GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M06/4324/-86/1/60 Kuhmo Vepsä Olli Äikäs 17.12. 1986 MALMITUTKIMUKSET KUHMON KUNNASSA VALTAUS ALUEELLA "KAPUSTA 1" (kaivosrek.nro. 3548/2)
2 1 Johdanto 1.1 Tutkimusten tausta Tipasjärven matalalentoalueen aeroradiometrisia gammasäteilyanomalioita tarkistettaessa löysi työnjohtaja Pertti Huuskon johtama kenttätutkimusryhmä säteileviä lohkareita Kuhmon kunnan Vepsän kylästä 18.8. 1983 (Liite 1). Löytöjä oli kaksi: toinen Kapustajärvestä etelään Hepovaarassa, toinen järven pohjoispuolella Kapustavaarassa. Löytöjen alustava selvittely osoitti perusteellisemmat malmitutkimukset tarpeellisiksi. Kajaani Oy tutki Vepsän kylän aluetta 70-luvulla (Kopperoinen 1980) ja uudelleen vuonna 1982, jolloin siellä havaittiin myös radioaktiivisia kallioita ja lohkareita (keskustelu T. Kopperoinen / 0. Äikäs 2.12. 1982). Koska yhtiöllä oli ollut valtausvaraus alueeseen 1982-83, Geologian tutkimuskeskus valtasi radioaktiiviset löydöt nimillä "Hepo 1" (nro. 3548/1) ja "Kapusta 1" (nro. 3548/2). Tutkimuskeskus luopui valtauksesta "Kapusta 1" 17.12. 1985 1.2 Malmitutkimukset Vepsän kylässä Aeroradiometristen gammasäteilyanomalioiden tarkistus Tipasjärven lentoalueella aloitettiin Vepsäjärven eteläpuolelta syksyllä 1982. Työtä jatkettiin elokuussa 1983 ja edelleen kohdetutkimuksina 1984-85. Nämä malmitutkimukset Vepsän kylässä kattoivat noin 25 km 2 karttalehden 4324 03 kaakkoiskulmassa, Haarajärvestä etelään. Tällä alueella tehtiin skintillometreilla hakumittausta ja lohkare-etsintää. Kapustan ja Hevon esiintymien lisäksi kahdessa muussa kohteessa ("Varsa", "Löttö") tehtiin detaljitutkimuksina systemaattista lohkare-etsintää, säteilymittauksia, moreeninäytteenottoa (ns. cobraus), montutusta, kallioperäkartoitusta ja kallionäytteenottoa soijaporauksesta timanttikairaukseen ("poraus-kairaus" -kalustolla Lötön esiintymällä). Koko tutkimusalueen kalliopaljastumat kartoitettiin mittakaavassa 1. 10 000. 1.3 Malmitutkimukset valtausalueella "Kapusta 1 Aeroradiometrisen mittauksen tulostuksessa (ks. s. 9, alkuperäisaineisto) on Kapustavaaran kaakkoisreunalla gamma-anomalia (Liite 1), jonka ai-
3 heuttajiksi osoittautuivat juuri anomalian kohdalla sijaitsevat radioaktiiviset lohkareet ja kalliot - ilmeisesti samat, joista Kajaani Oy:lla oli havaintoja. Anomalia on selkein U-kanavan käyräkartalla, missä sen huippu osuu kohtaan X 7093,20 / Y 468,22 noin 80 x 100 metrin suuruiselle alueelle. Lentomittauksessa huipun gammasäteilyarvot ovat tot = 16 Ur*, eu = 18 ppm, eth = 22 ppm ja eu : eth = 0.8. Valtakunnankoordinaatistoon sidotun linjoituksen avulla Kapustan esiintymän radioaktiiviset lohkareet ja kalliot kartoitettiin yksityiskohtaisesti vuonna 1984 (Liitteet 2...6). Lohkareiden lähtöpaikkoja selvitettiin tutkimuskaivannoilla, joista radioaktiivisten mineraalien esiintymistä tutkittiin kallioperäkartoituksella, säteilymittauksella ja soijaporauksella (Liitteet 7...15). Kapustan esiintymän tutkimukset tekivät työnjohtaja Pertti Huusko, kenttätutkimusapulaiset Ossi Heikkinen ja Erkki Rimpiläinen, teknikko Pentti Toivanen, geologi Olli Äikäs sekä kausiapulaisena geol.yo Eira Kuosmanen. 2 Havainnot 2.1 Kapustan esiintymän kallioperä Kapustan radioaktiivisen esiintymän alue on aikaisemmassa, Kajaani Oy:n tutkimuksiin liittyneessä kartoituksessa osaksi "Kapustagraniittia", osaksi sarvivälkegneissiä (Niiniharju 1980). "Kapustagraniitti" on kuvattu punertavaksi, keskirakeiseksi biotiittigraniitiksi, joka on suuntautunut, paikoin gneissimäinen. Kapustan esiintymän detaljikartoituksessa (Liite 7) havaittiin radioaktiivisuuden liittyvän juuri tämän suuntautuneen graniitin ja sen itäpuolella sijaitsevan, amfiboliittia ja kiillegneissiä sisältävän alueen rajalla esiintyviin pegmatiitteihin ja kvartsikiviin. Graniitin reunassa havaittiin myös muuta missa paljastumissa vahvasti suuntautunutta, osaksi silmägneissimäistä migmatiittia, jossa paleosomi on kiillegneissiä ja rieosomi graniittia; tämä tulkittiin kiillegneissiin kuuluvaksi. "Unit of radioelement concentration" (IAEA 1976), symboli Ur (DECD 1981); geologisessa säteilylähteessä 1 Ur vastaa 1 ppm uraanipitoisuutta (uraanin on oltava radioaktiivisessa tasapainossa)
4 Amfiboliitti ja kiillegneissi sisältävät paikoin granaattiporfyroblasteja. Molemmat kivet ovat raitaisia ja niissä havaittu pienoispoimutus viittaa moninkertaiseen deformaatioon, jolloin raitaisuus olisi tektonista. Kapustan esiintymässä amfiboliitti muodostaa vajaan kymmenen metrin levyisiä vyöhykkeitä kiillegneississä. Amfiboliittia ja kiillegneissiä voi niiden asun takia kutsua myös raitamigmatiiteiksi. Kvartsia esiintyy amfiboliitissa ja kiillegneississä liuskeisuuden suuntaisina, ohuehkoina juonina sekä jopa metrin paksuisina ja useiden metrien pituisina linsseinä. Lisäksi kvartsia on runsaasti pegmatiiteissa. Pegmatiitit ovat karkearakeisia kalimaasälpäkvartsibiotiittikiviä; biotiittia on paikoin runsaasti ja silloin kivi on "puuromaista" massaa. "Puuromainen" biotiittipegmatiitti esiintyy epämääräisinä alueina amfiboliitissa ja kiillegneississä, osaksi leikkaavasti mutta myös niiden raitaisuutta myötäilevästi. Yleensä pegmatiiteilla on kuitenkin terävä kontakti sivukiviinsä. 2.2 Radioaktiiviset lohkareet ja kalliot Kapustan esiintymästä kirjattiin 86 lohkarehavaintoa, joista muutama tosin osoittautui kaivettaessa kallioksi; Kapustavaaralla moreenipeite onkin yleensä noin puoli metriä paksu. Lohkarekartoituksessa otettiin huomioon kivet, joiden maksimisäteily ylitti 1 000 cps (mittarilla Scintrex BGS-3), mikä vastaa noin 100 Ur-yksikön suuruista totaalisäteilyä. Noin 70 prosentissa havainnoista suurin mitattu säteily oli välillä 1 000...4 500 cps (Liite 3). Lohkareiden emäkallioissa ei siten ollut odotettavissa erityisen suuria uraanipitoisuuksia eikä systemaattisessa kartoituksessa havaittuja lohkareita myöskään analysoitu. Ensimmäisistä näytteistä määrityksiä oli tehty (Liite 4): esimerkiksi lohkareesta PH-83-L4 (karkearakeinen kvartsimaasälpäpegmatiitti) analysoitiin kolme eri palaa, joissa oli uraania 0.07...0.17,% ja toriumia 0.01...0.02 %. Radioaktiiviset mineraalit ovat rikastuneet niihin pegmatiittien osiin, jotka koostuvat massamaisesta biotiitista: niitä edustavassa näytteessä PH-83-L7 oli 0.32 % U ja 0.035 % Th. Näytteiden keskimääräinen U : Th on 8.0.
5 Radioaktiivisten mineraalien ohella lohkareissa esiintyy molybdeenihohdetta; sitä havaittiin useimmissa lohkareissa, joiden maksimisäteily oli 5 000 cps tai enemmän (Liite 5). Analysoiduissa näytteissä oli molybdeenia 0.02...0.35 Lohkareista 42 kpl oli joko kvartsikiviä tai runsaasti kvartsia ja biotiittia sisältäviä pegmatoideja. Muutamaa pegmatiittigraniitti- ja migmatiittilohkaretta lukuunottamatta loput lohkareet olivat "Kapustan graniitin" kaltaista graniittigneissiä tai graniittia. Lohkareet olivat jokseenkin pienikokoisia: noin puolet niistä olivat suurimmalta halkaisijaltaan alle 50 cm (Liite 6). Systemaattinen lohkarekartoitus osoitti lohkareilla olevan useita lähtöpaikkoja: Kapustassa on erotettavissa,neljä erillistä lohkareviuhkaa tai -jonoa sekä joitakin yksittäisiä lohkareita (Liite 2). Lohkarejonojen perusteella kulkeutumissuunta on ollut 300 310 2.3 Tutkimuskaivannot Vuonna 1984 Kapustan esiintymällä paljastettiin kallioita, joissa oli havaittu radioaktiivisuutta tai jotka voitiin päätellä lohkareiden lähtöpaikoiksi (Liitteet 7...11). Niistä otetut pölynäytteet (Liite 12) vahvistivat lohkareista saadun käsityksen Kapustan esiintymän keskimäärin alhaisista uraanipitoisuuksista. Pölynäytteet otettiin iskuporauksella kallion pinnasta 15...20 cm syvyyteen. Näytteistä määritettiin U ja Th EDX-menetelmällä GTK:n laboratoriossa Kuopiossa. Samoista paikoista määritettiin maastossa gammaspektrometrilla (EDA GRS-500) ekvivalenttipitoisuudet eu ja eth. Mittauksessa pulssien keräysaika oli 10 sekuntia. Koska spektrometrin "näyte" on monin verroin suurempi kuin kalliosta porattu pölynäyte, nämä eri tavoin saadut uraani- ja toriumpitoisuudet poikkeavat toisistaan. Vaikka mittausolot eivät olleet ideaaliset (Ovaskainen 1980), tulokset vastaavat toisiaan niin hyvin, että EDXmenetelmän korkean määritysrajan vuoksi spektrometrilla mitattuja tuloksia voitaneen pitää jopa paremmin todellisia pitoisuuksia edustavina (Liitteet 12 ja 13). Mittaustulosten perusteella Kapustan esiintymän pa
6 ras kohta on kaivannossa M8; siinäkin uraanipitoisuudet ovat keskimäärin vain 500 ppm luokkaa muutamissa 1...2 m leveissä pegmatiitti- ja kvartsijuonissa. Pölynäytteissä ja mittauksissa U : Th ja eu : eth ovat yleensä 1...4 (Liitteet 12 ja 14). Anomaalista radioaktiivisuutta havaittiin kaivamalla paljastettujen kallioiden lisäksi eräissä suuntautuneen graniitin paljastumissa, mikä selittää graniittina ja graniittigneissinä kartoitetut lohkareet. Radioaktiivisuuden lähteeksi osoittautuivat pegmatiittiset suonet. Suuntautuneen graniitin paljastumissa "normaali" gammasäteily on noin 300 cps (eli noin 30 Ur). Kaivanto M10 osoitti, että Kapustavaaralla voi esiintyä jopa kolmen metrin paksuudelta rapakalliota, ainakin paikallisesti kallioperän ruhjevyöhykkeessä. Kaivannon kohdalta kulkeutuneet radioaktiiviset lohkareet ovat lähteneet pesäkkeestä, joka nyt ulottuu vain 1,5 metrin syvyyteen (Liite 15). Pesäke on rapautuneessa migmatiitissa, joka koostuu pehmeästä kiillemassasta ja siinä 'kelluvista' radioaktiivisista, rapautumattomista graniitti- ja pegmatiittikappaleista. Rapakallion ja moreenin raja on hyvin selvä, terävä; vaikka kaivanto on painanteessa, moreenipeite on paksuimmillaankin vain noin puoli metriä. Tästä pesäkkeestä jäätikön mukana kulkeutuneet lohkareet ovat olleet jo valmiiksi irti kalliosta, mikä selittänee lohkareiden runsauden, niiden pienehkön koon sekä niiden kulmikkuuden. 2.4 Radioaktiiviset mineraalit Uraniniittia havaittiin Kapustan esiintymästä vain yhdessä lohkarenäytteessä. Lohkareissa ja paljastumissa esiintyy keltaisia ja kellanruskeita sekundaarisia radioaktiivisia mineraaleja sekä rakosilauksina että pirotteena. Lohkareesta 0PÄ-83-L37 (kvartsi-biotiittikivi) tehdyssä pintahieessä havaittiin molybdeenihohteen lisäksi punaoranssi radioaktiivinen mineraali, jonka koostumusta selvitettiin kvalitatiivisesti tutkimuskeskuksen mikroanalysaattorilla (T. Hautala 29.2. 1984). Mineraali esiintyy kivessä omamuotoisena pirotteena, se on täysin metamiktinen ja se sisältää U, Th, Fe, Pb ja Si. Kivessä on myös rutiilia ja sen yhteydessä titanomagnetiittia tai ilmeniittiä. Titaanimineraalit esiintyvät itsenäisesti, erillään radioaktiivisista rakeista.
Tulokset Valtausalueella "Kapusta 1" kalliossa havaitut uraanipitoisuudet osoittautuivat epätasaisesti jakautuneiksi ja keskimäärin alhaisiksi. Kapustan esiintymästä ei siten ole taloudelliseksi malmiaiheeksi, minkä takia tutkimuskeskus luopui valtauksesta. Tutkimusten tuloksia voidaan kuitenkin soveltaa malminetsinnässä lähialueilla: 1) Kapustan esiintymässä U-Th-Mo -mineraalistuma liittyy laajahkon graniittialueen reunassa sijaitseviin pegmatiittija kvartsijuoniin ja -linsseihin. Nämä mineraalistuneet pesäkkeet esiintyvät osaksi graniitissa, osaksi raitamigmatiiteissa sen vieressä. Pegmatiiteissa metallit ovat rikastuneet runsaasti biotiittia sisältäviin kohtiin. 2) Systemaattinen lohkarekartoitus toi ilmi neljä erillistä lohkarejonoa, joiden perusteela lohkareet ovat kulkeutuneet suunnasta 300...310 ; tämä sopii yhteen tutkimuskaivannoista havaittujen uurresuuntien kanssa. 3) Kaivannossa M10 havaittiin rapakalliota noin kolmen metrin paksuudelta. 4) Vaikka radioaktiivisia mineraaleja ei voitu tunnistaa, ainakin osa mineraalistumien uraanista on helppoliukoisessa muodossa, mikä ilmenee kivissä rakopintojen silauksina esiintyvistä sekundaarisista radioaktiivisista mineraaleista. 5) Kapustan esiintymä on helposti paikannettavissa aeroradiometrisen kartoituksen avulla. Radioaktiivisten lohkareiden lukuisuus, ohut moreenipeite, sijainti mäen laella ja ilmeisesti myös puuttomuus (paljaaksihakkaus ennen mittauslentoa) ovat lisänneet näennäistä säteilynvoimakkuutta niin, että lentomittauksesta saatu anomalia on korostunut esiintymän taloudelliseen arvoon verrattuna. Kapustan esimerkki osoittaa, ettei aeroradiometrisen kartoituksen anomalioiden tulkinta saisi perustua yksioikoisiin menetelmiin: hyvät anomaliat eivät välttämättä ole hyviä malmiaiheita, ja hyvätkin malmiaiheet saattavat antaa vaatimattoman anomaliakuvan säteilykartalla. Olli Äikäs
Viitekirjallisuus IAEA, 1976: Radiometric reporting methods and calibration in uranium exploration. International Atomic Energy Agency; Technical Report 174. 57 s. Kopperoinen, T. 1980: Pajulampi 1 valtauksen tutkimukset. Kajaani Oy, tutkimustyöselostus. 5 s., 19 1. Niiniharju, Sinikka 1980: Om arkeiska skiffrar och granitgneijser i Vepsäomradet, Kuhmo, östra Finland. Pro gradu -työ, Åbo Akademi. 71 s., 10 1. OECD, 1981: Reporting and calibration of total-count gamma radiation measurements. OECD Nuclear Energy Agency; Newsletter, R&D in uranium exploration techniques, nro. 3, 16...19. Ovaskainen, E. 1980: Kalibrointisysteemi spektrometreille. Geologian tutkimuskeskus, raportti M 20/-80/1. 9 s.
9 Alkuperäisaineisto Lohkarehavainnot: PH - 83 - L4...L7 PH - 84 - L1...L81 0PÄ - 83 - L37 Kartoitushavainnot: ELK - 85-90...133, 135...137 0PÄ -84 - M8...M12 0PÄ - 85-49...54 (PH = Pertti Huusko, ELK = Eira Kuosmanen, 0PÄ = Olli Äikäs) Pintahie: Ku8702 Geokemialliset määritykset: näyte- ja analyysinumerot Palanäytteet Pölynäytteet K8330943 Ra84/916...922 M8495001...M8495050 Geologiset kartat: M11.12/4324/-86/1/60 M11.1/4324/-86/1/60 M11.3/4324/-86/1/60 M11.7/4324/-86/1/60 M11.21/4324/-86/1/60 lohkarekartta, 1 : 1 000 paljastumakartta, 1. 1 000 tektoninen kartta, 1 : 1 000 kivilajikartta, 1 : 1 000 tutkimuskaivannot, 1 : 100 Geofysikaaliset kartat 1:20 000 Q22.811/4324 03 Q24.811/4324 03/1 Q24.821/4324 03/1 Q25.81/4324 03/1 Q25.83/4324 03/1 Q25.84/4324 03/1 Q25.88/4324 03/1 aeromagneettinen kartta sähkömagn. kentän imaginaarikomponentti sähkömagn. kentän reaalikomponentti aeroradiometrinen kartta, totaalisäteily aeroradiometrinen kartta, uraanin ekvivalenssipitoisuus aeroradiometrinen kartta, toriumin ekvivalenssipitoisuus aeroradiometrinen yhdistelmäkartta (K, U, Th)
10 Liitteet Liite 1. Liite 2. Liite 3. Liite 4. Liite 5. Liite 6. Sijaintikartta: Tutkimusalueen sijainti Kuhmosta lounaaseen (1 : 200 000) sekä valtauksen "Kapusta 1" sijainti Kapustajärven pohjoispuolella (1 : 20 000). Kuvaan on merkitty aeroradiometristen sama-arvokäyrien alueet (vinoviivoitus; 8 ja 14 ppm eu) sekä 1 : 1 000 -mittakaavaisten karttojen kattama alue. Ote lohkarekartasta, 1 : 1 000 Maksimisäteilyn jakauma lohkarehavainnoista Vuoden 1983 lohkarenäytteiden analyysitulokset Radioaktiiviset lohkareet, joiden maksimisäteily on vähintään 5 000 cps Radioaktiivisten lohkareiden koko: suurimman halkaisijan jakauma Liite 7. Ote kallioperäkartasta, 1 : 1 000 Liitteet 8...11. Kartat tutkimuskaivannoista, 1 : 100 Liite 12. U- ja Th- sekä eu- ja eth-määritykset tutkimuskaivannoista Liite 13. U - eu -diagrammi tutkimuskaivannoista Liite 14. eth - eu -diagrammi tutkimuskaivannoista Liite 15. Rapakallio kaivannossa M10: seinämän kivilaji- ja gammasäteilykartta