Kivetyn reiän KR5 ruhjevyöhykkeen tutkimukset vuosina 1994-1 997

Työraortti 98-32 Kivetyn reiän KR5 ruhjevyöhykkeen tutkimukset vuosina 1994-1 997 Pauli Saksa Kai Front Henry Ahokas Juha Li nh Elokuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 3719

Työ raortti 98-32 Kivetyn reiän KR5 ruhjevyöhykkeen tutkimukset vuosina 1994-1 997 Pauli Saksa Fintact Oy Kai Front VTT Yhyskuntatekniikka Henry Ahokas Juha Linh Fintact Oy Elokuu 1998 Pasivan työraorteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raortissa esitetyt johtoäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

TEKIJÄORGANISAA TIOT: Fintact Oy Hoeatie 1 B 00440 Helsinki VTT Yhyskuntatekniikka Betonimiehenkuja 1 02044 VTT TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 Helsinki TILAUSNUMEROT: Fintact Oy 9550/98/ AJH VTTNKI 9620/98/AJH TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: Aimo Hautojärvi Posiva Oy TEKIJÄORGANISAATIOIDEN YHDYSHENKILÖT: Pauli Saksa Kai Front Fintact Oy VTTNKI TYÖRAPORTTI 98-32 KIVETYN REIÄSTÄ KRS TA V ATUN RUHJEVYÖHYKKEEN TUTKIMUKSET VUOSINA 1994-97 TEKIJÄT:? Pauli Saksa Kai Front TARKASTAJA: _, Henry Ahokas Fintact Oy

2 Saksa, P., Front, K., Ahokas, H. & Linh, J. 1998. Kivetyn reiän KR5 ruhjevyöhykkeen tutkimukset vuosina 1994-97. Työraortti 98-32. Posiva Oy, Helsinki. 49 s. TIIVISTELMÄ Posiva Oy tekee käytetyn yinolttoaineen lousijoitusta varten kallioerätutkimuksia. Alustavia sijoitusaikkatutkimuksia tehtiin vuosina 1987-1992 viiellä aikkakunnalla; Kuhmossa, Hyrynsalmella, Konginkankaalla, Sievissä ja Eurajoella. Yksityiskohtaisia sijoitusaikkatutkimuksia on tehty vuoesta 1993 alkaen Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä ja Eurajoen Olkiluoossa. Vuoen 1997 alussa aloitettiin aikkatutkimukset myös Loviisan Hästholmenilla. Sijoitusaikkatutkimuksia jatketaan näillä neljällä aikkakunnalla vuoteen 2000, jolloin lousijoitusaikka valitaan. Kivetystä toettiin reiän KR5 jatkokairauksen yhteyessä v. 1994 ominaisuuksiltaan merkittävä ja itkä rikkonaisuusjakso syvyysväliltä 709-832 m. Vuonna 1995 rikkonaisuuen luonnetta, asentoa ja jatkuvuutta selvitettiin seismisin ja sähkömagneettisin luotauksin sekä keilaintyyisin reikämittauksin. Tulosten tulkinnat johtivat erilaisiin ratkaisumalleihin, joista laaja, loiva-asentoinen vyöhyke oli eätoennäköisin vaihtoehto. Yksi mahollinen ratkaisu nimettiin tunnuksella R29 kalliomalliin. Vuoen 1996 aikana suunniteltiin jatkokairaukset ja mittaukset vaihtoehtojen karsimiseksi. Vuonna 1997 tehtiin kairaustutkimuksina reiät KR12 (801,6 m) ja KR13 (300,5 m). Näistä saatujen alustavien tulosten erusteella jatkettiin reikää KR13 vielä 601,3 m lousyvyyteen. Tulosten ja tulkintojen ohjalta voitiin esittää rakenteelle R29 uusi kuvaus ja selittää tarkemmin tilanne reiässä KR5. Ruhje- ja muuttuneisuusrakenne on lähes ystyasentoinen ja lähes itä-länsi suuntainen kaventuen itään äin mentäessä. Reiässä KR5 esiintyvät itkällä rikkonaisuusvälillä rakenteet RIO, Rll, R22 ja R29. Mallikuvaus toteuttaa koeumausten ainehavainnot ja eri geofysiikan tutkimusmenetelmien saaut tulokset. Avainsanat: Kivetty, kalliomalli, rakenne R29, ruhje, tutkimukset

3 Saksa, P., Front, K., Ahokas, H. & Linh, J. 1998. Investigations of the crushe fracture zone encountere in the borehole KR5 at Kivetty. Work Reort 98-32. Posiva Oy, Helsinki. 49. (in Finnish). ABSTRACT Posiva Oy stuies the Finnish berock for the final isosal of the sent nuclear fuel. Preliminary site investigations were carrie out at five sites, Kuhmo, Hyrynsalmi, Konginkangas, Sievi an Eurajoki uring 1987-1992. Detaile site investigations have continue at Romuvaara in Kuhmo, at Kivetty in Äänekoski an at Olkiluoto in Eurajoki since 1993. In the beginning of 1997 the investigations starte also at Loviisa Hästholmen. The investigations at these four sites will continue until 2000 when the site for final isosal of the sent nuclear fuel will be selecte. At Kivetty site the rilling of the extension art of borehole KR5 took lace uring 1994. A thick an rominent crushe zone was intersecte in the eth range 709-832 m. During 1995 the character, orientation an extensions of the zone were stuie with seismic, electromagnetic sounings an borehole scanners. The interretations lea to several solutions of which subhorizontal zone was most unlikely solution. One ossible structural solution was name as zone R29. During 1996 further sulementary rillings an measurements were esigne to clarify the altematives. During 1997 new boreholes KR12 (length 801.6 m) an KR13 (length 300.5 m) were realise. The borehole KR13 was further rille own to 601.3 m after assessment of the reliminary results achieve. Results an interretations allowe new escrition of the zone R29 as well as to exlain the situation foun in the borehole KR5. The altere, crushe zone R29 is almost vertically with close to east-west strike. It seems to get narrower towars east. In the borehole KR5 several fracture zones (R1 0, R11, R22 an R29) occuy the Iong fracture section. The interretation conforms with the results obtaine from hyrological uming tests an geohysical surveys. Keywors: Kivetty, berock moel, structure, R29, crushe zone, characterisation

4 SISÄLLYSLUETTELO Tiivistelmä Abstract 1 JOHDANTO... 5 2 KIVE TYN REIÄN KR5 RAKENNEHAVAINNOT... 7 2.1 KAIRAUS- JA REIKÄ TUTKIMUSTENHAVAINNOT JA SEL VITETYT TUTKIMUSTOIMENPITEET V. 1994-95... 7 2.1.1 Reikätieot... 7 2.1.2 Geologiset ja geofysikaaliset tutkimustulokset... JO 2.1. 3 Geohyrologiset havainnot... 12 2.2 RAKENNETULKINNATV.1995... 13 2.3 KALLIOMALLIN KUVAUS VUONNA 1996 - RAKENNE R29... 14 2.4 VUODEN 1996 TUTKIMUKSET JA RAKENTEELLISETVAIHTOEHDOT... 17 2. 4.1 Tutkimushavainnot... 17 2.4.2 Rakenteelliset vaihtoehot... 22 2.4.3 Täyentävä tutkimussuunnitelma...... 27 3 KIVETYN KAIRANREIÄT KR12 JA KR13 JA NIIHIN LIITTYY Ä T TUTKIMUKSET... 30 3.1 REIKIEN KR12 JA KR13 TUTKIMUSTAVOITTEET JA MALLIENNUSTEET... 30 3.2 REIKIENKR12 JAKR13 KAIRAUSAIKAISETRAKENNEVAIHTOEHDOT..... 35 3.3 KIVETYN RUHJEEN R29 TULKINTATULOKSET REI'ISTÄ KR12 JA KR13... 42 4 RUHJERAKENTEEN NYKYINEN GEOLOGINEN JA HYDROLOGINEN MALLIKUVAUS... 43 5 YHTEENVETO... 46

5 1 JOHDANTO Posiva Oy tekee käytetyn yinolttoaineen lousijoitusta varten kallioerätutkimuksia. Alustavat sijoitusaikkatutkimukset on aloitettu vuonna 1987 viiellä aikkakunnalla; Kuhmossa, Konginkankaalla, Sievissä, Eurajoella ja Hyrynsalmella. Vuoesta 1993 lähtien tutkimuksia on jatkettu Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä ja Eurajoen Olkiluoossa. Vuoen 1996 loussa aloitettiin esiselvitykset Loviisan Hästholmenilla. Paikka liitettiin varsinaisiin tutkimusalueisiin vuoen 1997 alussa. Näillä neljällä tutkimusaikalla jatketaan yksityiskohtaisia sijoitusaikkatutkimuksia vuoteen 2000 asti, jolloin lousijoitusaikka valitaan. Teollisuuen Voima Oy:n vuoet 1993-1996 käsittäneen aikkatutkimusten jakson (ns. PATU-vaihe) yhtenä tavoitteena oli tieon täyentäminen tutkimusalueien kallioerästä (Teollisuuen Voima 1994). Osana ohjelmaa kairattiin mm. Kivettyyn uusia kairanreikiä sekä jatkettiin entisiä reikiä. Reikää KR5 äätettiin jatkaa 508,7 m:stä 800 metriin, koska jatko-osuuelta oli kalliomallin erusteella arvioitu saatavan useaan rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeeseen lisätietoa. Jatko-osan kaae alkamisisteessä oli 62 ja suunta 239. Lähtötilanne on esitetty kuvan 1 maanintakuvassa ja ystyleikkauksessa. Ootusarvona oli rakovyöhykkeen R12 lävistys 500-550 m välillä, rikkonaisuusvyöhykkeen RIO lävistys 550-600 m välillä sekä rakovyöhykkeien Rll ja R22 havaitseminen n. 700 m ja 750 m kohilla. Useimmat näistä ovat kulultaan luoteis-kaakko -suuntaisia ja tavattu aiemmin reiän KR4 intaosista. Reiän KR5 tutkimustavoitteina oli myös mahollisten loivakaateisten rakovyöhykkeien kartoitus ja yksityiskohtainen rakoilun ja ohjavesikemian syväkallio-olosuhteien selvitys. Kuten kuva 1 osoittaa ootettiin reiän KR5 jatko-osalle varsin rikkonaisiakin kallioosuuksia. Jatko-osuus KR5 kairattiin kesällä 1994 (Rautio 1994). Reiästä KR5 tavattiinjatko-osan kairauksissa aksu, moniosainen rikkonaisuuslävistys väliltä 709-832 m. Se on luonteeltaan hyrotermisesti muuttunut, raautunut, breksioitunut sekä huokoinen ja vettäjohtava kalliojakso. Kivilajina ruhjevyöhykkeessä on orfyyrinen graniitti ja orfyyrinen granoioriitti ja seassa amfiboliittisia kivilajijaksoja. Koska reikälävistys oli huomattavan itkä sekä rikkonaisuusaste ja muuttuneisuus merkittävää, tutkittiin havaintoa tarkemmin vuosina 1995-97. Tässä raortissa on yhteenveto ruhjeesta saauista havainnoista, tuloksista ja tehyistä selvityksistä. Työssä on esitetty myös eri vaiheissa tarkastellut ruhjerakenteen vaihtoehot. Oleellisinta on ollut rakenteen asennon, jatkuvuuen ja ominaisuuksien selvittäminen. Aineisto on koottu ääosin PATU- ja PARVI-rojektin työraorteista ja

6 suunnittelumuistioista. Kuvien tulostukseen kivetyn kalliomallista on käytetty Posivan geologisen mallintamisen ROCK-CAD -ohjelmistoa (Saksa 1995). 6968636 3433897 F'.'.' ',',',',',',',',',',',..............? <;;::,............. Z= 00 m Kuva 1. Kalliomallin maanintakartan ote (ylh.) ja ystyleikkaus reiän KR5 kautta (alh.) jatkokairauksen suunnitteluvaiheessa (Fintact 1994).

7 2 KIVETYN REIÄN KRS RAKENNEHAVAINNOT 2.1 Kairaus- ja reikätutkimusten havainnot ja selvitetyt tutkimustoimeniteet v. 1994-95 2.1.1 Reikätieot Kairanreiän KR5 jatkokairaus lävisti ääosin orfyyrigranoioriittia (PGRDR), jossa esiintyy syvyyestä 698 metriä aina syvyyelle 817 metriä orfyyrigraniitti (PGR), missä esiintyy kaksi lyhyttä amfiboliittista (AFB) jaksoa (kuva 2). Tähän itkään orfyyrigraniittijaksoon ja sen alakontaktiin liittyy alueen kairanreikien huomattavin rikkonaisuusjakso välillä 709-832 m. Sen luonnetta ja tutkimustoimeniteitä arvioitiin ensimmäisten reikätutkimusten tulosten valmistuttua v. 1994-95. Taulukko 1. Reiän KR5 jatko-osan avointen (Av), täytteisten (Tä) ja tiiviien (Ti) rakojen rakoluvut eheässä kivessä sekä rikkanaisten jaksojen osuuet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: PGR = orfyyrigraniitti, PGRDR = orfyyrigranoioriitti, GR = graniitti, AFB = amfiboliitti (Okko et al. 1995). Kivilaji Syvyys Rakoluku [kl/m] Rikkonaisuus KR5 näytteessä [ m] [%] Av Tä Ti Yht. PGRDR 508,70-596,90 0,02 0,53 0,24 0,79 - GR - 599,90-1,33 0,33 1,66 - PGRDR - 698,30 0,02 0,97 0,92 1,91 4 PGR - 709,20 0,28 1,77 1,40 3,45 2 AFB - 716,65-4,41 1,02 5,43 60 PGR - 776,20 0,11 3,88 1,50 5,49 21 AFB - 780,10 - - - - 100 PGR - 791,50-4,85 1,13 5,98 46 PGRDR - 799,00 0,92 3,52 0,46 4,90 13 PGR - 817,50 0,09 2,97 2,27 5,33 38 PGRDR - 827,30 0,63 3,79 0,00 4,42 68 GR - 831,85 - - - - 100 PGRDR - 852,25-1,47 0,39 1,86 0 Keskimäärin 0,07 1,66 0,82 2,55 14

8a Alunerin jaksoon kiinnitettiin huomiota, koska kairausraortissa (Rautio 1994) oli toettu runsaasti tiheärakoisia, murrosrakenteisia (Riiii) osuuksia ja rakoilua (taulukko 1). Kairasyännäytteen tarkastelussa toettiin, että rikkonaisuusjaksoa leimasivat voimakas hyroterminen läikotainen muuttuminen, moninkertainen breksioituminen, huokoiset ja onteloiset jaksot, muru- ja savitäytteet, näytehukat ja aikoin voimakas kairausnäytteen läikotainen raautuminen (747-751 m, 775-780 m, 825-828 m) sekä useat geofysikaaliset anomaalisuuet (Okko et al. 1995). Hyrotermisen muuttumisen voimakkuutta kuvaa hyvin se, että rikkonaisuusjakson sisällä olevien eheien ja rakoilemattomien kallio-osuuksien orfyyrigraniitti näytti olevan myös läikotaisin muuttunut, esim. tummat silikaattimineraalit ovat voimakkaasti hematiittiutuneet. Jaksolie tyyillisiä ja ymäristöstä oikkeavia rakomineraaleja olivat runsaana esiintyvät götiittinen rautahyroksii ja hematiitti sekä savimineraalit smektiitti ja kaoliniitti (Gehör et al. 1995). Toisaalta oli havaittu reiässä muualla esiintyvän rikkikiisun katoaminen rikkonaisuusjaksossa. Lisäksi rikkonaisuutta ja raautumista kuvastivat jakson kaikissa kivilajeissa havaittu tiheystason aleneminen. Kuvassa 3 on esitetty reikägeofysiikan vesiitoista rakoilua ja veenvictausta kuvaavia luotaustuloksia reiän KR5 jatkokairauksen osalta. Reikämittauksen kimmokerroinrofiili inikoi rikkonaisuutta jo noin 550 m:n kairaussyvyyestä alkaen varsinaisen mekaanisen heikkouen sijaitessa syvyyen 700 m alauolella. Reiän levoton omaotentiaalirofiili tasoittuu syvyysvälillä 700-830 m, jossa esiintyvät ominaisvastuksesta lasketun huokoisuusrofiilin sekä veen victausta kuvaavien lämötila- ja suolaisuusrofiilien merkittävimmät anomaliat. Kuva 2. (seur. Sivu) Kivetyn reiän KR5 ruhjeosuuen rakoilu ja kivilajihavainnot.

Äänekoski, Kivetty Borehole KR05 E 500 625 750 UJ 0 Uthology l 1 PGRDR D :-0'\ GR \: D :-0\ PGR :\ \ t-\,\ AFB \: Y:-0'\ \: '.'-..>'-..,,,z\. \'"'-" \:'"'"'\' Fractures (o & fiio, 1/m 0 3 10 1-f-- r-- 5... = h. t== = t-- -c;, l!iii. -!:=--...._ Fracture zones D Ri 1-11 Ri 111 Ri IV Weatherino egree D RO EL] R1 R2 R3 V/(//// V/.(/{// l/!i!h / // // ')( )()t ')( VI!? «ffi )( //";/// /'../ // SN-orosity, % 0.0 2.5 - >- >- 1:- F' IF 1 a -------- Hyraulic conuctivity, rrvs E-11 E-10 E-9 E-8 E-7 E-6 E-5 TJIIIII 1111111 1111111-00 0" 875 1000 3D-ROCK VTT

L() a: w _j 0 :r: w a: 0 CO - w > S2 cf (.!l ei 00 (1) (!, z :::> 0 M-,LJLJI.o.l... 1 ' 1,, 1',. 1" r"'rr II ' 1 9..... J...... '' 'lrror '"Jh '. II ml u 1r r -.r- ""'- V f..---" >eo Jo 0 0 ZN WJ b a.. 0 g w...,. (1) 1 /\JM ".J wv, \1 rv- /\ft kl r\ rt'v'i - "'UV V\.J \ V 1.0 -"' <n 0 a: 0 a.. 0 eno Jt A... 1.l.t.AJ.J..A...!J r\j va 111"'1_ >- (.!l 9 0 :r: ::J v/j/j/j'j'/.(j';/; C{/j/ //////// //////// v / / / / / //) (/(/(/////{/v////.1 /{// > -> 'l'l/ v/ /// /j/j/ // v///////// /! vf/}/f/f/f//0 a: a: c a: 0 0 0 0 rn V.!.(.. 1/V v.. [{/j rr;; 1.( v..... 0 0 U') w 'Hl30 0 U'),._ Kuva 3. Kivetyn reiän KR5 ruhjeosuuen reikägeofysiikan luotaustuloksia. 1.0,._ c:o 1-- 1- > 0 0 a: l 0 ('"() 0 0 lo N

10 2.1.2 Geologiset ja geofysikaaliset tutkimustulokset Tärkeimmät rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeien asentoa ja laajuutta selvittäneet geofysiikan mittaukset ovat olleet aikkatutkimuksissa seisminen VSP ja reikätutkan luotaus. Tässä yhteyessä kerrataan nämä tieot lähtökohtana olleen nk. SITU-vaiheen kalliomallin, vuonna 1994 reiän KR5 jatko-osasta tehtyjen seismisten VSP ( Cosma et al. 1995) ja suuntaavan reikätutkan (Carsten 1995) luotausten havainnot. Kuten aiemi kuva 1 esitti, erustuivat reiän KR5 jatko-osan ootukset aljolti reiästä KR4 havaittujen rakenteien jatkuvuuelle. Yhteenveto reiän KR4 VSP -heijasteista SITU-tutkimusvaiheesta: Rakenne R10 sijaitsee KR4 välillä 43-49 m. Kuvaus on erustunut ääasiassa KR1 lävistykseen ja sen VSP heijastukseen. Rakenne R11 on reiässä KR4 kolmiosainen hiertovyöhyke välillä 95-125 m. Reikätutkan VRP-heijastus kaatuu koilliseen 65-70. Siitä ei ole saatu VSP-havaintoa. Rakenne R12 on reiässä KR4 välillä 135-153 m. VSP:n yksittäisten lähetysisteien tuloksista on havaittu reikäituuelta 140m heijastus 030/50. Rakenne R22 on ohjois-etelä -suuntainen, kaae 75 itään. Se on tavattu reiässä KR4 välissä 104-106 m. Se sijaitsee hankalasti rakenteen R11 sisällä, ja siinä on mitattu korkea veenjohtavuus. Hieman eellisten alauolella ovat voimakkaat heijastukset KR4-reiän syvyyellä 186 m ja asennolla 029/83. Syvyyeltä 192 m on tulkittu heijastus suunnassa 048/60. Nämä heijastukset on tulkittu kaikkien lähetysisteien atasta. Yksittäisten lähetysisteien tuloksista on havaittu heijastus syvyyeltä 250m, suunnassa 030/30. Yhteenveto reiän KR5 VSP -heijasteista PATU-tutkimusvaiheesta: VSP-luotauksiin käytettiin kaikkiaan seitsemää lähetysistettä: PA4, PA5, L15 ja L19-22. Reiän KR5 seismisten VSP-tulosten alustava arviointi tehtiin välittömästi mittausten rosessoinnin jälkeen. Seismiset heijastukset tulkittiiin reikäsyvyyeltä 750 m suuntaan 070/61, syvyyeltä 820 m suuntaan 060/74 ja syvyyeltä 685 m suuntaan 060/58. Reiän jatkeelta havaittiin myös heijastuksia, jotka ovat eellisten suuntaisia. Joitain heijasteita löytyy myös suunnasta noin 30, kaae ohjoiskoilliseen. Yhteenveto reiän KR5 suuntaamattoman ja suuntaavan reikätutkan heijasteista P ATUtutkimusvaihees ta: Suuntaavan reikätutkan (nimellistaajuus 60 MHz) ja suuntaamattoman (taajuus 22 MHz) tuloksissa on voimakas vaimennus ruhjejaksolla, erityisesti välillä 810-830 m. Heijastajien kaaesuunnat ovat aljolti koillisen ja kaakon välillä, kaae loivasta jyrkkäkaateiseen. Myös muita hajasuuntia esiintyy. Suurimmat sähkönjohtavuuen ja

-------------------------- ---- 11 ielektrisyyen anomaliakohat (yli ekain vaimennus suoran aallon amlituiin) ovat: 710-717m heijastus syvyyeltä 713 m suuntaan 060/78 ja 716 m 068/81. Syvyyeltä 712 m havaittiin heijastus (22 MHz), jonka leikkauskulma on 28 reikään nähen. 773-783 m Suunnattu heijastus syvyyellä 779 m, suuntaan 056/33. Syvyyellä 781 m heijastus (22 MHz), jonka leikkauskulma on 41. 790-802 m Ei suunnattuja heijastuksia, syvyyellä 790 m 22 MHz tuloksissa heijastus, jolle on tulkittu leikkauskulmaksi 52. 812-832 m Suunnatut heijastukset ovat hyvin eävarmoja: asennoiksi tulkittu 110-120/25-700 tai 030/37. Yhteenveto sähkömagneettisten taajuusluotausten (SAMPO) tuloksista reikien KR4 - KR5 lähialueelta PATU-tutkimusvaiheesta: Kivetyn tutkimusalueen sähkömagneettisista luotauksista on tulkittu (Paananen et al. 1994) kerrosmallein ja rofiileista kohat, joissa kallion sähköisen ominaisvastus on alentunut. Reiän KR5 ymäristön tarkasteluun on käytetty tulokset jonomittauslinjoilta 1 ja 2 sekä rintamamittauslinjoilta 4, 5, 7, 8 ja 9. Linjan 1 (x=6969,000) tuloksissa on viitteitä innan läheisistä johteista, luonteeltaan kolmiulotteisia (3-D) havaintoja sekä ellitisyyen rofiilianomaliat rakenteen R11 kohalla (koorinaatti Y = 3433,200... 3433,250). Linjalla 1 kohassa Y = 3433,600... 3434,000 ja linjalla 2 (Y = 3433,750) kohassa X= 6968,850... 6969,100 on 3-D -viitteet ja rofiilianomaliat, jotka tosin voivat liittyä sähkökaaeliin. Kelavälit (200 m) ovat lyhyet havaitsemaan sitä syvemmällä sijaitsevia johteita. Rintamamittauksissa 8 ja 9 (kelavälit 1250 mja 750 m) on saatu kohalla Y = 3433,750 heikot viitteet syvällä mahollisesti sijaitsevasta ymäristöä matalamman ominaisvastuksen (12000-14000 Qm) kerroksesta, kuva 4 (Paananen et al. 1994). Tulokset on sijoitettu luotausjärjestelmän keskikohtaan, linjalla 8 kohalle X = 6968,375 (vastaa R11 sijaintia, yläinta 600 m syvyyessä) ja linjalla 9 kohalla X= 6968,625 (sijainti reiän KR5 louosan äällä, yläinnan syvyys 334m). Kerrosaksuutta ei ole tulkittu, mutta sen asettaminen rajalliseksi alentaisi ominaisvastusta ja siirtäisi yläintaa syvemmälle. Vastaanotin on molemmissa havaintoisteissä samassa aikassa ja eävarmuustekijänä on sen lähellä sijainnut reiälle KR5 vievä sähköjohto. Nämä viitteet voivat hyvin liittyä Kivetyn olosuhteissa rikkonaisen kallion esiintymiseen. Lännemänä (Y = 3433,000... 3433,250) rakenteet R1 0, R13 ja R18, ja erityisesti R11 näkyvät kolmiulotteisiin kaaleisiin viittaavina iirteinä.

12 KR4 0 -O.O 40 52 45 U H 4.5 U 38 5.1 8.2 5.2 41 48 88 5.8 8.2 78 57 84 5.3 5.8 H 5e 8.2 H 41 KR1 KR8 0 2e 5.8 e.2 5.2 47 4.3 3.8 4.5 - O.O - 0.1-0.1-0.2-0.2 IRTOliH KUIVA 2000 Omm liarkä 300 Omm IZ!j RIKKONAINEN KALLIO < ZO 000 Omm D EHH KALLIO > 20 000 Omm 1 PROFIILIA NO IIALIA 0 POKA- TAI KAIR ANREIKA 3-D EPEKTI SAIIPO-LINJA -0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8 O(Z a )0(% 9-0.3 e -0.4 =... -0.5 g > - 0.6 "' - 0.7-0.8-0.9-0.9-1.0 6968.0-6968.;:, 6969.0-1.0 Y (km] Kuva 4. Sähkömagneettisten luotausten tulkintaleikkaus, ohjois-etelä -suuntainen linja Y = 3433,750 (Paananen et al. 1994). Lännemänä on linjalla 4 (Y = 3433,375) kohissa X = 6969,000... 6969,200 johekerros (1400 Om) 1200-1250 m syvyyessä, tosin reiän KR9 kairausiste on mahollinen häiriölähe. Kohilla X= 6968,600... 6968,800 on kerrosmallista oikkeavia 3-D viitteitä, mahollisesti liittyen KR5:n kairaustyömaahan (tai rakenteisiin?). Linjalla 5 (Y = 3433,625, lähemänä reikää KR5) ei ole viitteitä kallion johevyöhykkeistä, mutta on sen sijaan 3-D iirteitä, jotka tosin voivat selittyä työmaan sähkölinjoilla, kohissa (X= 6968,200, 6968,600 ja 6969,200). Reiän KR5 yli kulkevalla linjalla 7 on 3-D -viitteitä lähes kaikissa isteissä, liittyen mahollisesti rakenteeseen R8. Koska linjoilla 4 ja 5 ei havaita johekerroksia samalla taaa kuin linjoilla 8 ja 9, on mahollista, että näien itä-länsi - suuntaisten mittausasetelmien lähettimet sijaitsevat liian lännessä, tai että asetelma on eäeullisessa asennossa (oikittain) rakenteen kulkuun nähen. Lähinnä reikää KR5 sijaitsevan ohjois-etelä -suuntaisen mittauslinjan 7 käyttämä 500 m kelaväli voi olla liian lyhyt syvällä sijaitsevan johekerroksen havaitsemiseen. 2.1.3 Geohyrologiset havainnot Reiän KR5 jatkokairauksessa käytettiin reiän huuhtelussa mammutointitekniikkaa, jossa aineistettua ilmaa johettiin huuhteluveen ja kivijauhon oistamiseksi reiästä (Rautio 1994). Ilmahuuhtelu onnistui hyvin ja vettä sekä kivijauhoa alautui reiästä koko kairauksen ajan, tosin reikäituuen 800 m:ä jälkeen vettä alautui vähän.

13 Hyraulinen korkeus: Reikien KR4 ja KR5 hyrauliset korkeuet ovat olleet koko ajan eri tutkimusvaiheissa anomaalisia - hyraulinen korkeus on nimittäin molemmissa rei'issä ollut oikkeuksellisen vähän muuttuva syvyyen suhteen. Yhtenä mahollisuutena oli SITU-tutkimusvaiheen aikana reiän sulkemisessa käytetyjen tulien ohivuoot. Asiaa tutkittiin mm. tulattujen reikien hyraulisilla testeillä (Herva 1994) ja vesinäytteenoton yhteyessä (Niva et al. 1994). Hervan (1994) raortissa mainitaan mm. seuraavaa: "KI-KR5:n havaintovälit jätettiin tarkoituksellisesti mittaamatta, koska reiän tulalaitteiston oli toettu vuotavan". Vahvoja viitteitä laitteisto-ongelmista oli siis tieossa. Reiässä KR4 hyrauliset testit eivät viitanneet laitevikaan vaikka kahessa syvimmässä tulavälissä saatiin suuremi veenjohtavuuen (K) arvo kuin HTU -mittauksista tulkittu arvo. Reiän KR4 vesinäytteenoton (Niva et al. 1994) yhteyessä ei selviä merkkejä yhteyksistä eri tulavälien välillä havaittu. Laitteiston toiminta osoittautui tämän erusteella moitteettomaksi. Sen sijaan reiässä KR5 vesinäytteenoton seuranta on antanut aiheen olettaa tulalaitteiston vuotaneen; tosin systemqattista vuotoa ei havaittu. Eellä esitetyn erusteella ei voia sulkea ois sitä mahollisuutta, että hyrauliset yhteyet eri tulavälien välillä olisivat sittenkin eräisin kallion rakoilusta. 2.2 Rakennetulkinnat v.1995 Vuonna 1995 tehtyjen Kivetyn kallioerän tarkentavien tulkintatöien yhtenä osana oli tarkastella mahollisten loivakaateisten rikkonaisuusvyöhykkeien esiintymistä. Samassa yhteyessä tehtiin tulkintaa myös reiän KR5 ruhjeelle. Ruhjetta on ietty merkittävänä, koska lävistys on Kivetyn muihin rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeisiin verrattuna huomattavan itkä ja ominaisuuet kalliojaksossa ovat kauttaaltaan anomaaliset. Tarkentavissa kalliomallinnustöissä (Front & Okko 1995, Paulamäki & Paananen 1995) ei ko. jaksolle voitu osoittaa selkeää asemaa, mutta loivakaateinen tai vaaka-asentoinen vyöhyke toettiin eätoennäköiseksi. Tutkimuksenisen ja tulkinnallisen ongelman muoosti se, että kyseistä rikkonaisuusjaksoa on ollut huomattavan vaikea yhistää selkeästi mihinkään muissa rei'issä tavatuista rako-, rikkonaisuus- ja muuttumisiirteistä. Louäätelmäksi saatiin, ettei ruhjerakenteen asennosta ole esittää varmaa tietoa. Horisontaalinen oli kuitenkin eätoennäköisin asentovaihtoehto (Paulamäki & Paananen 1995).

14 Rakennetta tarkasteltiin kolmesta näkökulmasta (Front & Okko 1995): 1. Kairaus oli osunut lähes reiän suuntaiseen rikkonaisuusjaksoon. Tämän käsityksen tukena olivat itkät reiän suuntaiset tutkaheijastukset rikkanaista lävistystä ylemänä. Rakenteelle esitettiin kaksi vaihtoehtoa, joista toinen olisi rakenteen R24 mukainen ja toinen osa rakennetta R8. 2. Rakenne olisi VSP-heijastusten mukainen ja leikkaisi reikää KR4 sen alkuosalla. Reiän kairausnäytteessä ei kuitenkaan ollut merkkejä itkästä rikkonaisuuslävistyksestä eikä vastaavasta muuttumisesta, joten mahollinen lävistys olisi täysin oikkeava KR5 :n lävistyksestä. 3. Rakenne, joka olisi tutkittujen VSP-heijastusten suuntainen, mutta ei leikkaisi reikää KR4, tulisi koillisella kaateella intaan Atlantinsuolla tai lounaiselia kaateella joko KR5 :n lounais- tai koillisuolella. Yllämainituista vaihtoehoista ensimmäinen karsiutui ois tutkimuskaivantojen TK1 ja TK2 kartoitusten (Paulamäki 1994, 1995) osoitettua rakenteen R8 jatkumattomuuen mallinnetun suuntaisena kohti reikiä KR1 ja KR8 sekä rakenteen R24 osoittauuttua Kumuvuorella ryhmäksi yhensuuntaisia kaeita (n. 10 cm) hiertosaumoja. Toisin sanoen ruhjeen olemus muuttuisi jälleen lyhyellä matkalla raikaalisti kuten vaihtoehossa kaksi. Vaihtoehto kolmesta karsiutui ois koillisen kaateen omaava laiva-asentoinen mahollisuus tutkimusalueen eteläosaan tehyn kairanreiän KR11 havaintojen erusteella. 2.3 Kalliomallin kuvaus vuonna 1996 - rakenne R29 Kivetyn kalliomallille oli suunniteltu tutkimusohjelmassa tarkennusvaihe v. 1995-96 vaihteeseen. Kalliomalliin iti useien rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeien muutosten ja tarkennusten ohessa löytää myös ratkaisuja uusien reikien havainnoille. Reikien KR4 aiemmat SITU-vaiheen ja KR5:n uuet VSP-luotaukset olivat osoittaneet yhteyttä KR4:n intaosan ja KR5 ohjaosan välille seismisten heijastusintojen muoossa. Erot rakoilun ja ruhjeisuuen voimakkuuessa ja hyrotermisen muuttumisen uuttuminen reiässä KR4 eivät kuitenkaan soineet hyvin yhteen ja viitanneet samaan syntytaahtumaan. Yksi tulkintamalli nousi arvioitavaksi vuoen 1995 loulla. Se erustuu havaintoihin itkästä ja mahollisesti koko tutkimusaluetta lähes itä-länsi -suunnassa leikkaavasta siirrosvyöhykkeestä. Tätä tukevat seuraavat havainnot: - Iso-Salmisen ja Pieni-Salmisen välinen tulkittu siirrostuneisuus,

15 - R19A & R19B ja R19C välinen siirrostuneisuuen viite, - itä-länsi -suuntaiset myloniittiset hiertosaumat tarkastellulla alueella, - rakenteen R18 ilmeinen siirrostuneisuus, - rakenne R23 reiästä KRl ei sovi KR4:ään ( eäjatkuvuus ), -rakenteien RIO ja R12 välinen siirrostuminen, jos ovat samaa yksikköä, - rakenteen R9 louminen, -magneettisen anomaliavyöhykkeen RMAG2louminen, - tasarakeisen granoioriittimuoostuman magneettisista mittauksista tulkitun ohjoisreunan itä-läntinen -suuntaus. Ratkaisumalli kytkee yhteen reiän KR4 intaosan 100-200m ja reiän KR5 ohjaosan havainnot. Molemmissa esiintyy myös amfiboliittisia jaksoja ja suurta veenjohtavuutta. Reiän KR4 intaosan yksi äärakosuunta on jyrkästi ohjoiseen kaatuva. Reiän KR5 ohjaosasta ei ole juurikaan suunnattuja rakohavaintoja, mutta vyöhykkeen yläkontaktissa merkittävin kaaesuuntaus on 55-90 ohjoiseen. Rakojen äätyyit ovat tiiviit ja täytteinen. Rakenteen toellinen aksuus tasomaisena kaaleena olisi noin 60-65 m molemmissa rei'issä. Tämä ratkaisumalli on kuvattu Kivetyn kalliomallin tarkennuksessa (versio 2.0) (Saksa et al. 1996). Rakennemallissa tunnuksella R29 on kuvattu yksi reikien KR4 ja KR5 lähialueelle rajautuva osa, jolla on kaaesuunta/kaae 015/70. Mahollisesti ko. itäläntinen hiertovyöhyke voisi olla eelleen rakoillut tai siirrostunut luoe-kaakko -suunnassa, joka selittäisi tämän suuntaiset jaasentoiset VSP-heijastukset. Sijainti eitteisellä maastaalueella ja kulku Kumuvuoren eteläuolelta soisi hyvin tilanteeseen. Kuvaan 5 on luonnosteltu myös mahollisia siirroslinjoja rakenteesta R29 länteen. Kyseistä ratkaisua vastaan on kuitenkin joitain geologisia tekijöitä. Reiän KR4 intaosaa ei ole ietty merkittävänä laaja-alaisena tai hyrotermisesti muuttuneena vyöhykkeenä. Voisiko se siis olla samassa rakenteessa kuin reiän KR5 loun ruhjejakso? Amfiboliittista kiveä esiintyy myös sulkeumina ja juonina siellä täällä tutkimusalueelia ja rei'issä. Yksittäisten havaintojen yhteys toisiinsa on kuitenkin eävarmaa.

E 0 0 tj) 0 {'.. 01 td II X 00 QtJ) o.. td (T) '<;f" (T) 00 o OV1 (T) (T) '<;f" (T) 00 OV1 o N (T) '<;f" (T) 16 E 0 0 lf) 0') td 01 td II X E 0 0 111 <D td 01 td II X E 0 0 lf) 1' td 01 td II X E 01 01 01 td td 01 td II X 0 iii ;! L/1 [' (\') 1 00 c 0111 :. o..- N 111.lt (Y) 0 '<;f" '- >.lt cxi 01 1 5? [' N / " / / / V1 01 td 0') td lf) 1' td 01 td II X II X II X Pohjana v. 1995 A3 kuva 1:10000... okiv/_50_u_rak1 27.12.1995 Jnu Kuva 5. Kalliomalliin kuvattu rakenne R29 maaninnalla ja siihen liittyviä mahollisia siirrosiirteitä.

17 2.4 Vuoen 1996 tutkimukset ja rakenteelliset vaihtoehot 2.4.1 Tutkimushavainnot Reikä-TV luotaus Rakosuuntien asennon selvitys on yksi tärkeä tieto analysoitaessa vyöhykkeen asentoa. Rakenteellisten ratkaisujen tutkimisen eruslähtökohtana on, että joko litologinen ääsuuntaus tai joku rakoilun ääsuunta kuvaa ruhjerakenteen asentoa laajemmassa tilavuuessa. Kesällä 1996 tehtiin reiässä KR5 koko ituuelta reikä-tv :n vieokuvaukset. Reiän KR5 louosan TV -kuvausten alustavasti analysoiut tulokset (Stråhle 1996) väliltä 639-847 m antoivat seuraavaa tietoa: Litologinen treni ja asento on loiva 0-30 tai keskikaateinen koilliseen ja itään (eli kaaesuunta/kaae välillä 040-090/1 0-40 ). Näitä iirteitä ovat myloniittijaksot, granoioriittijaksot, kvartsi- ym. juonet, amfiboliittijaksojen kontaktit ja muut kontaktit ja hiertymiseen viittaavat havainnot. Käytyjen keskustelujen ohjalta nämä toennäköisesti olisivat geologisen rakenteen orientaatiosuunnassa. Raoista on havaittavissa seuraavat suuntakeskittymät (kaaesuunta/kaae) : - voimakas jyrkkäkaateinen keskittymä 240-270/80-90, - keski-jyrkkäkaateinen 040-080/60-90, - jyrkkäkaateinen 000-040/70-90 ja 190-220/85-90, - loiva-keskikaateinen 040-110/0-40 + horisontaalit (heikko). Reikä-TV:llä saauista rekisteröinneistä on esimerkkinä kuva 6 neljän metrin rakoilleelta kalliojakso!ta. Tulkituista rakojen ja kivilajikontaktien asennoista on yhteenvetokuva 7, jossa on reiän KR5 koko jatko-osan rakosuunnat ja ruhjejaksolta sekä rakojen että kivilajikontaktien asennot. Kuvista näkyy myös eellä mainittu laiva-asentoinen litologinen ääsuuntaus.

18 Locality B-No B-Dia B-Dir Azrnt Inc Date Tirne :KIVETTY :KIKR5 :56rnrn :-107. 6 :-63.2 :96/06/05 :20:10:00 Start Deth En eth San Scan Intvl Asect Ratio Scale :739.001rn :846.739rn :004 :0.25 :200 % :1/10 Range:739.001-846.739 rn D 117.00 I,.J -V2 -V2 L_ v3 f-- -V3 ) -V3 _2!!ill_ -Vl (----- -V3 Kuva 6. Reikä-TV n esimerkkikuva KR5 kalliojakso/ta 775-779 m (Stråhle 1996). Tulkitut rakojen asennot on merkitty kaaesuunta/kaae -arvoin. Merkinnät -VI-V3 viittaavat litologisiin suuntauksiin ja rakenteellisiin vaihtoehtoihin (kts. kohta 2.4.2 jäljemänä).

19 1% 1% 2% 2% 3% 3% 4% 4% 5% 10% 11% 12% 8% 9% N " 4% 8% 12% 16% 24% Low1r hemisohere - KI-KR5: conlacls 694-827 mi< TV-ala tj=11 lsearcb area-1 oo Pea :?z 2z 1 Kuva 7. Reiän KR5 jatko-osan suunnattujen rakotasojen ja kivilajikontaktien intanormaalien suuntajakaumat, Schmitin inta-alatarkka alaallorojektia. Ylhäällä vasemmalla: eheän kallion raot, ylhäällä oikealla: rikkonaisuusjakson 700-840 m raot, alhaalla: rikkonaisuusjakson kivilajikontaktit. Mielenkiintoisia ovat ruhjejaksolla esiintyvät monet, huomattavan avoimet raot (näennäiseltä avaumaltaan 5 mm tai yli) väliltä 639-847 m (Stråhle 1996). Kuvassa 8 on esitetty näien rakojen asennot. Voimakkain suuntaus on 55-85 kaateella itäkoilliseen, mutta rakoja esiintyy myös lähes ystyasentoisina, kaae länsilounaaseen.

20 KI-KRS TVn raot väliltä 639-846 m 0 D Polaarikuvaaja: Rakojen orientaatio, o 270 90 180 file: KI-KR5 TV 639-846m raotkuva (CG työt) FT/PS/12.9.1996 Kuva 8. Reikä-TV:n avaumaltaan 5 mm tai suuremien rakojen asentojakauma olaarikuvaajana. Kairanreikä K.Rll Vertailun vuoksi tarkasteltiin myös tutkimusalueen eteläosaan v. 1996 tehyn kairanreiän KI-KR11 tuloksia (Rautio 1996). Reikä KR11 on sangen ehjä, josta tavataan vastaavia litologisia rakenneiirteitä (granoioriittijuonet, myloniitit) kuin reiän KR1 alaosasta sekä rei'istä KR2 ja KR9. Kairaustulosten yhteenveto kivilajien ja rakorakenteien osalta on ystyleikkauksena kuvassa 9 reikää itkin. Keskimääräinen rakotiheys on reiässä 1,44 kllm ja rikkanaiseksi luokiteltu ja (Riiii - RiiV) kalliojaksoja on kairausraortissa vain 4 kl, kaikki lävistykseltään alle 5 m:n ituisia. Porfyyrinen graniitti vaihtuu orfyyriseksi granoioriitiksi 150 m:n alauolella. Noin 200 m:stä alasäin esiintyy kymmenkunta granoioriittista (GRDR) jaksoa ja yksi myloniittiutunut (MY) jakso välillä 436-444 m liittyen kaeaan Riiii-luokan vyöhykkeeseen.

i 0 111 F ll"'tootlji'\u/ro/k:i ve/k: i k:r11_r29ots_jl"'/rok:_2.0/geo_2.0/ps/ 21 F Kuva 9. Kairanreiästä KRJJ saaut alustavat tulokset vuonna 1996. Merkinnät R/2 - R/4 osoittavat rikkonaisuusasteen.

22 Geohyrologian koeumaus ja ainehavainnot Rakenne R29, joka on tavattu reiän KR5 ohjalta, on antanut viitteitä itsestään ja laajuuestaan sekä monitulalaitteistojen avulla tutkitun hyraulisen korkeuen että umauskokeien avulla tutkittujen hyraulisten yhteyksien erusteella. Myös rakenteen veenjohtavuus on varsin omaleimainen muihin reikiin verrattuna (Hämäläinen 1996). Kairanreiän KR5 geohyrologisia aine- ja koeumaushavaintoja tarkasteltiin myös rakenteen selvittämiseksi. Oli havaittavissa, että reikä KR5 on lähes vakioaineessa koko ituueltaan. Tämä voisi viitata esim. luoe-kaakko -suuntaiseen rikkonaisuusvyöhykkeeseen, joka kulkisi reiän suuntaisena, kaae jyrkästi länteen. Itä-länsi -suuntaisen vyöhykkeen itäisi luoa enemmän ainevaihtelua itkin reikää. Hyvin vettäjohtavassa rikkonaisuusvyöhykkeessä tosin ainevaihtelu on eri kohtien välillä ientä. Avoimen reiän KR5 koeumauksessa on toettu selvä vaste reiän KR4 kaikissa mittausväleissä. Selviä vasteita on havaittu myös eritasoietsometreissa EP2, EP5, isteissä L16 ja L18 sekä mahollisesti isteissä POKA4 ja PA4. Uusi umauskoe reiästä KR5 eri väleiltä ja laajemine muien reikien seurantoineen oli valmisteilla syksyksi 1996. 2.4.2 Rakenteelliset vaihtoehot Tässä luvussa käsitellään vaihtoehtoisia ratkaisumalleja ruhjerakenteelle. Vuonna 1996 kairanreiän KR5 lähiymäristössä ja eri uolilla sijaitsi jo useita syviä kairanreikiä (KR1, KR4, KR10 ja KR11). Kyseisen reiän KR5 ruhjeen voisi hyvin otaksua omaavan laajemaa ulottuvuutta. Lisäksi maaninnalle ulottuessaan sen olisi tullut näkyä geologisten kuvatulkintojen ja geofysikaalisten mittausten tuloksissa. Mikäli ruhjevyöhyke olisikin laajuueltaan aikallinen tai ominaisuuksiltaan eri kohissa voimakkaasti vaihteleva, tulee sen osoittaminen erustua selvään näyttöön. Kivetyn kalliomallin versioon 2.0 oli vuoen 1996 alussa kuvattu tulkinta, jonka mukaan ruhjevyöhyke, tunnuksella R29, on tutkimusaluetta itä-länsi -suunnassa leikkaava leveä rikkonaisuus- ja/tai mahollinen siirrosvyöhyke (Saksa et al. 1996). Vyöhyke on tavattu reiän KR4 intaosassa väliltä 100-200m. Reiässä KR5 rakenne R29 on aksu rikkonaisuuslävistys väliltä 709-832 m. Kaaesuunta on lähes ohjoiseen (15 ) ja kaae noin 70. Mallissa on kuvattu noin 500 m ituinen osuus maaninnalla ja syvyysulottuvuutta kilometriin saakka. Jatkuvuus itään ja länteen on avoin eikä kalliomalliin kuvattu osuus ole siten tarkka arvio tai kannanotto ulottuvuuesta.

23 Toellinen aksuus tasomaisena kaaleena on noin 60-65 m molemmissa rei'issä. Siirrostuneisuuteen voivat viitata reikien KR4 ja KR5 VSP-luotaukset, joien antamien rajaintojen kulku luoe-kaakko -suunnassa oikkeaa rakenteen suunnasta. Tarkemi siirrostuneisuuenja muun viiteaineiston kuvaus on esitetty luvussa 2.3. Seuraavana selkeästi esiin nousseena vaihtoehtona on reikä-tv:stähavaittu voimakas jyrkkäkaateinen rakokeskittymä 240-270/80-90, joka sijaitsee melko laivassa kulmassa reikään KR5 nähen ja voisi olla rakenteen suuntaa inikoiva. Rakennevaihtoehto R29- Vl on siten lähes ohjois-etelä -suuntainen ja kaae lähes ysty länteen (260/85 ). Reiän KR5 jatkokairauksen oletusarvona v. 1994 oli kuvan 1 aiemman kalliomallin mukaisesti, että varsin moni (rakenteet RIO, Rll, R12, R22 ja mahollinen R23 jatke) rako- ja rikkonaisuusvyöhyke voisi jatkuessaan tulla lävistetyksi ja tarkistetuksi 500-800 m matkavälillä (Fintact 1994). Nämä rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeet on havaittu ja tulkittu reiän KR4 intaosasta. Kokonaisuutena vyöhykkeillä olisi noin 65 kaae itäkoilliseen. Tälle rakennevaihtoeholle on annettu tunnus R29-V2. Lisäksi aiemmat seismiset VSP-luotaukset ja uuet reiän KR5 luotaukset havaitsivat voimakkaat, jatkuvat heijastukset juuri tähän rakennevaihtoehtoon liittyen. Avoimen reiän KR5 umaukset ja havainnot muista rei'istä tukevat tätä orientaation vaihtoehtoa. Kolmas rakenteellinen vaihtoehto on litologiseen ääsuuntaukseen ja myös rakoilussa esiintyvään suuntaukseen erustuva loivakaateinen rakenne, kaae itäkoilliseen. Keskimääräinen asento voisi olla noin 070/25 (kaaesuunta/kaae ). Sitä on käsitelty tässä yhteyessä tunnuksella R29-V3. Vaihtoehto R29-V3 liittäisi vyöhykkeen Atlantinsuolle tasarakeisen granoioriitin muoostumaan, josta on tulkittu mahollisesti erkaantuva granoioriittien ja myloniittien juoniverkosto loivakaateisena koilliseen ja itään (Paulamäki & Paananen 1995). Reiän K.Rll kairauksessa saaut tulokset kuvassa 8 eivät tukeneet rakoilun voimakkuuen uolesta vaihtoehon R29-V3 olemassaoloa, mutta granoioriitit ja myloniitti soivat hyvin geologiseen malliin. Neljäs vaihtoehto on yksi rakoilun ääsuunta reiän KR5 TV-kuvauksista. Tällöin rakenne olisi lähes itä-länsi -suuntainen ja ystyasentoinen (kaaesuunta/kaae 01 0/90 ). Tämä vaihtoehto on nimetty tunnuksella R29-V 4. Eri vaihtoehtoisten ratkaisujen R29 ja R29-Vl... -V 4 sijaintia maaninnalla esittää kuva 11 kivilajikartalla, käytetyt merkinnät ovat kuvassa 10. Reiän KR5 suuntaisessa leikkauksessa tilannetta eri vaihtoehoilla esittää kuva 12. Taulukkoon 2 on uolestaan koottu keskeisimmät havainnot uolesta ja vastaan eri vaihtoehoille.

24 KIVETTY KALLIOMALLI Luok i tus ja graafiset merkinnät RAKENTEET VarmuusLuokka Laji Nimiasu Toettu Toennäköinen MahoLLinen Muu vi ite Avonaista tai l"unsaamaa l"ako i Luo Rikkonaisuusvöhke C>Riiii tai R2) Ruhjevöhke KIVILAJIT XX XX XX 14-R II L_j -- 1 1 L_J -- 1 1 L_J PORF. GRANDDIORIITTI IPORGRDRI GRANDDIORIITTI 1 GRDR 1 PORFYYRINEN GRANIITTI IPORGRI GRANIITTI [Q[] PÄÄLLEMERKINNÄT MYLONIITTIUTUMINEN [lli] GRANODIORIITTIJUONIA IGRDRI MUUT MERKINNÄT KAIRANREIKÄ SUUNNITELTU KAIRANREIKÄ REIÄN REUNAVIIVAN TYYPPI: REIÄN ETÄISYYS LEIKKAUSTASOSTA Om-20m 20m-100m >100m PR/EP KA e PORANREIKÄ/ ERITASOPIETSOMETRI PORAKAIVO Fintoct/jnu/ro/kive/rok_3.0/geo_2.01/PS/ A A' L_j POIKKILEIKKAUKSEN SIJAINTI KAADEMERKINTÄ '-. 1 0o TUTKIMUSALUEEN RAJA TOPOGRAFIA RANTAVIIVA Z <= 170m 175m<= Z <= 195m Z >= 200m 10-FEB-98... kive/legen_geo_2.0f win 0 210 0 297 Kuva 10. Kivetyn kalliomalli, käytetyt merkinnät.

25 } Q.M o: 0 + >- Kuva 11. Kivetyn rakenne R29 ja vaihtoehot Vl - V4 kivilajikartalla (z = +150m). Suunniteltujen reikien KR12, KR13 ja KR14A-B sijainti on myös esitetty.

26 X= 6968441 Y=3433387 6968636 3433847 z... ::. ::..P :::::::::::::: <::'\ :::::::::::: J::::J ::::. :.. : kj /:::) G). c::::j <::). <:'\ <::).,I::J <?\ 0 m Fintoc jnu/c/kive/ok_2.0/geo_2.0/ps/ Kuva 12. PystyLeikkaus reikää KR5 itkin vaihtoehtojen VI - V4 kanssa.

27 Taulukko 2. Kallion rakenteelliset vaihtoehot ruhjeelle R29. Kaaesuunta/ Tun- Puolesta Vastaan kaae, o nus Toell. aksuus tasomaisena + liittyminen granoio- -oikkeava rikkonaisuus- ja R29 riittimuoostumaan ja muuttumisaste rei' issä KR 4 015170, maholliseen tektoniseen jakr5, 65m siirrosjaksoon, - ei näy TV n rakosuunnissa +samat kivilajit rei'issä maksimina, KR4 jakr5, - reikätutka ei tue + selittää VSP-tulokset, + sijainti eitteisellä alueella + voimakas rakosuunta - koeumausten tulokset eivät R29- KR5ssa, tue, 260/85, Vl + voisi ehkä kulkea -voisiko mahtua KR1-KR8:n vä- 45m maaninnalla KR1-KR8 listä, ei tavattu kaivannon TK2 välistä lou äästä, - aljastumia KRl :n lähiymäristössä, ei näy viitteitä kuitenkaan ruhjeesta, - reikätutka ja VSP ei tue + vanha ratkaisumalli, - oikkeava rikkonaisuus- R29- jota tutka ja VSP tukevat, ja muuttumisaste KR4ssä ja 060/65, V2 +avointen suurrakojen KR5ssa, 95m ääsuunta, - ei näy KRl ssä vastaavaa + umausvasteet, + sijainti eitteisellä alueella + litologinen suuntaus -vastaavaa ei näy reiän KRll R29- (grr, my ym. juonet), tuloksista (kuva 8), 070/25, V3 +liittyminen rikkonai- -ei voia havaita reikien KRl ja 120m seen grr-muoostumaan KR2 tuloksista, ja sen syntyyn voi selittää - VSP ei tue luonteen, + sijainti eitteisellä alueella, + reikätutka tukee osin + yksi äärakosuunta - itäisi olla aikallinen (ei näy R29- KR5ssa vyöhykkeessä, Kumuvuorella, jossa on runsaasti 010/90, V4 + ei havaittavissa muista aljastumia), 25m rei'istä - VSP ja reikätutka ei tue 2.4.3 Täyentävä tutkimussuunnitelma Vuoen 1996 syksyllä tehyssä tutkimussuunnitelmassa tuotiin esnn seuraavat maholliset rakenteien vaihtoehtoja tarkistavat ja oissulkevat toimeniteet:

28 A) Vuoen 1996 koeumaukset tulatuista osuuksista reiästä KR5 väleistä ja monitoroinnit lähirei'istä tullaan vielä analysoimaan ennen kevään 1997 kenttätöien aloittamista. Tulkintatyön ainoiste on selvien hyraulisten vasteien löytämisessä ja erilaisten, esim. tässä esitettyjen, rakenteellisten vaihtoehtojen karsinnassa. B) Syvä kairanreikä KI-KR12: Reikä tehään korkeintaan noin 1000 m ituisena reiän KR4 ja KR5 ohjoisuolelle, lähialueelle, kairaussuunta 200 ja kaateella noin 70. Sijainti on esitetty kuvassa 11 ja leikkauskuvassa 14 itkin suunniteltua reikää. Kairauksen yhteyessä tulee olla saman aikainen geologinen kartoitus (myös ulkouolinen asiantuntijageologi). Kairaus loetetaan joko 100 m tunnistetun ruhjelävistyksen jälkeen tai kairataan korkeintaan 1000 m matkaituuteen. Oheistutkimuksina ovat näytekartoitus, normaali reikägeofysiikan mittaussarja, veenjohtavuus eromittausmenetelmällä ja koeumaus monitorointeineen. Tutkimus tavoite: Toentaa esiintyminen ja luonne vaihtoehoille R29, R29-V2, -V3 ja - V4. Lävistykset melko syvältä 400 m ja yli kalliosta ja 200-300 m äästä KR5:n lävistyksestä. C) Lyhyet kairanreiät KI-KR13 ja KI-KR14: Reikä KI-KR13 ehotetaan kairattavaksi reiän KR4 itäuolelle suuntaan 200 ja kaae 65. Sijainti on aljastumaila lähellä uutta aikallistietä ja alustava kairausituus noin 150 m. Oheistutkimuksina ovat näytekartoitus, suea reikägeofysiikan mittaussarja, veenjohtavuus eromittausmenetelmällä ja avoimen reiän koeumaus monitorointeineen. Tutkimus tavoite: Toentaa esiintyminen ja luonne vaihtoehoille R29 ja R29-VI. D) KI-KR14 vaihtoehot A tai B kairataan Atlantinsuolle granoioriittiin suuntaan 180 ja kaae 80. Sijaintien vaihtoehot on esitetty kuvassa 11, kairausituus on noin 200 m. Kairausaikkojen läheisyyteen johtavat uuet metsäautotiet Oheistutkimuksina ovat näytekartoitus, suea reikägeofysiikan mittaussarja ja veenjohtavuus eromittausmenetelmällä. Tutkimustavoite: Toentaa granoioriittimuoostuman rakoilu ja tektoniset ominaisuuet. Toentaa vaihtoehon R29-V3 esiintyminen ja luonne. E) Yksi analyysimahollisuus on kairausnäytteen etrografista ja geneettistä luonnetta kartoittava mikroskoointi- ja laboratoriotutkimus. Reikä-TV:n avulla suunnatuista kairausnäytteistä olisi mahollista tutkia hiertoa, rakeien ja mineraalien suuntautuneisuutta sekä muuttumisilmiöitä kolmiulotteiseen näytteen orientaatioon kytkien. Tutkimuksessa voitaisiin saaa lisätietoa ruhjeen asennosta ja syntymekanismista.

29 Näytteille tulisi mitata myös etrafysikaaliset arvot ominaisvastukselle, huokoisuuelle, susketibiliteetille, tiheyelle ja P-aallon noeuelle, joita tarvitaan geofysiikan tulkinnoissa. Tutkimustavoite: Saaa tietoa ruhjeen asennosta, syntymekanismista ja etrafysikaalisista ominaisuuksista geofysikaalisten mittausten tueksi.

30 3 KIVETYN KAIRANREIÄT KR12 JA KR13 JA NIIHIN LIITTYVÄT TUTKIMUKSET 3.1 Reikien KR12 ja KR13 tutkimustavoitteet ja malliennusteet Keväällä 1997 tutkimustoimeniteitä tarkennettiin maastokäyntien ja geohyrologisten koeumausten antamien tulosten ohjalta. Kivetystä tehyistä koeumauksista luvun 2.4.3 kohan A) mukaisesti kaksi liittyi läheisesti reiässä KR5 tavattuun rakenteeseen R29. Talvella -97 suoritettu koeumaus (Hänninen 1997) kohistui nimenomaan rakenteeseen R29. Tällöin umattiin suljettua väliä 681 m - reiän ohja. Lukuisista vasteista muissa rei'issä ehkä huomionarvoisin on lähellä sijaitsevan reiän KR4 käyttäytyminen - umaus on nimittäin vaikuttanut koko reikään lähes samalla tavalla. Alenema on umauksen loussa ollut lähes kauttaaltaan noin 0,5 m. Koko reikä olisi ikäänkuin rakenteen R29 sisällä eli tilanne olisi lähemänä aikaisemaa tulkintaa rakenteen R29 asennosta, jossa se leikkasi reikää KR4. Tosin tällaisessa tilanteessa voisi olettaa umausvaikutuksen olevan voimakkainta itse leikkauskohassa eli reiän KR4 yläosassa. Toisaalta on huomattava, että sekä uuessa että aikaisemmassa asennossaan rakenne R29 leikkaa lähellä reikää KR4 lukuisan joukon sellaisia rakenteita, jotka leikkaavat reiän KR4. Näitä ovat rakenteet R1 0, Rl1, R12, R22 ja R23 (Luukkonen et al. 1996). Alenemat muissa rei'issä ovat viitanneet selkeästi sellaiseen rakennekokonaisuuteen, jossa vasteet etenevät reiän KR5 ohjalta luoe - kaakko -suuntaisina ja reiän ohjan lounaisuolelle. Tämä vastaa Kivetyn kalliomallin yleistä suuntausta. Selvät vasteet toettiin reiästä KR1 500 m reikäsyvyyellä ja reiän KR9 alemmasta uoliskosta. Reiän KR5 ohjaosasta ei toettu yhteyksiä reiän KR1 intaan eikä ohjaosaan. Tutkimukset ovat myös osoittaneet, että hyraulisen korkeuen käyttäytyminen sekä reiässä KR4 että reiässä KR5 on luonnollista erua (Hänninen 1996, Rouhiainen 1996). Pumauskokeessa käytetyt mittausvälit ja havaitut ainevasteet eri rei'istä on esitetty kuvassa 13. Kuvaan sisältyy myös aiemman koko reiän umauksen aiheuttamat vasteet.

31 t w > w... (/) < w > z C( ll. w Kuva 13. Pumauskoe reiästä KR5 ja havaitut ainevasteet.

32 Mikäli rakenteen R29 asentoa ja jatkuvuutta reiästä KR5 itäkaakkoon halutaan tutkia, voitaisiin uuistaa reiän KR5 ohjaosan umaus ja havainnoia alenemia uuessa reiässä KR13. Reiän KR12 havainnointi saattaisi tuoa lisävalaistusta rakenteen asennosta vaikka jälleen kerran on huomioitava, että useat muut rakenteet leikkaavat sekä itse rakennetta R29 että reikää KR12 eli umausvasteien tulkinta saattaa olla yhtä hankalaa kuin reiän KR4 alenemien tulkinnassa. Kevään 1997 aikana suunniteltiin valmiiksi Kivetyn vuoen -97 lisäreikien ohjelma. Aimo Hiironen Posivan Äänekosken aikallistoimistosta totesi kairausaikan (ja kohan siitä 20-30 m länteen) hyvin toteutettavaksi. Rakennevaihtoehon R29-V1 osalta on selvitelty myös KR1-EP7 seuun aljasrumien koorinaatteja ja mahollisuuksia tehä lyhyt täyentävä kaivanto/maatutkaus ko. alueelle. Täyentävissä suunnitelmissa ääyttiin hieman aiemaa eteläisemään sijaintiin reiälle KR12 kuin kuvassa 11 on esitetty. Reiän KR12 lähtösuunta on 210 ja lähtökaae 65 vaakatasosta. Reiän ituueksi äätettiin 800 m. Kuvissa 14 ja 15 ovat ootustilanteet itkin suunniteltua reikää, katselusuunta kaakosta äin. Kuva 14 esittää rakenteen R29 ja sen vaihtoehot V1 - V 4. Kuvassa 15 ovat kalliomallin mukaiset muut Kivetyn rakenteet. Kuvat toimivat kairaustyön ohjauksen ja kalliomallin tarkistuksen ohjana. Ootetut lävistyskohat rakenteen R29 vaihtoehoille reiässä KR12 (kuva 13): R29-V2 350-470 m reikäsyvyys R29-V4 n. 450 m R29-V3 580-700 m R29 510-610m Muut Kivetyn kalliomallin v.2. 0 rakenteet reiässä (kuva 14): Rakovyöhyke R22 180 m reikäsyvyys Rikkonaisuusvyöhyke Rl 0 210 m Rakovyöhyke R11 300-320m Rakovyöh. R23 (mahollinen) A vorakoj en vyöhyke R24 ( toennäk.) 520m n. 650 m Kivilajina on kalliomallin mukaan orfyyrinen graniitti noin 400 m:iin, ja sen jälkeen orfyyrinen granoioriitti, jossa 650 m jälkeen esiintynee granoioriittista juoni verkostoa. Lyhyen tarkistusreiän KR13 ehotettu aikka on KR4stä itäkaakkoon, tien eteläuolella. Suunniteltu ituus on 200 m, suunta lounaaseen. Tarkistettavia kalliorakenteita ovat R29 ja sen ohjois-etelä -suuntainen vaihtoehto R29-V1.

33 3433420 6968381 3433670 6968814 Z:200 R29-V3 ".J. Z=-800 0 m 250 'eoo,.. t '"' ' "J"" R29-V4.. R29 09-JUN-9... Kive/Kr1 b_ w1n 628. Kuva 14. Pystyleikkaus reikää KR12 itkin rakenteen R29 ja vaihtoehtojen VI- V4 kanssa, katselusuunta itäkaakosta.

34 3433420 6968381 3433670 6968814 Z:200 Z:-300 \ \ '"\ z-aoo 636.74 67. 3 924.53 Kuva 15. Pystyleikkaus reikää KR12 itkin ja Kivetyn kalliomallin rakenteet, katselusuunta itäkaakosta.

---------------- -- 35 3.2 Reikien KR12 ja KR13 kairausaikaiset rakennevaihtoehot Kallionäytekairaus KRI2 tehtiin 80I,6 metrin ituuteen heinä-elokuussa I997 (Rautio I997a). Reiän erityisluonne huomioien kalliolaatua valvottiin jatkuvasti kenttägeologin arvioin ja Posivan työtä valvovan geologin kenttäkäynnein. Kentältä saaut tieot kertoivat, ettei reiän KR5 lävistyksen kaltaista rakennetta oltu tavattu ja kalliolaatu oli ehjää. Kairaustulos sulki kalliomallin mukaisen rakenteen R29 ois laskuista kuten myös vaihtoehot R29-V2, -V3 ja -V4 (kuva I3). Kuva I6 esittää reiän KRI2 rikkanaisten reikäosuuksien sijainnin elokuun I997 alustavien tulosten mukaan. Jäljelle oli jäämässä vaihtoehto R29-VI. Lisäksi oli tarvetta tarkistaa kallio-olosuhteita reiän KR5 vieritse luoe-kaakko -suunnassa kulkevasta laaksosta. Rakenteen R8 länsiuolella olisi mahollinen aikka maaainanteessa kulkevaan hyvin jyrkkäasentoiseen ruhjerakenteeseen. Reikää KRI3 siirrettiin suunnitellusta iemmäksi ja suunnattiin se itäkoilliseen. Vaihtoehon R29-VI tutkimista kairauksin lykättiin. Kuva 16. Reiän KR12 rako- ja rikkonaisuusjaksot kairaushavaintojen mukaan.

36 Reiästä KR13 syvyysväliltä 0-300 m ootettu kalliolaatu on esitetty kuvassa 17. Rakenteen R8 luonne on muuttunut vuonna 1995 äivitetyssä kalliomallissa aikalliseksi, kaeahkoksi rakovyöhykkeeksi. Muutos on erustunut suoraan kartoitushavaintoon tutkimuskaivannosta TK2. Reikä KR13 tehtiin 300,5 metrin ituuteen 54 asteen kaarlekulmalla (Niinimäki 1997). Reiän KR13 kalliolaatu oli kenttäkartoituksen mukaan ehjää. Y:3434100 Y:3434200 Y:3434300 z: 1..................................... <"- 0\,t::::, Z:... P 1 1.1 1. 1 1 1.1. 1 1 1 c:: f;::) (?.. PORGRDR 1 1 1 ''. 1 1 1 1 1 1. 1 1 1. ' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. 1 :: : ::::::::::::::...'.".'.'.".".GR"AUfJJJ.I.2.'.'." :::::::. ::.. ::::::::::::::::...'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.' ::::::::........................... (5............................................;.;-............................ 1 1 1. 1. 1 1 1 1.1 1 1 1 1 Y1................................................. F.................................................. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.......................... o................. J o o 1 1 1 1 1 1 27-JUL-9B... i e/13b win 1732.1 1994.6 1954.2 2325.5 Kuva 17. Reiästä KR13 ootetut rako- ja rikkonaisuusjaksot kairaushetkellä.