GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS M 06/3741/-83/1/10 Sodankylä Maaselkä Seppo Rossi 29.11.1983 TUTKIMUSTYÖSELOSTUS SODANKYLÄN KUNNASSA VALTAUSALUEILLA MAA- SELKÄ l 3 KAIV.REK. NRO 2791 SUORITETUISTA MALMITUTKIMUKSISTA JOHDANTO Geologinen tutkimuslaitos suoritti Maaselän alueella malmitutkimuksia vuosina 1977-1981. Tutkimusalue sijaitsee Sodankylän kirkolta 55 km pohjoiskoilliseen ja Sodankylän - Ivalon tiestä 13 km itään karttalehdillä 3741 02 ja 3723 11 (kuva 1 ja liite 1). Tutkimukset aiheutti geologisen tutkimuslaitoksen geokemian osaston karttalehden 3741 geokemiallisessa kartoituksessa yhdessä näytteenottopisteessä rapakallionäytteestä tavattu ympäristöään huomattavasti korkeampi kuparipitoisuus. Kyseisen näytteen kuparipitoisuudeksi antoi EKV-analyysi 1.5 % ja AAS-analyysi 0.7 %. Myöhemmässä vaiheessa todettiin tutkimuskohteeseen liittyvän kiinnostavia kobolttipitoisuuksia. Yksityiskohtainen selostus Maaselän alueella suoritetuista tutkimuksista tullaan antamaan vuoden 1984 alussa valmistuvassa tutkimustyöselostuksessa M 19/3741/-84/1/60 (Geologinen tutkimuslaitos). Maaselän tutkimuksia on johtanut kevääseen 1979 asti FT Kauko Puustinen ja siitä lähtien FM Olavi Auranen. Maastotutkimuksista on vastannut geologi Seppo Rossi.
Kuva 1. Tutkimusalue ja valtausalueet Maaselkä 1-3 2
3 SUORITETUT TUTKIMUKSET Alkusysäyksen tutkimuksille antanut huomattavan kuparipitoisuuden rapakallionäytteessä sisältänyt näytteenottopiste 76/24079 sijoittuu valtausalueen Maaselkä 3 keskivaiheille (liite 1). Koska maapeite pisteen kohdalla on ohut, tutkimusten ensivaiheessa syksyllä 1977 otettiin näytteenottopisteen kohdalta ja sen välittömästä läheisyydestä lapiolla rapakalliosta lisänäytteitä analyysia varten. Systemaattiset tutkimukset aloitettiin tutkimuskaivantojen kaivamisella traktorikaivurilla helmikuussa 1978. Ensimmäiseksi kaivettiin näytteenottopisteestä 76/24079 etelään 110 m pitkä tutkimusoja M1 - SIR - 78. Jatkossa kaivettiin sekä tutkimusojia että tutkimuskuoppia. Niitä kaivettiin ensimmäisessä vaiheessa talven aikana 107 kpl ja toisessa vaiheessa syyskesällä 1978 17 kpl (liite 1). Kaivannot kaivettiin siihen syvyyteen kuin oli mahdollista. Kaivantojen syvyys vaihteli 1.5 metristä 3 metriin. Näytteet kaivantojen seinämistä otettiin pystysuunnassa maanpinnasta kaivannon pohjaan joko uranäytteenä koko matkalta tai sitten niin. että moreenista otettiin pistemäinen näyte ja rapakalliosta uranäyte. Pistemäisistä kuopista kerättiin vain yksi pystyasentoinen näyteprofiili, mutta tutkimusojien seinämistä otettiin näyteprofiilit tiheimmillään metrin välein. Tutkimuskaivannosta kerättiin näytteitä kaikkiaan 362 näyteprofiilista. Traktorikaivurin työskentelyn kanssa samanaikaisesti helmikuussa 1978 aloitettiin systemaattinen täryporanäytteenotto Cobrakalustolla. Näytteitä kerättiin yhteistyössä geokemian osaston kanssa kevättalveen 1979 asti yhteensä 621 pisteestä (liite 1). Geokemian osaston toimesta täryporanäytteenottoa täydennettiin vielä vuonna 1981 62 pisteellä. Jokaisesta näytteenottopisteestä pyrittiin saamaan näyte moreenista noin yhden metrin syvyydestä ja toinen näyte rapakalliosta.
4 Paineilmaporakoneella suoritettiin maaliskuun ja huhtikuun vaihteessa vuonna 1979 täydennysnäytteenottoa 28 pisteessä kohteissa, joista täryporalla ja traktorikaivurilla ei oltu saatu rapakalliosta joko riittävästi tai ei ollenkaan tietoa. Näytteenoton suoritti Insinööritoimisto Maa ja Vesi Oy. Liitteessä 6 on nähtävissä niiden viiden pisteen (R01- R05) sijainti, joista pyrittiin saamaan putkinäytteenottimella rapakalliosta häiriintymätön jatkuva näyte mahdollisimman syvälle rapauman luonteen ja syvyyden selvittämiseksi. Muilla paineilmaporauksen pisteillä (liite 1) pyrittiin saamaan täryporalla ja traktorikaivurilla läpäisemättömäksi osoittautuneen kovaksi sementoituneen lajittuneen aineksen kerroksen alta näyte rapakallion pinnasta. Geofysikaalinen maastomittaus (magneettinen ja slingram/28 km 2 ) suoritettiin kevättalvella 1978. Liitteessä 1 rajattu alue on samalla maastomittausalue. Seisminen luotaus suoritettiin kesällä 1978 400 m pitkällä koordinaattiviivaa y = 503.600 pitkin menevällä linjalla siten, että luotauslinjan keskipiste sijoittuu kohtaan x =7534.500 (katso liite 5). Luotauksen tarkoituksena oli saada tietoa rapauman syvyydestä. Syväkairauksia suoritettiin geologisen tutkimuslaitoksen omalla kalustolla valtausalueella Maaselkä 3 (liite 1). Syväkairausreikien sijainti ja niiden muut tekniset tiedot on esitetty liitteessä 5. Tutkimusojan M1 - SIR - 78 kohdalla pohjoiseteläsuuntaiseen profiiliin kairattiin kesän 1979 aikana reiät R401 - R403. Niillä pyrittiin selvittämään rapakallion pinnalta tavatun kuparianomalian syvyysulottuvuutta sekä rapakallion ja terveen kallion rajapinnan luonnetta ja sen syvyyttä. Saman profiilin jatkeeksi syksyllä 1980 kairattiin reiät R404 - R406. Niillä pyrittiin selvittämään terveessä kivessä tavatun kupari-kobolttimineralisaation jatkeita syvyyssuunnassa. Kyseisen profiilin rinnalle sen molemmille puolille kairattiin kevättalvella 1981 vielä reiät R407 - R409. Niillä pyrittiin selvittämään tavatun mineralisaation jatkeita sivusuunnassa.
5 Täryporalla ja traktorikaivurilla tehdyistä kaivannoista otetut mineraalimaa- ja rapakallionäytteet on analysoitu geologisen tutkimuslaitoksen geokemian osaston Rovaniemen laboratoriossa. Kairasydännäytteiden analyysit on tehty geokemian osaston malmianalytiikan laboratoriossa Otaniemessä. Lisäksi syväkairausprofiililta R401 - R406 on VTT:n reaktiolaboratoriossa analysoitu yhtenäisen kokonaisuuden muodostavalta alueelta analyysipaketin EP II mukaiset alkuaineet ja tehty useita rikki - isotooppimäärityksiä. VTT:n reaktiolaboratoriossa tehtyjen määrityksien avulla on tarkoituksena yrittää selvittää mineralisaation geneesistä ja geokemiallista luonnetta. Näiltä osin tutkimus on vielä kesken. TUTKIMUSTULOKSET Tutkimusalueen (liite 1) kallioperä koostuu pohjoisosastaan metasedimenteistä ja eteläosistaan ultraemäksisestä metavulkaniitista. Kerroksellisuuden kulku on tutkimusalueella itäläntinen ja kaade noin 30 pohjoiseen. Metasedimentit jakautuvat arkoosikvartsiittiin, fylliittivälikerroksia sisältävään grauvakkaliuskeeseen ja mustaliuskeeseen. Grauvakkaliuske - fylliitti sisältää usein kerrallista rakennetta, josta on voitu tehdä pohjansuuntahavaintoja. Arkoosikvartsiitin yhteyteen liittyy lähes yksinomaan hienojakoisesta albiitista koostuvia leveydeltään muutamasta millimetristä useisiin metreihin olevia keratofyyrikerroksia. Ultraemäksinen laava on komatiittia. Siitä on havaittu heittelerakenteisia, mantelirakenteisia ja massamaisia kerroksia. Komatiittipatja painuu noin 30 kaateella metasedimenttiyksikön alle. Komatiittia ja metasedimenttejä leikkaavat paikoin kerrosmyötäiset gabrojuonet. Kivilajien jakautuminen syväkairausprofiilissa tutkimusojan M1 - SIR - 78 kohdalla on nähtävissä kuvassa 2.
6 Kuva 2. Maaselän syväkairausprofiilin (y=503.600) kolme eteläisintä reikää ja niiden jatkeena oleva tutkimusoja M7-SIR-7B Geofysikaalinen maastomittaus antoi selkeän kuvan tutkimusalueen rakenteista. Sähköisessä reaalikomponenttikartassa (liite 2) nähdään metasedimenttiyksikön rakenteiden itäläntinen kulku ja kuinka se sisältää kolme katkonaista johdevyöhykettä (mustaliuskeet). Metasedimenttien ja komatiitin kontakti tulee myös selvästi näkyviin. Magneettinen mittaus tuotti selvän anomalian komatiitin kohdalle. Anomalia rajautuu terävästi komatiitin ja metasedimenttien kontaktiin koska metasedimenttiyksikkö on täysin epämagneettinen. Syväkairausprofiilille (liite 5 ja kuva 3) tehty seisminen luotaus antoi irtomaapeitteen vahvuudeksi vajaat 10 m, vaikka mineraalimaata on vain noin 0.5 metrin vahvuudelta. Rapakallion ja terveen kallion rajapinta sijoittuisi luotauksen mukaan 30-40 metrin syvyyteen.
7 Kuva 3. Maaselän syväkairausprofiili (y=503.600) kokonaisuudessaan. Reikien tunnukset B:stä A:han ovat R401, R402, R403, R404, R406 ja R405. Moreenin kuparipitoisuudet muodostavat metasedimenttiyksikön päälle lähelle komatiitin kontaktia kerrosrakenteita myötäilevän selkeän anomaliavyöhykkeen ja kilometrin verran sen pohjois-puolelle toisen samantyyppisen anomaliavyöhykkeen. Moreenin anomaaliset kobolttipitoisuudet sijoittuvat kuparianomalioiden yhteyteen suppea-alaisina anomaliakenttinä (liite 3). Moreenin kuparianomaliasta on huomionarvoista sen terävä katkeaminen heti syväkairausprofiilin itäpuolella. Moreenin kuparianomalian katkeamiskohdasta itään syvenevässä moreenipatjassa välikerroksena oleva kovaksi sementoitunut lajittuneen aineksen kerros on täysin eristänyt allaan olevan rapakallion. Tämä on todettavissa lajittuneen aineksen kerroksen alta paineilmaporakoneella otettujen rapakallionäytteiden analyysituloksista, jotka osoittivat anomaalisia kuparipitoisuuksia sisältävän vyöhykkeen jatkuvan lajittuneen aineksen kerroksen alla (liite 4). Muutoin moreenin kupari- ja kobolttipitoisuudet heijastavat verraten hyvin rapakallion pitoisuuksia.
8 Syväkairausprofiili sijoitettiin tutkimusojan M1- SIR -78 yhteyteen paikkaan, missä rapakallion kuparipitoisuudet muodostavat noin 100 m leveän alle 350 ppm:n taustapitoisuuksista jyrkästi yli 1000 ppm:n pitoisuuksiin kohoavan anomalian (liite 4 ja liite 5). Tutkimusoja M1 - SIR - 78, sen välittömässä läheisyydessä olevat tutkimusojat ja paineilmaporauksen pisteet R01 - R05 sijoittuvat kyseisen kuparianomaliavyöhykkeen sisälle (liite 6). Ennen syväkairausta tehty yritys ottaa paineilmaporauspisteistä R01 - R05 putkinäytteenottimella jatkuva näyte häiriintymättömänä ei onnistunut. Mutta puolen metrin nostoilla saatiin kuitenkin suhteellisen tarkka kuva rapakallion vaihteluista. Putkinäytteenottimella saavutetuista syvyyksistä pienin oli 4.55 m ja suurin 7.85 m. Kaikissa rei issä näytteenottoa jatkettiin soijanäytteenottona yli 10 metrin syvyyteen. Syväkairaus osoitti, että rapakallion pinnalta tutkimusojassa M1 - SIR - 78 tavatut anomaaliset kuparipitoisuudet jatkuvat rapakallion syvemmissä osissa ja terveessä kalliossa kerrosrakennetta myötäillen (kuva 2). Syväkairausprofiiliin kuvassa 2 on merkitty maan pinnasta syvyyteen 10 20 m alue, jossa rikkipitoisuus kairansydämissä on nolla. Silmämääräisesti tarkastellen tämä on todettavissa siten, että kaikki kiisut ovat täysin hajonneet. Mitään sekundaarisia kuparimineraaleja ei ole rapakalliossa havaittavissa. Tutkimusojan M1- SIR - 78 seinämästä tehdyssä pintapuolisessa selvityksessä on käynyt ilmi, että kuparia esiintyy sekä rapautumisessa syntyneiden kiillemineraalien hilassa että pienissä rauta -mangaanisaostumapalloissa, joiden halkaisija suurimmillaan on muutama millimetri. Korkein kuparipitoisuus 7.3 % saatiin puolen metrin rapakallionäytteestä paineilmaporauspisteestä R01. Kuvan 2 syväkairausprofiilin kuparia keskimäärin 0.5 % tai enemmän sisältävien kohtien tarkemmat tiedot on esitetty seuraavassa taulukossa.
9 Reiän nro syvyysväli analyysipituus Cu % m m R401 8.00-15.00 7.0 0.5 R401 28.45-37.80 9.35 0.6 R401 90.25-92.75 2.5 0.6 R402 44.00-48.20 4.2 0.6 R402 88.45-95.50 7.05 0.5 Kun kuvan 2 esittämää syväkairausprofiilia jatkettiin todettiin anomaalisten kuparipitoisuuksien liittyvän grauvakkaliuske-fylliitin ja arkoosikvartsiitin kontaktivyöhykkeeseen sekä heikkenevän ja lopulta kokonaan häviävän syvemmälle mentäessä (kuva 3). Kyseisen profiilin rinnalle kairatuista syväkairausrei'istä (liite 5) tavattiin vain yksittäisiä muutaman metrin levyisiä kuparipitoisuudeltaan hieman yli 0.1 % olevia osueita. Syväkairausprofiilista (kuva 2 ja kuva 3) tavatut kobolttipitoisuudet esiintyvät, poiketen kuparipitoisuuksien esiintymistavasta, hajanaisesti ja sijoittuvat koko arkoosikvartsiitti-keratofyyrikerroksen alueelle. Kobolttipitoisuudet syväkairausnäytteissä liittyvät rikkikiisuun, jota esiintyy kapeissa breksioivissa albiittikarbonaatti-amfibolijuonissa ja pirotemaisesti omamuotoisina kiteinä. Neljän eri kairasydännäytteen rikkikiisuista tehty mikroanalyysimääritys (Outokumpu Oy, Pori) antoi rikkikiisun kobolttipitoisuuden minimiarvoksi 0.1 % ja maksimiarvoksi 3.0 %. Suurin todettu yksittäinen koko kiven kobolttipitoisuus on 1490 ppm kolmenkymmenenviiden senttimetrin pituisesta kairansydännäytteestä. Seuraavassa on esitetty taulukko kairansydänten kobolttipitoisuuksista. Reiän nro syvyysväli m analyysipituus m Co ppm R401 64.75-72.10 7.35 190 R401 90.25-92.75 2.5 180 R403 103.80-122.95 19.15 164 R403 130.15-133.05 2.9 206
10 Reiän nro syvyysväli, m analyysipituus, m Co ppm R405 155.80-156.25 0.45 490 R405 170.45-173.80 3.35 263 R405 241.25-241.50 0.25 870 Kuvan 3 syväkairausprofiilin rinnalle kairatuista syväkairausrei'istä (liite 5) tavattiin kobolttipitoisuuden nousua vain hajanaisesti lyhyinä pätkinä. AIHEEN ARVIOINTIA Valtausalueilla (Maaselkä 1-3) ja niiden ympäristössä suoritetut tutkimukset osoittivat todettujen kupariesiintymien kytkeytyvän metasedimenttien kerrosrakenteisiin. Tällainen kuparin esiintymistapa periaatteessa mahdollistaa hyvin pitkän kupariesiintymän olemassaolon. Kuparin määrä esiintymässä riippuu siitä, miten paljon sitä on ollut käytettävissä esiintymän syntyvaiheissa ja miten se on kasaantunut tai hajaantunut kallioperässä erilaisten prosessien vaikutuksesta. Tutkimuksen kohteena oleva vyöhyke tarjoaa kaikki mahdollisuudet taloudellisen kupari - kobolttiesiintymän olemassaololle. Tutkimukset valtausalueilla kuitenkin lopetetaan, koska niille sijoittuvat kupari- ja kobolttimineralisaatiot osoittautuivat pitoisuuksiltaan ja mittasuhteiltaan taloudellisesti riittämättömiksi. Geologi
11 LIITTEET 1. Tutkimusalueen ja samalla geofysiikan maastomittausalueen rajaava geokemiallisten näytteiden pistenumerokartta. Karttaan on merkitty myös valtausalueiden sijainti. 2. Geofysikaalisen maastomittauksen sähköinen reaalikomponenttikartta karttalehden 3741 02 alueelta. 3. Kupari- ja kobolttipitoisuus moreenissa. Symbolikartta. 4. Kupari- ja kobolttipitoisuus rapakalliossa. Symbolikartta. 5. Syväkairausreikien sijainti sekä kupari- ja kobolttipitoisuuksien jakautuminen sekä rapakalliossa että moreenissa syväkairausprofiilin (AB liitteessä 3, liitteessä 4 ja kuvassa 3) itä- ja länsipuolisella tutkimuskuoppalinjalla. 6. Liitteessä 5 rajatulta alueelta rapakallion kuparipitoisuuksien jakautumisen symbolikartta. LIITTYY 1. Raportti M19/3741/-84/1/60 (Geologinen tutkimuslaitos, valmisteilla). 2. Geofysiikan mittausalue M20.1/3723 11C 24.25; 11D 21.22 M20.1/3741 02A. 04, 05 09, 10, 14. 15, 19, 20, 24, 25; 02B 01, 02, 06, 07, 11, 12, 16, 17, 21, 22; 02C 04, 05; 02D O1, 02 3. /1-9 Syväkairausreikäraportit M52.5/3741/-83/R401 - R409 4. /1-9 Syväkairausreikäprofiilit M52.7/3741/-83/R401 - R409
12 5. /1-8 Syväkairausanalyysit M52.6/3741/-83/R401 - R408