M 19/3433/-71/1/85 Koskee : 3433 01, 04 3344 03, 06 otkamo R. Alviola 15.4.-71 otkamon Kalliojärven pegmatiittialueen tutkimukset vuosina 1969-1970 Kajaanin talousalueen teollisuuskiviä ja -mineraaleja koskevien tietojen kokoaminen ja selvittely aloitettiin valtiongeologi E. Aurolan määräyksestä vuonna 1969. Tähän työhön liittyen on suoritettu pegmatiittitutkimuksia Kajaanin graniittialueella ja sen ympäristössä. Kompleksipegmatiitteja tiedettiin esiintyvän Kajaanin talousalueella ainakin Kajaanin länsipuolella Koutaniemessä ja Kajaanin kaakkois. puolella ; Laakajärven ja Jormasjärven välisellä alueella (kuva 1, sivu 2). Koutaniemen pegmatiittiosueet tutkittiin vuonna 1969 (R. Alviola M 17/Kaj mlk-69/1/85) ja tutkimuksia laajennettiin vuonna 1970 (R. Alviola M 19/3431/-71/1/85). Laakajärven koillispuolella sijaitsevaa pegmatiittijuonivyöhykettä käsitellään tässä raportissa. Tutkimusalue sijaitsee 7-8 km kaakkoon Kajaanin kaupungista (kuva 1, sivu 2) Kajaanin graniittialueen ja Kainuun liuskealueen välissä. Liitteenä olevan paljastumakartan alueesta (liite 4), joka on noin 5 km x 6 km on tutkittu tähän mennessä vain kartalle merkittyjen paljastumien rajoittama alue eli vyöhyke, josta pegmatiittijuonia on näyttänyt löytyvän. Kaikki kartalle merkityt pegmatiittijuonet ovat mineralogisesti kompleksisia, toisin sanoen ne sisältävät joko berylliä tai berylliä ja Nb, Ta-mineraaleja. Tutkimusalueella esiintyy myös joitakin kapeita, mineralogisesti yksinkertaisia pegmatiittijuonia, mutta niihin ei ole tutkimusten tässä vaiheessa kiinnitetty suurempaa huomiota.
- 2 - Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti ~~ -,olo oaisniemi ~` ~ti ~ ti ~ ti Kive drvl _~ + P åm 1J1jll I' ' «I 1 ' ( + dj I X, ( tijörvi >L~. '-' ti ) j 7165 y ), s J I I J J r I J J r I r I 1 ' U~ p I r Vuolijok j J ' x Otonmöki + + II f I r, " k - '~ r i X % I + + + p + + + + I r J'.t -' ' r I I J I f I I I + f j J J r r f s f,+ r I f f fj ; y ~ jx...j f + s f + / + Katap ~+ / A /~ '} ~~ r J r I f +. + +- ; f + ~~\ Imua ~. &,,.. :Nwjiir L ~~\ Oh~05 m p!ttll I11 ( `.~ JOriiOOIVI, 1, > ti otko 5 ti, i~ ti 1 ~ -.'. ~ J J J, I I i x. :: f ukevo\ _ ' JJ I K K ti :.f,. tixl 5~ 5 ~ Loa o)örv, 5 ~ ~` ~+ \ Kolliopero uomen geol. yleiskarton (lehdet C4 jad4 ) mukaan Nuorempi graniitti i Kvortsiitti f Vanhempi graniitti. L~ Metabosiitti. erpentiniitti Gobro dioriitti ~- Groniittigneissi Gneissigroniitti Kiillegneissi,-liuske fylliitti, suonigneissi 0 10 20 30 40 50 km i I I 1 Vuonna 1969 suorittivat tutkimusalueella geologista kartoitusta geologi R. Alviola 24. 7. - 1. 8. ja kesäharjoittelija J. Jokinen 2. 8. - 20. 8. sekä vuonna 1970 geologi R. Alviola 13. 8. m 27. 8. ja detaljikartoitusta 10. 9. - 16. 9. sekä näytteenottoa 22. 9. - 24. 9. 1970.
- 3 - Aikaisemmat tutkimukset Ensimmäiset tutkimusalueen pegmatiittijuonia koskevat havainnot teki W. W. Wilkman vuonna 1902 suorittaessaan kallioperäkartoitusta otkamon pitäjän lounaisosassa. Laatimansa uomen geologisen yleiskartan, lehti C4, Kajaani selityksessä vuodelta 1931 hän toteaa e. m. tutkimusten perusteella (sivulla 231), että Jormasjärven lounaispuolella (kuva 1, sivu 2) on granaattigneissin mutkassa N--suuntaisena juonimuodostumana harmaan valkeata muskoviittipegmatiittia ja että "täältä E päin on graniittigneississä lukuisina juonina vaalean punaista pegmatiittia". uomen Malmi Oy suoritti malmitutkimuksia otkamon kunnan länsiosassa vuonna 1961. Näiden tutkimusten yhteydessä löytyi Mustalammen koillispuolelta (liite 4) berylliä ja kolumbiittia sisältävä pegmatiittijuoni. Vuosina 1962-1963 yhtiö suoritti alueella geologista kartoitusta, jolloin löytyi lisää kompleksipegmatiittijuonia. Itäisimmät näistä pegmatiittijuonista näkyvät Eero Nenosen laatimalla otkamon Talvivaaran alueen kallioperäkartalla (Eero Nenonen, 1964 : otkamon Talvivaaran ympäristön kivilajeista, niiden stratigrafiasta ja tektoniikasta. Pro gradu-työ, Helsingin yliopisto). Pro gradutyössään Eero Nenonen antaa lyhyen yleiskuvauksen tutkimistaan komplek s ipe gmatiittijuoni sta. Geologisen tutkimuslaitoksen kesäharjoittelija T. Lammela tutki elokuussa 1963 graniittipegmatiitteja onkajärven ja Kajaanin välisellä alueella. Tässä yhteydessä hän tutustui Mustalammen koillispuolella sijaitseviin pegmatiittijuoniin. T. Lammelan mukaan oli uomen Malmi Oy :n' tutkimuksissa löytynyt tien vieressä sijaitsevasta pegmatiittijuonesta berylliä ja kolumbiittia. (raportti, koonnut R. aikkonen T. Lammelan kenttähavaintojen mukaan : Kiteen, Parikkalan ja Kajaanin mlk :n pegmatiittitutkimukset kesällä 1963, sivut 13-18). Lammelan mukaan esiintymä ei ole taloudellisesti merkittävä beryllin
- 4 - suhteen, mutta on muskoviittiesiintymänä käyttökelpoinen. Tutkimusalueen kivilajit Kvartsiitti Tutkimusalue sijaitsee, kuten edellä on mainittu Kajaanin graniittialueen ja Kainuun liuskevyöhykkeen välissä. Liuskevyöhykettä reunustavat kvartsiittijaksot. Liuskevyöhykkeen länsipuolella sijaitsevan kvartsiittijakson länsireuna näkyy liitteenä olevan paljastumakartan (liite 4) itäosassa kahdella paljastumalla. Pohjoinen kvartsiittipaljastuma on tumman harmaata juovaista kvartsiittia ja eteläinen tumman harmaata, liuskeista arkoosikvartsiittia. Kentällä suoritetun värjäyskokeen perusteella voidaan arvioida arkoosikvartsiitissa olevan noin puolet kvartsia, 1/3 kalimaasälpää ja loput plagioklaasia. Amfiboliitti ja sarvivälkegneissi Liitteenä olevan paljastumakartan alueella on noin 30 paljastumaa suuntautunutta tai liuskeista sarvivälkerikasta kiveä, josta on käytetty kenttänimeä amfiboliitti tai sarvivälkegneissi raekoon mukaan. W. W. Wilkman käyttää näistä kivilajeista nimeä metabasiitti ja E. Nenosen käsityksen mukaan ne ovat metadiabaaseja. Graniittignei s si Kaikki tutkimusalueen pegmatiittijuonet sijaitsevat erilaisten gneissien muodostaman pohjagneissin eli graniittigneissin alueella. Tavallisesti graniittigneissi on valkeaa tai punertavaa, heikosti suuntautunutta kivilajia, jonka raekoko on 0. 1-2 mm. Usein graniittigneissi on karkearakeisempaa, raekooltaan 1-5 mm. ja paikoin graniittigneissi saattaa olla hyvin karkearakeista "pegmatiittigneissiä". Pegmatiitti-
- 5 - gneissin raekoko on useita senttimetrejä ja siihen liittyy kirjograniittisia osueita. Pegmatiittigneissiä tavataan alueella alminen- Kuusilampi-Kalliojärvi hienorakeisen graniittigneissin ohella. Tavallisesti graniittigneississä on vain vähän kiillettä, joka on pääasiassa biotiittia. Lähinnä tutkimusalueen itäosassa, mutta myös muualla esiintyy kiillerikkaampaa harmaata kiillegneissiä tai kiilleliusketta. Paikallisesti voi kiillegneississä esiintyä kloriittirikkaita välikerroksia. Tällainen kloriittiliuskevälikerros on tavattu Mustalammen itäpuolelta. Kuusilammen ja Rahvaansuon välisellä alueella graniittigneississä on välikerroksina kvartsiittia, joka on paikoin maasälpä- ja/tai serisiittipitoista. Pe gmatiittijuonet Tähän mennessä tutkitulta alueelta on löydetty 35 pegmatiittijuonta, joista 8 lienee mineralogisesti yksinkertaista ja 27 mineralogisesti kompleksista pegmatiittijuonta. Yksinkertaisissa pegmatiittijuonissa on kalimaasälpää, plagioklaasia, kvartsia ja muskoviittia. Kompleksipegmatiittijuonissa on lisäksi kaikissa berylliä ja ainakin yhdeksässä Nb, Ta-mineraaleja. Mustaa turmaliinia on löytynyt vain kahdesta kompleksipegmatiittijuonesta ja lisäksi kahdelta graniittigneissipaljastumalta pienten kvartsijuonten yhteydestä. Kaikkien tähän mennessä tunnettujen pegmatiittijuonten sivukivi on graniittigneissi ja niitä esiintyy kaikissa graniittigneissityypeissä. Useimmat pegmatiittijuonista (22 kpl) ovat sivukiven liuskeisuutta leikkaavia juonia. Liuskeisuuden suuntaisia juonia on todettu 8 kpl. Viidessä tapauksessa ei juonen pituus suuntaa ole voitu määrittää. Alueella esiintyy myös juonia, joiden kulkusuunta muuttuu useita kertoja leikkaavasta liuskeisuuden suuntaiseksi ja liuskeisuuden
6 suuntaisesta jälleen liuskeisuutta leikkaavaksi juoneksi. Kun vielä eri suuntaiset juonet leikkaavat toisiaan syntyy monimutkaisia pegmatiittijuoniverkostoja (liitteet 1 ja 2). Pegmatiittijuonten kaade vaihtelee 60-90 (8 havaintoa) ja graniittigneissin liuskeisuuden kaade on tavallisimmin 65-90 W tai NE (11 havaintoa). Koska kaadehavaintoja on vähän tarkastellaan kuvassa 2 vain liuskeisuuden ja pegmatiittijuonten kulkusuuntia. Kuva 2. Pegmatiittijuonten pituussuunnat (kuva 2a, 30 havaintoa) ja liuskeisuuden kulkusuunnat otkamon Kalliojärven alueella (kuva 2b, 50 havaintoa). Kuva 2a Kuva 2b 340 20 340 N 320 40 320 40 220-140 220 ' 140 200 160 200 160 Tutkimusalueen pegmatiittijuonet ovat yleensä varsin kapeita ja pitkiä. Leveimmät pegmatiittijuonet ovat noin 10 m leveitä ja pisimmät 100-150 m pitkiä (paljastuneen osan pituus). Pegmatiittijuonet voidaan ryhmitellä koon mukaan seuraavasti :
- 7 - Taulukko 1. otkamon Kalliojärven pegmatiittijuonten jakaantuminen koon mukaan. Pegmatiittijuonten leveys alle 1 m 1-5 m yli 5 m yhteensä yk s inke rt. p e gm. 6 kpl 1 kpl 1 kpl 8 kpl kompleksipegmat. 12 " 11 11 4 " 27 yhteensä 18 kpl 12 kpl 5 kpl 35 kpl Pegmatiittijuonten pituus alle 5 m 5-20 m yli 20 m yhteensä yksinkert. pegm. 5 kpl 2 kpl 1 kpl 8 kpl kompleksipegmat. 4 " 12 " 11 " 27 " yhteensä 9 kpl 14 kpl 12 kpl 3 5 kpl otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonien päämineraalit ovat : kalimaasälpä, plagioklaasi, kvartsi ja muskoviitti. Kalimaasälpä on vaalean punaista, joskus punaista pertiittistä kalimaasälpää ja kirjomaasälpää. Liitteenä olevan paljastumakartan kaakkoisnurkassa on kaksi pegmatiittijuonta, joissa kalimaasälpä on väriltään valkeaa-ruskean harmaata. Kalimaasälvän raekoko vaihtelee 0. 5-10 cm :iin. Poikkeuksellisesti raekoko voi olla suurempikin kuten esimerkiksi Rahvaansuon etelä- ja länsipuolella sijaitsevien pegmatiittijuonien karkearakeisissa osissa, joissa kalimaasälvän raekoko on 50-60 cm. Plagioklaasi on väriltään vaalean punaista tai valkeaa. en raekoko vaihtelee yleensä 0. 5-1 cm :iin. Paitsi tavallista plagioklaasia esiintyy kompleksipegmatiittijuonissa usein myös liistakkeista valkeaa tai vaalean punaista cleavelandiittia (~ 0. 2 x 3-5 mm) ja valkeaa, hienokiteistä (~ 0. 1-0. 2 mm), sokerimaista albiittia. Pegmatiittijuonissa on helppo nähdä, miten sokerimainen albiitti syrjäyttää kalimaasälpää : valkea albiittikuori ympäröi pyöreäksi syöpynyttä
8 vaalean punaista kalimaasälpäkidettä ja valkeita albiittikielekkeitä tunkeutuu lohkorakoja pitkin kalimaasälvän sisään. Kvartsi on useimmiten väriltään harmaata, mutta myös vaalean ruskea kvartsi on varsin tavallista. Useissa pegmatiittijuonis sa on sekä harmaata että vaalean ruskeaa kvartsia. Kvartsi on massamaista ja suhteellisen tasaisesti jakaantunut koko pegmatiittijuonen alueelle. Vain hyvin karkearakeisten osueiden yhteydessä kvartsi esiintyy kasaumina tai pahkuina. Muutamissa pegmatiittijuonissa kvartsilla näyttää olevan pyrkimys esiintyä myös omamuotoisena. Omamuotoisuutta tavoittelevat kiteet ovat vaalean ruskeaa kvartsia. Kaikki tähän mennessä tutkitut pegmatiittijuonet otkamon Kalliojärven alueella ovat muskoviittikiilteisiä. Muskoviittipakkojen läpimitta vaihtelee yleensä 0. 5-3 cm :iin, suuremmat kiillepinkat ovat harvinaisia. Muutamissa pegmatiittijuonissa muskoviitti esiintyy, paitsi kiillepakkoina muiden pegmatiittimineraalien joukossa, myös kvartsimu skoviittika s aumina. otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonissa esiintyy varsin vähän aksessorisia mineraaleja : - tavallisia aksessorisia mineraaleja ovat berylli, granaatti, Nb, Ta-mineraalit ja apatiitti harvinaisia aksessorisia mineraaleja ovat turmaliini, biotiitti ja rikkikiisu, joita on tavattu vain yhdestä tai kahdesta pegmatiittijuonessa. Tutkimusalueen kaikissa kompleksipegmatiittijuonissa on vaihtelevassa määrin berylliä. Berylli on yleensä väriltään vihertävän kellertävää, usein ruskean kuoren peittämää ja pienikiteistä. Berylliprismojen läpimitta on harvoin yli 10 mm, tavallisesti se on vain 1-5 mm. uurimmat beryllikiteet esiintyvät pegmatiittijuonten karkearakeisimmissa osissa. Pegmatiittijuonten sokerimaista albiittia sisältävissä
9 osueissa ja luiroissa on varsin runsaasti hienorakeista berylliä ($ 1-3 mm). Kuten edellä on mainittu ovat beryllikiteet usein ruskean rapautumiskuoren peitossa. Kolmessa pegmatiittijuonessa on pitkänomaisia, vaalean ruskean, huokoisen aineksen täyttämiä putkia. Tällaisesta töhkästä on silti identifioitu berylli (röntgenografisesti, P. Kallio). Kahdesta pegmatiittijuonesta on tavattu keltaisen beryllin ohella pari pientä kidettä (~ 1-2 mm), kirkasta läpinäkyvää, vaalean vihreää berylliä, yhdestä pegmatiittijuonesta tumman vihreää ja yhdestä harmaata berylliä. Nb, Ta-mineraaleja on tavattu vähäisessä määrin yhdeksästä pegmatiittijuonesta. Yleisin Nb, Ta-mineraali on kolumbiitti, paljon vähemmän lienee tantaliittia ja tapioliitti on todettu vain yhdestä juonesta. Kolumbiittikiteet ovat muodoltaan levymäisiä, tantaliittikiteet sauvamaisia ja tapioliittikiteet pölkkymäisiä. Kolumbiittilevyjen paksuus vaihtelee 1-3 mm :iin ja läpimitta 3-25 mm :iin. Tantaliittiprismat ovat poikkileikkaukseltaan 1 mm :n suuruusluokkaa ja tapioliitti on tantaliittiin verrattuna varsin karkeakiteistä ; suurin kide on noin 7 mm :n läpimittainen. Eräästä kolumbiittikiteestä, joka on peräisin Mustalammen itäpuolella sijaitsevasta pegmatiittijuonesta on tehty kemiallinen analyysi mikroanalysaattorilla. Analyysin tulos esitetään taulukossa 2. Taulukko 2. Kemiallinen analyysi FeO 9. 5 % kolumbiitista, otkamo, Mustalammen MnO 7. 8 " itäpuoli. Analysoinut mikroanaly- Nb 2 0 5 48. 2 " saattorilla B. altikoff, 1971 Ta 2 0 5 31. 7 " 97. 2 %
Alueen pegmatiittijuonissa on yleisesti punaruskeaa granaattia. Granaattia esiintyy miltei poikkeuksetta sokerimaisen albiitin yhteydessä, jolloin se on hyvin pienikiteistä (gi alle 1 mm). Vain harvoin tavataan suurempia granaattikiteitä : suurimmat (~ alle 2 cm) löytyvät albiittiosueiden ulkopuolelta, pegmatiittijuonten karkearakeisimmista osista. Granaatista mitatut ominaisuudet : taitekerroin = 1. 80, ominaispaino = 4. 22 ja a = 11. 57 viittaavat lähinnä koostumukseen : 0 70 % spessartiinia, 30 % almandiittia, mikä on tavallinen pegmatiittien granaatin koostumus. Granaattikiteiden reunat ovat usein vihertävän ruskeat ; toisinaan koko granaatti on muuttunut vihertävän ruskeaksi, joskus vihertävän mustaksi, pehmeäksi mineraaliksi. Röntgenograafisesti on todettu (P. Kallio) muuttumistuloksen olevan kiillettä : vihertävän ruskeat rakeet on identifioitu muskoviitiksi ja vihertävän mustat kloriitiksi. Muutamissa pegmatiittijuonissa esiintyy vähäisessä määrin sinivihreää apatiittia. uurimmat apatiittikasaumat ovat 1-2 cm läpimitaltaan. Turmaliini on harvinainen mine raali otkamon Kallioj ärven pegmatiittialueella. Mustaa turmaliinia on löydetty tähän mennessä vain kahdesta pegmatiittijuonesta. Molemmat turmaliinipitoiset juonet sijaitsevat Mustasuon pohjoispuolella. Toisesta turmaliinipitoisesta juonesta on löytynyt tapioliittia. Lisäksi turmaliinia on tavattu kahdelta peg matiittigraniittipalja a stumalta. Louhittaessa näytettä kemiallisia analyysejä varten havaittiin, että mu skoviitti suomuj en välistä saattaa joskus löytää vähän biotiittia. Bio - tiitin kokonaismäärä pegmatiittijuonissa on kuitenkin erittäin pieni. Kahdessa pegmatiittijuone s sa ; Rahvaansuon eteläpuolella sijaitsevassa suuressa juonessa ja maantien leikkaama s sa pegmatiittijuone s sa voi nähdä noin 1 cm :n läpimittaisia rikkikiisukasaumia ja onteloita, joista kiisu on ilmeisesti rapautunut pois.
Pegmatiittijuonten rakenteesta ja esiintymisestä Kaikkien tutkimusalueen pegmatiittijuonten kontakti sivukiveen on terävä. ilti pegmatiittisen sulan tunkeutuminen sivukiveen on ollut ainakin jossain määrin aktiivista, sillä kahdessa pe gmatiittijuone s sa nähdään teräväsärmäisiä sivukiven murtokappaleita. Toinen näistä juonista on sivukiven liuskeisuutta leikkaava ja toinen liuskeisuuden suuntainen pegmatiittijuoni. Pääosa tutkimusalueen pegmatiittijuonista on mineralogisesti kompleksisia pegmatiitteja. Kaikki muut pegmatiittijuonet ovat sekä mineralogisesti että rakenteellisesti yksinkertaisia. Kompleksipegmatiiteissakaan ei ole todettu esiintyvän varsinaisia vyöhykkeellisiä pegmatiittijuonia. Vain yhdessä juonessa nähdään selvästi raekoon kasvavan juonen reunasta keskelle päin. Tämän juonen reunoilla ovat muskoviittipinkat ja kvartsiluirot asettuneet kohti suoraan kontakstia vastaan. ilti mineralogisesti kompleksisissa pegmatiiteissa on havaittavissa rakenteellisesti kompleksisia piirteitä : syrjäytysmuodostumia. Kompleksisten pegmatiittijuonten kiteytyminen on siten tapahtunut ainakin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa pegmatiittista magmaa tunkeutui alueella esiintyviin rakoihin (kaliumvaihe). Tällöin kiteytyi kalimaasälpää, kvartsia, plagioklaasia, muskoviittia, granaattia ja berylliä. Tämän jälkeen pegmatiittijuoniin tunkeutui natriumia ja harvinaisia alkuaineita mm. berylliumia, niobiumia ja tantaliumia sisältävää sulaa (natriumvaihe), joka reagoi aikaisemmin kiteytyneen pegmatiitin kanssa. Tässä vaiheessa muodostui cleavelandiittia ja sokerimaista albiittia, joka syrjäytti kalimaasälpää. Lisäksi natriumvaiheen aikana kiteytyi kvartsia, muskoviittia, berylliä, kolumbiitti-tantaliittia, tapioliittia, granaattia ja apatiittia. Natriumvaiheen aikana tai sen jälkeen lienee tapahtunut granaatin muuttuminen kiilteeksi, beryllin "rapautuminen" sekä sulfidipitoisten liuosten tunkeutuminen pegmatiittiin, jolloin kiteytyi rikkikiisua.
Tähän mennessä löydetyt pegmatiittijuonet sijaitsevat graniittigneissin alueella noin 4. 6 km pitkässä ja 0. 4 km leveässä vyöhykkeessä. Pegmatiittijuonet ovat pitkiä ja kapeita, ilmeisesti raontäytteitä. Noin 1/3 juonista on liuskeisuuden suuntaisia ja 2/3 liuskeisuutta leikkaavia. Leikkaavien juonien pituus suunta muodostaa noin 60 0 kulman graniittigneissin liuskeisuuden kanssa (kuva 2, sivu 6). Kun ympäristön geologiaa on tutkittu tuskin ollenkaan ei ole syytä käsitellä pegmatiittijuonien suhdetta alueen tektoniikkaan. Detaljikartoitus ja kemialliset analyysit yksyllä 1970 detaljikartoitettiin neljä pegmatiittijuonta otkamon Kalliojärven alueella. Pegmatiittijuonia ja niiden sivukiveä paljastettiin yhden apumiehen ja lapion avulla ja kartoitettiin mittakaavassa 1 :400 (liitteet 1, 2 ja 3). Detaljikartoituksen yhteydessä tuli esille, että alueella on erillisten juonien ohella monimutkaisempia juonistoja. Esimerkiksi Rahvaansuon eteläpuolella sijaitsevat pegmatiittijuonet muodostavat polveilevan juoniverkoston. Kartoitustyön aikana juonista otettiin näyte sarja poikki pegmatiittijuonen (näytteet I, II, III ja IV). Kukin näyte oli kooltaan noin 50 kg paitsi näyte II, jota otettiin noin 100 kg mahdollisesti suoritettavaa rikastuskoetta varten. Näytteenotto tapahtui siten, että porattiin iskuporalla (Cobra) 1/2 m syviä reikiä noin 40 cm :n välein poikki pegmatiittijuonen. Reiät ammuttiin yksi kerrallaan ja kustakin erästä otettiin näytettä silmämääräisesti arvioiden yhtä paljon. Ennen murskausta valittiin ns. tyyppinäytteet ja separoitiin näytteet kemiallisia analyysejä varten : - maasälpänäytteet (I/D, II/D, III/D ja IV/D) sisältävät plagioklaasia, cleavelandiittia ja sokerimaista albiittia. Näyte otettiin käsin poimimalla. beryllinäytteet (II/C ja IV/C) ovat keltaista berylliä
niistä näytteistä, joista sitä oli suhteellisen helppo saada käsin poimimalla. kalimaasälpänäyte (II/E) ; saatiin värjäämällä maasälpänäytteestä kalimaasälpä keltaiseksi ja poimimalla sen jälkeen eroon kalimaasälpärakeet plagioklaasinäyte (II/F 1 ) sisältää maasälpäfraktion plagioklaasin ja cleavelandiitin albiittinäyte (II/F 2) on käsin separoitua sokerimaista albiittia muskoviittinäyte (II/G) on käsin poimittua muskoviittia kvartsinäyte (II/H) on käsin separoitua, murskattua ja muista mineraaleista puhdistettua kvartsia Mineraalinäytteiden separoinnin jälkeen näytteet mur skattiin VTT :n rikastusteknillisessä laboratoriossa. Murskauksen yhteydessä näytteistä erkani muskoviittia, joka otettiin talteen (näytteet I/B, II/B, III/B ja IV/B). Muskoviittia "nousi" murskatusta erästä keskimäärin 2 % näytteen painosta eli noin 1 kg muskoviittia 50 kg :sta näytettä. Murskatut yleisnäytteet (I/A, II/A, III/A ja IV/A) jaettiin eli kahtioitiin 200-300 g :aan saakka näytteen homogenisoimiseksi. Näin saadut näytteet jauhettiin analyysihienouteen. Kemiallisten analyysien avulla pyrittiin saamaan tietoja seuraavista seikoista : - paljonko pegmatiittijuonet sisältävät Be, Nb ja Ta ja esiintyykö pitosuuksissa suuria vaihteluja eri juonien ja toisaalta saman juonen alueella onko pegmatiittijuonissa muita harvinaisia alkuaineita sisältäviä mineraaleja kuin mitä kenttätutkimuksissa oli tullut esille. Tässä tarkoituksessa analysoitiin yleisnäytteistä n, Y, Ce, Rb ja Cs. Li-analyysi saadaan myöhemmin
1 4 - millainen on pegmatiittijuonien K 2 O :Na 2 0 ja mikä on maasälvän rautapitoisuus. K- ja Na-analyysit. saadaan myöhemmin miten beryllium on jakautunut pegmatiittijuonten eri mineraalien kesken. Analysoitavat maasälpä-, kiilleja kvartsinäytteet separoitiin Rahvaan suon eteläpuolella sijaitsevasta pegmatiittijuonesta (näytteestä II). Beryllinäytteitä ei ole vielä analysoitu voiko muskoviitin tai maasälvän Rb-pitoisuutta käyttää pegmatiitin kompleksisuuden mittana. uoritettujen kemiallisten analyysien tulokset esitetään taulukossa 3. Be-pitoisuudet on määrittänyt maisteri A. Löfgren optisella spektraalianalyysillä. Kaikki muut taulukossa esitetyt pitoisuudet on määrittänyt maisteri V. Hoffren röntgenfluoresenssianalyysillä. Analyysien tarkkuus riippuu analysoitavasta pitoisuudesta siten, että kun pitoisuus on yli kymmenkertainen verrattuna kynnysarvoon on suhteellinen virhe noin +5 %. Kynnysarvoa lähellä olevissa pitoisuuksissa on analyysin suhteellinen virhe + 30 %. Taulukossa 3, sivulla 15 esitettävien kemiallisten analyysien perusteella voidaan tehdä seuraavia johtopäätöksiä : - analyysien mukaan otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonien berylliumpitoisuus vaihtelee 0,010-0,024 % BeO ja on keskimäärin 0,02 % BeO. Berylliumia sisältyy kuitenkin beryllin ohella muihinkin pegmatiittimineraaleihin huomattavia määriä. Merkitään muihin mineraaleihin sitoutunutta BeO- määrää P :llä ja berylliin sitoutunutta BeO- määrää K :lla. Beusin mukaan vaihtelee P :K 0,1-0,5 % berylliä sisältävissä pegmatiittisissa berylliesiintymissä välillä 1 :2-1 :20. (A.A. Beus, 1962 : Beryllium-Evaluation of Deposits During Prospecting and Explanatory Work. W. H. Freeman and Company, an Francisco and London, sivu 35).
1 5 - Taulukko 3. Kemiallisia analyysejä otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonista, Kajaanin graniittialueelta ja Alajärven pegmatiittigraniittialueelta. (Pitoisuudet prosentteina. ) näyte nro BeO Nb2 05 no2 Ta2 05 Y203 CeO2 Rb20 Cs 20 Fe203 kynnysarvo 0.001 0.005 0.01 0.03 0.01 0.01 0.004 0.01 0.01 yleis I/A 0.010 0.01 0.00 0.0 0.0 0.0 11 II /A 0. 022 0. 01 0. 00 0. 0 0. 0 0. 0 11 III /A 0.024 0. 01 0.00 0. 0 0. 0 0. 0 IV /A 0. 022 0. 01 0. 00 0. 0 0. 0 0. 0 musk. I /B 0. 003 0. 04 0. 01 0. 20 0. 0 " II /B 0. 003 0. 04 0. 01 0. 20 0. 0 III /B 0. 004 0. 04 0.04 0. 27 0. 0 " IV /B 0. 004 0. 04 0. 03 0. 27 0. 0 " 33/RA/69 0. 003 0. 05 0. 00 0. 28 0. 0 " 32/RA/69 0. 001 0. 01 0. 00 0. 04 0. 0 maa s. I/D 0. 11 0. 0 0. 03 " 11 /D 0. 10 0. 0 0. 11 " III /D 0. 13 0. 0 0. 12 " IV /D 0. 06 0. 0 0. 06 " 2/ms/70 0.04 0.0 0.03 kalim. II /E 0. 001 plag. II /F 1 0. 003 alb. II /F 2 0. 001 musk. II /G 0. 009 kv II /H 0. 001 Analyysit : A. Lofgren : Be V. Hoffren : Nb, Ta, n, Y, Ce, Rb, Cs ja Fe Näytteet : otkamo, Kalliojärvi : I, II, III ja IV Kajaani mlk, Koutaniemi, Paljakankalliot : 33/RA/69 Kajaani mlk, Koutaniemi : 32/RA/69 Alajärvi, Kurejoki, Vieruaho : 2/ms170
Tuntematta eri mineraalien paljoussuhteita otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonissa ei voi arvioida berylliumin jakaantumista pegmatiittimineraalien kesken ja toisaalta tuntematta berylliumin jakaantumista beryllin ja muiden pegmatiittimineraalien kesken ei analyysituloksesta voi laskea pegmatiitin beryllipitoisuutta. Jos oletetaan otkamon Kalliojärven pegmatiittien beryllin BeO-pitoisuuden olevan 12 % saadaan pegmatiittien beryllipitoisuuden ylärajaksi 0, 17 % berylliä, kun lasketaan pegmatiitin koko BeO-määrä, 0,02 %, berylliksi. Be-pitoisuus vaihtelee saman juonen eri osissa jonkin verran. Näytteen I/A Be-pitoisuus on vain puolet näytteen II/A Be-pitoisuudesta. Kuitenkin näytteet on otettu saman polveilevan juonen eri osista (liite 1). - kaikkien analysoitujen pegmatiittijuonien Nb205- määrä on 0,01 %. Tätä niobiumpitoisuutta vastaa 0,02 % kolumbiittia koko pegmatiitissa, jos kolumbiitin koostumus on sama kuin taulukossa 2, sivu 9 esitetyllä kolumbiitilla. Tantaliumin analyysikynnys on niin korkealla, että pegmatiitin sisältämä pieni tantaliummäärä ei tule analyysia sä esille. - analysoitujen näytteiden Y-, Ce - ja Cs -pitoisuudet jäivät alle kynnysarvon. Näinollen nämä alkuaineet eivät ole mineralisoituneet merkittävällä tavalla otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonissa. Muskoviittifraktion pieni tinapitoisuus merkinnee vähäisen kassiteriitti- määrän esiintymistä pegmatiittijuonissa. - maasälvän rautapitoisuus on pienehkö ; se vaihtelee välillä 0,03-0,12 % Fe203. - berylliumin jakaantuminen pegmatiittijuonten eri mineraalien kesken on analyysitulosten puitteissa suurin piirtein normaalinen, mutta Be-pitoisuudet ovat pitoisuusalueiden alarajoilla. Kalimaasälpä ja (sokerimainen) albiitti (II/F2) ovat kuitenkin tavallista Be-köyhempiä.
Taulukko 5. Pegmatiitin päämineraalien berylliumpitoisuus Beusin mukaan (e. m. teos, sivu 36) ja otkamon Kalliojärven pegmatiittijuonessa II analyysien mukaan. mineraali A. Beusin mukaan pitoisuusalue keskim. B. otkamo, Kalliojärvi näyte no pitoisuus Be % mikroliini 0.0005-0.0036 0.0008 II/E 4 0.0004 plag. + c leavel. II/F1 0.0009 albiitti 0.0004-0.0061 0.0018 II/F 2 < 0.0004 kvartsi 0.00005-0.0004 0.0002 II/H < 0.0004 muskoviitti 0.0020-0.0108 0.0056 II/G 0.0032 - kuten tunnettua alkalimetallit rikastuvat magmaattisen pääkiteytymän viimeisiin tuotteisiin, varsinkin graniittisiin kiviin. Alkalimetalleista litiumilla on ahaman mukaan kuitenkin silmiinpistävän vähäinen taipumus esiintyä maasälvissä. (TH. G. ahama, 1947 : Geokemia. Kustannusosakeyhtiö Otava, Helsinki, sivut 255-258). en sijaan rubidium on melkein säännöllisesti löydettävissä kalimåasälvistä ja erityisesti pegmatiittien kalimaasälvissä sitä on usein sangen runsaasti. Lisäksi ahaman mukaan rubidium ja litium sisältyvät kiilteisiin runsaammin kuin maasälpiin. otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonis sa on muskoviittifraktion Rb20-pitoisuus noin kaksinkertainen verrattuna maasälpäfraktion Rb2O-pitoisuuteen. Lähinnä tämä johtuu siitä, että maasälpäfraktio sisältää sekä kalimaasälpää että plagioklaasia ja rubidium seuraa nimenomaan kaliumia. Toisaalta kalimaasälpä sisältää aina vaihtelevan määrän albiittia pääasiassa suotautumina (pertiitti) ja lisäksi vähän kiinteänä liuoksena. Oikeastaan kalimaasälvästä pitäisi Rb-analyysin yhteydessä analysoida myös Na ja K. Ainakin toistaiseksi näyttäisi siltä, että muskoviittinäytteiden Rbpitoisuudet ovat paremmin keskenään vertailukelpoisia kuin maasälpänäytteiden Rb-pitoisuudet.
- 18 - Taulukossa 3 esitetään analyysitulokset myös kahdesta muskoviittinäytteestä Kajaanin mlk :n Koutaniemestä. Näyte 33/RA/69 on peräisin Koutaniemen Paljakankallioiden beryllirikkaimmalta pegmatiittipaljastumalta ja näyte 32/RA/69 edustaa kiillenäytettä Koutaniemen muskoviitti-albiittijuonista. Näytteen 33/RA/69 Rb2O-pitoisuus (myös BeO - ja Nb 2 0 5 -pitoisuus) on täysin samaa suuruusluokkaa kuin otkamon Kalliojärven alueen berylli- ja kolumbiittipitoisissa pegmatiittijuonissa. en sijaan näytteen 32/RA/69 Rb 2 O-pitoisuus (myös BeO- ja Nb20 5 -pitoisuus) on huomattavasti pienempi kuin kompleksipegmatiittien muskoviittinäytteiden samojen alkuaineiden pitoisuudet. Edellä esitetyn tarkastelun perusteella näyttäisi siltä, että ainakin Kajaanin-otkamon alueella kompleksisten pegmatiittijuonien ja -osueiden muskoviitti sisältää korkeita Rb-pitoisuuksia ja vastaavasti alhaiset Rb-pitoisuudet liittyvät mineralogisesti yksinkertaisiin pegmatiitteihin. Pegmatiittijuonien taloudellinen merkitys Arvioitaessa otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonten taloudellista merkitystä on niitä tarkasteltava lähinnä b e ryll in Nb, Ta-mineraalien maa s älvän ja mu skoviitin e s iintyminä. Edellä on laskettu kemiallisten analyysien perusteella pegmatiittijuonissa esiintyvien harvinaisten mineraalien määriä (s. 16). Laskelmien mukaan pegmatiittijuonissa on keskimäärin 0,17 % berylliä (BeO 12 %) ja 0,02 % kolumbiittia, jolla on taulukossa 2, sivu 9 esitetyn analyysin mukainen koostumus. Kolumbiitti on varsin tantaliittipitoista (Nb20 5 : Ta 2 05 = 3 :2) ja lisäksi pegmatiittijuonis sa esiintyy vähän tantaliittia ja tapioliittia.
r Kalimaasälvän ja plagioklaasin runsaus suhdetta pegmatiittijuonissa on vaikea arvioida. Luultavasti kalimaasälpää on kuitenkin enemmän kuin plagioklaasia. K- ja Na-analyysejä ei ole toistaiseksi käytettävissä. en sijaan maasälpäfraktion rautapitoisuus on analysoitu ; se vaihtelee 0,03-0,12 % Fe 203. Lisäksi tiedetään, että pegmatiittijuonissa on erittäin vähän turmaliinia. Kuten aikaisemmin on todettu (sivu 8) vaihtelee muskoviittisuomujen läpimitta yleensä 0.5-3 cm :iin. Lisäksi kiillepinkat ovat hieman deformoituneita. Kansainvälisen kiilteiden kokoluokittelun mukaan kiilteiden läpimitan pitäisi olla vähintään yksi tuuma. Näin ollen ei Kaliojärven alueen pegmatiittijuonista saataisi käytännöllisesti ollenkaan ns. levykiillettä, vaan kiilletuote olisi ns. palakiillettä eli kiille silppua. otkamon Kalliojärven alueen pegmatiittijuonet ovat kapeita ja pitkiä. Tähän mennessä alueelta on löydetty vain neljä kompleksipegmatiittijuonta, joiden leveys on 5-10 m. Näiden leveimpien juonien pituus (paljastuneen osan) on 15-100 m. Tällaisten pienten pegmatiittijuonien louhiminen ei ole taloudellisesti kannattavaa, ellei niissä esiinny huomattavan korkeita Be- tai Nb, Ta-pitoisuuksia tai ellei juonia esiinny huomattavaa määrää samalla alueella. Espoossa 17 pnä huhtikuuta 1971 geologi Reijo Alviola Liitteet : -Liite 1 detaljikartta otkamo, Rahvaansuo - " 2 - " otkamo, Kuusilampi I " 3 - " otkamo, Kuusilampi II " 4 paljastumakartta otkamo, Kalliojärvi