VIRTASALMEN MONTOLAN JA NIITTYLAMMEN KAOLIINI- ESIINTYMIEN TUTKIMUKSET VUOSINA

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M 19/3232/-91/3/82 VIRTASALMI Montola-Niittylampi Mauri Niemelä Jukka Reinikainen Olli Sarapää 31.12.1991 VIRTASALMEN MONTOLAN JA NIITTYLAMMEN KAOLIINI- ESIINTYMIEN TUTKIMUKSET VUOSINA 1987-1990 Valtausalue Montola 1, kaivosrekisteri 4261/1 Valtausalue Montola 2, kaivosrekisteri 4423/1 Valtausalue Niittylampi 1, kaivosrekisteri 4591/1

TIIVISTELMÄ Montolan ja Niittylammen valtausalueen painovoimaminimeihin kairattiin ensimmäiset reiät syksyllä 1987. Raskas iskukairaus tehtiin vuosina 1989 ja 1990. Kaikkiaan alueelle on kairattu 42 reikää, yhteensä 1703 metriä. Kairausten ohella alueella on tehty gravimetrisia, seismisiä ja sähkömagneettisia mittauksia. Mittauksilla on täydennetty 1960-luvun geofysikaalista aineistoa. Maastotutkimuksissa alueelta löydettiin neljä kaoliiniesiintymää. Näistä suurin on Montolan esiintymä, joka on 900 metriä pitkä ja noin 100 metriä leveä. Maapeitteen paksuus on 20-25 metriä ja kaoliinin paksuus 10-40 metriä. Niittylammen ympäristöstä tavattiin kolme erillistä kaoliiniesiintymää, joista suurin on Niittylammen eteläpuolella. Pituutta sillä on noin 400 metriä ja leveyttä 150 metriä. Maapeitteen paksuus on 15-25 metriä ja kaoliinin paksuus 20-70 metriä. Esiintymät ovat laadultaan heterogeenisia ja tyypillistä niille on vaaleiden, tummien ja värillisten kaoliinien vuorottelu. Laboratoriotutkimuksissa kaoliinista on määritetty raekokojakauma, eri fraktioiden mineraloginen ja kemiallinen koostumus sekä vaaleus- ja keltaisuusarvot. Lisäksi kaoliinista on tehty laboratoriomittakaavaisia rikastuskokeita. Raakakaoliinin kaoliniittipitoisuus on 45 ja alle 20 mikronin raekoon osuus 50 %. Parhaimmillaan rikastetun kaoliinin vaaleus kohoaa hieman yli 80 % :n, mikä on paperin täyteaineelle riittävä arvo. Montolan ja Niittylammen esiintymien todennäköiset vaalean kaoliinin varannot ovat yhteensä 4.8 Mt, josta 0.7 Mt on rikastettavissa paperin täyteainevaaleuteen. Alueen mahdolliset kaoliinivarannot ovat 8.7 Mt.

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ 1. JOHDANTO 4 1.1 Tutkimusten tausta 4 1.2 Tutkimuskohteiden sijainti 4 1.3 Aikaisemmat tutkimukset 6 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET 7 2.1 Geofysikaaliset tutkimukset 7 2.2 Kairaus 8 2.3 Näytteenkäsittely 9 3. TUTKIMUSKOHTEIDEN GEOLOGIASTA 10 3.1 Alueen kivilajit 10 3.2 Kaoliini ja muut rapautumat 10 4. KAOLIININ OMINAISUUDET JA LAATU 12 4.1 Kaoliinin yleiset laatuvaatimukset 12 4.2 Raekokojakautuma 15 4.3 Vaaleus ja keltaisuus 16 4.4 Mineraalikoostumus 19 4.5 Kemiallinen koostumus 20 4.6 Muut määritykset 26 5. KAOLIINIESIINTYMÄT 27 5.1 Montolan kaoliiniesiintymä 27 5.2 Niittylammen kaoliiniesiintymät 27 5.3 Kaoliinivarantoarvio 28 6. AIHEIDEN ARVIOINTI 29 7. KIRJALLISUUTTA 31 8. LIITTYY 33 9. LIITTEET 34

4 1. JOHDANTO 1.1 Tutkimusten tausta Virtasalmen kaoliinitutkimukset aloitettiin syksyllä 1986 valtakunnallisen kaoliiniprojektin yhteydessä. Lähtökohtana tutkimuksille olivat Hällinmäen malmitutkimusten aikana kairatuista rei'istä havaitut lukuisat, pitkät sydänhukkapätkät ja niihin liittyvät kaoliinia sisältävät rapautumanäytteet. Kaoliiniviitteet sijoittuivat alueen painovoimaminimeihin. Montolan kaoliiniaihe löydettiin vuonna 1987 ja Niittylammen aiheet vuonna 1989. 1.2 Tutkimuskohteiden sijainti Montolan ja Niittylammen valtausalueet sijaitsevat Virtasalmen kunnan Montolan kylässä. Virtasalmen kunta on Mikkelin läänin pohjoisosassa ja lähimmät kaupungit ovat Pieksämäki luoteessa (19 km), Varkaus koillisessa (56 km) ja Mikkeli etelässä (58 km) (kuva 1). Montolan kylässä on vuonna 1976 lakkautettu karbonaattikivikaivos (liite 4). Sen kivi vietiin Loukolammen kalkkitehtaalle, joka sijaitsee Savon radan varressa kuusi kilometriä kaivoksesta länteen. Nykyisin tehdas saa raaka-aineensa Ankeleen louhoksesta, joka on tehtaasta vajaat kaksikymmentä kilometriä kaakkoon. Karttalehtijaotuksen mukaan valtausalueet Montola 1 ja 2 ovat lehden 3232 04D lounaisnurkassa Montolan kylän luoteispuolella (liite 1). Valtatie nro 72 Pieksämäeltä Mikkeliin kulkee valtausalueiden välissä. Valtausalue Niittylampi 1 on lehden 3232 04C luoteisnurkassa Montolan kylän eteläpuolella ulottuen asutuksen keskellä olevalle pelto- ja metsäalueelle (liite 1).

5 Tutkimusalue on tasaista kangasmaastoa, valtaosin 100-110 metriä merenpinnan yläpuolella (mpy). Alueen matalin kohta on Niittylampi, jonka vedenpinnan korkeus on 102.6 m mpy. Tutkimusalueen pohjoisosassa muutama pieni kukkula kohoaa yli 120 metrin (mpy) korkeudelle. 0 1 10 I 20 1 30 1 40km I 0 RAUTATIE JA SEISAKE KAOLIINIESIINTYMÄT 1. LITMANEN 2. VUORIJOKI 3. UKONKANGAS 4. KAHOEKSAISIENSUO 5. MONTOLA 6. NIITTYLAMPI 7. ETELAKYLA Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti.

7 Kaoliinitutkimukset Virtasalmella aloitettiin vuonna 1986 (Sarapää ja Nissinen 1987). Tähän mennessä on raportoitu neljä esiintymää : Litmanen (Pekkala ym. 1989/1), Vuorijoki (Pekkala ym. 1989/2), Ukonkangas (Kuivasaari ym. 1990) ja Kahdeksaisiensuo (Niemelä ym. 1990). Kaoliinitutkimukset Montolassa aloitettiin vuonna 1987 tekemällä kevyellä iskuporakoneella kolme reikää. Niittylammen valtausalueella suoritettiin alustavaa näytteenottoa kevyellä iskuporauskalustolla vuonna 1989. Alueen kaoliinitutkimuksia käsitellään myös vuosien 1989 ja 1990 yhteenvetoraporteissa (Niemelä 1990, Niemelä ja Kuivasaari 1991). 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET 2.1 Geofysikaaliset tutkimukset Vuonna 1988 tehtiin kummallakin valtausalueella seismisiä luotauksia ja Montolassa lisäksi Sampo-mittauksia (Lehtimäki 1989). Talvella 1990 täydennettiin painovoimamittausaluetta Niittylammen osalta. Molemmilla seismisesti tutkituilla linjoilla on silttisen pintakerroksen (seisminen nopeus 700-1000 m/s) alla moreenia (nopeus 1900-2100 m/s). Montolassa alkaa 25 metrin syvyydessä rapautunut kerros, jossa seisminen nopeus on 2300-2400 m/s. Niittylammella rapautuman seisminen nopeus on 2600-2900 m/s. Paikotellen moreenin ja rapautuman nopeusero on niin pieni, ettei rajapintaa saada määritettyä. Seismisen luotauksen syvyysulottuvuus on noin 50 metriä, joten rapautuman paksuutta ei pystytty määrittämään seismisesti. Montolan seisminen linja on kokonaan rapautuma-alueella, mutta Niittylammen linjan kaakkoispäässä on mitattu myös rikkonaista kalliota vastaava nopeus (4000 m/s).

8 Painovoimamittauksilla pystytään mahdolliset kaoliiniesiintymät rajaamaan luotettavasti. Gravimetrisen tulkinnan perusteella Montolan muodostuma on paksuimmillaan noin 100 metriä. Niittylammen eteläpuolella olevan muodostuman paksuus jää hieman alle 100 metrin. Gravimetrisia tulkintoja on käytetty näytteenoton ohjaukseen ja alustavan malmiarvion tekoon. Gravimetrisen arvion perusteella Montolassa esiintymässä rapautuman massa on 14 Mt ja Niittylammen esiintymissä yhteensä 13 Mt. Massa-arviot perustuvat geofyysikko Jukka Lehtimäen tekemiin tulkintoihin (liite 2). 2.2 Kairaus Kairanreikien sidonta koordinaatistoon Kairanreiät on sidottu maastoon käyttäen luode-koillinenerilliskoordinaatistoa (L/K), jonka yhteinen piste X-Y -koordinaatiston kanssa on : L = 73.000, K = 151.500 ; X = 6895.283, Y = 3515.824. Kairanreiät on merkitty maastoon muoviputkilla, joiden yläpää on maalattu punaiseksi. Putkeen on merkitty reikätunnus, esim. M52/3232/89/R 321. Iskukairaus vuosina 1987-90 Vuonna 1987 Montolaan kairattiin Terraplan Oy :n A-Sondikalustolla kolme reikää (taulukko 1). Kairauksissa löydettiin vaaleaa ja värillistä kaoliinia. Vuonna 1988 kaoliinitutkimukset keskittyivät Litmasen ja Vuorijoen esiintymille, joten Montolan tutkimuksia jatkettiin vuonna 1989. Keväällä ja alkukesästä 1989 Maa ja Vesi Oy :n teki Valmetalustaisella iskuporakoneella 15 reikää Montolaan. Syksyllä Niittylammen alueelle kairattiin 12 tunnustelureikää GTK :n Illernillä. Keväällä 1990 Niittylammen alueelle kairattiin Valmetilla 12 reikää (taulukko 1).

9 Taulukko 1. Montolan ja Niittylammen kairaukset vuosina 1987-1990. Laite Yhtiö Näyte- Vuosi Reikä- Kairauskoko määrä metrit A-Sondi Terraplan Oy 25 mm 1987 3 86.60 Illern GTK 25 mm 1989 12 269.90 Valmet Maa ja Vesi Oy 50 mm 1989 15 781.25 Valmet Maa ja Vesi Oy 50 mm 1990 12 565.10 Yhteensä 42 1702.85 2.3 Näytteenkäsittely Kentällä Kairasydännäytteiden käsittely on tapahtunut samoin kuin aikaisemmin raportoitujen esiintymien kohdalla. Kuorinnan jälkeen geologi raportoi kairasydämet ja valitsi näytteet laboratoriotutkimuksiin, noin kolmen metrin pätkänä. Raportoinnin jälkeen kairasydännäytteet valokuvattiin. Noin 200 g painoinen näyte-erä kuivattiin 105 C lämpötilassa vähintään kahdeksan tuntia. Laboratoriotutkimus, GTR 1. Kahtiointi. Kaikista näytteistä on otettu kahtiointilaitteella 70 g fraktiointiin. Lisäksi joka neljäs raakanäyte on lähetetty XRF-, sedigraph- ja XRD-analyysiin. 2. Fraktiointi. Laskeuttamalla on erotettu alle 20 mikronin fraktio, jossa on käytetty dispergenttinä Na-pyrofosfaatin vesiliuosta ja suodattamisessa flokkausaineena Magnaflocflokkulanttia. 3. Vaaleus- ja keltaisuusmittaus on tehty kaikista alle 20 mikronin näytteistä Minolta-värimittauslaitteella GTK :ssa. Minoltalla määritetyt vaaleus- ja keltaisuusarvot on kalibroi-

tu KCL :n Elrepro-määrityksiä vastaaviksi. Briketit on tehty Datacolor-puristimella. 10 4. XRF-silikaattianalyysit on tehty kaikista alle 20 mikronin näytteistä ja joka neljännestä raakanäytteestä. 5. Sedigraph-raekokoanalyysit on tehty joka neljännestä raakanäytteestä. 6. XRD-analyysit on tehty joka neljännestä raakanäytteestä ja vastaavasta alle 20 mikronin näytteestä ja molemmista on määritetty semi-kvantitatiivinen mineraalikoostumus. Taulukko 2. Laboratoriotutkimukset vuosina 1989-1991. Määritys Laboratorio Menetelmä Kpl Raekoko < 20 pm GTK, teoll. min. Fraktiointi 124 Raekoko GTK, maaperä sedigraph 68 Vaaleus GTK, teoll. min. Minolta 124 Silik. anal. GTK, geokemia XRF, Leco 197 Min. koost. GTK, kallioperä XRD 157 Rikastuskokeet Kemira 8 3. TUTKIMUSKOHTEIDEN GEOLOGIASTA 3.1 Alueen kivilajit Pieksämäen kallioperäkartan (3232) mukaan Montolan - Niittylammen alueen kallioperä koostuu kiillegneisseistä, dolomiiteista, granodioriiteista ja gabroista (Vorma 1971). Kaoliinirapautumien lähiympäristössä ei ole paljastumia. Poimutuksesta johtuen alueen kivilajien kulku- ja kaadesuunnat ovat hyvin vaihtelevia. 3.2 Kaoliini ja muut rapautumat Painovoimakartan perusteella rapautumajakso on noin kahden kilometrin pituinen. Rapautumajaksossa on neljä erillistä,

11 syvää rapautuma-allasta ; yksi Montolassa ja kolme Niittylammen alueella (kuva 2 ja liite 4). Esiintymät ovat heterogeenisia ja laadullisesti homogeenisten osien rajaaminen on vaikeaa (kuvat 3 ja 4). Raportin liitteinä olevissa kartoissa, kairausprofiileissa ja laatuluokittelussa kaoliini on jaettu neljään luokkaan : valkea, vaalea, värillinen ja tumma kaoliini. Valkeaa kaoliinia on tavattu vain reiässä R 345 ja sen vaaleus alle 20 µm :n raekoossa on yli 70 %. Vaalea kaoliini vaihtelee väriltään vaaleanharmaasta harmaaseen ja siinä on usein vivahdus ruskeaan, joskus vihreään sävyyn. Tuore näyte on usein selvästi vihertävä,' mutta näytteen kuivuessa väri katoaa (kuvat 3 ja 4). Vaalean kaoliinin vaaleusarvo alle 20 4m :n fraktiossa on keskimäärin yli 60 %. Vaaleassa kaoliinissa on joskus tummia raitoja ja välikerroksia, jolloin kaoliinin vaaleus yksittäisissä näytteissä jää alle 60 % :n. Värillinen kaoliini on yleensä punaruskeaa ja sen vaaleusarvo on useimmiten selvästi alle 50 % :n ja keltaisuus useita kymmeniä prosentteja (kuva 5). Valkea, vaalea ja värillinen kaoliini ovat usein savimaisia, toisinaan silttimäisiä. Tummien mineraalien lisääntymisen myötä vaalea kaoliini vaihettuu tummaksi kaoliiniksi, jonka vaaleus on yleensä 40-50 % ja keltaisuus alle 20 %. Kairausten perusteella vihreänharmaat ja ruskeat tummat kaoliinit tai kaoliniittiset rapautumat muodostavat huomattavan osan Montolan ja Niittylammen alueen rapautuma-altaista (liite 4). Tummat rapautumat ovat usein savimaisia. Tumma väri johtuu yleensä korkeasta biotiitin maaras a (kuva 6).

14 4. KAOLIININ OMINAISUUDET JA LAATU 4.1 Kaoliinin yleiset laatuvaatimukset Paperikaoliinin tärkeimmät laatuvaatimukset kohdistuvat sen vaaleuteen (ISO), keltaisuuteen, raekokoon, viskositeettiin sekä kuluttavuuteen. Paperin päällysteaineena käytettävän kaoliinin vaaleusarvo on yleensä 85-86 %, alimmillaan 81,5 %. Raekooltaan päällystekaoliini on hyvin hienorakeista, alle 2 mikronin osuus on 60-80 % ja yli 10 mikronin osuus 0,2-6 %. Viskositeettiarvo (Brookfield) on 250-350 mpas ja kiintoainespitoisuus yli 66 %. Päällystekaoliinin kuluttavuusarvo saa olla korkeintaan 20-30 g/m2 (ECC : n SPS 18 g/m2 ). Täyteaineena käytettävän kaoliinin laatuvaatimukset ovat selvästi lievemmät. Suomessa käytetään pääasiassa englantilaista (80 %) ja amerikkalaista (15 %) kaoliinia, joten taulukossa 3 on esitetty niiden tyypillisiä ominaisuuksia. Taulukko 3. Paperikaoliinin laatuvaatimukset. Viskositeetti Tuote Vaal. Kelt. <2 Am >10 Am >53 Am (Brookf.) (kiintoa.) ph (%) (%) min. max. max. mpas. Engl. päällyste SPS 85.5 4.7 80 0.2 0.02 350 69 5.0 Superclay 81.5 5.0 43 6.0 0.02 250 66 7.0 Dinkie B 83.0 5.5 63 2.0 0.02 350 68.5 5.0 Täyte Grade B 82.5 5.2 50 8 0.05 5.0 Grade C 81.0 5.7 50 8 0.05 5.0 Grade D 79.5 6.2 50 8 0.05 5.0 Filler M 79.0 6.0 30 11 0.05 5.0 Grade E 76.5 8.0 25 25 0.05 5.0 Amer. päällyste Alphatex 90.5 4.0 91 0.01 5.0 (kalsin.) Alphagloss 88.5 4.5 94 0.02 72.5 7.0 Alphaplate 86.5 5.5 80 0.02 70.0 7.0 (delamin.) Betagloss 85.0 7.0 95 0.02 73.0 7.0

1 5 Keraamisen kaoliinin laatuvaatimukset ovat jonkin verran erilaiset kuin paperikaoliinilla. Tärkeimmät laatuun vaikuttavat ominaisuudet riippuvat kemiallisesta koostumuksesta, mineralogiasta ja raekoosta. Parhaiden posliinikaoliinien Fe203-pitoisuus on 0,39-0,75 % ja Ti02-pitoisuus 0,02-0,03 %, alle 2 µm :n fraktion osuus 43-85 %, murtolujuus 7,5-27,0 kg/cm2, kiintoainepitoisuus 58-63 % ja vaaleus polton jälkeen 83-95 %. 4.2 Raekokojakautuma Montolan vaalean kaoliinin savipitoisuus (<2 µm) on keskimäärin 30 % (kuva 7, taulukko 4). Alle 20 Mm :n raekokoa on noin 60 %. Niittylammen vaaleassa ja vaikeassa kaoliinissa savipitoisuus on hieman alhaisempi, 20-23 % ja alle 20 gm :n raekokoa on 44-47 %. Värillisen kaoliinin ja tumman rapautumasaven raekokojakaumat ovat likipitäen samanlaiset kuin vaalealla kaoliinilla. mikrometri --- Montola vaalea -+- värillinen -*- Nllttyl. vaalea -9 värillinen 58 sedigraph-analyyelä, yht 180m pituudella palnotettuja keeklarvola Kuva 7. Montolan ja Niittylammen kaoliinien raekokojakaumat.

4.3 Vaaleus ja keltaisuus 16 Alle 20 4m :n raekoosta määritetty vaaleusarvo Montolan vaalealla kaoliinilla on keskimäärin 61 % ja Niittylammen vaalealla kaoliinilla 62 % (kuva 8). Niittylammen valkean kaoliinin vaaleus on noin 76 % ja sitä tavataan ainoastaan reiässä 345. Värillisen kaoliinin vaaleus ja keltaisuus on 30-40 % :n luokkaa (kuva 9). Tummalla rapautumasavella vaaleus on noin 45-50 % ja keltaisuus 12-13 %. 4.4 Mineraalikoostumus Raakakaoliini XRD-määritysten mukaan Montolan vaalea kaoliini sisältää 41 % kaoliniittia, 30 % kvartsia ja 27 % maasälpää (taulukko 5 ja kuva 10). Aksessorisina mineraaleina ovat muskoviitti, biotiitti, montmorilloniitti ja kloriitti. Satunnaisesti esiintyy myös grafiittia. Värillinen kaoliini sisältää runsaasti götiittiä, joka näy XRD-analyysissä. Tyypillistä värilliselle kaoliinille on myös korkea montmorilloniitin määrä. Tummalle rapautuma- savelle on tyypillistä biotiitin runsaus, tosin sen kaoliniittipitoisuus on kuitenkin lähes 50 %. Niittylammen valkea kaoliini sisältää kaoliniittia lähes 50 %. Vaaleassa kaoliinissa kaoliniitin määrä on sama kuin Montolassa. Merkittävin ero on Niittylammen kaoliinin korkeampi kvartsipitoisuus ja vastaavasti alhaisempi kalimaasälvän määrä. Myös tummien savimineraalien osuus on Niittylammen kaoliinissa selvästi alhaisempi kuin Montolan kaoliinissa. Alle 20 mikronin fraktio Molemmissa esiintymissä kaoliinin alle 20 gm :n raekoko koostuu lähes yksinomaan kaoliniitista. Vaalea kaoliini sisältää runsaat 90 % kaoliniittia ja lisäksi hieman kvartsia, muskoviittia ja biotiittia (taulukot 5 ja 6).

17 Taulukko 4. Tutkimusalueen kaoliinien keskimääräisiä raekokojakautumia. Kaoliiniesiintymä Montola Niittylampi Laatu Laatu vaalea värillinen tumma valkea vaalea värillinen tumma <0.5 micron 16 15 14 14 10 12 16 stddev 4.5 4.9 5.6 4.4 3.2 3.1 10.1 minimum 9.1 5.4 8.2 7.0 7.1 10.3 2.2 maximum 24.5 21.4 18.2 16.7 17.1 21.6 26.7 count 56 37 4 8 21 20 15 <1.0 22 21 21 19 15 17 22 stddev 6.0 6.0 8.5 5.3 4.6 4.5 12.7 minimum 12.6 8.2 11.4 9.8 10.2 13.8 3.7 maximum 33.0 28.1 26.6 21.4 25.0 27.8 34.7 count 56 37 4 8 21 20 15 <2.0 30 28 28 23 20 24 28 stddev 7.6 7.5 11.3 5.9 5.4 5.4 15.3 minimum 16.6 12.4 15.4 13.2 14.3 18.6 5.8 maximum 43.9 37.8 35.7 26.1 31.7 33.3 43.5 count 56 37 4 8 21 20 15 <6.0 45 45 42 32 33 40 38 stddev 10.3 11.8 15.7 6.0 5.3 7.8 18.3 minimum 25.5 24.3 24.1 22.2 27.0 33.1 9.8 maximum 65.6 60.9 52.1 35.4 43.0 52.8 56.2 count 56 37 4 8 21 20 15 <10 51 52 47 37 39 49 41 stddev 11.3 14.0 16.1 5.9 5.2 10.3 18.8 minimum 29.7 31.1 29.3 27.0 32.9 38.1 12.0 maximum 72.8 71.0 58.1 40.1 48.8 68.1 60.4 count 56 37 4 8 21 20 15 <20 59 62 56 44 47 62 48 stddev 12.3 17.2 14.9 5.0 5.0 14.3 18.7 minimum 33.7 36.9 39.4 35.6 42.1 45.0 17.1 maximum 81.8 86.8 66.1 46.7 56.4 90.0 66.0 count 56 37 4 8 21 20 15 <62 64 68 66 48 55 69 55 stddev 12.0 17.0 14.8 1.7 5.6 13.3 16.7 minimum 35.8 41.2 49.6 45.4 46.8 53.6 24.8 maximum 85.2 94.4 76.0 49.2 62.0 95.2 70.2 count 56 37 4 8 21 20 15 count =lävistyksen pituus metreinä

18 KAIRASYDANLAVI8TY3 M 36 30 25 20 16 - -........................ 10 11 16 19 23 27 31 36 39 43 47 61 66 69 63 67 71 75 79 VAALEUS% 115 måiritysti, yht 336m Kuva 8. Montolan-Niittylammen alueen kaoliinien vaaleushistogrammi. KAIRASYDANLAVISTYS m 60 40-30 - _. 20-10 - 1m11 111.~. 01, 1 1.. 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 46 49 63 57 61 66 69 KELTAISUUS % 116 m&aritysti, yht 336m Kuva 9. Montolan-Niittylammen alueen kaoliinien keltaisuushistogrammi.

19 70 60 50 40 30 /..0 ;. 0 20 10 0 /1 : ;00. : : ' ~'. 110 00 14, ~; : Mfs R KAOL KVAR MUSK KALI PLAG BIOT MONT KLOR Montola vaalea värillinen tumma Nlittyl. vaalea våriliinen 0 tumma 82 XRD-analyysit, pituudella painotettuja keskiarvoja Kuva 10. Montolan ja Niittylammen raakakaoliinien mineraalikoostumuksia. 4.5 Kemiallinen koostumus Raakakaoliini Montolan raakakaoliinin keskimääräinen A1 203-pitoisuus on 21-23 % (taulukko 7). Vaalean kaoliinin Fe 203-pitoisuus on keskimäärin 1,3 %, värillisen 8,5 % ja tumman rapautumasaven 5,7 %. Sekä vaalea kaoliini että tumma rapautumasavi sisältävät hieman rautakiisuja, mikä näkyy korkeahkoina rikkipitoisuuksina (taulukko 7, kuva 11). Värillisessä kaoliinissa rauta on götiitissä ja sen laskennallinen määrä on 9,5 %. Myös kaoliinin titaanipitoisuus on korkeahko, noin 1.1 % Ti02. Ilmeisesti titaani esiintyy hienorakeisena anataasina, koska titaanin määrä alle 20 pm :n fraktiossa on korkeampi kuin raakakaoliinissa. Niittylammen kaoliini on hieman alumiiniköyhempi kuin Montolan kaoliini (taulukot 7 ja 8). Niittylammen valkea kaoliini edustaa selvästi puhtainta alueen kaoliinityypeistä. Sen Fe203 - pitoisuus on keskimäärin 0,3 % ja Ti0 2-pitoisuus 0,5 %.

2 0 Alle 20 mikronin fraktio Taulukoista 7 ja 8 sekä kuvasta 11 havaitaan, että Montolan ja Niittylammen kaoliinien alhaiset vaaleusarvot aiheutuvat korkeasta rautapitoisuudesta. Montolan ja Niittylammen vaalean kaoliinin rautapitoisuus on lähes kaksinkertainen Litmasen vaaleaan kaoliiniin verrattuna. Korkea rautapitoisuus onkin tärkein syy miksi Montolan ja Niittylammen kaoliinien vaaleus jää alhaiseksi. Sensijaan Niittylammen vaikeassa kaoliinissa rautapitoisuus on vain 0,3 % Fe20 3, eli selvästi Litmastakin alhaisempi arvo. wt % 1,8 1,4 1,2 1 0,8 0,8 0,4 0,2 0....................... FE203, s :0 01040 1. 1. 1. POP- -........................................... T102 MOO K20 C s.. DO M Montola vaalea Niittyl. valkea Niittyl. vaalea Litmanen vaalea XRF-analyyaej* pituudella painotettuja keskiarvoja Kuva 11. Vaaleuteen vaikuttavien kemiallisten komponenttien keskimääräinen osuus alle 20 Mm :n fraktion kaoliininäytteissä. Vertailunäytteenä Litmasen vaalea kaoliini.

2 1 Taulukko 5. Montolan kaoliinien mineraalikoostumuksia (XRD). Fraktio Raaka <20 µm Laatu Laatu vaalea värillinen tumma vaalea värillinen tumma kaoliniitti 41 46 49 94 90 86 stddev 19 28 8 7 14 19 minimum 5 15 40 75 60 65 maximum 90 100 55 100 100 99 count 86 53 4 56 37 4 kvartsi 30 19 21 3 1 1 stddev 18 17 6 3 2 1 minimum 5 15 maximum 78 55 25 10 5 1 count 86 53 4 56 37 4 muskoviitti 1 1 0 stddev 1 3 1 minimum maximum 5 15 3 count 86 53 4 56 37 4 kalimaasälpä 27 18 14 2 1 stddev 21 23 8 3 2 minimum 5 maximum count 85 86 59 53 20 4 10 56 9 37 plagioklaasi 2 0 stddev 7 3 minimum maximum 30 15 count 86 53 4 56 37 4 biotiitti stddev 1 3 3 6 11 17 1 2 2 5 11 17 minimum maximum 10 20 30 5 20 count 86 53 4 56 37 30 4 montmorillon. 0 10 0 6 stddev 1 18 0 14 minimum maximum 5 50 3 40 count 86 53 4 56 37 4 kloriitti 0 4 2 stddev 2 6 3 minimum maximum 9 10 5 count 86 53 4 56 37 4

2 2 Taulukko 6. Niittylammen kaoliinien mineraalikoostumuksia (XRD). Fraktio Raaka <20 µm Laatu Laatu valkea vaalea värillinen tumma valkea vaalea värillinen tumma kaoliniitti 48 41 61 40 91 95 93 75 stddev 14 18 19 25 7 6 10 15 minimum 25 15 25 10 80 85 75 50 maximum 55 65 85 75 95 100 100 95 count 8 21 20 15 8 19 20 15 kvartsi 46 43 24 29 6 0 2 12 stddev 2 13 15 8 2 0 4 11 minimum 45 25 5 20 5 maximum 50 60 50 38 10 1 13 28 count 8 21 20 15 8 19 20 15 muskoviitti 2 2 6 2 1 0 0 stddev 5 3 5 4 2 0 1 minimum maximum 10 10 15 10 5 1 2 count 8 21 20 15 8 19 20 15 kalimaasälpä 4 11 6 15 1 1 2 2 stddev 7 18 10 17 4 3 2 minimum 2 maximum 15 50 35 45 5 10 10 5 count 8 21 20 15 8 19 20 15 plagioklaasi 1 13 6 stddev 5 20 10 minimum maximum 15 45 25 count 8 21 20 15 8 19 20 15 biotiitti 3 1 0 2 2 4 stddev 7 3 1 6 6 6 minimum maximum 20 10 3 15 15 15 count 8 21 20 15 8 19 20 15 montmorillon. 1 stddev 1 minimum maximum 2 count 8 21 20 15 8 19 20 15

2 3 Taulukko 7. Montolan kaoliinien kemiallisia koostumuksia (XRF). Fraktio Raaka <20 µm Laatu Laatu vaalea värillinen tumma vaalea värillinen tumma vaaleus stddev 61.9 3.9 29.0 11.2 52.3 3.0 count.110 73 6 keltaisuus 12.9 48.2 12.4 stddev 4.2 8.5 2.5 SI02 62.1 55.5 50.0 45.2 41.3 43.7 stddev 6.9 11.0.7 1.1 3.9 2.1 count 110 73 6 110 73 6 AL203 22.6 21.4 23.2 35.1 28.1 33.2 stddev 3.6 4.0 4.9 1.5 4.4 1.5 FE203 1.3 8.5 5.7 1.2 12.0 2.7 stddev 1.0 5.2 3.3.9 5.9 1.4 TI02 1.1 1.2 1.5 1.5 1.4 1.4 stddev.6.7.4.5.6.1 MNO.0.1.0.0.1.0 stddev.1.1.0.0.1.0 MGO.4 1.0 3.1.2.9 1.1 stddev.5.8 4.5.3.7 1.3 CAO.4.7.6.2.3.2 stddev.7 1.9.6.4.5.2 NA20.1.1.1.2.4.3 stddev.0.2.1.1.2.2 K20 2.1 1.9 2.2.6.8 1.0 stddev 1.6 1.6.6.4.6.5 SUM 90.2 90.6 87.0 84.9 85.7 84.8 stddev 2.9 3.6 4.8.9 1.6 1.1 H2O 8.6 9.4 9.6 14.0 13.8 13.4 stddev 2.1 3.5 1.7.6.9 1.2 C.1.1.1.2.1.3 stddev.0.0.0.1.0.2 S.4.0 1.4.2.0.5 stddev.6.0.8.2.0.1

2 4 Taulukko 8. Niittylammen kaoliinien kemiallisia koostumuksia (XRF). Fraktio Raaka <20 4m Laatu Laatu valkea vaalea värillinen tumma valkea vaalea värillinen tumma vaaleus 75.7 61.0 40.6 46.3 stddev 2.8 4.6 10.9 4.8 count 28 53 44 20 keltaisuus 9.4 16.2 39.2 13.5 stddev 1.9 7.6 9.5 3.1 SI02 73.5 68.5 59.7 65.6 46.5 45.9 44.1 45.6 stddev 1.8 3.7 7.4 1.7.5.5 2.3.5 count 28 53 44 20 28 53 44 20 AL203 18.0 18.4 23.3 19.5 37.0 36.7 34.2 34.6 stddev 1.6 2.5 4.5 2.6.5.4 1.8 2.7 FE203.3 3.5 4.0 2.7.3 1.3 5.0 2.3 stddev.1 3.1 1.6 3.3.2.6 3.5 2.6 TI02.5.7 1.6.7 1.0.9 1.4.8 stddev.1.3.7.1.1.7.6.3 MNO.0.0.0.0.0.0 stddev.0.0.0.0.0.0 MGO.1.1.6.8.1.2.3.6 stddev.0.1.5.7.0.0.3.6 CAO.1.1.7.4.0.0.1.1 stddev.0.1.8.4.0.0.1.1 NA2O.1.0.2.7.2.2.2.4 stddev.0.0.3 1.1.0.0.1.3 K20.6 1.4 1.3 1.9.4.7.6 1.0 stddev.8 1.3.6 1.2.3.2.2.7 SUM 93.2 92.9 91.4 92.4 85.8 86.0 86.2 85.7 stddev 1.0 1.0 1.9 2.6.4.4.6 1.8 H2O 6.8 6.6 8.9 6.7 14.4 13.8 13.4 13.2 stddev 1.1.6 2.0 2.5.7.3.5 1.7 C.1.1.1.4.2.2.2.5 stddev.0.1.0.2.1.1.1.2 S.1.0.1.1.0.0 stddev.2.0.1.2.0.0

25 4.6 Muut määritykset Edellä esitettyjen laboratoriokokeiden lisäksi Montolan ja Niittylammen alueiden kaoliineista on tehty mm. rikastuskokeita ja viskositeettimäärityksiä, jotka on teetetty Kemira Oy :ssä. GTK :ssa on tutkittu kaoliinin kiteisyyttä XRD :n ja SEM-kuvien avulla. Rikastuskokeita on tehty Montolan esiintymän kolmesta reiästä (taulukko 9) ja yhdestä Niittylammen reiästä (R 345). Tulokset osoittavat, että Montolan kaoliinista ei saada riittävän vaaleata tuotetta paperinvalmistukseen. Sensijaan Niittylammen valkea kaoliini soveltuu paperin filleriksi ainakin vaaleutensa ja keltaisuutensa puolesta. Viskositeettimäärityksiä on tehty 2 kpl Niittylammen valkeasta kaoliinista. Sen viskositeettiarvo on lähes 9000 cp/100 rpm ja kiintoainepitoisuus 62 %. Toisin sanoen arvot ovat liian huonoja eikä kaoliini tässä suhteessa sovellu päällystekäyttöön. Taulukko 9. Montolan ja Niittylammen kaoliinirikasteiden vaaleusarvoja(%). Prosessi käsittää seulonnan, syklonoinnin sekä vahvamagneettisen ja kemiallisen puhdistuksen. Reikä syvyys tyyppi vaaleus 323 21-54 värillinen 50,6 329 28-35 vaalea 77,1 330 31-37 vaalea 75,8 345 15-30 vaalea 62,8 62-88 valkea 82,0

2 6 5. KAOLIINIESIINTYMÄT 5.1 Montolan esiintymä Montolan esiintymään on kairattu neljä luode-kaakko -suuntaista profiilia 200 metrin välein ja 50 metrin reikävälein (liite 4). Kairausten ja painovoimamittausten perusteella Montolan rapautuma-alue on noin 900 metriä pitkä ja 200 metriä leveä. Maapeitteen paksuus on 20-25 metriä ja rapautuman paksuus parhaimillaan noin 60 m. Vaalea kaoliini esiintyy 80-100 metrin levyisenä vyöhykkeenä lähes koko esiintymän pituudelta. Paksuutta sillä on noin 25 metriä. Muualla vaaleaa kaoliinia tavataan vain välikerroksina. Vaaleassa kaoliinissa on usein tummia raitoja ja välikerroksia, jotka alentavat vaaleusarvoja joskus huomattavastikin. Vaaleassa kaoliinissa on lisäksi joitakin alle 5 metriä paksuja värillisiä kaoliinikerroksia. 5.2 Niittylammen esiintymät Niittylammen esiintymä sijaitsee painovoimakartan perusteella Montolan esiintymän jatkeena (liite 4). Niittylammen esiintymä muodostuu kolmesta erillisestä rapautuma-alueesta, jotka ovat ilmansuuntien mukaan Niitty S, Niitty W ja Niitty N (kuva 2, s. 6). Niitty S :ään on kairattu yksi itä-länsi-suuntainen profiili (R 345 - R 348) (liite 5). Profiilista itään sijoittuva reikä (R 356) on tehty lammen etelärannalle (liite 4). Kairausten perusteella vaaleaa kaoliinia sisältävän vyöhykkeen leveys on noin 150 metriä ja pituudeksi voi gravimetristen mittausten perusteella olettaa 400 metriä. Kaoliinivyöhykkeestä noin puolet on lammen alla, eikä sinne ole kairattu. Kaoliinia on paksuimmillaan noin 70 metriä. Maapeitteen paksuus on 15-25 metriä. Vaaleaa kaoliinia on tavattu kahdessa reiässä (R 345

2 7 ja R 346). Reiän R 345 yläosassa on vaaleaa, heikosti ruskehtavaa kaoliinia ja alaosassa valkeaa kaoliinia. Reiän R 346 yläosa on vaaleanharmaata ja alaosa värillistä kaoliinia. Niitty W :n ja Niitty N :n poikki on kairattu yksi lounas-koillissuuntainen profiili (R 349 - R 355 ; liitteet 4 ja 5). Maapeitteen paksuus rapautuma-alueella on 15-25 metriä. Rapautuma-altaiden välissä olevalla kallioselänteellä maapeitteen paksuus on alle 10 metriä. Kummassakin esiintymässä tavattiin vaaleaa kaoliinia yhdessä reiässä (R 350 ja R 355, liite 5). Niitty W :ssä vaaleaa kaoliinia lävistettiin 10 metriä (R 350). Painovoimamittausten ja kairausten perusteella rapautumaaltaan pituus on noin 300 metriä ja leveys 50 metriä. Niitty N :n reiässä R 355 vaaleaa kaoliinia lävistettiin myös 10 metriä. Painovoimamittausten ja kairausten perusteella tällä rapautuma-altaalla on pituutta noin 400 metriä ja leveyttä 200 metriä. 5.3 Kaoliinivarantoarvio Montolan kaoliinivarantoarvio perustuu kairauksiin ja painovoimamittauksiin ja se on tehty leikkausmenetelmän lineaarisella laskutavalla. Kairausprofiililta määritetyn lohkon vaikutusalue ulottuu seuraavan profiilin puoliväliin. Kairausverkossa profiiliväli on 200 metriä ja reikäväli 50 metriä. Kaoliinin tiheytenä on käytetty petrofysikaalisten mittausten antamaa keskimääräistä arvoa, 1.93 g/cm3. Luotettavuuden perusteella varannot jaetaan todennäköisiin ja mahdollisiin. Todennäköiset varannot perustuvat kairauksiin ja osin gravimetrisiin arvioihin. Mahdolliset varannot perustuvat gravimetriseen massa-arvioon. Montolan esiintymän todennäköiset varannot ovat 2 Mt vaaleaa ja 1.9 Mt värillistä kaoliinia (taulukko 10, liite 6).

2 8 Niitty S :n kaoliinivarantoarvio perustuu yhteen kairausprofiiliin ja painovoimamittauksiin. Vaalean kaoliinin länsireuna on pystytty määrittämään tarkasti. Sensijaan itä-, pohjois- ja eteläreunan sijainti on määritetty profiilitulkintojen pohjalta. Niitty S :n todennäköiset varannot ovat 2.3 Mt vaaleaa kaoliinia, josta 0.7 Mt täyteainelaatua. Kaoliinivarannoista noin puolet on Niittylammen alla. Niitty W :ssä ja N :ssä on vaaleaa kaoliinia yhteensä 0.4 värillistä 0.5 Mt. Mt ja Mahdolliset kaoliinivarannot Montolan-Niittylammen alueella ovat noin 7 Mt ja ne sijoittuvat pääosin Niittylammen alle. Taulukko 10. Montolan-Niittylammen kaoliinivarannot (Mt). ESIINTYMÄ TODENNÄKÖI- SET TODENNÄKÖI- SET TODENNÄKÖI- SET VALKEA 1A VAALEA lb VÄRILLINEN2 MAHDOLLISET MONTOLA 1.95 1.90 0.5 NIITTY S 0.70 1.65 7.0 NIITTY W 0.15 0.20 NIITTY N 0.30 0.30 1.2 YHTEENSÄ 0.70 4.05 2.40 8.7 6. AIHEIDEN ARVIOINTI Tutkimusalueelta on paikallistettu neljä kaoliiniesiintymää, joista Montolassa sijaitsee yksi ja Niittylammen ympäristössä kolme. Kaikista kohteista on tavattu vaaleaa kaoliinia. Yhteensä vaaleaa ja valkoista kaoliinia on arvioitu olevan n. 4.75 Mt, josta noin 1.5 Mt on Niittylammen alla.

2 9 Rikastuskokeiden perusteella Montolan esiintymän kaoliinin vaaleus ei ole riittävä paperin täyteaineeksi. Sensijaan 0.7 Mt Niittylammen kaoliinista näyttäisi soveltuvan puhdistuksen jälkeen paperin täyteaineeksi. Niittylammen eteläosan mahdollisiin kaoliinivarantoihin (7.0 Mt) saattaa sisältyä paperin valmistukseen soveltuvaa kaoliinia. Espoossa 31. joulukuuta 1991 Mauri Niemelä geologi Jukka Reinikainen geologi Olli Sarapää geologi

3 0 7. KIRJALLISUUTTA Hyvärinen Lauri, 1970. Selostus Juvan - Virtasalmen alueen malmitutkimuksista v. 1964-1970 I x = 6880 pohjoispuoli. 42 s. Geologinen tutkimuslaitos. Raportti M19/3232/70/1/1. Kuivasaari, Tapio, Lehtimäki, Jukka, Reinikainen, Jukka ja Sarapää,Olli, 1990. Virtasalmen Ukonkankaan kaoliiniesiintymän tutkimukset vuosina 1986-1990 35 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/3231/90/1/82. Lehtimäki, Jukka, 1989. Kaoliiniaiheiden tunnustelumittaukset Virtasalmella 1988. 4 s. Geologian tutkimuskeskus. Geofysiikan osaston työraportti Q19/3232 04,07/89. Niemelä, Mauri, 1989. Uusien kaoliinikohteiden tutkimukset karttalehdillä 3231 ja 3232 vuonna 1989. 17 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/3231-3232/-90/2/ 82. Niemelä, Mauri, Lehtimäki, Jukka, Reinikainen, Jukka ja Sarapää, Olli, 1990. Virtasalmen Kahdeksaisiensuon kaoliiniesiintymän tutkimukset vuosina 1989-1990. 34s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/ 3232/ 90/2/82. Niemelä, Mauri ja Kuivasaari, Tapio, 1991. Kaoliinitutkimukset Virtasalmella ja sen ympäristössä vuonna 1990. 23 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/3231-3232/ 91/1/82. Pekkala, Yrjö, Kuivasaari, Tapio, Lehtimäki, Jukka ja Sarapää, Olli, 1989. Virtasalmen Litmasen kaoliiniesiintymän tutkimukset vuosina 1986-1989. 46 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/3231/-89/1/82.

3 1 Pekkala, Yrjö, Kuivasaari, Tapio, Lehtimäki, Jukka ja Sarapää, Olli, 1989. Virtasalmen Vuorijoen kaoliiniesiintymän tutkimukset vuosina 1986-1989. 49 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/3231/-89/2/82. Sarapää, Olli ja Nissinen, Ahti, 1987. Väliraportti Virtasal men kaoliinitutkimuksista. 16 s. Geologian tutkimuskeskus. Raportti M19/323l/-89/2/82. Siikarla, Toivo, 1970. Selostus geofysikaalisista tutkimuksista Virtasalmen - Juvan tutkimusalueen pohjoisosassa vuosina 1963-1970. 21 S. Geologinen tutkimuslaitos. Raportti M19/3232/70/3/10. Vorma, Atso, 1971. Kallioperäkartta, lehti 3232, Pieksämäki. Suomen geologinen kartta 1 :100 000.

3 2 8. LIITTYY (Säilytetään GTK :n arkistossa) Kairausraportit M19/52/3232/-89/R 321 - R 335 M19/52/3232/-90/R 345 - R 356 Kairausprofiilit M52.7/3232/-89/R 321 R 324 M52.7/3232/-89/R 325 R 328 M52.7/3232/-89/R 329 R 333 M52.7/3232/-89/R 334 R 335 M52.7/3232/-90/R 345 R 348 M52.7/3232/-90/R 349 R 355 M52.7/3232/-90/R 356

3 3 9. LIITTEET 1. Montolan ja Niittylammen valtausaluekartta 2. Montolan ja Niittylammen gravimetrinen massa-arvio 3. Montolan kivilajikartta, 1 : 20 000 4. Montolan ja Niittylammen kaoliiniesiintymien kartta, 1 : 10 000 5. Kairausprofiilit M52.7/3232/-89/R 321 R 324 M52.7/3232/-89/R 325 R 328 M52.7/3232/-89/R 329 R 333 M52.7/3232/-89/R 334 R 335 M52.7/3232/-90/R 345 R 348 M52.7/3232/-90/R 349 R 355 M52.7/3232/-90/R 356 6. Kaoliinivarantoarvio 7. Tutkimuskustannukset

MONTOLA 2 Kaiv.RN 4423/1 Ka iv. R N :o 4261/1 ONTOL A I \ /\ 1.115 2 :1 -<12 1 < IV -40N/ 12:98\ :1 Kaiv. R N:o 4591/1 ~\11~ 12 :143 12-15OV/ ~A // 12 :92 1 :132 /'// 1 :39,//,lk 1.111 / 1 :109 \ / /1 :11 12 :92 12 -.61// I IT TYLAM 1 :109 12 :91 \ `l /~ 15-45 \ // /~- / 16 : 6 1 :109 Montola a 'A /. GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Matmiosasto Kartta NIITTYLAMPI 1-nimisestä valtausalueesta Virtasalmen kunnan Längetmäen ja Montotan kylissä Mikkelin läänissä 1-10000 M 06.1/3232 04 C,D / -90

äl8's T T Esuaa; A OOi, 'O 096 `~ S IQSs - U Ix - OOb'6ä ess : xs0 4TSAICTeuv gexted e C OO 'L ;asnne'4gtu ue3 TTs A 3oa0 (OL ) (OL ) (ui) 000'L 000'L xui (ääi~t) (999) (18L) (L8) (ui) xs0 gasxne-tex L9 ' 8ä SäS' fi'o i~ä6' '91 OTO' xux 4am ne3tex 88L'OT Ot,S'S StI *9 ;nieated -4ee.1eTA äl8'99 808'tä fä9't tä l~ '0 '4aaxxTn e 4 ec.aauty ät''l 000'01 äl6'6ä 9ä0'ä ä I'T 4esXnuue4sm ex4en ä98' ä, ~ 8tl'ä T T81'äTT OL6'96 OO 'ä 4 1exTIed esuae A T66T 066T 686T L86T ( Xm OOOT ) S38XIINNKSSII X SIIK I)IS11s NY'IOSNOW L a-4tt