydelli ph 10 pysyen tiimzin jiilkeen tasaisena (ph 9,8-10,2). Veden hape$us-pelkistysarvot laskevat tasaisesti syvyyden mukana olos* koko pituudella hapettavina. Wsyessii Kemiallisten analyysien perusteella reiiin vesi on Na - Ca - C1 - vettii (liite 1 a). P~onipitoisuudet pysyvat melko muuttumattomina koko ~ytteenottopituudella: (Na), (Ca) ja (Cl) mgll. Kalium -, magnesium -, strontium - ja bariumpitoisuudet ovat tasaisia ollen 14,O - l5,o (K), 38,8-40,6 (Mg), 10,9-11,s (Sr) ja 0,15-0,19 (Ba) mgll. Bikarbonaatti - bromidi- ja fluoridipitoisuudet ovat (HCO,), (Br) ja 0,47-0,53 (I?) mgll. Sulfaattipitoisuus pienenee aluksi syvyyden mukana 24 mg:sta/l 6,7 mg:aan/l nousten aivan reih pohjaosissa 12 mg:aaa/l. Veden booripitoisuus on 0,08-0,16 mgll laskien syvyyden mukana. Alu- miinipitoisuus on reih ylaosan vedessii 0,12-0,15 mgll ja alaosassa 0,22-0,29 mg/l ollen muuten alle dtysrajan. Raskasmetalleista rauta - ja mangaanipitoisuudet ovat 0,05-0,09 (Fe) ja 0,02-0,06 (Mn) mgll 150 m:n syvyydelle asti laskien alle dtysrajansa tiimsin alapuolella. Sinkkipitoisuus on reilin yliiosassa 0,058 mga ollen muualla alle Mtysrajan. Molybdeenipitoisuus on reih alaosassa 0,023 mgll ollen muuten dtysrajansa alapuolella. Veteen liuenneiden ionien kokonaismiiira on 14,8-15 gll.

15 KairareiZin vedestii on tehty nelja tritiumanalyysia syvyysviililtii m (liitteet 1 1 ja 12). Tritiumarvot ovat alhaiset (< 2,l TU) viitaten viihiiiseen nuoren pinuallisen veden ~~. Reika JuJMi Geologisen re&&qmrtin mukaan (Parkkimm, 1982a) reikii 114 liiw aluksi syvyydek 496 m (pituus 510 m) kiillegneissia, jossa on runsaasti kvartsijuonia (lopussa myos grafiittia). Tiimiin alla olevan 20 m paksun karsikiviosueen jiilkeen esiintyy syvyydella m serpentiniittia (lopussa myb kloriitti-talkkiliusketta seki karbonaattijuonia). Syvyydella m kivilaji on piiiiasiassa aktinoliittikloriitti - tremoliitthtta. Viilikerroksina esiintyy kloriitti - ja talkki - kloriittiliusketta. Syvyysviililla m on runsaasti alle 10 m paksuisia mustaliuskeviilikerroksia vuorotellen karsi- ja fuksiittikvartsiittikemosten kanssa. Seuraavat 100 m ovat jiilleen karsikive-3, jonka alapuolella on mustaliusketta. Lopuksi reikii lavism grafiittikiillegneissin. Aksessorimineraaleista karboda esiintyy monin paikoin. Mustaliuskeen yhteydessii on yleensii my& magneetti- ja rikkikiisua. Kalliopera on rikkonaista syvyysviileilla 3%,5-398 m, m, 465,5-470,5 m ja m. Reih vesiniiytteistii rnitatun szihkon&htokyvyn mukaan reiiin vesi on makeaa syvyydelle 380 m (30-56 ms/m). Heti timiin alapuolella johtokyky kasvaa jyrkzisti ollen syvyydella 425 m 3065 ms/m. Tzistii alasptih johtokyvyn kasvu hidastuu ollen syvyydella 695 m 9680 ms/m. Tiistii reiiin loppuun (1052 m) asti siihk6njohtavuus pysyy liihes muuttumattomana ( %90 ms/m) (liite lb). Reikiveden ph-mot vaihtelevat alas@ menti&& pysyen syvyydelle 676 m lievikti

16 14 emasisen6 (ph 8,2-7,l). Syvyydelle %5 m ph -mot vaihtelevat vi-ililla 6,7-7,O ja pohjalla ph-arvo on 7,2. Veden hapetus - pelkistyspotentiaali on mitattu vain syvyydelle 637 m, johon asti olosuhteet ovat hapettavat. Redox -potentiaali laskee tasaisesti syvyyden mukana vaihdellen viililla mv. Kemiallisten analyysien perusteela reikiivesi on syvyydelle 370 m make88 Na- Ca- HCO, -vettii, jonka alla olevan 70 m paksun vaihettumisvy6hykkeen (Na- Ca - HCO, - Cl) jiilkeen 440 m: n syvyydella vesi muuttuu suolaiseksi Ca - Na - C1 - vedeksi (liite lb). Edelb mainituista makean veden ~onipitoisuuksista Na- ja Ca-pitoisuudet pysyvp alaspiiin mentiiessii melko muuttumattomina, vaihdellen vileilla 34,2-47,2 (Na) ja 16,6-36,O (Ca) mgll, alkaen kohota vasta vaihettumisvyiihykkeen tunturnassa. Bikarbonaattipitoisuus on myos lihes muuttumaton koko makean veden alueella pitoisuuksien vaihdellessa viililla mgll. Suolaisen veden osuudella edella rnainitut piiiiionipitoisuudet kasvavat nopeasti syvyydelle 550 m (13400 (Ca), 9400 (Na) ja (Cl) mgfl), jossa suolapitoisuus ylittiii 50 gfl ja vesi on tyypileriw suolaista. Erittiiin suolaisessa vedessii pgionipitoisuudet pysyviit melko muuttu - mattomina ollen korkeimmillaan (Ca), (Na) ja (Cl) mgll. Makean veden osuudella kloridipitoisuus on alle 10 mgll, alkaen kohota vasta vaihettumisvyohykkeessii. Suolaisen ja eritiiin suolaisen veden bikarbonaattipitoisuus vaihtelee viililla mgll. Muista analysoiduista ioneista magnesiumpitoisuus vaih&elee makean veden osuudella viililla 5-7 mgll, kohoten jyrkzisti suolaisen veden yliiosassa (syv. 450 m) mgll. Tbtii alaspiiin pitoisuus pysyy melko muuttumattornana vaihdellen viililla mgll. Kaliumpitoisuus on melko muu#umaton koko reiiin pituudelta kohoten lievbti reiiin alaosassa vaihdellen viililla 4-18 mgll. Strontium- ja

17 bromidipitoisuudet ovat rnakean veden osassa alla mikitysrajojen kohoten jyrktisti suolaisen veden ylaosassa (syv. 450 m) 46 mgll (Sr) ja 130 mgfl (Br). Tihiin alapuolella pitoisuuksien lieviin nousun jiilkeen ne pysyvzit melko muuthmattomina vaihdellen vtililla (mgll) (Sr) ja (Br). Sulfaattipitoisuus laskee makm veden osuudella viililla 29-6,s mgll kohoten uudelleen osuuden alaosasta qvyydelle 700 m, jonka jlilkeen pitoisuus vaihtelee viilillii mgll. Fluoridipitoisuus on melko vakaa dean veden osuudella vaihteluviilin ollessa 0,46-0,58 mgll. Suolaisen veden yliiosassa pitoisuus laskee jyrkzisti tasaantuen syvyydella 450 m ja vaihdellen 0,26-0,18 mgll. Analysoiduista raskasmetalleista rauta- ja mangaanipitoisuudet ovat make811 veden osuudella miikitysrajojen alapuolella tai aivan sen tunturnassa. Suolaisen veden osuudella molempien pitoisuudet kohoavat siten, eta rautapitoisuus vakiintuu syvyydella 425 m vaihdellen sen jiilkeen viililla 2,85-5,99 mgll. Mangaanipitoisuus vakiintuu syvyydella 550 m, vaihdellen tiimiin jlilkeen viililla 1,07-1,49 mg/l. Sinkkipitoisuus on 455 m:n syvyydelle asti alle miiibitysrajan, mutta re& alaosassa se vaihtelee viililla 0,02-0,36 mgll. Veteen liuenneiden suolojen kokonaiudiiira (TDS) deassa vedesd on 0,l - 0,17, suolaisessa vedessii ja erittiiin suolaisessa vedesd gll. Reika JuIMi Geologisen reikiiraportin mukaan (Parkkinen, 1982b) reikii 116 liivistiiii aluksi syvyydelle 505 m (pituus 517,6 m) runsaasti kvartsijuonia sisiiltiiviiii kiillegneissia. Syvyydelle 754 m (pituus 770,s m) esiintyy vuorokerroksina tremoliitti-, aktinoliittikartta, kvartsiittia, talkki - ja kloriittiliusketta seu v W mustaliusketta. Syvyydelle 908 m (pituus 927 m) kivilaji on serpentiniittia, jossa on muutaman metrin paksuisia kloriittiliuskeviilikerroksia. Seuraavaksi reikii lavistiiii noin 25 m paksun kloriittiliuske- ja karsikerroksen, jonka alla on saman paksuinen homogee-

18 ninen serpentiniittiosue, Tihiin jiilkeen syvyydelle m (pituus m) talkki - serpentiniitti -, kloriitti - tremoliittikarsi - ja kloriittiliuskekerrokset vuorottelevat. Reiiin loppuosan (noin 15 m) kivilaji on pmasiassa grafiittipitoista kiillegneissia. Syvyysviileilla m, m ja 2% m kalliopera on rik- konaista. Reiiin vesinaytteistli mitattujen ( ) ddconjohtavuuksien perusteella reiiin vesi on noin 725 m:n syvyydelle suolaista ( ms1m). Syvyysviililla m siihkonjohtavuus kasvaa jyrkiisti ( ms1m) veden muut- tuessa brine-tyyppiseksi. TLtli alas pziin siihk6njohtavuus kasvaa taas hitaasti ollen pohjalla ms/m (liite lc). Syksylla 1987 tehdyn uusintaniiytteenoton yhteydesd mitatut veden siihkonjohtavuudet k2iyttiiytyiviit samalla tavoi. kuin alkukesiia rnitbukset. Reiiin veden ph on melko korkea kohoten aluksi arvoon ph 10,2 (syvyys 106 m). Syvyydelle 770 m ph -mot vaihtelevat viililla 10,4-10,1, jonka jiilkeen ne laskevat moon noin ph 9 (syvyys 820 m), ollen tastii alas pih reilin pohjalle melko muutturnattornat (ph 8,9). Syksyn uusintaniiytteenotossa mitatut ph - mot olivat keskhiibin 0,5 ph-yksikkei korkeammat kuin alkuk- mittauksissa. Veden hapetus-pelkistysolosuhteet ovat reiiin yhsassa hapettavat ja 150 m:stii alaspiiin selviisti pelkistlivat. Uusin~ytteenotossa pohjan Eh - arvo oli -450 mv. Kemiallisten analyysien perusteella reih vesi on noin 700 m:n syvyydelle Ca- Na - Cl - vettii (liite 1 c), jonka alapuolella natriumpitoisuus kasvaa vohakkaasti veden muuttuessa Na - Ca - C1 - vedeksi. Edella mainitut piiiiiohwrat kasvavat hyvin hitaasti 700 m:n syvyydelle vastaavien pitoisuuksien (mgll) vaihdellessa (Ca), (Na) ja (Cl). MuutosvyZihykkees& syvyydella m pitoisuudet kasvavat jyrkiisti tasaantuen brine-veden kerroksessa vaihteluviilien ollessa (mgll) (Na), (Ca) ja (Cl).

19 Ylaosan Ca - Na - C1 - vesikerroksessa magnesiumpitoisuus laskee syvyyden mukaan ollen viililla 1,7-3,8 mgll. Muut ionipitoisuudet (mgll) kasvavat ollen (K), 40,4-53 (Sr), 0,3-0,4 (Ba), 0,l - 0,2 (Li), (SO,,, (HCO,) ja (Br). Alemmassa Na-Ca-C1 -vesikerroksessa ionipitoisuudet ovat kasvavia lukuunottamatta sulfaattia, joka pienenee ollen mgll. Muut ionipitoisuudet (mg/l) ovat (Mg), (K), (Sr), 0,7 (Ba), 2,4-2,6 (Li), (HCOJ ja (Br). Fluoridipitoisuus on kauttaaltaan alle rnikitysrajan. Raskasmetalleista Fe -, Mn -, Zn - pitoisuudet ovat ylaosan Ca - Na - C1 - vedessii alle miiikitysrajojen tai sen tuntumassa kohoten selvlisti 700 m:n alapuolella. Vastaavat ionipitoisuudet (mgll) ovat 0,16-0,2 (Fe), 0,l - 0,2 (Mn) ja 0,l (Zn). Veteen liuenneiden ionien kokonaism~a on ylernmiisd vesikerroksessa gll ja alemmassa gll. Kairareiiin veden tritiurnpitoisuus on analysoitu seitsemistii niiytteestii syvyysviililtii m (liitteet 1 1 ja 12). Tritiumpitoisuudet ovat alhaiset vaihdellen vililla 0,4-6,7 TU. 3.2 KOLARI, HANNUICAINEN Tutkimdw Rautaruukki 0y:n Hannukakm mwnahhlueella (kl ) suoritdtb Namt otettiin kairarei'istii R- 197 (x = , y = jaz = m) jar-198 (x = , y = jaz = n. 215 m). ReM R- 197 on kairattu vuonna 1980 ja sen halkaisija on 46 mm. Reiiin liihtokaltevuus on 73,g0, loppukaltevuus on 69,g0 ja suunta on iw. Reikli on auki syvyydelle 566 m (vastaava reikiipituus 593 m). Reikli R- 198 on kairattu vuonna 1981 ja sen halkaisija on 46 mm. Liihtokaltevuus on 73 ja loppukaltevuus on 67 ja suunta on iw. Reikii on auki syvyydelle 648 m (vastaava reikiipituus 693 m).

20

21 19 2 km: n piiisd virtaa suhteellisen runsasvetinen, koillis - lounaissuuntainen kiisjoki. Kalliopaljastumia ei lihialueella ole ja vallitseva irtornaalaji on vwvist2i moreenia, joka on monin paikoin huuhtoutunutta. Reiiin 198 kohdalla moreenin paksuus on 6,2 m ja pohjaveden korkeus oli ~ytteenottohetkellii 5 m maanpinnasta. Reika R- 197 Uusintanayttenoton aikana pohjaveden pinta oli maanpiman tasolla (edellisella kerralla reika oli ylivuotava). Siihk6njohtavuuden perusteella reikiiveden ylaosa 120 m:n syvyydelle on rnakeaa vetti siihkonjohtokyvyn kohotessa syvyyden mukana 69-76,5 ms1m. Tihiin alapuolella vesi vaihettuu lievlisti suolaiseksi skihk6njohtavuuden kasvaessa hitaasti syvyydelle 530 m ollen 182 ms1m. Tiimiin jiilkeen siihkonjohtavuus kasvaa jyrkiisti ollen reiiin pohjalla 285 ms1m (liite 2a). Reikaveden ph ylaosassa on 7,4 ph - arvojen kohotessa tasaisesti syvyyden mukana ollen reih pohjalla 7,9. Hapetus - pelkistysrnittausten mukaan reitin vedessii on hapettavat olosuhteet ja redox-potentiaali on mv. TyypilW reiiin vesi on Ca - SO, -vettii. Analysoitujen Wonien vastaavat pitoisuudet (mgll) ovat 120,5-663 (Ca) ja (SOJ. Reika R- 198 Geologisen reikiiraportin (Hiltunen, 1981) mukrran reikii 198 Ifivisttiii aluksi 507 m:n syvyydelle rakenteeltaan pilsteistii monzoniittia, jossa on aiinnollisesti muutamien kyrnmenien metrien levyisia pegmatiitti - tai apliittijuonia. Syvyydelle 545 m on kivilaji vaaleaa, melko homogeenista dioriittia, jossa on monin

22 paikoiu magnetiittia pirotteena. Seuraavaksi reika liivistii8; noin 10 m paksun karsikivikerroksen, jonka alkuosa on breksioitunutta ja loppuosa on diopsidikarsi- kiveii. Karsikiviosuudessa on tasaisesti rikkikiisupirotetta ja viihiin kuparikiisua. Syvyysviililla m rnagnetiittimalmi- ja dioriittikerrokset vuorottelevat. Dioriitit ovat karsikivien kanssa sekoittuueet ja magnetiittiosueissa on kauttaaltaan rikkikiisu - ja jonkin verran kuparikiisupirotetta. Reiiin loppuosa syvydelle 648 m on pwiassa raitaista amfiboliittia, jossa on runsaasti vaaleaa kurnmingtoniittia. Siihkonjohtavuuden perusteella reiiin vesi on koko pituudeltaan heikosti suolaista. Sihkonjohtokyky kasvaa hitaasti 500 m:n syvyydelle ( mslm), jonka jiilkeen se kohoaa aikaisempaa nopearnrnin syvyydelle 555 m (250 ms/m). Reiiin alaosassa kasvu on tasaisen 274 ms/m) (liite 2b). Veden ph on syvyyden mukana tasaisesti kasvava alku- ja loppuarvojen ollessa vastaavasti 6,8 ja 8,6. Veden hapetus - pelkistyspotentiaali kasvaa aluksi 275 m:n syvyydelle ( mv), jonka jiilkeen se pysyy vakaana 555 m:n syvyydelle ( mv). Tgimiin jiilkeen se laskee jyrklisti ollen reiiin pohjaua 23 mv. Kemiallisten analyysien perusteella reiiin vesi on Ca - SO, -vew ja se pysyy sarnanlaisena koko reiiin pituudella (liite 2b). Kalsium - ja sulfaattipitoisuudet ovat alaspiiin mentkssii pienia poikkeuksia lukuuno#amatta tasaisesti kasvavia: 374,8-727,9 (Ca) ja (SOJ mgll. Natriumpitoisuus on 8,5-77 mgll ollen suurimmillaan reiiin alaosassa. Strontiumpitoisuus kasvaa syvyyden mukana ja on 1,47-4,78 mgll. Kloridi-ja bikarbonaattipitoisuudet pienenevlit 590 m:n syvyydelle, jonka jiilkeen ne kohoavat vastaavien pitoisuuksien (mgll) ollessa 2,2-120 (Cl) ja (HCO,).

23 Magnesiumpitoisuus pienenee syvyyden kasvaessa ollen 3,9-1,5 mgll. Kaliumpitoisuus on 4,l - 11 mgll laskien ensin syvyyden mukana ja nousten aivan reiiin pohjalla. Raskasmetalleista mangaani - ja sinkkipitoisuudet pienenevat syvyyden mukana: 0,14-0,02 (Mn) ja 0,17-0,02 (Zn) mgll. Piidioksidia on vain reiiin ylaosassa 23,3-25,l mgtl. Fluoridi - ja booripitoisuudet ovat pienia poikkeuksia lukuunottamatta melko vakaita (booripitoisuus on alle miiikitysrajan 450 m:n alapuolella) vastaavien pitoisuuksien ollessa 1,O - 1,2 ja 0,12-0,15 mgll. Bariumpitoisuus pienenee 360 m:n syvyydelle nousten hieman 400 m:n alapuolella ja laskien alle miuitysrajan 480 m:n syvyydellii vaihteluviih ollessa 0,W - 0,Ol mgll. Veteen liuemeiden suolojen kokonaismiiiirat ovat 1,45-2,6 gll. Naytteenotto suoritettiin Pyntosjlirvenaukeen luoteisreunassa (noin 500 m Pori- Vaasa -tiestii ittiiin) Outokumpu Oy:n Hyveliin malmintutkimuskohteessa Vesi~ytteet otettiin reiistii PIHY -43 (kl , x = , y = ja z = 12.5 m). Reikii on kairattu toukokuussa 1981 ja sen liihtokaltevuus on 69 ja loppukaltevuus 49 O. Reiiin suunta on 227 (SW) ja sen pituus on 610,2 m. Vastaava vertikaalisyvyys on 518 m. Reih halkaisija on 46 mm ja naytteenottohetkellii reika oli auki koko pituudeltaan. Veden pinta naytteenottohetkella oli 0,5 m rnaanpinnan alapuolella. Topografisesti reiki sijaitsee kaakko-luodesuuntaisen harjanteen ja sarnansuuntaisen peltoaukean rajalla. Peltoaukea on noin 500 m lev& ja noin 8 krn pitki. Korkeuserot aukealla ovat alle 1,5 m. Reiiin etelapuolella olevien harjanteiden korkeuserot ovat alle 10 m ja pohjoispuolella ne ovat alle 20 m. Kokonaisuutena

24 LWn suurempi vesisto on noin 4 km:n pussii oleva Kokemknjoen suiston piiiihaara eli Luotsimiienjuopa, joka on melkein merenpinnan tasossa. Tutkimusreiin alku on noin 12 m joen vedenpintaa korkeammalla. Reiiin ympiiriston rnaapera on enhn&seen kallio - moreenikumpareikkoa. Monissa moreenipeitteisissii notkoissa on vaihtelevan kokoisia ja matalia turvesoita. Lfiympiiristiin pellot ovat pintaosiltaan silu. Tutkirnusreih kohdalla irtomaan paksuus on 7,3 m. - I a krn 4 m 6-8 Kuva 4. Hyveliin tutkimusalueen geologinen kartta (Stenberg ja HW, 1985). 1. Kiillegneissi 2. Kinzigiitti 3. Kvartsi - dpagneissi 4. Amfiboliitti 5. Trondhjerniittigneissi 6. Kvartsidioriitti - granodioriitti 7. Gabro 8. Malmi

25 Hyveliin due on osa Pori - Kylmiikoski nikkeli - kuparimalmivyohykettti, jonka pwvilajit ovat kiillegneissi, kinzigiitti (granaatti - kordieriittigneissi), karsikivet, grafiittigneissi ja amfiboliitti (Stenberg & al., 1985) (kuva 4). Amfiboliitti esiintyy sulkeumina kuten my& harvemrnin esiintyvat gabrot ja hornblendiitit. Kiillegneissi vaihettuu paikoin kinzigiitiksi. Granaatin ja kordieriitin lisiiksi kinzigiitin biotiittivaltai- sissa osissa esiintyy myos sillirnaniittia. Karsikivet esiintyvat ohuina viilikerroksina kinzigiitissi. Diopsidi on vallitseva karsirnineraali ja karsikivia on usein pirotteena rnagneettikiisua. Myos grafiittigneissia tavataan usein viilikerroksina kinzigiitisii. Grafiittigneissien hiilipitoisuus on yleensii alle 10 %. Rikkikiisua ja magneettikiisua esiintyy myos yleisesti. Alueen syviikivet ovat piiosin synorogeenisia kvartsidioriitteja, jotka muodostavat liuskeihn suuntaisia intruusiovyohykkeiti. Hyveliin alueen kivien suuntaus on yleisirnrnin lhsi-luoteinen ja nii&n kaade on 60' - 80' koilliseen. Tutkimusreikii on kairattu kohtisuoraan kallioperiin suuntausta vastaan. A. Stenbergin (1981) kairausraportin mukaan reikii lavistzi aluksi 30 m kvartsidioriitti-gneissia, jonka jiilkeen kivilaji on syvyydelle 467 rn kiillegneissia, jossa on paikoin 1-4 m levyisia leikkaavia pegmatiittijuonia. Syvyy&lla 77 m on noin metrin levy inen ruhje. Alempana olevat grafiittigneissiosueet, syvyysviileilla m, m, m ja m ovat kaikki rikkonaisia. Myos pegrnatiittiosuus syvyysviililla rn on rikkonainen. Kiillegneissin jiilkeen reika lavisa syvyy&lle 506 rn kupari-nikkeliesiintymlin, jonka isiintdcivi on pyrokseenigabro. Kuparikiisun, pentlandiitin ja grafiitin lisiiksi pyrokseenigabron ylaosassa on rnyiis magneettikiisua. Kivi on koko rnatkalta melko ehytti. Reh loppuosa ( m) on enirnmiikseen kummingtoniittigabroa. Vdikerroksina on ohuita kiillegneissikerroksia ja reikii psttyy grafiittikiillegneissiin.

26 24 Tutkimusreisin veden lhpcitilamittaus suoritettiin Mittaus osoitti veden lhpcitilan kasvavan hyvin tasaisesti syvyyden mukana eiu reiiissi tapahdu veden virtausta. Vesinaytteiden sihkonjohtavuuden perusteella reih vesi on pinnalla heikosti suolaista (405 msim). Vdilla m veden Wonjohtavuus kasvaa nopeasti (100 m; 860 msim) ja saxnoin vdilla m ( msim). Muuten kasvu on tasaista siihkonjohtavuuden ollessa pohjalla 3950 ms1m (liite 3). Veden ph-arvot vaihtelevat voimamsaasti koko reiiin pituudella. Pinnan arvosta 7,8 ph kasvaa nopeasti arvoon 10,l (65 m). Tihiin alapuolella ph laskee tasaisesti ollen syvyysvdilla m 8,6. Tihiin jiilkeen ph kasvaa jdleen 300 m:n syvyydelle (10,7), josta se alkaa laskea ja on pohjalla 8,3 (liite 3). Reisin ylaosan (200 m) heikosti suolainen vesi on koosturnukseltaan Na- Ca-Cl - vettii (liite 3). Reih alaosan vesi on koosturnukseltaan Ca-Na-Cl -vettii. Edella mainitut piiiionipitoisuudet kasvavat tasaisesti syvyyden mukana ew selkei~ toisistaan erottuvia vesikerroksia esiinny. Vastaavat ionipitoisuudet ovat (mgll) (Na), (Ca) ja (Cl). Syvyyden mukana kasvavia ovat myds strontium, kalium ja barium: 3,2-76,6 (Sr), 9,2-30 (K) ja 0,05-15,4 (Ba) mgll. Booripitoisuus on myos pienia poikkearnia lukuunottamatta alaspiiin kasvava vaihteluviilin ollessa 0,17-0,42 mgll. Bromipitoisuus kasvaa syvyyden mukana ollen 5,2-137 mgll. Fluoripitoi - suus pysyy koko reikipituuden melko muuttumattomana vaihdellen vdilla 0,51-0,78 mgll. Bikarbonaattipitoisuus on reisin ylaosassa 22 mg/l saavuttaen korkeimman pi-toisuutensa 48,8 mgll 285 m:n syvyydella ja ollen reiiin pohjalla 20,7 mgll. Magnesium saavuttaa rniniminsii 285 metrin syvyydeu. Tiissii ph on korkeimmillaan ja ilmeisesti aiheuttaa magnesiumin saostumisen Mg(OH),: ksi. Tiistii veden rnagnesiumpitoisuus taas kohoaa nopeasti ollen syvyydella 370 m 150 mgll, josta se tasaisesti vihenee reih loppua kohden (490 m, 37,O mgll).

27 Sulfaattipitoisuus on pinnalla 120 mgll kasvaen syvyydelle 155 m (3 10 mgll), jonka jiilkeen se viihenee nopeasti ollen 330 metrin syvyydellii 5,O mgll ja reiiin pohjalla 2,l mgll. Alumiinipitoisuus on suurimmillaan reiiin ylaosassa 1,s - 2 mgll ja 290 m:n syvyydella 1,2 mgll, jolloin myos ph on suurimmillaan (10,7). Mangaanipitoisuus kasvaa syvyyden mukana ollen reiiin ylaosassa alle miiibitysrajan ja alhaalla 1,l mgll. Kuparipitoisuus nousee myos syvyyden mukana ollen 200 m:n syvyydelle viililla 0,02-0,07 ja thh alapuolella 0,12-0,15 mgll. Rauta- ja sinkkipitoisuudet ovat alle miihitysrajojen. Liuenneiden aineiden kokonaissuolapitoisuus pinnalla on 2,4 gll ja 200 metrin syvyydella 11,s gll. Pohjalla kokonaissuolapitoisuus on 47 gll. Kairareiiin vedestii on tehty kuusi tritiumanalyysia noin 100 m:n viilein syvyysvdiltii m (liitteet 11 ja 12). Ylimmiiisen niiytteen tritiumpitoisuus poikkeaa selvbti muista tuloksista ollen 20,l TU, joka viittaa nuoren phallisen veden lbniioloon. Syvyysviililla m tritiumpitoisuudet vaihtelevat viililla 3,4-6,5 TU pienih arvon ollessa pohjalla, eli 145 m:n alapuolella on nuorta pinnallista vettii vain vw. Vesinaytteenotto Outokumpu OY: n PyhZjiiwen Ruotasen rnalmintutkirnusalueella suoritettiin kairareihsii PYS-20 (kl , x = , y = ja z = n. 155 m). Reih liihtokaltevuus on 62O ja loppukaltevuus on 33O. Suunta on 270 (W) ja sen pituus on 505 m. Vertikaalisyvyys maanpinaasta on 381 m. Naytkenottohetkella reika oli auki pituudelle 380 m (vertikaalisyvyys 305 m). Reika sijaitsee Ruotasen kyliin pohjoispuolella 2 km kaivoksesta koilliseen.

28 Topografialtaan reih yrnpiristo on tasaista. Maasto on loivasti i W p h kohoavaa. LZihin tutkimusaluetta jonkin verran korkearnpi due, Kettukangas (168 m mpy) on 800 m reihti koilliseen. Vesistiiisti Pyhiijiwi on noin 2,5 km Ihessa ja Komujibveen kaakossa on 2 km. Lihimmat paljastumat ovat edella mainitun Kettukaakaan laella. Maapera reilin liihiympiiristossii on turvepeitteinen, viihlikivinen moreeni. Keteukankaan koillispuolella on msaasti erikokoisia, syvyydel~ vaihtelevia soita. Tutkimusreish kohdalla rnaaperlin paksuus on 4,9 m. Naytteenottohetkella reizissii olevan veden pinta oli melko liihella maanpintaa. Kuva 5. PyWalmen alueen geologinen kartta (Miiki, 1986) ja tutkirnusreikien PY S - 20 ja Pys - 47 sijaintipaikat. 1. Cu - Zn - S - malmi (Iaivos) 2. Serisiittikvartsiitti 3. Kordieriitti - antofyliiittikivi 4. Hapan vulkaniitti 5. Emasinen laava 6. Emasinen tuffi 7. Grafiittipitoisia kerroksia 8. Dolorniittikerroksia 9. Graniitti 10. Kvartsidioriitti

29 Kivilajeiltaan Ruotasen tutkimusalue kuuluu Pyhisalmen sulfidimalmialueeseen (kuva 5) (Helovuori, 1979, Papunen & al.,1986). Tutkimusalue on kuvattu tarkemmin raportissa Tiedonanto Y ST Tutkirnusreikii sijaitsee Ruotasen liuskejakson itikunan puoliviilissii. Reiib liihtopiste on T. Miien (1986) laatirnan geologisen kartan mukaan kordieritti - antofylliittigneissin ja happamen vulkaniitin kontaktivyohykkeessi kvartsidioriitin ltiheisyydess5. Geologisen reikliraportin mukaan (Outokumpu Oy) reikii llivistiiii aluksi syvyydelle 34 m gneissigraniittia, jonka alapuolella syvyydelle 270 m esiintyy erilaisia gneisseja (kvartsi - maasidpi -, kiille - ja kordieriittigneisseja) ja serisiittikvartsiitteja vuorokerroksina. Reiib loppuosa (305 m) on kiillegneissia. Reh veden siihkonjohtavuuden perusteella vesi on rnakeaa Wiin$htavuuden kasvaessa hieman syvyyden mukana ollen 30,2-41,5 ms1m (liite 4). Veden ph -arvo (alku ph 7,8) kohoaa tasaisesti syvyydelle 235 m (ph 8,2), jonka jiilkeen se melko jyrkhti laskee moon ph 7,s reiiin phjalla. Veden hapetus - pelkistysolosuhteet ovat selvw hapettavat. Analyysitulosten perusteella reik vesi on Na-Ca-HCO, -vettfi (liite 4), jossa pitoisuusvaihtelut ovat v2ihliisia. Piiiionipitoisuudet kasvavat hiernan syvyyden mukana ja ovat (Na), (Ca) ja (HCO,) mgll. Kalium-, strontium-, barium- ja booripitoisuudet kasvavat my& syvyyden mukana ollen 3,2-3,7 (K), 0,08-0,13 (Sr), 0,02-0,03 (Ba) ja 0,02-0,04 (B) mgll. Magnesiumpitoisuus laskee hieman syvyyden funktiona ollen pinnalla 7,8 mgll ja phjalla 5,6 mgll. Kloridi- ja sulfaattipitoisuudet laskevat 60 m:n syvyydelle, jonka jdkeen ne hiernan epatasaisesti kasvavat pitoisuuksien vaihdellessa vdilla (mgll) 2,6-3,4 (Cl) ja

30 17-35 (SO>. Fluoridipitoisuus kasvaa syvyyden mukana ollen 0,47-0,77 mgli. Piidioksidipitoisuus pienenee syvyyden funktiona ollen vdillii 16,7-12,s mgll. Alumiinipitoisuus on alle miiiiritysrajan. Raskasmetalleista mangaani - ja sinkkipitoisuudet pienenevl syvyyden mukana ollen reih ylaosan vedessa 0,26 ja 0,08 mgll ja pohjalla 0,09 ja 0,02 mgll. Molybdeeni ja rauta ovat alle m~tysrajojen. Veteen liue~eiden ionien kokonais~a (TDS) on 0,27-0,30 gll. Kairareiiin vedesti on tehty kolme tritiumanalyysia syvyyksilti 26, 195 ja 305 m (liitteet 11 ja 12). Ylimmilsd ~ytteessii tritiumarvo on 7,7 TU kahden al' lmmman ollessa alle 2,6 TU. Nuorta pinnallista vem on siten I&M vain vw. Vesinaytteenotto suoritettiin Outokumpu 0y:n Lippikyliin mahintutkimusalueella Outokumpu 0y:n kairaarnasta reiiisti PYS -47 (kl , x = , y = ja z = 151 m). ReiH on kairattu tammi - helmikuussa 1984 ja sen liihtokaltevuus on 54,4 ja loppukaltevuus noin 43. Reih suunta on 280 (W) ja sen pituus 468,6 m. Vertikaalisyvyys maanpinnasta on 348 m ja sen halkaisija on 46 mm. Naytteenottohetkella reiu oli auki koko pituudeltaan. Reika 47 sijaitsee Komujhen 18;nsipuolella, noin 300 m rannasta ja noin 2 km PyWalrnen kaivoksesta kaakkoon (kuva 5). Topografialtaan reiiin ympzirist6 on hyvin tasaista korkeuserojen ollessa vain muutarnia metreja. LZinnessa noin 3 km piiiissa oleva Pyhiijiirvi on noin 8 m alempana itiipuolella olevaa Komujheii. Reilistii noin 120 m etelsish virtaa melko rumasvetinen Komujoki. Kalliopaljasturnat puuttuvat reiiin liihiympiiristostii. Maalaji on piiikwiassa kivetontii

31 moreenia, joka on monin paikoin ohuen turvekerroksen peitossa. Reiiin 47 kohdalla irtomaapeitteen paksuus on noin 1,6 m, josta pintaosa on turvetta. Naytteenot- tohetkella reiiin vedenpinta oli noin 2 m syvyydellii. Lippikyla kuuluu Pyhhknen sulfidimabdueeseen (kuva 4). (kts. Tiedonanto YST- 53). Reika 47 sijaitsee n. 1,5 km Ruotasen liuskejaksosta kaakkoon. Liuskeet ovat yleensa joko raitaisia tai homogeenisia. Reih lihtopiste on happamassa vulkaniitissa, joka on p-iassa kvartsimaasiilpiiliusketta tai kvartshaasiilflporfyriittia (Mliki, 1986, Papunen & al., 1986). Nii.iss5 on runsaasti emiksisia juonia tai viiliker - roksia, jotka ovat puiasiassa raitaisia amfiboliitteja. Kiilteiden ja kvartsin m&iin lisiiihtyessa diboliitit vaihettuvat kiillegneisseiksi (Helovuori, 1979). Liuskejakson ja reih 47 viilissii on n. 400 x 2000 mz pohjois-koillissuuntainen kordieriitti-antotj.iliittigneissiosue, joka pohjokssa rajoittuu kvmoriittiiu ja Ru-n liuskejaksoa leikkaavaan graniittiin. Kordieriittigneissin molemmilla sivuilla on kapeat serisiittikvartsiittiosueet. Tutkimusreiiin itiipuolella (Komujiirven alla) kivilaji on kvartsiittia. Geologisen reikiiraportin mukaan reikli 47 liivistiiii aluksi 67 m:n syvyy&ile piibsiassa kordieriitti - ja granaattipitoista kiillegneissia. 154 m:n syvyydelle esiintyy vuorokerroksina kordieriittipitoista gneissia (pa~koin mukana my& sillirnaniittia) intermedi2wisen vulkaniitin kaussa. Seuraavat 100 metria ovat piiikuiassa kordieriittipitoista serisiittikvartsiittia, jonka yliiosassa on 5-10 m:n paksuisia kordieriittigneissiviilikerroksia. Seuraavat 20 m ovat kordieriittigneissia. 333 m:n syvyydelle on kordieriittiserisiittikvartsiittia ja kairareikii IavistEi lopuksi happamen vulkaniitin. Paikoin esiintyy alle 5 m:n paksuisia pegmatiittijuonia. Reilin 47 vedestii tehdyt Wonjohtavuusmittaukset osoittavat ylaosan veden olevan makeaa vett2i. S~onjohtavuus kasvaa pinnasta (34 ms/m) hitaasti ja tasaisesti syvyydelle 195 m, jossa vesi on jo heikosti suolaista (118 ms/m). Tiisti syvyydelle 235 m siihkonjohtavuus kasvaa jyrw (400 ms/m) veden muuttuessa suolaiseksi.

32 30 Loppuosassa &hkonjohtavuus kasvaa hitaasti ollen reiiin pohjalla 614 msim (liite 5). Reiiin veden ph kasvaa syvyyden mukana pinnan arvosta 7,6 h i d syvyydelle 175 m (ph 8) ja pysyen tasaisena syvyydelle 235 m, jonka jiilkeen ph melko jyrkiisti nousee ollen reiiin pohjalla (348 m) 9,l. Veden redox -01osuhteet ovat reish ylaosassa hapettavat ja pysyviit melko muuttumattomina 220 m:n syvyydelle arvojen alkaessa hieman laskea tiimiin alapuolella. Mittauksissa redox-arvot ovat kaikki hapettavalla puolella, mutta todemiikoisesti reiiin alaosan vesi on pelkistiiviiii. Kairareiiissii ylinna oleva makean veden kerros on 100 metrin syvyydelle koosturnukseltaan Na- Ca- HCO, - SO, -vetti (liite 5). Noin 160 metrin syvyydelle vesi pysyy makeana, vaikkakin selviiii sekoittumista alapuolen kloridipitoisen veden kanssa on tapahtunut. Makean veden kokonaissuolapitoisuus on 0,30-0,57 gll. Vaihetturnisvyohykkeessii ( m) vesi on heikosti suolaista Na-Ca- SO, -Cl- (HCO,) -vetti. Kokonaissuolapitoisuus on 0,8-1,8 gll. Tihiin alla olevassa vesikerroksessa suolapitoisuus kasvaa veden olles -sa heikosti suolaista Ca- Na - C1- SO, - vetti. Kokonaissuolapitoisuus on 4,6-5,l gll. Bikarbonaattia lukuunottamatta piiiionit kawytyvat itonjohtavuuden tavoin ionipitoisuuksien kasvaessa syvyyden mukaan (liite 5). Makeassa vedessii vastaavat piiiiionipitoisuudet (mgll) ovat 45,4-139 (Na), (Ca), (HCO3, (SO2 (ja Cl). Heikosti suolaisessa vaihettumisvyohykkeessii p~onipitoisuudet (mgll) ovat (Na), (Ca), (SO>, (Cl) ja (HCO,). Suolaisen veden piiiiionipitoisuudet (mgll) ovat (Ca), (Na), (Cl), 1OOO (SO2 (ja 7-13 HCO,). Muista analysoiduista ioneista my& kalium -, strontium - ja bariumpitoisuudet kasvavat

33 31 siihkonjohtavuuden tavoin syvyyden mukana ollen reh ylam vedessti 3,2 (K), 0,2 (Sr) ja mgll ja pohjalla vastaavasti 5,4, 6,61 ja 0,05 mgll. Magnesiumpitoisuudet pienenevat pohjaa kohti ollen ylbsassa 8,l mgll ja pohjalla 0,4 mgll. Kaliumpitoisuudet pysyvat melko muuttumattomina laskien hieman heikosti suolaisessa vesikerroksesw ollen pienimmilw 2,2 mgll. Reiiin ylihwa kaliumpitoisuus on 3,2 mgll ja pohjalla 5,4 mgll. Bromidipitoisuus kasvaa voimakkaasti syvyy - den mukana ollen ylaosassa 0,2 mgll ja reih alaosan vedessti 18 mgll. Fluoridipitoisuus on suurimmillaan heikosti suolaisessa vaihettumisvyohykkeessii ollen 1,10 mgll. Reib ylaosassa fluoridipitoisuus on 0,35 mgll ja reih pohjalla 0,92 mgll. Alumiinipitoisuus on alle &tysrajan. Raskasmetalleista mangaani - ja sinkkipitoisuudet pienenev8.t syvyyden kasvaessa ollen suurirnrnillaan rnakean veden kerroksessa ja ovat reib ylaosassa 0,16 ja 0,08 mgll laskien reib pohjaosassa miiliritysrajalle. Rauta - ja molybdeenipitoisuudet ovat kauttaaltaau alle mtiiiritysrajan. Kairareih vedesti on tehty nelja tritiumanalyysia syvyyksiltli 0, 19, 106 ja 271 m (liitteet 11 ja 12). Tritiumpitoisuudet ovat kauttaaltaau alhaiset vaihdellen viilillii 2,3-2,7 TU viitaten vwseen pinnallisen veden ~~. Naytteenotto suoritettiin Ruukin Relletissti, Outokumpu Oy:n vanhassa md- rninetsintiikohteessa Vesinaytteet otettiin Suomen Malmi Oy : n maaliskuussa 1977 kairaamasta reibti Pv (kl , x = , y = ja z = 62 m). Reih liihtokaltevuus on 56,2O ja loppukaltevuus 32,5O. Liihtosuunta on 285' (W) ja pituus 489,75 m. Vastaava vertikaalisyvyys on 321 m. Reib halkaisija on 46 rnm ja ~ytteenottohetkelli4 reikii oli auki pituudelle 480 m (vertik. syv. 315 m). Suojaputkea on 17,5 metria. Naytteenottohetkella reikii oli ylivuotava (21 llmin.).

34 Topografialtaan kairareiiin ympiristii on tasaista suomaastoa korkeuserojen ollessa vain muutamia metreja. LZihin vesistii on noin 10 km koillisessa oleva Siikajoki. Maapera reiiin lzihiymp&istiissii on turvepeitteistii moreenia. Tutkimusreiiin kohdalla irtomaan paksuus on noin 13 metria. Reiih l~ipuolella on runsaasti hiekkasorarnuodostumia, jotka kuuluvat pitkw, Siilinjiirven - Iisalrnen kautta Pattijoelle kulkevaan harjujakswn (Niemela, 1979). Muodostuma on Wa rannikkoseudulla vanhojen Itherivaiheiden huuhtomaa, joten sines on laajalle levinaytt5 ja topografialtaan erittiiin tasaista. Kuva 6. Relletin alueen geologia (Nykiinen, 1959) ja tutkimusreiih Pv sijainti. 1. Ofiittinen plagioklaasiporfyriitti 2. Amfiboliitti 3. Kiilleliuske ja fylliitti 4. Kiillegneissi 5. Gabro ja dioriitti 6. Kvartsi - ja granodioriitti 7. Graniitti 8. Karsi -ja kalkkikivi 9. Pyrokseenirikas kivilaji

35 Tutkirnusalue sijaitsee Pohjanmaan liuskejakson (svekokarelidit) pohjoisosassa (Simonen, 1 980). PWcivilajina on migmatiittiutunut kiillegneissi (Nykiinen, 1959) (kuva 6). Tutkittu kairareikii sijaitsee kiillegneississii, jossa on runsaasti amfiboli- pyrokseenirikkaita viilikerroksia. Tutkimuskohteen l~ipuolella esiintyy enimmlikseen erilaisia syvikivia, jotka muodostavat synorogeenisen rnagmadifferentiaatiosarjan alkaen peridotiitista ja gabrosta vaihettuen dioriitteihin, kvartsidioriitteihin ja granodioriit - teihin. Mikrokliinigraniitti lavistz4 nuorimpana muita kivia (Nykiinen, 1 959). ja Geologisen kairausraportin mukaan (Wela, 1977) kairareikii 11 liivistiii kallion pintaosassa syvyydelle 86 m keskirakeista kiiuegneissiii, joka lopussa vaihettuu hienorakeiseksi kiilleliuskeeksi (noin 3 m). Kiilleliuskeen alapuolella noin 150 metrin syvyydelle on karsikvartsiittia vuorokerroksina kvartsi-maasiilpiliuskeen kanssa. Niiiden alapuolella noin 25 m paksun biotiitti - (syvyydelle 314 rn) on piiliasiassa vuorokerroksina kvartsi - mdpailiusketta ja kiillekvartsiittia. Kairasydiimen loppuosa 321 m:n alapuolella on kiilleliusketta, jota esiintyy rnyos syvyysviililla m. Kairasychnem ylaosassa esiintyy my& kauttaaltaan dolomiittikarsi - ja karsivdikerroksia ja kapeita (< 2 m) graniittijuonia. Kairausraportin mukaan reikfi ympkoivsh kallioperiin alaosa on rikkonaisempaa kuin ylaosa. Rikkonaisia ja ruhjeisia kohtia on syvyyksilla m, m, rn, m ja rn. Veden siihkonjohtavuuden mukaan reiiin ylaosan vesi on rnakeaa ja alaosa lievisti suolaista vettii. Ylaosassa siihkonjohtavuus on melkein muuttumaton syvyydelle 110 m (40-45 ms/m). SW8njohtavuus lisiihtyy jyrklisti syvyysvililla m ( rns/m), jonka jilkeen se nousee tasaisesti 30 m matkalla arvoon 280 ms/m. Reiiin loppuosassa ( m) veden Wonjohtavuus on melko muuttumaton vaihdellen viililla ms/m (liite 6). Reih veden ph-arvo laskeee tasaisesti syvyydelle 235 m. Pintavedessi se on 8,4 ja 235 m:n syvyydella ph-arvo on 7,6. Tiistii alas@ ph-arvo kasvaa ollen

36 pohjalla (310 m) 8,l. Liuenneen hiilidioksidin &a ja on 0,9-3,3 gll. kasvaa alaspiiin mentiessii Hapetus -pelkistystulokset osoittavat reiiin vedessii olevan -vat olosuhteet. Veden redox-mot ovat mv ollen suurimrnillaan 150 m:n syvyydella. Reilin ylaosa 130 m:n syvyydelle on koostumukseltaan makeaa Na-HCO, -Cl - vettii (liite 6). Makean veden liuemeiden suolojen kokonais~a (TDS) on 0,3 gll. Alaosan ( m) vesi on heikosti suolaista Na - Ca - C1 - vettii. Pohjaosan veden liuenneiden suolojen kokonaismillira (TDS) on heikosti suolaisessa vesiker - roksessa 1,4-1,5 gll. Veden ionipitoisuuksia tarkasteltaessa natrium, kalsium, magnesium, kalium, barium, strontium ja kloridi kayttiiytyvat veden siihkonjohtavuuden tavoin (liite 6), eli kasvavat syvyyden mukana. Sulfaattipitoisuudet pienenevat reihsii alaspiih mentiiesd tasaisesti ja hitaasti. Bikarbonaattipitoisuus on hyvin muuttumaton koko reiiin pituudella. Edella lueteltujen Wonien pitoisuudet vaihtelevat rnakeassa veded seuraavasti (mgll): (Na), (Ca), 45,4-69,O (Cl), ja (HCO3. Muut ionipitoisuudet ovat (mgll) 2,2-2,9 (Mg), 2,2 (K), 0,01 (Ba), 0,l (B) ja 0,l - 0,2 (Sr). Heikosti suolaisessa vedessii vastaavat piiiionipitoisuudet (mgll) ovat (Na), (Ca) ja (Cl). Muut ionipitoisuudet (mgll) ovat (Mg), 6,4-6,9 (K), 0,l - 0,2 (Ba), 0,4 (B), 1,6-1,7 (Sr) sekii (HCO,). Sulfaatti - ja fluoridi - ionipitoisuudet viihenevat syvyyden mukana. Makeassa vedessii vastaavat ionipitoisuudet ovat 19,O - 14,O ja 0,80-0,86 mgll sekii heikosti suolaisen veden vastaavasti 12-4,7 ja 0,50-0,46 mgll. Raskasmetalleista mangaanipitoisuus kasvaa suolaisuuden kasvaessa ollen makean veden kerroksessa 0,3-0,6 mgll ja heikosti suolaisessa vesikerroksessa 0,31 -

37 35 0,34 mgll. Sinkkipitoisuus vaihtelee vdilla 0,02-0,12 mgll. Rauta- ja molybdeenipitoisuudet ovat etysrajan tunturnassa. Kairareiiin vedesti on tehty kolme tritiumanalyysia (liitteet 11 ja 12). Ylhmh arvo, syvyydelti 109 m, on 24,9 TU ja osoittaa runsasta resenttia pinnallisen veden m2iiiriiii. Seuraava tritiurnarvo on 2,8 TU syvyydelti 208 m osoittaen viihiiisti pimallisen veden miiiiriki. Reih pohjalta otetusta vesinaytteessii tritiurnarvo on alle 2,2 TU. Naytteenotto suoritettiin Sodankyliin Kalasiiiiskenpesiimaalla (kl ) olevasta Geologian tutkimuskeskuksen kairareiiisti R - 2, X = , Y = ja Z=n. 225 m. Reika on kairattu vuonna 1984 ja sen halkaisija on 46 mm. Kaade on 65' ja suunta iw. Reikii on auki pohjalle asti (syvyydelle 277 m). Reikii oli ylivuotava (36 llmin). Reikii sijaitsee luode - kaakkosuuntaisen moreeniseliinteen (Kotakangas) k aakkois~, Kalasiihkenojan kapeassa purouomassa. Korkeuserot ovat viihiiisia. Reiiin iti- ja luodepuolella noin 500 m:n piibsa on kaksi kumparetta, joiden korkeudet ovat noin 245 m mpy. Moreeniselhteiden ja -kumpareiden viiliset notkelrnat ovat turvepeitteisia. LZihialueen korkein kohta Sokkapetijiinvaara (290 m mpy) on noin kolme kilometria reiiisti liinsiluoteeseen. Yleisesti katsoen maasto kohoaa tasaisesti luoteeseen piiin mentiessa. W n p-sa virtaava, luode - kaakkosuuntainen Sovasjoki. vesistiialue on reiiin l~ipuolella noin kilometrin Tutkimusreiiin kohdalla maalaji on turvepeitteisti moreenia ja sen paksuus on 3,5 metria. Kalliopaljasturnia ei lihialueilla ole.

38

39 TyrvGsen (1980) laatiman kivilajikartan mukaan tutkimusalue sijoittuu tufeittiselle alueelle (kuva 7), joka on karttalehden yleisin emiiksinen vulkaniitti. Alueen tufflittiset kivet ovat kerroksellista, raitaista kiveii. PiiZimineraaleina on vkei4ii amfibolia, kloriittia, albiittia, kvartsia, epidoottia ja joskus karbonaattia. Raekoko on yleensii alle 0,05 rnm. Vdikerroksina on kiilleliusketta ja agglomeraattia. Emiksiset vulkaniitit ovat yleensii massamaisia, raekooltaan 0,05-0,3 mm. Vallitsevana mineraalina on vihreii amfiboli, jot. on n 80 %. Seuraavaksi runsaiten on albiittia. Ultraemiiksisen vulkaniitin piiknheraalit ovat viriton tai heikosti vihreii arnfiboli, vibiton kloriitti ja serpentiini. Magnetiittia on melko runsaana pirotteena seka paikoin pieninii risteilevina juonina. Paikoin esiintyy rnineraalikoosturnukseltaan erilaista ultraemdcsistii vulkaniittia, jossa on vihreiin amfibolin ohella talkkia, karbonaattia, kloriittia ja opaakkia. Ultraemiiksisissii vulkaniiteissa on agglomeraatti - ja tyynylaavarakennetta (TyrvGnen, 1983). Geologisen reikliraportin (Riisiinen, 1989) mukaan reiiin kivilaji on Wiassa ultraemiksistii vulkaniittia (kornatiittia). Rakenteeltaan kornatiitti on raitaista. Turnmat ja ohuehkot vaaleat kerrokset vuorottelevat raekoon ollessa yleensii hienorakeisen. Reib ylaosassa (0-40 m) on runsaasti usean metrin paksuisia tufeittisia kiilleliuskevlilikerroksia. Tufitissa tumrnat hienorakekt ja karkeammat vaaleat kemkset vuorottelevat. Vaaleat kerrokset esiintyvtit harvakseltaan ja ovat 1-5 m:n vahvuisia, turnmien kerrosten ollessa 1 mm:n paksuisia. Magneettikiisu on y1eim.i. Tihiin alapuolella noin 190 m:n syvyydelle esiintyy piitiasiassa ultraemiiksistli vulkaniittia (komatiittia), jossa paikoin esiintyy mustaliuske - ja grafiittipitoisia tufittiviiliken-oksia sek5 tufittisia kiilleliuskeviilikerroksia. Tihiin alapuolella on noin 15 m:n paksuudelta tuffiittista kiilleliusketta, jonka alapuolella on noin 15 m:n paksuinen dolomiittikerros (220 m). Sitii seuraa 30 m paksu diabaasi ja alinna tavataan jdleen ultraemiiksistii vulkaniittia. KalliopeA on rikkonaista. Kairauksen niiytehukan perusteella ruhjevyohykkeitii on

40 38 kolme. Syvyysv~illa ja m on kurnmassakin naytehukka 30 cm ja dolomiittikerroksen ( m) lopussa niiytehukka on 2 m. Siihkonjohtavuusarvojen perusteella reilin vesi on kauttaaltaan lieviisti suolaista. Siihkonjohtavuus kohoaa hitaasti syvyydelle 240 m ( msim), jonka alapuolella siihkonjohtavuus kohoaa hieman nopeammin arvon ollessa pohjalla 270 ms1m (liite 7). Reilin vesi on liihella neutraalia ph-arvojen kasvaessa syvyyden mukana alku- arvosta 6,7 pohjan moon 7,6. Veden hapetus-pelkistysmittausten perusteella reiiin vedessii on selviisti hapettavat olosuhteet, redox - potentiaalin vaihdellessa mv. Kemiallisten analyysien perusteella reih vesi on Ca - Na - SO, - (Cl) - vetti4 (liite 7). Koosturnus pysyy vastaavana koko reiiin pituudella kuitenkin siten, ettii kloridipitoisuus kasvaa hieman aivan reiiin pohjalla ja kalsiumpitoisuus pienenee. Veden pitiionipitoisuudet vaihtelevat viililla (mgil) (Ca), (Na), (SOJ ja (Cl). Kalsiumpitoisuus on suurimmillaan 125 m: n syvyydella. Natrium - sulfaatti - ja kloridipitoisuudet kasvavat syvyyden mukana. Veteen hemeiden suolojen kokonais~a on 1,9-2,2 gil. Magnesium -, kalium - ja strontiumpitoisuudet (mgll) ovat (Mg), (K) ja 2,9-1,7 (Sr), joista magnesium- ja kaliumpitoisuudet kasvavat syvyyden mukana ja strontiumin mma viihenee. Bromidipitoisuus kasvaa syvyyden mukana ja on 1,2-2,2 mgll. Bikarbonaattipitoisuus on mgil ollen pienimrnill~ reiiin alaosassa kuten myos fluoridipitoisuus, joka on 0,13-0,l mgll. Raskasmetalleista mangaani -, sinkki - ja vanadiinipitoisuudet ovat 0,14-0,16 (Mn), 0,04-0,13 (Zn) ja 0,02-0,03 (V) mgll. Mangaani- ja sinkkipitoisuudet

41 pienenevat syvyyden mukana, vanadiinipitoisuus vaihtelee kasvaen aluksi syvyyden mukana ja laskien pohjalla. Napnotto suoritettiin Kajaani Oy : n Taivaljhen rnalrnintutki - muskohteessa Iso Tipasjhen liinsipuolella. Vesintipt otettiin Kajaani Oy:n rei'istii KR-102 (KR-100) (kl , x = , y = ja z = 200 m) ja KR- 115 (kl , X = , y = ja z = m). Reika KR- 102 on kairattu helrnikuussa 1986 ja sen liihtokaltevuus on 75,l loppukaltevuus 30'. Reiiin suunta on 310,g0 (NW) ja sen pituus on 691 m (va- staava vertikaalisyvyys noin 515 m). ReiUtunnus on 281 m:syvyy&lle KR Myohemmin reika kiilattiin 210 m:n kohdalta ja jatkettiin reikatunnuksella KR Reiiin halkaisija on 56 mm 150 m:n syvyydelle, jonka jiilkeen se on 46 mm. Naytteenottohetkella reika oli auki 6 15 metriin (vertikaalisyvyydelle 478 m). ja Reika KR- 115 on kairattu lokakuussa 1986 liihtiikaltevuu&n ollessa 85 ja loppukaltevuus on noin 30'. Reiiin suunta on 31 lo (NW) ja pituus 664 m (vastaava vertikaalisyvyys on 541 m). Reikiihalkaisija on 46 mm ja reikii oli ~ y t - teenottohetkella auki koko pituudeltaan. Kairareikien yrnpikiston topografia on lieviisti vaihtelevaa korkeuserojen ollessa alle 20 m. Reikien itiipuoli on hyvin paljastunutta kallio- moreenikurnpareikkoa, kun liinsi- ja etelapuolta luomehtivat eri kokoiset drumliinit ja niiitii yrnpliroiviit suot. Lisiiksi reikien itii- ja kaakkoispuolella on runsaasti lampia. Iso Tipasjiirvi on rei'istii runsaat 2 km i W ja Pieni Tipasjiirvi noin 1 km pohjoiseen. Reika 115 sijaitsee pienen drumliinin kaakkoispiksi noin 120 m Taivaljhestii eteliih. Kivisen moreenikerroksen paksuus on reih kohdalla noin 10 m. Reika

42 on edellisestii liihes 200 m koilliseen Taivaljben raatasuolla. Turpeen peimoreenikerroksen paksuus reih kohdalla on noin 3,5 m. Veden pinnat ~ytteenottohetkella olivat KR- 102:ssa 0,5 m ja KR- 115:ssa 6,5 m. Geologisesti tutkirnusalue sijaitsee Tipasjhen liuskealueella. Liuskealue kuuluu osana Kuhrnon arkeiseen vihreiikivivyohykkeeseen, jossa Tipasjhen liuskealue on erillinen, n. 12 x 4 krn2 kokoinen linssi (Taipale, 1982). Lounaisessa muodostuma rajoittuu presvekokarelidiseen pohjakompleksiin ja koillisessa myiimskinemaattiseen graniittiin (Vartiainen, 1W0) (kuva 8). Kuva 8. Tipasjken - Taivaljhen alueen geologinen kartta (Vartiainen, 1 WO). 1. Karkearakeinen - 2. Hienorakeinen - 3. Mantelirakenteinen - 4. Raitainen - 5. Porfyroblastinen amfiboliitti 6. Talkki - kloriitti - karbonaattikivi 7. Sarvivilke - kloriittiliuske 8. Areniitti (arkoosikvartsiitii) 9. Kiilleliuske 10. Graniittigneissi

43 Tipasjhen liuskemuodosturna koostuu happamista liuskeista, magmaqmtyisistii emiiksisistii ja ultraemiiksistii kivistii ja kiilleliuskeesta. Siella Ulla kiilleliuskeessa on ohuita mustaliuskeviilikerroksia, seki apliitti- ja Pohjan kivilaji on rakenteeltaan kataklastista ja koostumukseltaan kvartsidioriittista graniittigneissia (Vartiainen, 1970). Taipaleen (1982) mukaan valtaosa happamista liuskeista on vulkaanista alkuperiiii, kun taas Vartiainen (1970) pi- liuskeita sedimenttisyntyisi~. Happamat liuskeet ovat pihsiassa kvartsia ja maasiilpiiii sidtiid kid, pita Vartiainen (1970) kutsuu areniiteiksi ja Taipale (1982) metavulkaniiteiksi. Liuskealueen pohjoisosa on kiilleliusketta koostuen e~8llisistii vaaldsta ja tumrnemista kerroksista. Viirierot johtuvat turnmien mineraalien mliiiristii ja raekoosta. Pmineraalit ovat biotiitti, kvartsi, muskoviitti ja kloriim. Alueen keskeisen osan muodostavat amfiboliitit yhdessi ultr8emdcsisten kivien kanssa. Amfiboliitteja tavataan useita erilaisia karkea- ja hienorakeisia, raidallisia, porfyroblastisia ja mantelirakenteisia amfiboliitteja. Ultraehiset kivet ovat talkki - kloriitti - karbonaattikivia ja sarviviilke - kloriittiliuskeita. Talkki - kloriitti - kar - bommttikivet ovat massamaisia, hienorakeisia kivizi, piden viri riippuu piizimineraalien..... maamtii.!3arvivdke - kloriittiliuskeet ovat hienorakeisia, v~~ vihertiiviii ja vvoimak - kaasti liuskeisia ja paikoin poimuttuneita. Molemmat naytteenottoreiat sijaitsevat ultramafisten ja mafisten metavulkaniittien vaihettumisvyohykkeessa. Reika KR Geologisen reikiiraportin mukaan (Kajaani Oy, 1986) reiki Uvis- ylaosassa 140 m:n syvyydelle ultraemiiksisti talkki - karbonaatti - kloriitti - amfiboliliusketta, jossa mineraalien miiiriisuhteet vaihtelevat, mutta talkki on vallitseva mineraali (karbonaatti myos juonina). Tiimain alla 150 m:n syvyydelle on fylliittimiiisti rautakiisupitoista

44 liusketta. Fylliitin alapuolella on syvyydelle 204 m vuorotellen -a kernainen kivi) ja valtadtaan raitaista amiiboliittia. (harmaa kiillelius- VZililla m esiintyy enimmiikseen intermediuisia (pgiiiasiassa kvartsi - plagioklaasi - biotiitti - sen - siittiliusketta) ja happamia (kvartsi - serisiittiliusketta) vdkaniitteja. SyvyysvW m on epiihomogeenista arnfiboliittia, joka piiiosin on amfiboli-kloriitti- biotiittiliusketta, paikoin vaihettuen kvartsi - plagioklaasi - biotiitti - sanriviilke - tai amfiboli - kloriittikiveksi. Reiiin loppuosa ( m) on pliiiasiassa kvartsi - serisiittiliusketta (monin paikoin mukana on my& biotiittia). Aksessorisista mineraaleista karbonaattia esiintyy kivesii koko reiiin pituudelta. Reiin veden liimpijtilamittaus suoritettiin kesiikuun alussa 1986 (Kukkonen, 1986). Koska reiki oli kairattu vain nelja kuukautta aikaisernmin, kalliopohjavesi ei vieli todemiikoisesti ollut saavuttanut luonnontilaansa. Liimpijti1akiiyriG-i tulkitsemalla on todettu rnahdollisia virtausanomalioita syvyyksilla m ja m. Yrnpikistossii olevat lukuisat kairareiat saattavat my& vaikuttaa kalliopohjaveden luomolliseen tasapainoon. Vesinaytteistii mitattujen stihkonjohtavuuksien mukaan reiiin vesi on pinnalta latien lievkti suolaista (270 msim) ja se vaihettuu suolaiseksi pohjalla (1300 msim) (liite 8a). Reiin vesi on ylaosastaan liihes neutraalia (ph 7,3-7,s). Syvyydella 250 m ph - arvo alkaa nousta jyrkiisti ollen viililla m ph 9,3, jonka jiilkeen se jdleen laskee ollen pohjalla ph 8,9. Reiiin veden hapetus - pelkistysolosuhteet ovat pintaosassa hapettavat ja muuttuvat jo 100 m:n syvyydella pelkistiiviksi. Kairareih vesi on pohjaosaa lukuunottamatta heikosti suolaista Ca-Na- C1 -

45

46

47

48

49 Kuva 9. Vihannin Larnpinsaaren alueen geologia (Salli, 1965). T. Miikelh laatirnan reikkaportin (1980) mukaan reikii liivistiiii 448 m:n syvyydelle vuorotellen biotiittisarviv3lkegneissia tai - liusketta ja graniittia. Alkuosassa on ohuita amfiboliittikerroksia ja loppuosassa biotiitti - sarviviilkegneissit vaihettuvat biotiitti - sarviviilkeliuskeen kautta kiilleliuskeiksi. Rakenteeltaan gneissit ovat yleisimrnin pieni - tai keskirakeisia ja niiden suuntautuneisuus vaihtelee liuskeisesta pilsteiseen. Graniitit ovat peiosin porfyyrisia sarviviilkegraniitteja, joissa hajarakeet ovat yleensii plagioklaasia. Syvyysviililla m kivilaji on graniittia. Yliiosassa graniitti on sy- vi4npunaista porfyyristi mikrokliinigraniittia. SyvexnuAlii hajarakeet pienenev2t ja

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86