SINKKI-, LYIJY- JA KUPARIPITOISTEN HIEKKAKIVILOHKAREIDEN TUTKIMUKSET RAAHESSA VUOSINA 1981-1982
YHTEENVETO Raahen alueelta on tullut kansannäytteinä useita sinkki-, lyijyja kuparipitoisia hiekkakivilohkareita. Näiden lähtöpaikan selvittämiseksi suoritettiin kesällä 1981 lohkare-etsintää alueen saarissa ja rannikolla. Tällöin löydettiin runsaasti uusia malmimineraaleja sisältäviä lohkareita pieneltä alueelta. Lohkareiden runsaus viittasi niiden lähtöpaikan olevan lähellä, joten keväällä 1982 suoritettiin cobra-iskuporakoneella näytteenottoa jäältä käsin hieman tästä pohjoiseen. Tutkimuksissa ei kumminkaan tavattu hiekkakiviesiintymää, josta em. lohkareet olisivat peräisin.
SISÄLLYSLUETTELO Sivu JOHDANTO 1 TUTKIMUSTEN TAUSTA 3 LOHKARE-ETSINTÄ 4 HIEKKAKIVILOHKAREIDEN LÄHTÖPAIKAN POHDISKELUA 5 GEOKEMIALLINEN NÄYTTEENOTTO 7 HIEKKAKIVILOHKAREET 9 Petrografinen kuvaus 9 Malmimineraalit 11 Metallipitoisuudet.. 12 VERTAILU TUNNETTUIHIN HIEKKAKIVIESIINTYMIIN 13 Muhoksen muodostuma ja Satakunnan hiekkakivi.... 13 Ruotsin lyijy- ja sinkkipitoiset hiekkakivet.... 16 AIHEEN ARVIOINTI 18 KIRJALLISUUS LIITTYY LIITTEET Liite 1. Lohkarekartta Liite 2. Hiekkakivilohkareluettelo Liite 3. Hiekkakivilohkareiden analyysejä Liite 4. Raahen alueen kallioperä Nykäsen (1959 a) mukaan ja merialueen aeromagneettinen kartta Liite 5. Magneettisen minimin poikki tehty profiilitulkinta Liite 6. Geokemiallisessa näytteenotossa saadut kallionapit Liite 7. Linjan I maaperänäytteiden analyysitulokset Liite 8. Linjan II maaperänäytteiden analyysitulokset Liite 9. Linjan III maaperänäytteiden analyysitulokset Liite 10. Hiekkakivilohkareiden petrofysikaalisia mittaustuloksia Liite 11. Yhteenveto tutkimuksista
1 JOHDANTO Tutkimusalue käsittää noin 20 km Perämeren rannikkoa Raahesta etelään (kuva 1 ja liite 1). Tutkimusten pääpaino oli karttalehdillä 2441 04, 05 ja 08. Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti (mustattu alue). Katkoviivoituksella on merkitty metamorfoitumattomien sedimenttikivien levinneisyys Perämeren alueella. Merialueen osalta rajat ovat Winterhalterin (Ignatius et al. 1980) mukaan ja mantereen osalta Simosen (1980 a) mukaan.
2 Alueella suoritettiin lohkare-etsintää pääasiassa mantereen ja saarien rannoilla. Meren rannalle johtavia teitä oli tutkimusten kannalta tarpeeksi tiheässä. Sensijaan saaristossa liikkumista nopeuttavan moottoriveneen vuokraamiseen kului yllättävän paljon aikaa, sillä Raahessa ei ollut muuta julkista veneenvuokraajaa kuin leirintäalue ja sieltäkin sai vuokrattua vain soutuveneen. Mantereen ja saarten rannat ovat matalia ja kivikkoisia, joten kovassa aallokossa rantautuminen on vaikeaa. Osaan Raahen edustalla olevista saarista on maihinnousu kielletty lintujen pesimäaikana. Raahen kallioperäkartta(lehti 2441) ja sen selitys ovat valmistuneet vuonna 1959 (Nykänen). Tutkimusalue käsittää pohjoisimman nurkan Kokkolan maalajikartasta (lehti B4),- joka on valmistunut vuonna 1947 (Okko). Sen selitys on valmistunut vuonna 1949 (Okko). Perämeren kvartäärikerrostumista on valmistunut merigeologinen kartta mittakaavassa 1 : 1 000 000 vuonna 1968 (Ignatius ja Tulkki). Koko Pohjanlahden kvartäärikerrostumia koskeva selitys on julkaistu 1980 (Ignatius et al.). Mantereen osalta karttalehden 2441 1 20000-mittakaavaiset aeromagneettiset korkealentomittauskartat ovat valmistuneet vuonna 1953 ja 1 : 100 000-mittakaavainen kartta vuonna 1958. Merialueelta 1 : 20 000-mittakaavaiset aeromagneettiset korkealentomittauskartat ovat valmistuneet vuonna 1978 ja koko karttalehden alueelta 1 : 100 000-mittakaavainen kartta vuonna 1980. Matalalentomittauskartat mantereen puolelta on julkaistu vuonna 1979. Raahen kallioperäkartan kartoituksen yhteydessä kairattiin kaksi reikää merenpohjaan noin 4 km Siniluodosta länteen (Nykänen 1959 b). Sieltä tavattiin samoja fylliittisiä liuskeita kuin mantereeltakin. Malmitutkimuksia Raahen edustan merialueella on tehnyt Otanmäki Oy, joka on suorittanut geofysikaalisia mittauksia ja kairausta Nahkiaisen magneettisella häiriöalueella vuosina 1964-1966 (Nuutilainen ja Talvitie 1967, kts. Hytönen 1968). Seismisiä tutkimuksia on suorittanut Helsingin yliopiston seismologian laitos yhteistyössä geologisen tutkimuslaitoksen kanssa
3 Selkämerellä ja Perämerellä vuosina 1965-1967 (Penttilä 1971). Veltheim (1969) on tarkastellut noin 10 km Raahesta lounaaseen olevan Lohikari-nimisen niemen rantakivikosta lö*ytyneitä hiekkakivilohkareita Perämeren alueen geologiaa koskevien tutkimustensa yhteydessä. TUTKIMUSTEN TAUSTA Rikkikiisukonkretioita on löydetty runsaasti Lounais-Suomen, Ahvenanmaan ja Pohjanmaan rannikoilta. Niitä ovat kuvanneet mm. Marmo (1952), Marmo ja Laitakari (1952), Lonka ja Papunen (1968) ja Veltheim (1969). Lounais-Suomesta ja Ahvenanmaalta löydettyjen rikkikiisukonkretioiden perusteella on oletettu, että Selkämeren pohjassa on hiekkakiveä (Backlund 1937, kts. Marmo ja Laitakari 1952). Veltheim (1962) ja Winterhalter (1972) ovat tutkimuksissaan päätyneet samaan tulokseen. Geologisen tutkimuslaitoksen suorittamissa kivilaskuissa Vihannin kaakkoispuolella löytyi muutamasta tutkimuskaivannosta hiekkakivilohkareita (Hyyppä 1948). Niitä oli parhaimmillaan 12 ö löhkareista ja yhdessä oli iskoksena rikkikiisua. Kokkolan maalajikartan kartoituksen yhteydessä todettiin, että hiekkakivilohkareita esiintyi runsaimmin Raahen ja Kalajoen välisellä alueella (Okko 1949). Lisäksi Kokkolan kohdalla oli pieni hiekkakivilohkaretihentymä. Hiekkakivien lisääntyminen lähestyttäessä Pohjanlahden rannikkoa osoittaa Okon (1949) mukaan kivien lähtöpaikan sijaitsevan meren pohjassa. Nahkiaisen matalan luoteispuolella oli meren pohjasta saadun materiaalin hienorakeisessa fraktiossa runsaasti hiekkakiveä (Veltheim 1969). Hiekkakiven runsauden perusteella Veltheim olettaa, että tällä alueella tai sen välittömässä läheisyydessä on hiekkakiviesiintymä. Winterhalter
4 (Ignatius et al. 1980) laajentaa hiekka- ja savikivet käsittämään suurimman osan Perämeren pohjaa aina Kokkolan tienoille asti (kuva 1). Tämä tutkimus sai alkusysäyksen Cu-, Zn- ja Pb-pitoisista kansannäytteistä, joita Pentti ja Erkki Jämbäck lähettivät geologiselle tutkimuslaitokselle vuosina 1979-1980 Raahesta (liitteet 2 ja 3). Silloinen Väli-Suomen malminetsintäryhmän päällikkö FT Jouko Talvitie antoi allekirjoittaneelle tehtäväksi selvittää malmimineraaleja sisältävien hiekkakivilohkareiden levinneisyyttä ja mahdollista lähtöpaikkaa Raahen alueella. LOHKARE-ETSINTA Elokuussa 1981 suoritettiin kahden ja puolen viikon aikana lohkare-etsintää pääosin karttalehdillä 2441 04, 05 ja 08 (liite 1). Tarkoituksena oli rajata malmimineraaleja sisältävien hiekkakivilohkareiden esiintymisalue. Ajan lyhyyden vuoksi ei malmimineraalittomiin hiekkakiviin kiinnitetty paljoakaan huomiota. Samoin jätettiin huomiotta alueen muu mielenkiintoinen lohkareikko : vulkaaniset kivet, dolomiitit, hematiittipitoiset kivet jne., joiden lähtöpaikka on ilmeisesti myös meren pohjassa. Yleensä saarien niinkuin mantereenkin rannoilla oli runsaasti lohkareita. Pienimmät luodot muodostuivat yksinomaan lohkareista. Suurempien luotojen ja saarien keskustassa lohkareet olivat paikoin kasvillisuuden peitossa tai ne olivat voimakkaasti jäkälöityneet. Paikoin esiintyi savikoita, hietikoita ja kallioalueita, joissa lohkareita oli vähän. Pienemmät saaret ja luodot tutkittiin kokonaan. Sensijaan suuremmilla saarilla ja rannikolla tarkastettiin rantaviivaa kymmenestä metristä muutamaan sataan metriin. Tutkimusajan lyhyyden vuoksi jäi sisämaassa suoritettu lohkare-etsintä vähäiseksi.
5 Raahen kaupungin pohjoispuolisilta rannoilta ei malmimineraaleja sisältäviä hiekkakivilohkareita löytynyt. Useimmilta Raahen edustalla olevilta saarilta löytyi yksi tai kaksi rikkikiisukonkretiota tai rikkikiisua sisältävää hiekkakivilohkaretta. Sensijaan kaupungin lounaispuolella olevilta saarilta ja rannikolta 10 km :n matkalla löytyi useita rikkikiisukonkretioita tai hiekkakivilohkareita, joissa oli rikkikiisua, sinkkivälkettä, lyijyhohdetta tai kuparikiisua. Muutamia pistokokeita tehtiin aina Kalajoelle saakka. Hiekkakivilohkareita kyllä tavattiin, mutta niissä ei ollut malmimineraaleja. HIEKKAKIVILOHKAREIDEN L.ÄHTÖPAIKAN POHDISKELUA Jäätikön kuljetussuuntia Pohjanmaalla ovat tutkineet mm. Helaakoski (1940), Hyyppä (1948) ja Okkö (1949). Okko (1949) on erottanut Kokkolan maalajikarttalehden alueelta kolme eriikäistä mannerjäätikön kuljetussuuntaa : Vanhin ja karttalehden pohjoisosassa (Raahessa) voimakkain suunta on 285-300. Helaakoski (1940) esittää kaksi eri suuntaa, joista vanhempi on 266 ja esiintyy runsaana ja voimakkaana Pyhäjoen ja Kalajoen välillä, ja nuorempi on 294, joka on selvimmin näkyvissä Pohjois-Pohjanmaalla. Raahen eteläpuolella se heikkenee. Iältään keskimmäinen suunta on 325-340. Se on ollut voimakkain kulutussuunta Kokkolan karttalehden eteläosissa. Helaakosken (1940) vastaava suunta on 340. Hänen mukaansa se puuttuu Raahen pohjoispuolelta. Raahen eteläpuolella se alkaa voimistua'ja on runsainta Etelä-Pohjanmaan rannikolla. Nuorin suunta on 345-360. Helaakosken (1940) suunta on 5 ja se esiintyy hänen mukaan voimakkaimpana Pohjois-Pohjanmaalla. Raahen eteläpuolella se-heikkenee. Hyyppä (1948) on arvioinut Vihannin kaakkoispuolelta.tutkimusmontuistå löytyneiden hiekkakivilohkareiden esiintymisrunsauden perusteella niiden tulleen suunnasta 310-320.
6 Liitteessä 4 näkyvän sinkkivälke- ja lyijyhohdepitoisten lohkareiden viuhkan rannikon suuntaisuus johtuu siitä, että lohkare-etsintää suoritettiin pääasiassa meren rannalla. Viuhkan todellisen suunnan selvillesaamiseksi olisi suoritettava lohkare-etsintää myös sisämaassa. Toinen viuhkan muotoon ja suuntaan vaikuttava tekijä on se, että hiekkakivilohkareet ovat saattaneet paikotellen jauhautua hajalle muiden lohkareiden joukossa. Veltheim (1969) on nimittäin todennut, että suojaisen lahden kivikossa on enemmän hiekkakivilohkareita kuin merelle työntyvän niemen kärjessä. Samoin matalalla, tasaisella rannalla, missä aaltojen voima on heikompi, hiekkakivilohkareet säilyvät paremmin. Rikkikiisukonkretioiden ja rikkikiisupitoisten hiekkakivilohkareiden esiintyminen ei ole niin selvästi rajattavissa kuin sinkkivälke- ja lyijyhohdepitoisten hiekkakivilohkareiden esiintyminen (liite 1). Lisäksi Perämeren alueelta on löydetty yksittäisiä konkretioita hyvin laajalta alueelta. Eteläisin konkretio on löydetty Ähtävältä (Marmo ja Laitakari 1952) ja pohjoisin Kemistä (Kulonpalo 1957). Tosin rikkikiisukonkretioilla ja rikkikiisupitoisilla hiekkakivilohkareilla on tihentymä samoilla paikoilla kuin sinkkivälke- ja lyijyhohdepitoisilla lohkareilla, joten ilmeisesti tällöin lähtöpaikkakin on sama. Muiden rikkikiisupitoisten lohkareiden lähtöpaikkaa on vaikea arvioida. Hajanainen esiintyminen viittaisi niiden olevan peräisin Perämeren pohjassa olevasta hiekka- ja savikivimuodostumasta. Rannikolta pystyttiin tarkasti määräämään pohjoisin kohta, jossa sinkki- ja lyijypitoisiä hiekkakivilohkareita esiintyy. Tästä eteläänpäin tavattiin näitä lohkareita rannikolta yli 10 km :n matkalta. Eteläosassa lohkare-etsintää vaikeutti lohkareiden harvalukuisuus. Eteläisimmiksi lohkareiksi jäänevät Veltheimin (1969) mainitsemat sinkki- ja lyijypitoiset hiekkakivilohkareet, jotka on löydetty Pyhäjoen pohjoispuolelta. Niiden tarkempi löytöpaikka ei ole allekirjoittaneen tiedossa. Sinkkivälke- ja lyijyhohdepitoisten lohkareiden runsaus ei puolla sitä, että ne olisivat peräisin yhtenäisestä hiekka- ja savikivimuodostumasta, joka Raahen kohdalla on noin 20-30 km :n
7 päässä rannasta (Ignatius et al. 1980). Sensijaan lähellä rantaa oleva hiekkakiviesiintymä selittäisi lohkaretihentymän hyvin. Sen voisi ajatella syntyneen joko Elkonredin alueella olevasta hiekkakiviesiintymästä pohjoisen kuljetuksen vaikutuksesta tai rannikon suuntaisesta hiekkakiviesiintymästä läntisten kuljetusten vaikutuksesta. Aeromagneettisella kartalla on muutamia kapeita, pitkulaisia magneettisia minimejä (liite 4). Olisi houkuttelevaa ajatella näitä rotkolaaksoiksi, joissa hiekkakivi olisi säilynyt mannerjään kulutukselta sekä muulta preglasiaaliselta eroosiolta. Tällaista. ajatusta tukee lohkaretihentymän pohjoispuolella olevan magneettisen minimin poikki tehty profiilitulkinta (liite 5). Koska alueen kivilajeista ei ollut saatavilla suskeptibiliteettiarvoja, on tulkinta tehty siten, että antamalla erikokoisille lohkoille sopivia suskeptibiliteettiarvoja, on pyritty saamaan sellainen malli, jonka anomalia vastaa mitattua anomaliaa. Parhaimman yhteensopivuuden antoivat lohkot, jotka molemmilta puolilta viettävät jyrkästi minimiä kohti. GEOKEMIALLINEN NÅYTTE.ENOTTO Edellämainitun hypoteesin testaamiseksi suunniteltiin hiekkakivilohkaretihentymän pohjoispuolella olevan magneettisen minimin poikki kolme maaperänäytteenottolinjaa (liite 4). Linjat suunniteltiin siten, että vettä olisi alle 10 metriä ja pisteväliksi valittiin 100 metriä. Näytteenotossa pyrittiin saamaan kallionappi. Näytteenotto tapahtui keväällä 1982 22.3. - 16.4. välisenä aikana kolmen henkilön voimin. Kalustona oli cobra, 25 mm :n putket ja läpivirtausterä. Näytteenotto onnistui suhteellisen hyvin, kun metrin paksuisen jään lisäksi oli korkeintaan 6-7 metriä vettä. Kun vettä oli enemmän, putket taipuivat siinä määrin, että cobralla tärisyttämistä ei voitu suorittaa. Tällöin käytettiin tukiputkea, jona oli syväkairauksen käyttämä 60 mm :n suojaputki. Tämän avulla näytteenotto onnistui,
8 kun vettä oli alle 20 metriä. Jos vettä oli enemmän, tukiputki oli liian raskas liikutella lihasvoimin. Näytteitä otettiin 57 pisteestä, joista.'vain 29 :stä saatiin kallionappi. Nappien kivilajit on lueteltu liitteessä 6. Kiisuja oli kolmessa kallionapissa, joista kaksi on Elkonredin pohjoisosassa olevan magneettisen häiriökielekkeen kohdalta. Muutamasta pisteestä (8258038, -40, -46, -50 ja -51) saatiin hiekkakiven näköistä klastista materiaalia. Mikroskooppisesti se poikkeaa kumminkin selvästi hiekkakivistä : kvartsi- ja maasälpärakeet eivät ole pyöristyneitä, maasälpää on huomattavasti enemmän kuin hiekkakivissä ja iskos muodostuu kloriitista ja hienorakeisista kvartsi- ja maasälpärakeista. Tällaista materiaalia saattaisi olla sedimenttikivipatjan yläosassa. Maaperänäytteistä analysoidut pitoisuudet eivät poikkea paljoakaan eri linjoilla (liitteet 7-9). Ainoa selvä ero eri linjojen välillä on lyijyn kohdalla. Linjalla I lyijypitoisuudet ovat korkeammat kuin linjoilla II ja III (taulukko 1). Yksittäisiä poikkeamia on kolmessa pisteessä. Linjalla I pisteessä 8258003 on korkein analysoitu rikkipitoisuus (7700 ppm) ja lyijypitoisuus (13 ppm) ja pisteessä 8258010 on korkein kuparipitoisuus (300 ppm) ja kobolttipitoisuus (62 ppm) ja toiseksi korkein rikkipitoisuus (7200 ppm). Linjalla II pisteessä 8258030 on korkein analysoitu nikkelipitoisuus (134 ppm). Taulukko 1. Maaperänäytteiden analyysitulosten vaihteluvälit, keskiarvot, keskihajonnat ja poikkeuksellisen korkeat pitoisuudet ppm :inä. Poikkeuksellisen korkeita pitoisuuksia ei ole otettu mukaan laskettaessa keskiarvoja ja -hajontoja. Vaihteluväli (ppm) Alkuaine Keskiarvo x Keskihajonta s Poikkeuksellisen korkeat pitoisuudet (ppm) Cu 5-58 16.6 10.2 300 Ni 3-56 18.6 11.4 134 Co 3-21 8.6 5.0 62 Zn 6-99 24.6 16.2 Pb 1) 1-13 7.1 2.7 2) 1-8 4.1 2.0 Fe 6930-46200 15995.6 9307.6 S 20-880 250.7 178.8 7200, 7700 1) Linja I 2.) Linjat I I j a I I I
9 HIEKKAKIVILOHKAREET Petrografinen kuvaus Hiekkakivilohkareiden halkaisija on yleensä alle 10 cm, mutta on myös tavattu lohkareita, joiden halkaisija on lähes yhden metrin. Hiekkakivilohkareiden kovuus vaihtelee kvartsiittisesta helposti sormien välissä murenevaan. Hiekkakivien väri on vaihteleva. Malmimineraaleja sisältävistä hiekkakivistä ovat yleisimpiä harmaat, joissa on vivahdus vihreään, punaiseen tai ruskeaan. Lisäksi on tavattu ruosteenruskeita hiekkakiviä. Malmimineraalittomista hiekkakivistä on yleisin violetin - ruskean värinen, hienorakeinen hiekkakivi. Hiekkakivien raekoko on yleensä alle 2 mm. Ne ovat suhteellisen tasarakeisia. Joskus esiintyy yksittäisiä suurempia detritaalisia rakeita, joiden halkaisija on korkeintaan 10 mm. Joissakin lohkareissa on näkyvissä raekoon vaihtelusta johtuvaa kerroksellisuutta. Alueelta on myös tavattu muutamia konglomeraattilohkareita. Niissä pallosten koko on korkeintaan muutamia senttimetrejä. Palloset ovat pääasiassa kvartsia ja maasälpää. Kivilajipallosia, lähinnä savikiveä, on erittäin vähän. Välimassa muodostuu hiekkakivestä, jonka iskoksena on karbonaatti ja /tai opaakki. Mikroskooppisesti hiekkakivet ovat monotonisia : detritaalisina rakeina esiintyvät kvartsi, maasälpä ja monikiteinen kvartsi, ja iskoksena karbonaatti ja /tai opaakki. Aksessorisina mineraaleina esiintyvät biotiitti, muskoviitti, turmaliini ja zirkoni. Muutamasta näytteestä on tavattu yksittäinen stauroliittirae. Lisäksi yksi näyte on heikosti radioaktiivinen. Kvartsirakeiden muoto vaihtelee hyvin pyöristyneestä kulmikkaa seen. Rakeen reuna on sileä, kun iskoksena on karbonaatti ja rosoinen, kun iskoksena on rikkikiisu. Muutamissa näytteissä kvartsirakeet ovat sekundäärisesti kasvaneet.
1 0 Maasälpärakeet ovat epämääräisemmän muotoisia kuin kvartsirakeet. Kalimaasälvälle tyypillistä ristikkorakennetta on näkyvissä, samoin kuin plagioklaasille tyypillistä lamellikaksostusta. Suurimmassa osassa rakeitå ei kumminkaan ole näkyvissä kummallekaan maasälvälle tyypillisiä piirteitä. Paikoin maasälpärakeet ovat serisiittiytyneitä tai muuttuneet lohkoraoista alkaen kellanruskeaksi töhkäksi. Maasälvän lohkoraoissa esiintyy opaakki-iskoksisissa hiekkakivissä usein opaakkia. Puhtaiden kvartsirakeiden lisäksi näytteissä on vajaat 10 % monikiteisiä kvartsirakeita (taulukko 2). Ne ovat yhtä pyöristyneitä kuin kvartsirakeetkin. Alkuperältään ne saattavat olla cherttiä, kvartsiittia, juonikvartsia, tms. Selvät kivilajirakeet ovat harvinaisia. Savikiveä on tavattu muutamasta näytteestä yksittäisinä rakeina. Lisäksi mikroskooppisesti on tavattu joitakin kvartsi-maasälpärakeita ja hienorakeisista kiillesuomuista muodostuneita pallosia. Taulukko 2. Hiekkakivilohkareiden mineralogisia koostumuksia (määritetty pistelaskijaa käyttäen). Näytteet on jaoteltu iskosmineraalien mukaan. Opaakki-iskoksisista näytteistä numeroissa 22 ja 103 on opaakkina sinkkivälke ja lyijyhohde, muissa rikkikiisu. Numerot on annettu liitteen 2 mukaisesti.
1 1 Karbonaatti ja opaakki ovat yleisimmät iskosmineraalit. Harvemmin tavataan savimineraaleja ja kvartsia. Iskosmineraalit esiintyvät sekä pieninä rakeina detritaalisten rakeiden välissä että suurina rakeina, joiden halkaisija on jopa yli yhden senttimetrin. Malmimineraalit Rikkikiisu esiintyy useimmiten pienissä (halkaisija korkeintaan muutamia senttimetrejä), pyöreähköissä konkretioissa iskoksena. Konkretiot esiintyvät joko sellaisenaan rantakivikossa tai ne ovat vielä hiekkakivessä kiinni, jolloin ne näkyvät kiven rapautumispinnalla kyhmyinä. Rikkikiisu esiintyy myös iskoksena epämääräisen muotoisissa pesäkkeissä, joiden koko on 1-2 cm. Rapautumispinnalla niiden ympärillä on ruosteenruskea kehä. Joskus rikkikiisu esiintyy hiekkakiven kerroksellisuuden mukaisesti iskoksena. Rikkikiisu on kiteytyessään syövyttänyt detritaalisia rakeita, sillä rakeiden reunat ovat rikkikiisuiskoksisissa hiekkakivissä rosoisia, kun taas karbonaatti-iskoksisissa hiekkakivissä ne ovat sileitä. Rikkikiisua esiintyy myös maasälvän lohkoraoissa. Joskus sen kiteytyminen on aiheuttanut maasälpärakeen hajoamisen. Syöpyminen on havaittavissa myös taulukossa 2. Kun iskosmineraalina on karbonaatti -, jää iskoksen osuus reilusti alle 30 % :n (keskiarvo x = 23.6 % ja hajonta s = 5.7 ö). Opaakk -iskoksisissa hiekkakivissä iskoksen osuus sensijaan on yli 30 % (x = 32.0 % ja s = 3.1 ö). Markasiittia on tavattu lähes puolesta tutkituista hieistä. Vain yhdessä (Nro 34, liite 2) markasiitti on päämalmimineraali. Sen raekoko on selvästi pienempi kuin rikkikiisun. Sinkkivälke ja lyijyhohde esiintyvät useimmiten tummissa hiekkakivissä iskoksena. Yleensä sinkkivälkettä on enemmän kuin f, lyijyhohdetta (liite 3). Useimmiten ne esiintyvät pieninä rakeina muiden iskosmineraalien joukossa. Joskus rakeiden koko on yli 0,5 cm. Myös sinkkivälkkeen kiteytyminen on aiheuttanut detritaalisten rakeiden, lähinnä maasälvän hajoamisen.
1 2 Kuparikiisu on huomattavasti harvinaisempi kuin edellämainitut malmimineraalit. Se esiintyy iskoksena vaihtelevankokoisissa pesäkkeissä rikkikiisun yhteydessä. Kuparikiisun ja rikkikiisun kontaktissa esiintyy usein markasiittia. Mikroskooppisesti on tavattu muutamasta hieestä götiittiä ja/ tai lepidokrokiittia. Se esiintyy muiden iskosmineraalien kanssa. Joskus se esiintyy detritaalisten rakeiden ympärillä kehänä. Metallipitoisuudet Näytteistä analysoitiin vajaat kaksikymmentä. Kuparin, nikkelin, koboltin, sinkin, lyijyn ja rikin lisäksi analysoitiin osasta näytteitä rauta (HC1-liuk), mangaani, arseeni, kulta, hopea, natrium, kalium ja yhdestä näytteestä myös torium ja uraani. Lisäksi geologiselle tutkimuslaitokselle kansannäytteinä tulleista hiekkakivinäytteistä on analysoitu kymmenkunta. Kaikki analyysitulokset on esitetty liitteessä 3. Sinkki-, lyijy- ja kuparipitoisuudet ovat muutamissa lohkareissa malmin luokkaa. Tämän tutkimuksen yhteydessä analysoiduissa näytteissä parhaat sinkkipitoisuudet ovat 13 % ja parhaat lyijypitoisuudet 4 %. Veltheim (1969) esittää analyysitulokset parista näytteestä, joista toisessa on 18.5 % sinkkiä ja 3.4 % lyijyä ja toisessa 8.8 % sinkkiä ja 7.15 % lyijyä. Parissa kuparikiisupitoisessa lohkareessa on toisessa kuparia yli 6 % ja toisessa yli 2 %. Kultaa näytteissä ei ole. Hopeaa on joissakin näytteissä muutama ppm. Koboltti- ja nikkelipitoisuudet ovat merkityksettömiä kansanäytettä K/23315/3 (Nro 4, liite 2) lukuunottamatta, jossa on nikkeliä 0.2 %. Samassa näytteessä on arseenia 0,42 %. Päämalmimineraaleina tässä näytteessä ovat rikkikiisu ja sinkkivälke. Näytteestä teetettiin pari hiettä, joista toisessa (Ku07140) ei ollut mitään, joka olisi selittänyt em. nikkelin ja arseenin pitoisuudet. EDS-analyysi kumminkin osoitti, että rikkikiisussa on jonkinverran arseenia. Toisessa hieessä (Ku07916) oli muutamia granuloituneita rakeita tai raekasaumia,
1 3 joissa röntgenmikroanalyyttisten tutkimusten mukaan on sekä arseenia että nikkeliä. Myös toisessa näytteessä (Nro 34, liite. 2) on arseenia lähes yhtä paljon (0.39 %). Päämalmimineraalina tässä on markasiitti. Lisäksi on vähän rikkikiisua ja sinkkivälkettä. EDSanalyysin mukaan arseeni on markasiitissa. VERTAILU TUNNETTUIHIN HIEKKAKIVIESIINTYMIIN Muhoksen.muodostuma ja Satakunnan hiekkakivi Muhoksen muodostuma sijaitsee Oulun etelä- ja kaakkoispuolella. Ilmeisesti se jatkuu Hailuodon kautta Perämeren pohjalle aina Kokkolan tienoille asti (Ignatius et al. 1980). Se löydettiin vuonna 1938 Muhoksen Montan voimalaitoksen suunnittelutyömaan syväkairauksissa (Kaila 1960). Muodostumasta tunnetaan vain yksi paijastuma Oulujoen varrelta Kieksistä (Enkovaara et al. 1953). Muuten se on paksujen irtomaapeitteiden alla. Muodostumaa on tutkittu syväkairausten avulla Muhoksella ja Tyrnävällä (Simonen ja Kouvo 1955), Limingassa (Kaila 1960) ja Hailuodossa (Veltheim 1969). Limingan Tupoksella muodostuman paksuus on lähes 1 000 metriä (Kaila 1960). Muhoksen aseman läheisyydessä paksuus on vajaat 500 metriä (Simonen ja Kouvo 1955). Hailuodon koillisosassa näyttäisi sedimenttikivien paksuus olevan seismisten mittausten perusteella 500 metriä ja muussa osassa saarta noin 100 metriä (Veltheim 1969). Simosen (1960) mukaan Muhoksen muodostuma lepää diskordantisti metamorfisen pohjakompleksin päällä. Alimpana on pohjakonglomeraattiajå arkoosihiekkakiveä. Konglomeraatin mukulat ovat graniittia ja liusketta ja iskos on savikiven sekaista ruskeaa arkoosihiekkakiveä. Näiden päällä on punaisia, ruskeita tai harmaanvihreitä savikiviä, joissa on ohuina välikerroksina arkoosihiekkakiveä.
1 4 Simosen ja Kouvon (1955) mukaan punaiset ja ruskeat savikivet muodostavat 80-90 % koko sedimenttipatjan paksuudesta. Harmaanvihreiden savikivien osuus vaihtelee 10 % :n molemmin puolin ja hiekkakivien ja kongiomeraattien osuus on vajaat 10 %. Simosen ja Kouvon (1955) mukaan Muhoksen.muodostuman hiekkakivet muodostuvat kvartsi- ja.maasälpäjyväsistä ja graniitti- ja liuskefragmenteista. Maasälpä on pääasiassa plagioklaasia. Tyypillistä hiekkakiville on savimateriaalin runsaus iskoksessa. Simosen (1960) mukaan Satakunnan hiekkakivi muodostuu punaisesta arkoosihiekkakivestä, jossa on punaisia tai mustia savikerroksia. Detritaalisina mineraaleina ovat kvartsi ja maasälpä, joka on pääasiassa kalimaasälpää ja yleisimpinä aksessorisina mineraaleina ovat biotiitti, muskoviitti ja kloriitti (Simonen ja Kouvo 1955). Iskoksessa on runsaasti kvartsia, joskus serisiitti- ja kloriittisuomuja on myös runsaasti (Simonen ja Kouvo 1955). Virtakerroksellisuus ja aallonmerkit ovat yleisiä (Simonen 1960). Satakunnan hiekkakiven suurin paksuus on ainakin 650 metriä (Simonen 1980 b). Hiekkakivi jatkuu Selkämeren pohjalle (Winterhalter 1972). Meren pohjasta on tavattu lisäksi vielä nuorempia, kambri- ja ordovikikautisia hiekka-, savi- ja kalkkikiviä (Ignatius et al. 1980). Muhoksen muodostuman hiekkakivimäisten osien ja Satakunnan hiekkakiven koostumuserot näkyvät kuvassa 2 olevassa kolmiodiagrammissa. Muhoksen muodostuman kivet ovat hajallaan diagrammissa, lähinnä vaihtelevasta iskoksen määrästä johtuen. Satakunnan hiekkakivet muodostavat selvästi yhtenäisemmän kentän. Kaikkein tiiviimmän.ryhmän muodostavat Raahen alueen hiekkakivet, varsinkin kun jätetään huomiotta numero 78, joka jo makroskooppise'sti poikkeaa malmimineraaleja sisältävistä hiekkakivistä. Muhoksen muodostuman savikivistä on tehty kaksi K 40 _A40 _ikämääritystä (Simonen 1960), joista on saatu 1280 milj. vuotta ja 1310 milj, vuotta. Satakunnan hiekkakivessä olevan punaisen
1 5 savikivivälikerroksen K 40 _A40 _ikä on 1300 milj. vuotta (Simonen 1960). Iät vastannevat sedimentin kovettumisajankohtaa. Tynni ja Donner (1980) ovat mikrofossiilitutkimuksissaan saaneet Hailuodon sedimenttikivien yläosan iäksi noin 600 milj. vuotta. Kuva 2. Kvartsin, maasälvän ja iskoksen keskinäiset suhteet Muhoksen muodostuman hiekkakivissä (avoin kolmio), Satakunnan hiekkakivissä (neliö) ja Raahen alueen hiekkakivissä (karbonaatti-iskoksinen puoliksi mustattu kolmio ja opaakki-iskoksinen kokonaan mustattu kolmio). Muhoksen muodostuman kivien ja Satakunnan hiekkakivien koostumuspisteet on saatu Simosen ja Kouvon (1955) julkaisusta. Raahen alueen hiekkakivien numerointi on liitteen 2 mukaan. Kirjallisuuden mukaan ei Lounais-Suomen rannikolta löydetyistä hiekkakivilohkareista ole tavattu muita malmimineraaleja kuin rikkikiisu ja markasiitti. Ahvenanmaalta on tavattu rapakivestä
1 6 muutamia kapeita kambrisia hiekkakivijuonia, joiden-yhteydessä on lyijyhohdetta (Bergman ja Lindberg 1979). Muhoksen muodostuman kuvauksen yhteydessä on mainittu vain rikkikiisu (Enkovaara et al. 1953). Kirjoituksesta'.ei kumminkaan selviä, kuinka runsaasti rikkikiisua on ja mitenkä se esiintyy. Lisäksi on mainittava, että Veltheim (1969) ei mainitse löydetyn yhtään malmipitoista hiekkakivilohkaretta merenpohjanäytteenotossa. Ruotsin lyijy- ja sinkkipitoiset hiekkakivet Ruotsissa ja Norjassa tunnetaan myöhäis-prekambrisiin ja kambriordoviki-sedimentteihin liittyviä lyijy-sinkki-esiintymiä Kaledonidisen poimutuksen itäreunalta useita satoja 2 000 kilometrin matkalla (Rickard et al. 1979). Ruotsin viisi pääaluetta etelästä pohjoiseen lueteltuina ovat Vassbo, Dorotea, Laisvall, Luleälv- Saggat ja Torneträsk (Rickard et al. 1979). Näistä kolme ensinmainittua ovat tärkeimmät. Hiekkakivissä olevat lyijy-sinkki-esiintymät ovat Laisvallissa ja Vassbossa erittäin pitkiä ja kapeita. Niiden pituus on 2000-5000 metriä, leveys 50-600 metriä ja paksuus 2-24 metriä (Christofferson et al. 1979 ja Rickard et al. 1979). Laisvallin alueen stratigrafiaa ovat kuvanneet mm. Grip (1960) ja Rickard et al. (1979). Heidän mukaan voimakkaasti rapautuneeh prekambrisen graniitin päällä on ensinnä konglomeraatti -(1-9 m) ja sitten maasälpäpitoinen hiekkakivi (7-9 m). Seuraavana on epäsäännöllisesti kivipallosia sisältävää savi kiveä, jonka päällä olevassa kvartsiittisessa hiekkakivessä on pääosa malmista. Se voidaan jakaa kolmeen osaan. Alinna on ns. alempi hiekkakivi, joka on lähes 25 metriä paksu. Se on hyvin lajittunutta, keskirakeista ja siinä on useita ohuita savikivivälikerroksia. Pääosa lyijymalmista on tässä hiekkakivessä. Tämän päällä on ohut konglomeraattikerros, sitten on ns. keskimmäinen hiekkakivi, joka on noin 7 metriä paksu. Se on muuten samanlainen kuin alempi hiekkakivi, mutta siinä on savi-iskos ja se on vain heikosti mineralisoitunutta. Ylinnä
1 7 on jälleen malmipitoinen ns. ylempi hiekkakivi. Se on korkeintaan 11 metriä paksu. Se muodostuu hyvin lajittuneista karkeis ta ja hienorakeisista kerroksista. Tämän kvartsiittisen hiekkakiven päällä on savikiviä ja -liuskeita ; jotka ovat toimineet kaledonidisten ylityöntöjen liukumistasona Gripin (1960) mukaan kvartsiittisessa hiekkakivessä detritaalisina rakeina ovat kvartsi ja mikrokliini. Mikrokliinia on 1-2 % rakeista. Serisiittiä esiintyy sekä mikrokliinin muuttumistuloksena että yksittäisinä suomuina. Iskosmineraaleina esiintyvät malmimineraalien ohella kalsiitti, baryytti, fluoriitti ja kvartsi, jotka ovat kiteytynee.t ennen malmimineraaleja. Gripin (1960)mukaan Laisvallin malmissa lyijyhohde esiintyy joko pieninä rakeina detritaalisten hiekkajyvästen välissä tai poikiloblastisina rakeina, joiden halkaisija on alle yhden senttimetrin. Parhaimmillaan lyijypitoisuus on 30-40 %. Louhittavan malmin keskipitoisuus on 4-5 % lyijyä. Sinkkivälke esiintyy lyijyhohteen kanssa ja yleensä sitä on vähemmän kuin lyijyhohdetta. Rikkikiisu esiintyy hajanaisina pikkurakeina tai halkaisijaltaan alle 2 cm olevina poikiloblastisina rakeina. Kuparikiisua tavataan satunnaisesti. Malmi saostui liuoksesta, jonka lämpötila oli noin 150 ja ph noin 5 (Rickard et al. 1979). Malmimineraalien kiteytymisjärjestykseksi on todettu : rikkikiisu - sinkkivälke - lyijyhohde (viimeiseksi). Sedimenttirakenteiden ja savikivikerrosten aiheuttamat läpäisevyysvaihtelut ovat kontrolloineet malmin levinneisyyttä (Rickard et al. 1979). Samoin Vassbossa lyijy-sinkkimalmi esiintyy kvartsihiekkakivessä, joka on prekambrisen pohjan ja kaledonidisten ylityöntöjen välissä (Christofferson et al. 1979). Vassbon alueella on todettu diabaasijuonien esiintyvän mineralisoituneen hiekkakiven alla. Koska diabaasijuonten kulkua voidaan seurata aeromagneettisten häiriöiden avulla, voidaan malmikriittisiä alueita rajata myös ylityöntöjen alta. Tällä menetelmällä onkin jo löydetty uusi esiintymä (Cristofferson et al 1979).
1 8 Vassbon muodostuman iäksi arvioidaan ala-kambri (Cristofferson et al. 1979). Sensijaan Laisvallin muodostuman iästä ei olla täysin selvillä. Prekambrisen pohjan päällä oleva.konglomeraatti on tulkittu tilliitiksi, jonka ikä olisi 640 miljoonaa vuotta (Willden, kts. Rickard et al. 1979). Kautsky (1945, kts. Rickard et al. 1979) on ehdottanut kambrikauden alkavan kvartsiittisen hiekkakiven päällä olevasta savikivestä. Sensijaan lyijymalmin iäksi arvioidaan 400 miljoonaa vuotta, koska malmimuodostuksen on todettu olleen yhteydessä kaledonidiseen poimutukseen (Grip 1960 ja Rickard et al. 1979). AIHEEN ARVIOINTI.Sinkki-, lyijy- ja kuparipitoisuudet ovat muutamissa lohkareissa malmin luokkaa. Parhaat sinkkipitoisuudet ovat yli 10 % ja parhaat lyijypitoisuudet vajaat 5 %. Paras kuparipitoisuus on päälle 5 %. Geokemiallisessa näytteenotossa ei saatu varmuutta hiekkakiven esiintymiselle lukuunottamatta sivulla 8 mainittua klastista materiaalia, joka saattaisi olla peräisin sedimenttikivipatjan yläosasta. Suurimpana syynä tähän oli se, että käytössä ollut kalusto oli liian heikko lävistämään paksuja irtomaapeitteitä. Mielestäni Elkonredin aluetta kannattaisi tutkia,. vaikkakin mahdollinen malmi on meren pohjassa ja sen hyödyntäminen on näinollen vaikeaa. Elkonredi sijaitsee välittömästi sinkkija lyijypitoisten hiekkakivilohkareiden tihentymän pohjoispuolella. Geofysikaalisten menetelmien käyttö on veden takia hankalaa. Ehkä paras menetelmä hiekkakiven esiintymisen varmistamiseksi on näytteenotto cobra-kalustoa järeämmällä kalustolla. Mauri Niemelä
KIRJALLISUUS Bergman, Leif and Lindberg, Bo 1979. Phanerozoic veins of galena in the Aland rapakivi area, southwestern Finland. Bull. Geol. Soc. Finland 51, 55-62. Christofferson, H.C., Wallin, B., Selkman, S. and Rickard, David T., 1979. Mineralization Controls in the sandstone Lead-Zinc Deposits at Vassbo, Sweden. Econ. Geol. Vol. 74, 1239-1249. Enkovaara, A., Härme, M. ja Väyrynen, H., 1953. Suomen geologinen yleiskartta. The general geological map of Finland. Lehdet - sheets C5 - B5, Oulu - Tornio. Kivilajikartan selitys, with an English summary. Grip, Erland, 1960. The lead deposits of the eastern border of the Caledonides in Sweden. In Rep. 21 st Int. geol. Conar. Norden part 16, 149-159. Helaakoski,A..,1940 Mannerjäätikön liikuntosuunnista Pohjanmaan rannikolla ja Tampereen ympäristössä. Fennia 67, No 1, 1-30. Hytönen, Kai, 1968. A preliminary report on an iron-rich formation near Raahe in the Gulf of Bothnia, Finland. Bull. Geol. Soc. Finland 40, 135-144. Hyyppä, Esa, 1948. Tracing the source of the pyrite stones from Vihanti on the basis of glacial geology. C. R. Soc. gaol. Finlande 21, 97-122. (Bull. Comm. gaol. Finlande 142). Ignatius, H., Kukkonen, E. ja Winterhalter, B., 1980. Pohjanlahden kvartäärikerrostumat. Liitteenä : Selkämeren ja Perämeren merigeologiset kartat 1 : 1 000 000. Summary : The Quaternary doposits of the Gulf of Bothnia. Appendices : Marine geological maps of the Bothnian Sea and Bothnian Bay, scale 1 : 1 000 000. Geologinen tutkimuslaitos. Tutkimusraportti 45., 50 s.. Ingatius, Heikki ja Tulkki, Paavo, 1968. Merigeologinen kartta : Perämeri. Marine geological map : Bothnian Bay. 1 :1 000000. Geologinen tutkimuslaitos. Kalla, Juha, 1960. Muhoksen muodostuman alueella, Limingan Tupoksella suoritettu syväkairaus. Vuoriteollisuus - Bergshanteringen vol. 18, No 1, 53-54. Kulonpalo, 1957. Kiisukonkretioita. Geologi 9, 28.
Lonka, Anssi ja Papunen, Heikki, 1968. Pyrite-bearing sandstone blocks, Western Finland. Bull. Geol. Soc. Finland 40, 99-106. Marmo, Vladi, 1952. Rikkikiisukonkretioista. Geologi 3, 14-15. Marmo, Vladi ja Laitakari, Aarne, 1952. Lounais-Suomen rikkikiisukonkretioista (English Summary). Geologinen tutkimuslaitos. Geoteknillisiä julkaisuja No. 53, 14 s. Nykänen, Osmo, 1959 a. Suomen Geologinen kartta. Kallioperäkartta, Lehti 2441 - Raahe, 1 : 100 000. Geologinen tutkimuslaitos. Nykänen, Osmo, 1959 b. Kallioperäkartan selitys. Summary : Explanation to the map of rocks. 2441-2443, Raahe - Paavola. Geological map of Finland, 1 : 100 000, 38 s. Okko, Veikko, 1947. Suomen geologinen yleiskartta. Maalajikartta, Lehti B4 - Kokkola, 1 : 400 000. Geologinen tutkimuslaitos. Okko, Veikko, 1949. Maalajikartan selitys, lehti B4,. Kokkola. Suomen geologinen yleiskartta. 1 : 400 000, 108 s. Penttilä, Esko, 1971. Refraktionsseismiska undersökningar i Bottniska viken. Nordisk Marinegeologisk Kommissions möte i geologiska forskningsanstalten i Otnäs (Otaniemi) den 5-6 april 1971, 4 s. Rickard, David T., Wiliden, M.Y., Marinder, N.-E. and Donnelly, T.H., 1979. Studies on the Genesis of the Laisvail Sandstone Lead-Zinc Deposit, Sweden. Econ. Geol.'Vol.74, 1255-1285. Simonen, Ahti, 1960. Pre-Quaternary rocks in Finland. Bull. Comm. geol. Finlande 191, 49 s. Simonen Ahti, 1980 a. Suomen kallioperä. Prequaternary rocks of Finland. Kartta, 1 : 1 000 000. Geologinen tutkimuslaitos. Simonen, Ahti 1980 b. The Precambrian in Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 304, 58 s. Simonen, Ahti ja Kouvo, Olavi, 1955. Sandstones in Finland. C. R. Soc. g6ol.. Finlande 28, 57-87. (Bull. Comm. geol. Finlande 168.)
Tynni, Risto and Donner, Joakim, 1980. A microfossil and sedimentation study of the Late Precambrian formation of Hailuoto, Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 311, 27 s. Veltheim, Valto, 1962. On the pre-quaternary geology of the bottom of the Bothnian Sea. Bull. Comm. gdol. Finlande 200, 166 s. Veltheim, Valto, 1969. On the pre-quaternary geology of the Bothnian Bay area in the Baltic Sea. Bull. Comm. geol. Finlande 239, 56 s. Winterhalter, Boris, 1972. On the geology of the Bothnian Sea, an epeiric sea that has undergone Pleistocene glaciation. Geol. Surv. Finland, Bull. 258, 66 s.
LIITTYY Kansanaihetutkimusten.käyntiraportit : M 19/24.41/-79/1/10 (Arkisto, Otaniemi) M 19/2441/-80/1/10 ( ) Mikroanalyysit : Nro :t 2597-2600 Liitteessä 2 mainittujen hieiden lisäksi on teetetty seuraavat hieet : Ohuthieet : Ku06711 (klastinen materiaali, M8258038) Ku07294 (Laisvallin lyijymalmi, Ruotsi) Pintahie : Ku07295
Liite 5. Magneettisen minimin poikki tehty profiilitulkinta. Profiili on merkitty liitteeseen 4 janalla A - B.
Liite 6 Liite 6. Geokemiallisessa näytteenotossa saadut kallionapit. Kivilajinimet on yleistetty liitteessä 4 olevan kallioperäkartan mukaisiksi. Linja I M8258002 graniitti 3 vulkaniitti, MAGK, SKII 4 11 6 ", MAGK 8 gneissi 9 vulkaniitti 10 graniitti 12 vulkaniitti 14 graniitti 17 vulkaniitti 18 " 19 11 20 ", MACK Linja II 24 vulkaniitti 26 graniitti 29 vulkaniitti 31 graniitti 34 vulkaniitti 35 gneissi 36 graniitti 37 vulkaniitti 39 " 41 graniitti 42 43 Linja III 45 vulkaniitti 48 graniitti 50 vulkaniitti
Liite 1.0
Liite 11