RAPAKALLIOTUTKIMUKSET KOLARIN VAATTOJÄRVELLÄ, KITTILÄN KOTAVUOMALLA JA PELKOSENNIEMEN KILPIAAVALLA

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjois-Suomen aluetoimisto M19/2642, 2734, 3642/-00/1/82 KOLARI Vaattojärvi KITTILÄ Kotavuoma PELKOSENNIEMI Kilpiaapa Panu Lintinen RAPAKALLIOTUTKIMUKSET KOLARIN VAATTOJÄRVELLÄ, KITTILÄN KOTAVUOMALLA JA PELKOSENNIEMEN KILPIAAVALLA

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä Tekijät Panu Lintinen Raportin laji M19/2642,2734,3642/-00/1/82 Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Raportin nimi Rapakalliotutkimukset Kolarin Vaattojärvellä, Kittilän Kotavuomalla ja Pelkosenniemen Kilpiaavalla Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskus suoritti vuosina rapakalliotutkimuksia kolmessa kohteessa Keski-Lapin alueella. Aiheen tutkimuksille antoivat matalalentoaineistosta havaitut imaginäärianomaliat, joihin liittyi alhainen magneettisuus ja heikot reaalianomaliat. Kohteiden rapakalliopotentiaali varmistettiin VLF-R- ja gravimetrisillä maastomittauksilla, joiden jälkeen kohteissa suoritettiin iskuporanäytteenotto. Kolarin Vaattojärven kohteesta ei rapakalliota löytynyt. Sen sijaan Kittilän Kotavuoman ja Pelkosenniemen Kilpiaavan kohteista löytyi värillinen rapakallio hyvin paksujen maapeitteiden alta. Laboratoriotutkimukset osoittivat rapakallion sisältävän runsaasti kaoliniittia, mutta näytteiden vaaleus- ja keltaisuusarvot eivät täyttäneet pigmenttikaoliinin laatuvaatimuksia. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Kolari, Kittilä, Pelkosenniemi, Vaattojärvi, Kotavuoma, Kilpiaapa, matalalentomittaukset, VLF- R-menetelmä, gravimetrinen menetelmä, iskuporanäytteenotto, rapakallio, kaoliniitti Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Lapin lääni. Kolari; Vaattojärvi, Kittilä; Kotavuoma, Pelkosenniemi; Kilpiaapa Karttalehdet , , Muut tiedot Arkistosarjan nimi M19 Arkistotunnus Kokonaissivumäärä liitettä Kieli suomi Hinta Julkisuus

3 GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date Authors Panu Lintinen Type of report M19/2642,2734,3642/-00/1/82 Commissioned by Geological Survey of Finland Title of report Rapakalliotutkimukset Kolarin Vaattojärvellä, Kittilän Kotavuomalla ja Pelkosenniemen Kilpiaavalla Abstract During the Geological Survey of Finland carried out an investigation for weathered bedrocks at three locations in Central Lapland area. Reason for the investigation were electromagnetic out-of-phase anomalies detected by airborne geophysical methods. Further studies of the anomalies were done by geophysical ground measurements. Methods used were electromagnetic VLF-R- and gravity methods. As a result, considerable gravimetric minimums were recognized and these minimums were checked by percussion drilling. Weathered bedrock was found at two locations, Kotavuoma and Kilpiaapa. However, in both occurrences the weathered bedrock was strongly coloured. In addition it was lying under very thick glacial overburden. Furthermore, fairly high kaolinite contents shown by the laboratory tests were, however, associated with very low brightness and high yellowness values which did not meet the requirements for pigment grade kaolin. Keywords Kolari, Kittilä, Pelkosenniemi, Vaattojärvi, Kotavuoma, Kilpiaapa, airborne geophysical methods, VLF-R -method, gravity method, percussion drilling, weathered bedrock, kaolinite Geographical area Finland, Lapland. Kolari; Vaattojärvi, Kittilä; Kotavuoma, Pelkosenniemi; Kilpiaapa Map sheet , , Other information Report serial M19 Archive code Pages appendices Language finnish Price Confidentiality

4 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO Tutkimusten tausta Tutkimuskohteiden sijainti SUORITETUT TUTKIMUKSET Geofysikaaliset mittaukset Iskuporanäytteenotto Laboratoriotutkimukset JOHTOPÄÄTÖKSET JA AIHEIDEN ARVIOINTI...5 LIITTEET LIITTYY MATERIAALI

5 1 JOHDANTO Tutkimusten tausta Kohteiden tutkimukset käynnistyivät kevättalvella Tuolloin GTK:n Pohjois-Suomen aluetoimistossa otettiin käyttöön uudenlainen rapakallioiden etsintämenetelmä, jolla numeerisessa muodossa olevasta matalalentoaineistosta haetaan ATK:ta hyväksi käyttäen rapakallioille tyypillisiä geofysikaalisia piirteitä. Menetelmän suunnittelusta ja toteutuksesta vastasivat tutkimusassistentti Pertti Murtovaara sekä geofyysikko Eija Hyvönen. Menetelmällä haetaan alueita, joissa esiintyvät yhdessä alhainen magneettisuus (< nt), voimakas imaginäärikomponentti sekä heikompi reaalikomponentti (imaginääri/reaali >1). Parhaista kohteista tehdään VLF-R- ja gravimetriset maastomittaukset ennen mahdollista näytteenottoon ryhtymistä. 1.2 Tutkimuskohteiden sijainti Vaattojärven tutkimuskohde sijaitsee Kolarin kunnassa, Vaattojärven kylän luoteispuolella peruskarttalehdellä (liite 1.1). Kohteelta on matkaa Vaattojärven kylään noin 2 km ja Kolarin kirkonkylään maanteitse noin 25 km. Kohteelle pääsee lännestä metsäautotietä noin 500 metrin päähän. Kotavuoman tutkimuskohde sijaitsee Kittilän kunnassa noin 7 km Kittilän kirkonkylästä itään, välittömästi Kittilä-Sodankylä-tien eteläpuolella peruskarttalehdellä (liite 1.2). Maastoltaan kohde on märkää avosuota. Kilpiaavan tutkimuskohde sijaitsee Pelkosenniemen kunnassa noin 5 km Pelkosenniemen kirkonkylästä länsiluoteeseen peruskarttalehdellä (liite 1.3). Kohde sijaitsee laajan avosuon länsireunalla. Kohteen läheisyyteen ei kulje metsäautoteitä. Lyhin kulkureitti alueelle on lännestä Suvannon kylään johtavalta tieltä. 2 SUORITETUT TUTKIMUKSET 2.1 Geofysikaaliset mittaukset Vaattojärven imaginäärianomalia on noin 8 km pitkä ja 500 metriä leveä, lineaarinen luodekaakkosuuntainen anomalia. Sen poikki tehtiin kolme lounais-koillissuuntaista VLF-Rmittauslinjaa. Näistä keskimmäiseen tehtiin myös gravimetrinen mittaus, joka osoitti vyöhykkeeseen liittyvän negatiivisen painovoima-anomalian. VLF-R-mittaus puolestaan osoitti ominaisvastuksen hieman alenevan ja vaihekulman arvon vastaavasti hieman kohoavan vyöhykkeen keskiosassa suhteessa reunaosiin. Mittausten tulokset on esitetty liitteessä 3.1. Liitteestä 2.1 ilmenee keskimmäisen mittauslinjan sekä siihen suunniteltujen näytteenottopisteiden sijainti.

6 4 Kotavuoman tutkimuskohde sijaitsee laajan, muodoltaan epäsäännöllisen imaginäärianomalian itäosassa. Täällä anomalian poikki tehtiin pohjois-etelä -suuntainen VLF-R- ja gravimetrinen mittauslinja (liite 2.2, mittausten tulokset liitteessä 3.2). Mittaukset osoittivat vyöhykkeeseen liittyvän voimakkaan negatiivisen painovoima-anomalian, johon liittyi selvästi ympäristöään alhaisempi ominaisvastus ja kohonnut vaihekulman arvo. Laajan imaginäärianomalian länsiosaan, Pahkavuoman alueelle, tehtiin myös pohjois-eteläsuuntainen VLF-R- ja gravimetrinen mittaus. Täälläkin tulokset osoittivat vyöhykkeeseen liittyvän alhaisen ominaisvastuksen ja kohonneen vaihekulman arvon. Sen sijaan negatiivista painovoimaanomaliaa ei mittauksissa tavattu. Kilpiaavan kohteeseen liittyvä imaginäärianomalia on myös laaja-alainen ja varsin epäsäännöllisen muotoinen. Tämän anomalian poikki tehtiin kaksi pohjois-etelä-suuntaista VLF- R-mittauslinjaa. Lisäksi tehtiin lounais-koillis-suuntainen 6 km:n mittainen linja (mittaustulokset liitteessä 3.3). Itäisempään pohjois-eteläsuuntaiseen linjaan tehtiin myös gravimetraus. Tämän linjan sijainti sekä siihen suunnitellut näytteenottopisteet käyvät ilmi liitteestä 2.3. Mittaukset osoittivat vyöhykkeeseen liittyvän laaja-alaisen, kohtalaisen voimakkaan negatiivisen painovoima-anomalian, johon liittyi alhainen ominaisvastus sekä kohonnut vaihekulman arvo. Kaikissa kohteissa mittaustulokset antoivat aiheen olettaa, että anomaliat ovat rapakallioiden aiheuttamia. Tosin Vaattojärvellä rapakallioon viittaavat geofysikaaliset piirteet - negatiivinen painovoima-anomalia, alhainen ominaisvastus sekä kohonnut vaihekulman arvo - olivat varsin heikkoja. 2.2 Iskuporanäytteenotto Mittauksissa havaittuihin negatiivisiin painovoima-anomalioihin suunniteltiin iskuporanäytteenotto, joka toteutettiin maaliskuussa Kaikki suunnitellut reiät olivat pystyreikiä reikävälin ollessa 100 metriä. Kalustona käytettiin Suomen Malmi Oy:n Paanakairausyksikköä, joka oli varustettu wireline-näytteenottimella. Seuraavassa kuvataan lyhyesti näytteenoton tulokset. Tarkemmat porausnäytekuvaukset ovat tämän raportin lopussa liitteessä 4. Vaattojärvelle suunniteltiin kuusi reikää, joista neljä sijaitsi mittauslinjalla ja kaksi 100 metriä linjan molemmin puolin (liite 2.1). Suunnitelluista rei=istä toteutettiin vaatimattomista tuloksista johtuen ainoastaan kolme - reiät R302, R303 ja R304. Yhdestäkään reiästä ei löytynyt edes merkkiä rapakalliosta. Sen sijaan anomalian keskeltä reiästä R303 tavattiin 25 metrin paksuinen hiekkakerros maapeitteiden kokonaispaksuuden ollessa 36 metriä. Muissa rei=issä maapeitteet olivat huomattavasti ohuempia. Maaputkeen jääneiden kivenkappaleiden perusteella pohjakivi on karkearakeista punaista graniittia. Kotavuomalle suunniteltiin 10 reikää. Eteläisintä reikää lukuun ottamatta kaikki reiät sijaitsivat mittauslinjalla (liite 2.2). Näytteenotto toteutettiin suunnitelman mukaisesti. Ainoastaan yhdessä reiässä (R305) tavattiin 4 metriä paksu rapakallio, jonka päällä oli peräti 36 metriä paksut maapeitteet. Rapakallio oli asultaan raitainen ja melko voimakkaasti värillinen. Muissa rei=issä maapeitteiden paksuus oli metriä paksuimpien peitteiden sijaitessa näytteenottoprofiilin keskellä. Maapeitteen laadulle oli tyypillistä, että pinnassa oli metriä paksu mutavaltainen kerros lajittuneita maalajeja, joiden alla oli joko kova kallio tai moreeni.

7 Kilpiaavalle suunniteltiin 10 reikää, jotka kaikki sijaitsivat mittauslinjalla (liite 2.3). Suunnitelluista rei=istä ainoastaan kolme (R404, R406 ja R408) toteutettiin. Rei=issä R406 ja R408 tavattiin rapakallio, joka oli asultaan raitaista tai laikukasta ja väriltään punaista ja/tai vihreää. Maapeitteet olivat kauttaaltaan erittäin paksuja (36-42 m). Kaluston puutteellisesta tehosta johtuen ainoastaan noin 5 metrin näyte rapakallion pinnasta saatiin talteen, eikä rapakallion kokonaispaksuutta saatu selvitettyä Laboratoriotutkimukset Kotavuomalta ja Kilpiaavalta lähetettiin kummastakin yksi näyte analysoitavaksi GTK:n teollisuusmineraalilaboratorioon Espooseen. Kotavuomalta lähetettiin ainoa tavattu rapakallionäyte reiästä R305. Kilpiaavalta lähetettiin puolestaan reiän R406 näyte, joka oli väriltään reiän R408 näytettä vaaleampi. Näytteistä erotettiin aluksi laskeuttamalla <20 μm fraktiot, joista mitattiin vaaleus ja keltaisuus Minolta CR200-värimittarilla. Tulokset kalibroitiin ISO-arvoja vastaaviksi. Näytteistä tehtiin lisäksi XRF- ja XRD-analyysit sekä raaka- että <20 μm fraktioista. Raakanäytteiden raekokojakaumat määritettiin sedigraafilla. Molemmissa näytteissä vaaleusarvot olivat noin 35 eli kovin alhaiset ja keltaisuusarvot puolestaan korkeat, mikä oli nähtävissä jo silmämääräisen tarkastelun perusteella. Kotavuoman näytteessä kaoliniittipitoisuus oli raakanäytteessä 35 % ja <20 μm näytteessä 45 %. Plagioklaasin määrä oli huomattavan korkea; vielä hienofraktiossakin 35 %. Lisäksi esiintyi kvartsia, kalimaasälpää, kiillettä ja hematiittia sekä raakanäytteessä että hienofraktiossa. Kemiallisessa koostumuksessa oli silmiinpistävää natriumin korkea määrä (>4 % Na 2 O), joka todennäköisesti johtuu albiittisesta plagioklaasista. Korkea SiO 2 -pitoisuus sekä alhainen Al 2 O 3 -pitoisuus hienofraktiossa heijastavat kvartsin ja plagioklaasin runsautta. Kilpiaavan näytteessä kaoliniittipitoisuudet olivat varsin korkeita; raakanäytteessä 65 % ja <20 μm näytteessä 75 %. Kaoliniitin lisäksi hienofraktio sisälsi 10 % hematiittia, 5 % kvartsia sekä vähäisiä määriä plagioklaasia, kalimaasälpää, kiillettä, smektiittiä ja dolomiittia. Korkea hematiittipitoisuus heijastui raudan määrässä (>5 % Fe 2 O 3 ). Hienofraktiossa SiO 2 -pitoisuus oli varsin korkea (48 %) ja alumiinipitoisuus vastaavasti alhainen (30 %). 3 JOHTOPÄÄTÖKSET JA AIHEIDEN ARVIOINTI Vaattojärvellä negatiivinen painovoima-anomalia oli ilmeisesti paksujen hiekkaisten maapeitteiden aiheuttama. Toisaalta hiekkakerrokset eivät selitä VLF-R -mittausten osoittamaa alhaista ominaisvastusta ja kohonnutta vaihekulmaa. Tosin nämä piirteet ja niiden vaihtelut olivat varsin heikkoja. Vyöhykkeeseen saattaakin liittyä kallioperän ruhjevyöhyke, joka lisää kallioperän sähkönjohtavuutta ja alentaa tiheyttä. Kotavuomalla negatiivinen painovoima-anomalia oli ilmeisesti myös paksujen maapeitteiden aiheuttama. Tosin painovoimaminimi oli varsin voimakas, joten myös reiän R305 ohut rapauma sekä kivilajivaihtelut lienevät vaikuttaneet anomalian muotoon ja suuruuteen. Alhainen ominaisvastus ja korkea vaihekulma sen sijaan ovat saattaneet aiheutua epätavallisen paksuista mutavaltaisista maakerroksista, jotka ovat kohteelle tyypillisiä.

8 Kilpiaavalla negatiivinen painovoima-anomalia on sekä rapakallion että maapeitteiden aiheuttama. Alhainen ominaisvastus ja korkeahko vaihekulma puolestaan lienevät rapakallion aiheuttamia. Tosin paksut maapeitteen selvästi heikentävät näitä ominaisuuksia. 6 Vaattojärvellä ei löydetty minkäänlaista viitettä rapakalliosta. Kotavuomalla rapakalliota löydettiin ohuelti, vain yhdestä reiästä ja hyvin paksujen maapeitteiden alta. Kilpiaavalla rapakallion paksuutta ei saatu selville. Kuitenkin maapeitteiden paksuus oli täälläkin erittäin suuri ja lisäksi alue on sekä sijainniltaan syrjäinen että maastollisesti vaikea. Lisäksi molempien kohteiden näytteet olivat laboratoriotutkimusten perusteella varsin heikkolaatuisia. Edellä esitettyjen seikkojen perusteella aiheiden tutkimuksia ei ole syytä jatkaa, vaan on keskityttävä lupaavampien aiheiden etsimiseen. LIITTEET Liite 1. Tutkimuskohteiden sijainti 1: mittakaavaisella kartalla 1.1 Vaattojärvi 1.2 Kotavuoma 1.3 Kilpiaapa Liite 2. Mittauslinja ja siihen suunnitellut näytteenottopisteet 1: mittakaavaisella kartalla 2.1 Vaattojärvi 2.2 Kotavuoma 2.3 Kilpiaapa Liite 3. VLF-R- ja gravimetristen maastomittausten tulokset 3.1 Vaattojärvi 3.2 Kotavuoma 3.3 Kilpiaapa Liite 4. Porausnäytekuvaukset 4.1 Vaattojärvi 4.2 Kotavuoma 4.3 Kilpiaapa LIITTYY -MATERIAALI Matalalentomittausaineisto ja -kartat, kairasydännäytteet, analyysiraportit Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 Liite 4.1. Porausnäytekuvaus, VAATTOJÄRVI vesihuuhtelu = näyte otettu huuhteluveden mukana tulevasta murskeesta tai maalajista R302 X = , Y = ,0 turve - hiekka -7,0 moreeni -13,0 hiekka -14,7 kivinen moreeni -17,0 kallio vesihuuhtelu / graniitti R303 X = , Y = ,0 turve - hieno hiekka -8,0 kivinen moreeni -9,5 normaali moreeni -34,0 hiekka -36,0 moreeni -37,0 kallio vesihuuhtelu / karkea, punertava, graniittinen R304 X = , Y = ,0 hiekka -24,5 moreeni -27,5 kallio

19 Liite 4.2. Porausnäytekuvaus, KOTAVUOMA vesihuuhtelu = näyte on otettu huuhteluveden mukana tulevasta murskeesta tai maalajista otin = näyte otettu wireline-näytteenottimella ls = loppusyvyys R301 X = , Y = ,0 siltti -15,1 kallio vesihuuhtelu / 11,2-12,7 / vihreä soija, hieman rapautunut tai ruhjeinen vesihuuhtelu / 12,7-14,2 / vihreä soija, edellistä kovempi vesihuuhtelu / 14,2-15,1 / vihreä soija, terveen kova kallio R302 X = , Y = ,0 siltti -10,0 vihreäkivipulteri -10,5 siltti -14,2 kallio vesihuuhtelu / 10,9-11,9 vesihuuhtelu / 11,9-12,8 / hyvin hienojakoinen, tumma vesihuuhtelu / 12,8-14,2 R303 X = , Y = ,4 siltti -15,4 moreeni -20,2 kallio vesihuuhtelu / 15,4-17,4 vesihuuhtelu / 17,4-18,8 vesihuuhtelu / 18,8-20,2 R304 X = , Y = ,5 siltti ja hiekka vesihuuhtelu / 11,5-12,5-15,2 moreeni -15,7 kivinen moreeni -23,3 kallio vesihuuhtelu / 15,8-17,4 vesihuuhtelu / 19,0-20,0 vesihuuhtelu / 20,0-21,8 vesihuuhtelu / 21,8-23,3 R305 X = , Y = ,5 muta -3,0 hiekka -16,4 siltti/savi -30,0 moreeni -36,0 siltti -40,2 kallio otin / 38,6-39,6 / raitainen tai juomuinen rapakallio. Värit 38,6-40,3 vaaleanvihreä, keltainen ja valkoinen. Näyte osin palasina.

20 -41,0 kova kallio otin / 39,6-39,9 / kuten edellä otin / 39,9-40,3 / kuten edellä R306 X = , Y = ,0 muta -4,2 hiekka -7,0 savi/siltti -11,0 hiekka -29,0 kivinen moreeni vesihuuhtelu / 16,4-17,9 vesihuuhtelu / 19,5-21,5 otin / ,4 lieju -36,5 kallio R307 X = , Y = ,0 muta -2,7 hiekka -9,5 savi/siltti -41,2 moreeni otin / 35,0-36,0 / harmaan ruskea otin / ls 41,2 / ruosteenkeltainen -41,7 kallio R308 X = , Y = ,0 muta -8,5 hiekka -12,0 moreeni otin / ls 11,80-15,7 kallio vesihuuhtelu / 12,3-15,7 R309 X = , Y = ,5 muta -14,0 hiekka -26,6 moreeni -30,0 kallio vesihuuhtelu / 26,6-30,0 R310 X = , Y = ,0 muta -7,0 hiekka -15,3 moreeni otin / ls 15,1 / kirkkaanvihreä, voi olla rapakallio -16,7 kallio

21 Liite 4.3. Porausnäytekuvaukset, KILPIAAPA otin = näyte otettu wireline-näytteenottimella R404 X = , Y = Syvyys Maa- /kiviainestyyppi Menetelmä/näyteväli/-kuvaus -1,5 turve -4,8 muta/hiekka -42,0 moreeni -43,5 kallio pussinäyte 43,0-43,5 R406 X = , Y = Syvyys Maa- /kiviainestyyppi Menetelmä/näyteväli/-kuvaus -2,5 muta -42,0 moreeni otin / 41,5-42,0 / vihertävän harmaa silttinen moreeni -47,5 rapauma 44,0-45,0 / vaaleanvihreä-vaaleanharmaa, lopussa 44,0-47,5 hieman punertava. Alussa valkoisia laikkuja ja raitoja 45,0-46,0 / hukka 0.35 m. Näyte alussa ja lopussa murusina. Väri pääosin punertava tai vihertävä, alussa myös valkoisia raitoja. 46,0-46,8 / Näyte muusia. Väri punaruskea. 46,8-47,5 / Väri vihertävä ja/tai punertava. Paikoin myös valkoisia raitoja ja linssejä. Kaikki rapakallionäytteet on otettu iskutangoilla R408 X = , Y = Syvyys Maa- /kiviainestyyppi Menetelmä/näyteväli/-kuvaus -2,0 muta -12,7 hiekka/siltti -36,5 moreeni otin / 25,0-27,0 / savinen, vaalean harmaa -42,4 rapauma 37,2-38,0 / vihreä, sisältää karkeaa kiillettä. Näyte muusia. 38,0-38,5 / vaalean vihertävä/harmaa. Näyte muusia. 38,5-39,2 / Punavihreä rapakallio. Kovempia fragmentteja mukana. Näyte ehjää sydäntä. 39,2-40,2 / Kuten edellä, paitsi hieman tummempi. Näyte paikoin murusina. 40,2-40,9 / hukka 0.35 m. Kuten edellä 40,9-41,8 / hukka 0.55 m. Kuten edellä. 41,8-42,4 / punavihreä rapakallio. Näyte muusia. Kaikki rapakallionäytteet on otettu iskutangoilla