SIILINJÄRVEN KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS

Transkriptio

1 Itä-Suomen yksikkö Kuopio /2014 Pohjois-von elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus/liikenne- ja infrastruktuurit sekä ympäristö ja luonnonvarat Siilinjärven kunta Geologian tutkimuskeskus SIILINJÄRVEN KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS Jouko arelainen, Arto Hyvönen ja Juha Mursu nsikuva: Korkeusmallikuva Kärängänmäen alueelta (lasermittausaineisto). 2012

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOLOGICAL SURVEY OF F I NLAND GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Jouko arelainen, Arto Hyvönen ja Juha Mursu KUV AILULEHTI Päivämäärä 1 Dnro Raportin laji K/338/42/2011 Raportin ruori Siilinjärven Kärängänmäen pohjavesialueen geologinen rakennetutkimus Toimeksiantaja Pohjois-von elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus/liikenne ja infrastruktuurit sekä ympäristö ja luonnonvarat, Siilinjärven kunta ja Geologian tutkimuskeskus Tiivistelmä Siilinjärven Kärängänmäen pohjavesialueelle tehtiin painovoimamittausta, maatutkaustaja kairauksia sekä pohjavesiputkiasennuksiaja maastohavainnointia. Nyt tehtyjen tutkimusten sekä aikaisemmin tehtyjen selvitysten perusteella Kärängänmäen pohjavesialueen harjurakenne ja pohjavesiolosuhteet tarkentuivat aiempaan nähden: Kärängänmäen pohjavesialueen keskiosissa on kallioselänne, joka kohoaa pohjavesialueella yleisesti vallitsevien pohjavedenpinnan tasojen yläpuolelle ja toimii pohjaveden virtauksenjakajana pohjavesialueen keskiosissa. Tämän tutkimusten tulosten mukaan kallioselänne ei kuitenkaan ole yhtenäinen, koko pohjavesialuettajakava kynnys, vaan pohjavesimuodostuma on osittain hydraulisessa yhteydessä kauttaaltaan. Tässä tutkimuksessa saatiin lisäksi selville, että pääasiallisin pohjavettä varastoiva alue on painovoimatutkimusten mukaan pohjavesialueen itäosiin sijoittuvan lounais-koillissuuntaisen syvän ruhjeen sekä luodekaakkosuuntaisen Kokkosenlammen ruhjeen alue. Painovoimamittausten perusteella itäosan ruhjeen syvimmät osat ovat tasolla m mpy., kun muilla muodostuman alueilla kallion pinta on yleisesti m mpy. tasolla. atujen tutkimustulosten pohjalta selvityksessä kuvattiin pohjavesien virtaussuuntia kalliotopografian perusteella. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Siilinjärvi, Kärängänmäki, hrujun rakenne, pohjavesi, kairaus, painovoimamittaus, maatutkaus Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Pohjois-vo, Siilinjärvi rttalehdet Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistotunnus 8/2014 Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus Suomi on julkinen Yksikkö ja vastuualue Itä-Suomen yksikkö/402!7'7itus/nimen selveonys ~ ~ \J~ /Raimo Nevalainen Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys~.h~~ /Jouko arelainen

3 Pohjois-von elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus/liikenne ja infrastruktuurit sekä ympäristö ja luonnonvarat, Kuopio Siilinjärven kunta Geologian tutkimuskeskus SIILINJÄRVEN KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS Sisällys 1. JOHDANTO MAASTOKARTOITUKSET PAINOVOIMAMITTAUKSET MAATUTKALUOTAUKSET RASKAAT KAIRAUKSET JA HAVAINTOPUTKIEN ASENNUS AINEISTOJEN KÄSITTELY KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN KALLIOPERÄ JA RUHJEET KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN MAAPERÄ KÄRÄNGÄNMÄEN HARJUN SYNTY JA GEOLOGISET PIIRTEET KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN KALLIOPERÄN KORKOKUVA, MAAPERÄN RAKENNE JA HYDROGEOLOGISET OLOSUHTEET YLEISTÄ KALLIOPERÄN KORKOKUVA MAAPERÄN RAKENNE KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN HYDROGEOLOGISET OLOSUHTEET JOHTOPÄÄTÖKSET LIITTEET 1-9

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 3 (17) Itä-Suomen yksikkö Pohjois-von elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus/liikenne ja infrastruktuurit sekä ympäristö ja luonnonvarat, Kuopio Siilinjärven kunta Geologian tutkimuskeskus SIILINJÄRVEN KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS 1. JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Itä-Suomen yksikkö on Pohjois-von elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus/liikenne ja infrastruktuurit sekä ympäristö ja luonnonvarat toimialojen, Siilinjärven kunnan ja GTK:n yhteisesti rahoittamana projektina valmistellut ja tehnyt Siilinjärven Kärängänmäen pohjavesialueelle geologisen rakennetutkimuksen. Tutkimuksen tarkoituksena on aiempiin tutkimuksiin nähden parantaa käsitystä pohjavesialueen rakenteesta ja tuottaa alueesta nyt tehtyjen tutkimusten pohjalta geologinen rakennemalli. Lisäksi tutkimuksen tavoitteena on laajentaa aiempien tutkimusten tuomaa kuvaa Kärängänmäen geologiasta ja hydrogeologiasta alueen maankäytön suunnittelun ja toteuttamisen taustalle. Kärängänmäen pohjavesialue sijaitsee Siilinjärven kunnan luoteisosassa, lähellä Lapinlahden rajaa, noin 10 km päässä kuntataajamasta (kuva 1). Kärängänmäen pohjavesialue on pääasiassa moreeni- ja hienorakeisiin sedimentteihin (savi, siltti) rajoittuvassa pitkittäisharjussa. Harjuympäristössä on lisäksi kalliomäkiä ja hienohiekkamaita (hieta- RT-luokitus). Yleensä pitkittäisharjut kulkevat kallioperän ruhjeissa ja laaksoissa, mutta Kärängänmäen alueella harju kulkee kallioselänteiden yli. Harjun ydinosassa aines on soralajitteista ja reunoja kohti aines muuttuu hiekka- ja silttivaltaiseksi. Pohjavesialueen muodostumisalueen pinta-ala on noin 209 ha ja arvioitu muodostuvan pohjaveden määrä on useita tuhansia kuutiometrejä vuorokaudessa. Siilin Sora Oy, Pöljän Vesiosuuskunta, Pohjois-von ympäristökeskus ja Pohjois-von ELY-keskus ovat teettäneet aiemmin vuosina 1990, 1997, 2001 ja 2009 Geologian tutkimuskeskuksella ja Maa ja Vesi Oy:llä Kärängänmäen alueella pohjavesiselvityksiä ja soranoton sekä liikenteen vaikutusselvityksiä pohjavedenottoon. Lisäksi alueelle on asennettu eri vaiheissa pohjavedenhavaintoputkia ja tehty niistä havaintoseurantaa. Siilin Sora Oy on teettänyt alueelta lisäksi hiekan- ja soranottosuunnitelmia. ikkiaan pohjavesialueella on noin 20 pohjavesiputkea, joista kaksi uusinta on asennettu nyt tämän tutkimuksen yhteydessä. Aikaisempien selvitysten aineistot olivat myös käytettävissä tässä nyt tehdyssä selvityksessä. Käytettävissä oli myös Geologian tutkimuskeskuksen maaperän peruskartoituksen aineisto (liite 1). Muodostumaan soran- ja hiekanoton yhteydessä tehdyt leikkaukset ovat olleet käytössä harjun syntyvaiheita ja rakennetta kuvattaessa. Aiempien tutkimusten mukaan Kärängänmäen alue jakautuu neljään eri pohjavesiosaalueeseen; rsisto, Kokkosenmäki, Kärängänmäki ja Kokkosenlampi (Kärängänmäen alueen

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 4 (17) Itä-Suomen yksikkö pohjavesiolosuhteiden selvitys 1990, Jaakko Tikkanen ja Olli Breilin, GTK). Selvityksen mukaan osa-alueet rajoittuisivat toisistaan joko kalliokynnysten tai pidättävien maakerrostumien rajaamina. Aiempien selvitysten mukaan pohjavesi virtaa rsistosta ja Kärängänmäeltä pääasiassa länteen ja Kokkosenmäeltä länteen ja kaakkoon kohti Kokkosenlampea. Aiempien tutkimusten perusteella osa-alueiden pohjavesiyhteydet eivät ole täysin selvillä, ja että miten osaalueet rajautuvat pohjavesiolosuhteiltaan toisistaan. Näyttää siltä, että esim. Kokkosenlammen osa-alueelle, jolla Pöljän Vesiosuuskunnan vedenottamo sijaitsee, virtaa pohjavesiä Kärängänmäen osa-alueen suunnalta ja viitostien länsipuolelta radan suunnalta (Soranoton ja liikenteen vaikutukset Pöljän vedenottamoon 1997, Maa ja Vesi). Nyt tehdyssä selvityksessä Kärängänmäen harjukuvan ja pohjavesiolosuhteiden tarkentamiseksi tehtiin painovoimamittauksia, maatutkausta ja maaperäkairauksia. Tulosten pohjalta aiempi käsitys pohjavesiolosuhteista tarkentui merkittävästi ja esille tuli uusia piirteitä sekä pohjavesiolosuhteista että pohjaveden virtaussuunnista. Tutkimustietojen pohjalta on myös hyvät mahdollisuudet jatkaa Kärängänmäen selvitystä laatimalla tarvittaessa alueelle pohjavesien virtausmalli. Kärängänmäen pohjavesialueella kulkee harjua pitkin valtatie ja rautatie. Lisäksi harjulla on useita soran- ja hiekanottopaikkoja, joista osa on jo poissa käytöstä ja maisemoitu. Harjulla on myös asutusta. Muutoin harjualue on metsätaloustoimien piirissä ja osittain paikallistiestön alla. Pohjavesialueella on lisäksi vanha käytöstä poistunut ja myöhemmin kunnostettu Mikan pylväskyllästämö. Kyllästämön alueen maaperä on pilaantunut arseenista, kromista ja kuparista. Kyllästämöalueella ja sen lähiympäristössä pohjavedenpinta on noin 2-3 m syvyydellä maanpinnasta. Pylväskyllästämön alue on kunnostettu peittämällä ja eristämällä. Kuva 1. Kärängänmäen pohjavesialueen sijainti.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 5 (17) Itä-Suomen yksikkö MAASTOKARTOITUKSET Maastotutkimukset Kärängänmäellä tehtiin loppukesällä ja syksyllä v sekä kesällä Tutkimuslupa-asioista vastasi Geologian tutkimuskeskus. Tutkimuslinjoja tai -pisteitä ei raivattu maastoon, eikä tutkimuksista jäänyt käytännössä jälkiä maastoon. Alueelle asennetuista havaintoputkista on sovittu maanomistajien kanssa. Maastotutkimuksiin kuuluivat maatutkaluotaukset, painovoimamittaukset ja raskas porakonekairaus sekä havaintoputkien asennus. Painovoimamittauksen ja maatutkauksen teki GTK. Painovoimamittauksista ja maatutkaluotauksista vastasivat Juha Mursu ja Arto Hyvönen. iraukset ja putkiasennukset tekivät A- Insinöörit Geotesti Oy. irausten ja putkiasennusten valvoja oli GTK:sta (Jouko arelainen ja Teemu Tapaninen). Tutkimuspisteiden paikannukset (GTK) tehtiin pääasiassa (x, y ja z KKJ) VRS GPS-mittauksena (senttimetritarkkuus). Maatutkaluotauksessa paikannus tehtiin GPS-mittauksena, jonka tarkkuus on +/- 5m. 3. PAINOVOIMAMITTAUKSET Painovoimamittauksessa mitattiin 20 metrin välein suoralla mittauslinjalla maan painovoimakentän muutoksia tarkalla ja erittäin herkällä vaa alla. Muutokset johtuvat mittauspisteen alla olevan maankamaran tiheysmuutoksista. Mittauksen vertauspisteiksi mittauslinjan päissä ja pitkällä linjalla myös keskellä linjaa on tunnettava kallionpinnan syvyys. Tulkinnassa tarvittiin myös maanpinnan korkeustieto, joka mitattiin mittauksen aikana automaattisella letkuvaa alla tai VRS-GPS laitteistolla. Painovoimamittauksen tarkkuus on parhaimmillaan +/- 10 % syvyydestä. Tarkkuus riippuu ensisijaisesti tunnettujen kalliosyvyyksien määrästä. Maa- tai kallioperän laatua mittauksilla ei saa selville. Painovoimamittaukset Kärängänmäellä tehtiin elo-syyskuun vaihteessa ikkiaan painovoimamittauslinjaa kertyi noin 8,5 km jakautuen selkälinjaan ja poikkilinjoihin. Linjasto suunniteltiin ennakkotulkintana kartalle. Painovoimamittauslinjojen sijainti on esitetty liitteessä 2 ja saadut mittaustulokset on esitetty linjoittain liitteissä 3/1-3/3. rtassa on mukana myös vuonna 2009 mitatut tutkimuslinjat. Mittaustuloksia käytettiin hyväksi kalliopinnan aseman selvittämisessä interpoloimalla kalliopinta koko harjualueelle käyttäen hyväksi myös aiemmin tehtyjä painovoimamittauksia sekä muita kalliohavaintoja. GTK:n maastomittausryhmään kuului kolme henkilöä. Aineiston tulkinnan teki geofyysikko Juha Mursu. Painovoimamittaukset tehtiin Scintrex CG-5 Autograv gravimetrillä, ja aineisto tulkittiin käyttämällä Encomin ModelVision Pro tulkintaohjelmaa. 4. MAATUTKALUOTAUKSET Maatutkaluotaus on maanpintaa rikkomaton tutkimusmenetelmä, jossa maankamaraan lähetetään radioaaltoja. Maankamarasta heijastuvat radioaallot rekisteröidään ja tallennetaan digitaalisesti. Heijastavat rajapinnat johtuvat kosteus ja vesipitoisuuden muutoksista eri kerrosten välillä. Menetelmä on parhaimmillaan harjualueilla, kuitenkin on myös alueita, joilla maatutkaluotauksella ei maankamaran tai ihmisen toiminnan vaikutuksesta saada hyvää tulkintakelpoista luotaustietoa. Esimerkiksi savikerrostumat ja suolattu maanpinta (soratiet) heikentävät puls-

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 6 (17) Itä-Suomen yksikkö sin tunkeutuvuutta. Maatutkaluotauksen syvyysulottuvuus on hyvissä olosuhteissa antennista riippuen maksimissaan metriä. Maatutkaluotauslinjat suunniteltiin maastoon siten, että ne tukevat ja täydentävät painovoimamittauksissa saatuja tuloksia ja antavat tietoa erityisesti harjualueen liepeiltä, joilla kerrospaksuudet ovat keskiosia pienemmät. Maatutkaluotaukset pohjavesi- ja kalliopinnan aseman selvittämiseksi tehtiin kesällä Tulkittua luotausta tehtiin ennakkoon suunnitelluille linjoille yhteensä noin 18 km matkalle (liite 2, siniset linjat). Mittaustulokset on esitetty valittuna soveltuvilta osiltaan profiileina tutkimuslinjoilta (liitteet 4/1 4/12). Maatutkaus tehtiin Ramac ProEx maatutkakalustolla varustettuna Rough Terrain letkuantenneilla. Laitteisto on erittäin maastokelpoinen ja yhden henkilön hallittavissa kävellen, ja ko. tutkalaitteiston käyttökelpoisuus harjuolosuhteissa on erittäin hyvä. Maatutkaluotausten tueksi tulkintaan käytettiin kairaustietoja. 5. RASKAAT KAIRAUKSET JA HAVAINTOPUTKIEN ASENNUS Kärängänmäen alueelle tehtiin maaperäkairauksia KN Pro-Silva pyöräalustaisella raskaalla monitoimivaunulla aiemmin tehdyn tutkimussuunnitelman mukaisesti. Alueelle tehtiin 7 kairausta (KP 1 7, PVHP 1 (KP 2), PVHP 2 (KP 6) (liite 6/8-6/14) maapeitteen paksuuden, laadun ja kallioperän syvyyden selvittämiseksi. ikkiin tutkimuspisteisiin tehtiin nk. kolmen metrin kalliovarmennus. malla alueelle asennettiin kaksi pohjavedenhavaintoputkea. iraukset ja pohjavesiputkien asennuksen tekivät A-Insinöörit geotesti Oy. Näytteenotto tapahtui nk. maaputkikairauksena, jossa näyte jää maaputken sisään. Näytteenoton yläosa purettiin tarvittaessa putkesta kairauspaikalla ja alaosa tulkittiin kairauksen ilmahuuhtelusta. Maalajien vaihteluista sekä kairauksen etenemisestä pidettiin näytteenoton yhteydessä pöytäkirjaa. Maalajien laatua arvioitiin aistinvaraisesti, eikä varsinaisia maaperänäytteitä analyyseihin otettu. Pohjaveden pinnantaso mitattiin kairauksen yhteydessä. irauspisteet ja -tulokset on esitetty liitteissä 5, 6/1 6/14. Alueella aiemmin eri tutkimusyhteyksissä tehtyjen kairausten paikat on esitetty myös liitteessä 5. Liitteet 6/1-6/7 kuvaavat vuoden 2009 kairauksia. lliovarmistusten pohjalta saatiin painovoimamittauksille ja maatutkaluotausten tulkinnalle tärkeää referenssitietoa. Myös aiemmin tehtyjä kairauksia ja niiden tietoja käytettiin hyväksi tulkinnoissa. Kärängänmäelle asennettiin kairaustutkimuksen yhteydessä kaksi uutta pohjaveden havaintoputkea, joiden sijainti on esitetty liitekartassa 5. Havaintoputket asennettiin toinen Kokkosenmäelle vievän tien länsipuolelle vanhan soramonttualueen reunaan luonnonmaalle, ja toinen Kokkosenlammen puoliväliin lähelle sen länsirantaa. Putkimateriaali on HDPE-muovia, ulkohalkaisija 60 mm, sisähalkaisija 50 mm. Siiviläosa on varustettu laserleikatulla rakosiivilällä (0,3 mm). Putken maanpäällinen osa suojattiin galvanoidusta materiaalista valmistetulla GWM-2000 lukollisella suojaputkella. Siiviläosuus on asennettu koko pohjavesivyöhykkeen matkalle. Pohjavesiputkien havaintokortit ovat liitteenä 7. Havaintoputkista ei vielä asennusvaiheessa otettu pohjavesinäytteitä. Ennen näytteenottoa on putkiin tehtävä yhden päivän verran imuhuuhtelua.

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 7 (17) Itä-Suomen yksikkö AINEISTOJEN KÄSITTELY Kärängänmäen harjualueen geologinen rakenne on kuvattu kairausten, maatutkaluotausten, painovoimamittausten ja leikkaushavaintojen sekä muun aikaisemmissa tutkimuksissa esille tulleen aineiston pohjalta. Tulokset on esitetty karttaliitteillä pintamalleina ja profiilikuvin. Geologisen rakenteen kuvaus perustuu tutkimuksessa saatujen aineistojen tulkintaan ja interpolointiin. Mahdollisissa jatkotutkimuksissa rakennetta on siis mahdollista vielä tarkentaa. Kärängänmäen geologista syntyhistoriaa on selvitetty yleisellä tasolla. Synnyn kuvaaminen edesauttaa alueen pohjavesiolosuhteiden selvittämistä. Eri menetelmin saatu ja osin tulkittu (kairaukset + geofysiikan tulkinta) tieto kallion pinnan pisteaineistosta interpoloitiin nk. luonnollinen naapuri menetelmällä (natural neighbor). Interpolointiohjelmana käytettiin GMS-pohjaveden virtausmallinnusohjelmaa. Pääosa lopullisista tutkimusaineistoista koottiin yhteen ArcGis -pohjaiseen tietokantaan. Aineistot yhdistämällä saatiin aikaiseksi Kärängänmäen yleistetty geologinen ja hydrogeologinen rakennekuvaus. Rakennemallin avulla voitiin selventää käsitystä pohjavesialueen rakenteesta siten, että tulokset kuvaavat mahdollisimman hyvin alueen pohjavesiolosuhteita ja pohjaveden virtaussuuntia muodostumassa. Tehtyjen tutkimusten myötä käsitykset Kärängänmäen geologisesta rakenteesta tarkentuivat aiempiin selvityksiin nähden. 7 KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN KALLIOPERÄ JA RUHJEET Kärängänmäen alueen kallioperä koostuu arkeisiin kiviin kuuluvasta tonaliittisesta gneissistä ja graniitista (kuva 2). Muutoin koko Kärängänmäen alue on tonaliittista gneissiä, mutta harjun länsipuolella rautatien seutuvilla on karttakuvassa ovaalimainen graniittiesiintymä (llioperätietokanta DigiKP Suomi, GTK. Versio 1.0). llioperän rikkonaisuutta selvitettiin prosessoitujen aerogeofysiikan aineistojen avulla. Ruhjetulkinta on esitetty kivilajeja esittävässä kuvassa 2. Ruhjetulkinnan teki geofyysikko Jouni Lerssi. Ruhjetulkinta perustuu prosessoituun magneettiseen ja sähköiseen aerogeofysiikan aineistoon (lentovuosi 1978) sekä lennetystä laserkeilausaineistosta (alue52;mml) laadittuun maanpintamalliin (2 m:n resoluutio). Myös kallioperägeologista karttaa (Lukkarinen, 2000) on hyödynnetty. Tulkinta perustuu pääosin laserkeilausaineistoon sen suuren tarkkuuden ja resoluution vuoksi. Tulkinnan "luotettavuustaso" on hyvä verrattuna keskimääräiseen ruhjetulkintaan ilman laserkeilausaineistoa. Näiden käytettyjen aineistojen perusteella tulkinnassa ruhjeiden laadusta ei voida kertoa mitään. Tulkintatarkkuus on horisontaalisesti luokkaa +/- 30 m.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 8 (17) Itä-Suomen yksikkö llioperän rikkonaisuusvyöhykkeet (ruhjeet, raot, saumat jne.) kulkevat pääasiassa luodekaakko-suunnassa. Luode-kaakko-suuntaisia päälinjoja on neljä, joista yksi jakaantuu kahdeksi (kuva 2). Luode-kaakko suuntaisia linjoja leikkaa kaksi lounais-koillis-suuntaista linjaa. Harjua lähimmät rikkonaisuusvyöhykkeet kulkevat harjun suunnassa aivan harjun lounais- ja koillispuolella. Näitä leikkaavat rikkonaisuusvyöhykkeet kulkevat Pohjolanmäentien seutuvilla ja toinen Pöljän vesiosuuskunnan vedenottamon seutuvilla kohti lounasta ja koillista. Painovoimamittauksissa Kokkosenlammen ruhjeeseen lammen kaakkoispäässä yhtyvä koillis-kaakko suuntainen ruhje osoittautui syväksi ja se vaikuttaa muodostuman pohjavesiolosuhteisiin merkittävästi. Kuva 2. Kärängänmäen alueen kallioperäkartta. llioperätietokanta DigiKP Suomi, GTK. Versio KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN MAAPERÄ Kärängänmäen seutu ympäristöineen on pinnanmuodoiltaan vaihtelevaa. Paikalliset maanpinnan korkeuserotkin ovat paikoin varsin suuria (50-60 m), esimerkiksi Kokkosenlammen ja

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 9 (17) Itä-Suomen yksikkö Kokkosenmäen seutuvilla. Maankamara koostuu ikivanhasta kallioperästä ja sitä ohuesti peittävästä maaperästä, joka on syntynyt jääkausien aikana ja niiden jälkeen. llioperän mäkikohoumat moreenipeitteineen ja alueen halki, luode-kaakko suunnassa kulkeva harju tekevät maisemasta rikkonaisen. Laaksoalueet ovat suurimmaksi osaksi peittyneet jääkauden loppuvaiheessa vallinneen Yoldiameren pohjalle kerrostuneilla hienorakeisilla sedimenteillä, savella ja siltillä (hiesu ja hieno hieta; RT-luokitus) sekä harjun liepeiltä huuhtoutuneilla hieno hiekkaaineksilla (hieta; RT-luokitus). Alavinta seutu on Kärängänmäen harjun eteläpuolella Pitkäjärven ja Pöljänjärven ympäristössä. Korkeus tällä alueella on noin m mpy. Korkeimmat alueet ovat Kokkosenmäellä ja siitä itään. Korkein paikka on hieman yli 160 m mpy Kokkosenmäellä. Maaperän yleispiirteet (RT-luokituksen mukaisesti) on esitetty kartalla liitteessä 1. Kärängänmäen seudun maapeite ei ole täysin yhtenäinen, vaan kallioperä on paikoin paljastuneena tai hyvin ohuiden maakerrostumien peitossa. Lähes paljaan tai ohuen, alle metrin paksuisen moreenikerrostuman verhoamia kalliomaita esiintyy esimerkiksi Kokkosenmäen luoteispäässä ja lounaisrinteellä sekä radan länsipuolisilla mäkialueilla. Kärängänmäen ympäristön yleisimmät maalajit ovat jääkauden aikana syntyneet jäätikön kerrostama moreeni ja muinaisen Yoldiameren pohjasedimenteiksi kerrostuneet savet ja siltit sekä alueen läpi kulkevan harjun hiekat ja sora. Moreeni verhoaa kallion pintaa sen epätasaisuuksia tasoitellen. Moreeni on mannerjäätikön kallioperästä irrottamaa ja sekoittamaa maa-ainesta, jota jäätikkö kuljetti mukanaan. Jäätikön alla moreeni kerrostui tiiviiksi pohjamoreeniksi. Alueen moreenikerrostumat ovat kauttaaltaan tätä jäätikön alla syntynyttä pohjamoreenia. Pohjamoreenikerrostuma on yleensä vain muutamien metrien paksuinen (1 5 m). Laaksoalueilla moreenikerrostumat ovat jonkin verran kalliomaa-alueita paksumpia. Alueen moreeni on ainekseltaan silttimoreenia (GTK: hienoainesmoreenia). Silttimoreenin hienoainespitoisuus ( < 0,06 mm) on yleensä yli 50 %. Aines on hyvin vettäpidättävää ja salpaavaa. Alueen läpi kulkeva harjujakso on osa yhtenäistä Suomen pisintä, Joensuun suunnalta tulevaa ja kohti Iisalmea jatkuvaa harjujaksoa, joka jatkuu edelleen ainakin Pohjanlahden rannikolle saakka. Kärängänmäellä esiintyy lajittuneista karkearakeisista kerrostumista soraa, hiekkaa ja hienohiekkaa (hietaa). Hienohiekkaa on erityisesti muodostuman eteläosassa. Hienorakeisista kerrostumista Kärängänmäen lähiympäristössä on silttiä (hiesua ja hienoa hietaa) ja savea. vi ja siltti kerrostuivat muinaisen Yoldiameren pohjasedimenteiksi. Jääkauden jälkeen veden pinta oli huomattavasti nykyistä korkeammalla ja silloisen vesistöalueen syvimpiin kohtiin kerrostui moreenipatjojen päälle jäätikön sulavesien mukanaan kuljettamasta aineksesta hienorakeisia sedimenttejä. Kärängänmäen ympäristössä on myös jonkin verran yli metrin paksuisia turvemaita. Vähäiset turvemaat ovat suurimmaksi osaksi ravinteisia () soita. Suot ovat kehittyneet pääasiassa metsämaan soistumina kapeisiin, alaviin laaksoihin. Turvemaat ovat lähes kauttaaltaan maa- ja metsätalouskäytössä.

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 10 (17) Itä-Suomen yksikkö Kärängänmäen harjun synty ja geologiset piirteet Mannerjäätikön peräytymisvaiheen aikana noin vs. Pöljän ja Alapitkän väliselle alueelle syntyi jäätikön sulamisvesien kerrostama Kärängänmäen pitkittäisharju. Jäätikössä oli sulamisvesien tunneleita ja railoja, joissa jäätikön irrottama aines peseytyi ja lajittui sora- ja hiekkaselänteeksi. Yleensä harjut syntyvät ja sijoittuvat painanteisiin ja laaksoihin, mutta Kärängänmäellä harju kulkee harjun suuntaisten kallioselänteiden yli. Kärängänmäen keskeisellä alueella harju kerrostui korkeimmilta osiltaan silloisen Yoldiameren tasoon (n. 150 m mpy.) Tuomelan seutuvilla (liite 1). Harjun syntyessä sen keskiosaan suurimman vesivirtauksen alueille kerrostui soraa ja hiekkaa. Kerrospaksuus on pohjoispuoliskon ydinalueilla yleisesti ollut ennen soranottoa metriä. Eteläpuoliskon pohjoisosassa ydinalueilla kerrospaksuus ennen soranottoa on suurimmillaan ollut 40 m. Eteläosan syvän ruhjeen alueella kerrospaksuus on paikoin yli 50 m. iken kaikkiaan koko harjun aines on hiekkavaltaista. Reuna-alueille hitaamman virtauksen alueille kerrostui hienoa hiekkaa ja silttiä. Silttikerrostumat jatkuvat yhtenäisinä kerrostumina kauemmas harjusta. Reuna-alueilla hiekka- ja silttikerrokset vuorottelevat ja paikoin silttikerrokset muodostavat veden liikettä ja virtausta salpaavia kerrostumia. Myöhemmässä vaiheessa maan kohotessa ja vedenpinnan laskiessa muovasivat muinaisen Itämeren rantavoimat harjun rinteitä kuluttaen hiekkaa ylemmiltä tasoilta kerrostaen sitä alemmille tasoille. Reunaosien silttikerrostumat ovat monin paikoin peittyneet rantavoimien huuhtoman hiekan alle erityisesti eteläpäässä. GTK:n maa-ainestietokannan mukaan harjun kokonaismassamäärä on 1970-luvulla ollut 13,70 milj. m 3, josta on arvioitu hiekkavaltaista ainesta olevan 10,35 milj. m 3, soravaltaista ainesta 3,00 milj. m 3 ja loput on arvioitu karkearakeiseksi murskauskelpoiseksi ainekseksi. Harju on noin 4,0 km pitkä ja noin m leveä. Ilmakuva-aineistoilta arvioituna Kärängänmäen pohjaveden muodostumisalueella on tai on ollut hieman yli 30 ha alalla maa-ainesten ottoa. Suurin osa olemassa olevista montuista on poistunut jo käytöstä. Monttujen osuus on noin 14 % pohjaveden muodostumisalueen pinta-alasta. Keskimääräisen sadannan perusteella arvioituna Kärängänmäen pohjaveden muodostumisalueella syntyy pohjavettä noin m 3 /vrk. Lisäksi pohjavettä syntyy ympäristön kalliomäkimailta valuvista vesistä erityisesti Kokkosenmäen suunnalta. Pohjavesi syntyy sadevesien ja sulavan lumen suotautumisesta harjurakenteisiin. Parhaiten sitä varastoituu paksuihin, karkearakeisiin ja vettäläpäiseviin maakerroksiin sekä alla olevan kallioperän ruhjeisiin ja rakoihin. 9 KÄRÄNGÄNMÄEN ALUEEN KALLIOPERÄN KORKOKUVA, MAAPERÄN RAKENNE JA HYDROGEOLOGISET OLOSUHTEET 9.1 Yleistä Kärängänmäen alueen kallioperän viettosuhteiden, maaperän rakenteen ja hydrogeologisten olosuhteiden kuvaus perustuu alueella tehtyihin painovoimamittauksiin, maatutkaluotauksiin sekä tässä tutkimuksessa näiden tueksi tehtyihin kairauksiin sekä maastohavaintoihin. Lisäksi käytettävissä oli alueella aiemmin tehtyjen kairausten sekä pohjavesiputkien tiedot. Maaperän rakenteen osalta arvioinnit perustuvat kairaustietoihin, oleviin leikkauksiin ja soveltuvilta osin maatutkausprofiilien tulkintaan.

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 11 (17) Itä-Suomen yksikkö Tutkimuksen tulokset on parhaiten tulkittavissa liitteenä esitetyistä kartoista ja profiilikuvista. Tässä tekstiosuudessa on lyhyesti ja pääpiirteittäin kuvattu kallioperän viettosuhteet, maaperän rakenne ja pohjavesiolosuhteet. Liitekartassa 8 on kuvattu kalliopinnan viettosuhteet Kärängänmäen pohjaveden muodostumisalueella. Liitteessä 9 on kuvattu kolmiulotteisena näkymänä maanpintaa, kallionpintaa ja soramuodostumaa kallionpinnalla. Liitteissä 3 ja 4 on alueelta tehtyjen painovoimamittauslinjojen ja maatutkaluotauslinjojen profiilikuvia. Liitteessä 6 on tässä tutkimuksessa alueelle tehtyjen kairausten tulokset ja liitteessä 7 alueelle asennettujen kahden pohjavedenhavaintoputken putkikortit. 9.2 llioperän korkokuva Tutkimusaineistojen perusteella Kärängänmäen pohjavesialueen kallioperän pinnanmuodot ja syvä ruhje itäosassa jakavat pohjavesialueen useampaan suuntaan viettäväksi kallioalustaksi (liite 8 ja 9). Silmiinpistävää Kärängänmäen alueessa on kallioperän pinnan selkeä vaihtelu ja useiden erillisten monttumaisten kallioaltaiden olemassaolo, jotka yhtyvät pienten kynnyslaaksojen välityksellä toisiinsa. ikkineen viettosuunnat muodostavat kuitenkin selkeän kokonaisuuden. llioperä on korkeimmillaan sora- ja hiekkamuodostuman alueella Kokkosenmäen tien ja Kokkosenlammen välisellä alueella. llion korkeus on laajalla alueella yli 115 m mpy. ja seismisen luotauksen ja painovoimamittausten perusteella korkeimmillaan se on tällä alueella ,5 m mpy. llioselänne synnyttää muodostuman sisälle luode-kaakko suuntaisen osittaisen vedenjakajan. ikkein korkeimmalla kallio on kuitenkin lounaisosassa varsinaisen sora- ja hiekkamuodostuman ulkopuolella m mpy. Lisäksi kalliopinnan korkeita alueita on läntisessä keskiosassa ( m mpy.) ja aivan länsiosan pohjoisreunalla yli 120 m mpy. Itäosassa syvän ruhjeen itäpuolella kallion pinta on korkeimmillaan noin m mpy. laajahkolla alueella. Painovoimamittausten perusteella kallioperän asema on kaikkein syvimmällä itäosan syvässä koillis-lounas suuntaisessa ruhjeessa. Mittausten tulkinnan perusteella ruhje ulottuu jopa m mpy. tasolle saakka. Kokkosenlammen alueen ruhje on myös syvä. Luoteis- ja länsiosassa kallion pinta on alimmillaan noin mmpy. ja keskiosassa Kokkosenlammen luoteispuolella olevassa laaksossa noin 95 m mpy. sekä keskiosassa viitostien ja radan välisellä alueella m mpy. Syvän ruhjeen itäpuolella kallion pinta on alimmillaan noin m mpy. Luoteisosassa Kärängänmäen pohjavesialueen kallioperä viettää pääsääntöisesti lounaaseen. Pohjoisosassa ensisijainen vietto on kapean laakson kautta kohti Kokkosenlampea, mutta myös kynnysten kautta kohti lounasta viitostien suuntaan. Keskiosan luode-kaakkoinen kallioselänne viettää koilliseen kohti Kokkosenlampea ja lounaaseen kohti laaksoa, jonka katkaisee lounaassa kohoava kalliomäki. Syvän ruhjeen ympäristön kallioperä viettää voimakkaasti kohti ruhjetta. Ruhjeen itäpuolella on laakea kalliovedenjakaja, jonka itä- ja kaakkoispuolella kallio viettää kohti itää ja kaakkoa ja länsipuolella kohti em. ruhjetta.

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 12 (17) Itä-Suomen yksikkö Maaperän rakenne Pohjavesialueen maaperän rakenteen kuvaus perustuu alueelle tehtyihin kairauksiin, joiden kuvauksissa on esitetty aineksen laatua ja kerrosjärjestystä. Tämän selvityksen rakennekuvausta varten on koottu kaikkiaan noin 40 kairauksen tiedot eri aikakausina sisältäen pohjavesiputkien asennuskairaukset. Tätä tutkimusta varten tehtiin seitsemän kairausta syksyllä iraukset sijoittuvat tasaisesti eri puolille pohjavesialuetta. irauksia on sekä ydinalueella että hienojakoisemmilla reuna-alueilla. Harjun keskeisen ytimen hiekka- ja soravaltainen selänne on kaivettu lähes kauttaaltaan pois. Ydinselännettä on kaivamatta enää harjun korkeimmalla alueella Kokkosenmäen tien itäpuolella noin 200 metrin matkalla ja kaakkoispäässä Kokkosenlammen eteläpään tasolta Hoikin tielle saakka. Korkeimmalla alueella pääasiassa pinnaltaan hiekkavaltaisen kerrostuman paksuus luoteis- ja kaakkoispuolella olevien jo lopetettujen monttujen tasoon on noin m ja kallion pinnalle saakka noin m. Pohjaosa on soravaltaista ainesta. Itäosassa ydinharjussa länsipäässä on pinnalla yleisesti useita metrejä hiekkaa ja kerrostuman pohjaosa on vuorottelevasti hiekkaa ja soravaltaista ainesta. Hoikintietä kohti mentäessä kerrostuma on pääasiassa soravaltaista. Kerrostuman paksuus harjuytimen seutuvilla tällä alueella on 20 metristä useisiin kymmeniin metreihin. Kerrostuma on paksuin syvän ruhjeen seutuvilla harjun itäosassa. Jo lopetettujen monttujen alueilla Kokkosenlammen eteläpään tasolta luoteeseen jäljellä olevan monttualueen aines on soravaltaista ja kerrostuman paksuus on luoteispään kolmesta metristä syvän ruhjeen alueelle useita kymmeniä metrejä. Kokkosenmäen tien seutuvilta luoteeseen noin kilometrin päähän ulottuvalla kaivetulla alueella jäljellä oleva aines on pinnaltaan hiekkavaltaista noin 7 13 m paksuudelta ja pohjaosassa on vaihtelevasti muutaman metrin paksuinen soravaltainen kerrostuma. Jäljellä olevan kerrostuman kokonaispaksuus on muutamasta metristä 15 metriin. Esimerkiksi Kokkosenmäen tien varrelle luonnontilaiselle maalle v asennetun pohjavesiputkipaikan kerrosjärjestys on seuraava: pinnalla on 9,4 m hiekkaa ja hiekan alla on 4 m soraa ennen kalliota (liite 6/9). Harjuytimen reunoilla aines on hiekkavaltaista ja lievealueilla aines on hiekka- ja silttivaltaista (hieta ja hieno hieta). Luoteispäässä muodostumaa ytimen ulkopuolinen reuna ja lieve ovat kapeita, ja joiden aines on pääasiassa hiekka- ja hienohiekkavaltaista. Kerrostumien paksuus on muutamasta metristä lähes 20 metriin. Tällä alueella radan puolella aiemmissa havainnoinneissa todettujen salpavesipurkautumien perusteella harjun hienohiekkainen lieve ulottuu todennäköisesti peltoalueen hienorakeisten sedimenttien alle. Koillisosassa muodostumaa esimerkiksi Lamminpään ja Kokkosenlammen välisellä alueella harjun reunan ja liepeen leveys on m leveä. Kerrosjärjestys tällä alueella vaihtelee siten, että päällimmäisenä on hiekkaa ja paikoin hiekkavaltainen aines ulottuu kallioon saakka, paikoin hiekkavaltainen kerrostuma sisältää soraisia välikerroksia kuten kairauspisteellä 4 v (liite 6/11). Kerrostuman kokonaispaksuus tällä lievealueella on keskimäärin 4-12 metriä. Kokkosenlammen rannalle asennetun (v. 2011) pohjavesiputken alueella harjun reuna on valtaosin hiekkaa. Aivan kerrostuman pohjalla on ohut sorakerros. Kerrostuman kokonaispaksuus on noin 14 m. Pohjavesialueen itäpää ja eteläosa harjun ydinosan ulkopuolella on valtaosin hienohiekkaista ja silttistä (hieta, hieno hieta) harjun lievettä. Lieve jatkuu pohjavesialueen ulkopuolelle etelän suuntaan aina Pitkäjärven ja Pöljänjärven väliselle kannakselle saakka. Kerrosjärjestys on seuraavanlainen: pinnalla on ohut (0,5 2 m) hienohiekkakerrostuma ja alla on silttiä. Silttikerrostumien paksuus on yleisesti m ennen kalliota, joskin syvän ruhjeen alueella siltin alai-

14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 13 (17) Itä-Suomen yksikkö nen aines on todennäköisesti osin karkeaa. Paikoin silttikerrostuma sisältää savisia välikerroksia, jotka voivat olla useita metrejä paksuja. Lisäksi kerrostuman pohjalla voi olla paikoin soraa, kuten Hoikintien ja viitostien risteysalueella. Kerrostumien paksuus tällä eteläisellä muodostuman lievealueella on muutamista metreistä syvän ruhjeen useisiin kymmeniin metreihin. Pohjavesialueen lounaisosassa viitostiestä lounaaseen ja radan seutuvilla muodostuman lieve ulottuu lounaispuolella olevalle kalliomäelle saakka. Kerrostuma on tällä alueella pintaosastaan hiekka- ja hienohiekkavaltainen. Kerrostuman paksuus on paksuimmillaan muutamia metrejä. Alla on silttikerrostuma, jossa on savivälikerroksia. Kerrostuman paksuus on keskimäärin muutamista metreistä yli 20 metriin. Yleispiirteisesti kuvattuna harjun sora-ainesvaltainen ydin sisältäen hiekkaisia kerroksia ulottuu yhtenäisenä muodostumana luoteispäästä aina Hoikintielle saakka. Jäljellä olevan ydinharjun jäänteet ovat keskiosassa päältä hiekkavaltaista ainesta ja pohjalta soravaltaista, ja kaakkoispäässä lähempänä Hoikintietä soravaltaista lähes kauttaaltaan. Harjun reunat ja lieve ovat luoteisosassa hienohiekkavaltaisia ja itä- ja kaakkoispäässä silttivaltaisia. 9.4 Kärängänmäen pohjavesialueen hydrogeologiset olosuhteet Kärängänmäen pohjavesi syntyy pääosin sadannasta ja osin Kokkosenmäen suunnalta virtaavista pinta- ja pohjavesistä. Lisäksi pohjavettä syntyy pienissä määrin lounaisosan kalliomaaalueen suunnalta virtaavista vesistä. Tämän tutkimuksen perusteella Kärängänmäen pohjavesimuodostuma koostuu kokonaisuudesta, joka on osittain kauttaaltaan hydraulisesti yhteydessä, ja pohjavedet purkautuvat muodostumasta useampaan eri suuntaan. Pohjaveden virtausta muodostuman ulkopuolelle rajoittavat kalliomäet koillisessa ja lounaispuolella. Läntisessä luoteisosassa, idässä ja osin etelässä pohjaveden virtausta rajoittavat maaperän hienojakoiset kerrostumat. Läntisessä luoteisosassa radan ja viitostien länsipuolella harjua peittävien hienojakoisten maalajien alle syntyy salpaantuneita pohjavesiä. Muodostuman reunalla ja ulkopuolella olevat hienojakoiset kerrostumat lisäksi säätelevät harjun pohjavedenpinnan tasoa. Liitekartassa 8 on sinisillä nuolilla kuvattu pohjaveden virtaussuuntia. Virtaussuuntien kuvaus perustuu kallion pinnan topografiaan. Kärängänmäen pohjavesialueen sisällä merkittävimpinä pohjaveden liikkeen suuntaan vaikuttavina kallioselänteinä ja vedenjakajina ovat Kokkosenmäelle vievän tien itäpuolen seutuvilta alkava ja mutkittelevana kohti kaakkoa kulkeva kallioharjanne sekä itäosassa pohjoisesta kohti etelää ja sitten länsisuunnan kautta lounaaseen kääntyvä kalliovedenjakaja. Nämä jakavat muodostuman sisällä pohjaveden virtaussuuntia ja alueita osittain omiksi pohjavesialueikseen. Keskiselänne on korkeimmilta alueiltaan pohjavedetön ja se toimii ainoastaan pohjavettä synnyttävänä alueena. Kärängänmäen alueen kallioperätopografian synnyttämät monttumaiset laaksot muodostavat omia pieniä pohjavesivarastoja. Tällaisia on esimerkiksi koillisosassa Kokkosenmäen tien seutuvilla, keskiosassa viitostien ja radan välisellä alueella sekä itäosassa Hoikintien länsipuolella. Kärängänmäen pohjavesialueen ehkä tärkein muodostuman hydrologiaan vaikuttava tekijä on itäosassa oleva koillis-lounas suuntainen syvä ruhje, johon johtuu suurin osa itäosassa syntyvistä pohjavesistä. Ruhje yhtyy syvään Kokkosenlammen ruhjeeseen. Pohjavesialueen merkittäviä purkautumissuuntia muodostuman ulkopuolelle ovat länsi- ja luoteisosan viettosuunta kohti peltoalueita salpailmiöstä huolimatta ja keski-koillisosa kohti Kokkosenlampea. Luoteisosassa pohjaveden virtaus Kokkosenmäen suunnalta kohti lounasta tapahtuu kalliokynnyksen

15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 14 (17) Itä-Suomen yksikkö yli. Aivan muodostuman itäosassa virtaus on kohti Pitkäjärveä. Muodostuman läpi itäosassa kulkeva syvä ruhje johtaa pohjavesiä alueelta pois pääasiassa lounaan suuntaan. Ruhjeesta sinällään on hyvin vähän tietoa, ainoastaan syvyys painovoimamittausten perusteella. lliopinnan viettojen ja maaperän rakenteen perusteella Kärängänmäen pohjavesimuodostuman hydrologinen kierto on varsin hyvä, joskin paikoin reuna-alueilla virtausta rajoittavat hienojakoiset maalajit. Pohjaveden pääasiallisena muodostumisalueena ovat harjun karkearakeiset keskiosat. Kärängänmäen pohjavesimuodostuman parhainta kertymis- ja varastoitumisaluetta on muodostuman pohjoinen itäosa Kokkosenlammesta länteen ja itäosa muodostumaa ruhjeen ympäristössä. Lisäksi luoteisosan alavilla alueilla on radan ja viitostien seutuvilla hyvä pohjaveden varastoitumisalue. Pohjavedenhavaintoputkista, kairauspisteiltä ja maatutkauksista tehtyjen mittaushavaintojen perusteella pohjavedenpinnan korkeusasema vaihtelee Kärängänmäen pohjavesialueella tasovälillä +101,1 +124,0 m mpy. Pohjavedenpinta on ylimmillään pohjavesialueen luoteisosassa Kokkosenmäen suunnalta viettävän suon reunamilla (noin 124 m mpy.) ja alimmillaan Kokkosenlammen rantamilla (101,1 m mpy.). Kokkosenlammen pinnantaso on noin 100,8 m mpy. Pohjavesikerroksen paksuus sora- ja hiekkakerrostumissa kohteilla, joissa pohjavettä on havainnoitu, vaihtelee noin metristä useisiin kymmeniin metreihin. Paksuimmat pohjavesikerrostumat ovat itäosan syvässä ruhjeessa, jossa pohjavettä voi olla yli 50 m paksuudelta. Muilla alueilla pohjavesikerroksen paksuus vaihtelee yleisesti kahdesta kahdeksaan metriin. Esimerkiksi Kokkosenmäelle vievän tien länsi-luoteispuolella vanhan soran- ja hiekanoton tasaisella alueella pohjavettä on keskimäärin 4 m paksuudelta. Tien itä-kaakkoispuolella pohjavesikerrostuman paksuus ohenee niin, että korkeimman kalliomäen seutuvilla pohjavettä ei ole ollenkaan. Tästä kaakkoon vanhan montun alueella pohjavettä on kaakkoispäässä keskimäärin 2,5 m. Luoteispäässä muodostumaa pohjavesikerroksen paksuus on neljästä kahdeksaan metriin. Pohjavesipinta on noin 114,5 m mpy tasolla pohjoisen suuntaan aina entiselle Mikan kyllästömölle saakka. Luoteispään kallioselänteen alueella pohjavesikerrostumaa on 1 2 m. Kokkosenlammen rannalta länteen pohjavettä on 6,5 8 m paksuudelta. Kohti Kokkosenlammen kaakkoispäätä ja vedenottamoa kalliopinta syvenee ja pohjavesikerrostuman paksuus kasvaa ollen syvän ruhjeen seutuvilla useita kymmeniä metrejä. Muodostuman eteläpäässä lähellä Hamulan ja Hoikin risteystä pohjavesikerrostuman paksuus on keskimäärin 3 4 m. 10 JOHTOPÄÄTÖKSET Tämän tutkimuksen kairausten, painovoimamittausten ja maatutkauksen sekä aiempien selvitysten antamien tulosten perusteella Kärängänmäen pohjavesialueen kuvaus sen rakenteesta, pohjavesiolosuhteista ja pohjavesien virtaussuunnista selkeni huomattavasti aikaisempiin näkemyksiin verrattuna. Lisäksi alueelta oli aiempiin selvityksiin verrattuna käytettävissä Geologian tutkimuskeskuksen tekemän maaperän peruskartoituksen tiedot sekä laserkeilauspintamalli. - Kärängänmäen pohjavesialue muodostaa hydraulisesti osittain kauttaaltaan yhteydessä olevan kokonaisuuden, joskin sen sisällä on vedenjakajaselänteitä ja kynnyksiä.

16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 15 (17) Itä-Suomen yksikkö Pohjavesimuodostuman merkittävimmät purkautumissuunnat muodostuman ulkopuolelle ovat (a) luoteessa lounaaseen kohti peltoalueita, (b) itäkoillisessa kohti Kokkosenlampea, (c) syvä ruhje todennäköisesti kohti lounasta ja (d) aivan itäosa kohti Pitkäjärveä. - Pohjavesimuodostuman reunoilla pohjaveden purkautumista vastustavat kalliomäet ja hienojakoiset sedimentit, jotka myös säätelevät pohjaveden pinnantasoa. Pohjaveden virtausta rajoittavana saattaa olla paikoin myös harjun alaisia hienoainesmoreenikerrostumia, joita nykyiset tutkimusaineistot eivät paljastaneet. - Muodostuman merkittävin pohjavesivarasto on syvä ruhje yhdessä Kokkosenlammen alla olevan ruhjeen kanssa. Kokkosenlampeen kertyvä pintavesi on yhteydessä tähän pohjavesivarastoon. - Luoteispäässä valtaosa pohjavesistä virtaa koillisosan noin 120,5 124 m mpy. tasolta kohti lounasta kynnysten yli tasolle 114,5 115,5 m mpy., jonka peltoalueen hienojakoisten sedimenttien salpaus säätelee. Osa Kokkosenmäen suunnalta syntyvistä vesistä virtaa kohti Kokkosenlampea. - Pohjavesialueen pituussuunnan suuntainen kallioselänne rajaa pohjavedet viitostien ja radan puolelta erilleen Kokkosenlammen puolen pohjavesistä. Jatkotoimintasuosituksia alueella: - Kokkosenmäen suunnalta Kokkosenlammelle tutkittava tarkemmin pohjaveden virtausta esim. kairaustutkimuksella kalliokeskiselänteen pohjoispäästä katkoviivalla merkityn ja yhtenäisen viivan välisellä alueella (liite 8). - Syvän ruhjeen alueelle on syytä asennetaa vähintään kaksi uutta pohjaveden havaintoputkea. - Pohjavesialueella ja sen reunoilla olisi maa-ainesten otossa rajauduttava vain lajittuneisiin aineksiin. Mahdollisia harjun liepeen alla olevia moreeneita ei saa kaivaa pohjavesivirtausolosuhteiden mahdollisen muuttumisen takia. Myös varsinaisen harjun ulkopuolella olevien hienorakeisten sedimenttien syvää kaivua tulee välttää etenkin luoteisosan salpa-alueella. - Pohjaveden oton yhtenä kohteena voisi tutkia syvän ruhjeen aluetta kaakon suunnalla. - Viitostien ja radan varsi syvän ruhjeen alueella tulisi suojata pohjaveden pilaantumisriskin takia. - Pienten lisätutkimusten ja alueelle tehtyjen tutkimusten pohjalta olisi mahdollista laatia pohjaveden virtausmallinnus.

17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 16 (17) Itä-Suomen yksikkö LIITTEET: 1. Maaperäkartta 2. Painovoima- ja maatutkauslinjat 3. Painovoimatulkinnat 4. Maatutkaustulkinnat 5. irauspisteet ja pohjaveden havaintoputket 6. iraustulokset 7. Pohjavesiputkikortit 8. llion pintamalli ja pohjaveden virtaussuunnat 9. 3d-näkymät Kärängänmäeltä

18 SrM / T{ / / / Lj / Lj Lj / / Lj / Ve HkM SrM / Ve Lj Lj Ve St / Hk SrM Hk Ve Ve SrM Ve HkM -\10,4\16,7 -\-\9 M 0,8 / 0,9 Lj 0,8 0,7 / 0,7 Lj -\-\19 -\-\19 0,6 Lj / Lj / 0,8 Ve M -\-\6 0,9 0,8 0,9 Ve 0,6 / HkM Hk Lj Hk 541 Hk 0,8 -\-\- / 0,9 33\41\- 0,9 0,8 0,8 0,5 0,8 / Ve Ve 0,5 / Hk Ve KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS, Siilinjärvi MAAPERÄN YLEISPIIRTEET Ve M Hk 0,8 GEOLOGISET MERKIT: Sr Hk / SrM, HkM Pieni kalliopaljastuma Hienoainesmoreeni Sora Hiekka Hieta raturve Lieju Ve Pohjaveden muodostumisalueen raja -\-\16 Ve m Hk/ Hk esim. vea hienoainesmoreenin päällä lliomaa Muinaisranta Maa-ainesmuodostumia Kärängänmäen pohjavesialue Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/12 ja Logica Suomi Oy Lj LIITE 1. Hieno hieta Hiesu vi yleensä ohut, mutta vaihtelevan paksuinen,, -kerrostuma

19 / T{ / 0,6 / KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS, Siilinjärvi 0,8 PAINOVOIMA- JA MAATUTKAUSLINJAT 0,7 LIITE / / SrM L12 St L19-02 Lj Lj -\-\19 M L13 Hk -\-\19 L Lj Lj Lj / / / / HkM L19-04 L19-05 L19-01 SrM L18-04 L18-08 L18-03 L18-06 L18-02 SrM L18-01 Ve M 0,7 / L21-01 L21-02 Lj / SYMBOLIT: / Kärängänmäen pohjavesialue Lj Maatutkaukset VePainovoimamittaukset, merkkiväli 50 m Hk HkM L21-06 L ,8 L21-04 / L21-03 Lj Lj Lj Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/12 ja Logica Suomi Oy m \10,4\16,7 -\-\9 0, Ve

20 Liite 3/1

21 Liite 3/2

22 Liite 3/3

23 Liite 4/1 L13 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. pv ka ka ka Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) ka Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta ka pv mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

24 Liite 4/2 L18-01 L _01 Maatutkalinja L18-01 rako? rako? Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. DAT_0001_A1S ka Merkintöjen selite ka pv maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta kallionpinta ka? ka pv pohjavedenpinta kallio ka? mr moreeni

25 Liite 4/3 L _02 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. pohjavesipinta Sr?? ka Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr sr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni sora

26 Liite 4/4 L _04 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. pv Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines pv Matuutkaluotauksen tulkinta ka? pv ka mr maanpinta kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

27 L _06 Liite 4/5 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. ka ka pv Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines ka? Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

28 Liite 4/6 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. pv? pv Merkintöjen selite sr vai mr (ka??) maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) ka Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines ka ka?? ka??? Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta kallionpinta pv pohjavedenpinta ka mr kallio moreeni

29 L _06 Liite 4/7 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. pv Merkintöjen selite ka? ka? ka maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines ka Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

30 L _01 Liite 4/8 Maatutkalinja L DAT_0001_B1S Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. Merkintöjen selite sr maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines ka? Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines ka?? Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr sr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni sora

31 L _02 Liite 4/9 Maatutkalinja L DAT_0002_A1S Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. ka kallio Merkintöjen selite ka ka maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

32 L _03 Liite 4/10 Maatutkalinja L DAT_0003_A1S 500 Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. ka? mr (ka?)? ka ka? Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

33 L _ Liite 4/11 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. ka? sr pv Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr sr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni sora

34 L _05 Liite 4/12 Maatutkalinja L Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MML/12 ja HALTIK. Merkintöjen selite maatutkalinja (pisteväli linjalla 50 m) Harjumuodostuma: soravaltainen aines Harjumuodostuma: hiekkavaltainen aines pv Matuutkaluotauksen tulkinta maanpinta pv ka mr kallionpinta pohjavedenpinta kallio moreeni

35 / 0,6 LIITE 5. / T{ / KÄRÄNGÄNMÄEN POHJAVESIALUEEN GEOLOGINEN RAKENNETUTKIMUS, Siilinjärvi 0,8 KAIRAUKSET JA POHJAVEDENHAVAINTOPUTKET 0, / / KP 7 SrM St PVHP 1 KP2 Hk KP 3 Lj -\-\19 Lj -\-\19 M Lj Lj Lj / / / / KP 1 HkM SrM KP 5 KP 4 PVHP 2 KP 6 Ve SrM M 0,7 / Lj / 0, / SYMBOLIT: Kärängänmäen pohjavesialue Alueella eri vuosina ja erilaisilla menetelmillä toteutetut Lj kairaukset VeUudet v asennetut putket Hk HkM 0,8 / Lj Ennen v asennetut putket Lj Lj Pohjakartat: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/12 ja Logica Suomi Oy m \10,4\16,7 -\-\9 0, Ve

36 Liite 6/1 EI VETTÄ (EI PUTKEA) m mpy 1/ KiSr (kivinen sora) 2.0 ( m ) m mpy m mpy / -7.0 m Hk = hiekka Sr = sora Ki = kivi = kallio Tv = turve s/0.2m Numero 1/09 iraustapa POKA X Mittakaava 1:100 Y Päivä

37 Liite 6/ m mpy 2/09 Sr Ki Sr Ki Sr EI VETTÄ (EI PUTKEA) ( m ) m mpy Ki Sr m mpy / m s/0.2m Hk = hiekka Sr = sora Ki = kivi = kallio Tv = turve Numero 2/09 iraustapa POKA X Y Mittakaava 1:100 Päivä