Kainuun maaperän ja kallioperän kiviainekset Akseli Torppa Geologian tutkimuskeskus 1
2
Kiviainesten käyttö Yhteen omakotitaloon Yhteen kerrostaloasuntoon Maantiekilometrille Moottoritiekilometrille Pyörätiekilometrille 280 400 tn 100 tn 17 000 24 000 tn 50 000 55 000 tn 8 500 tn Suomessa kiviainesten kulutus vuonna 2005 oli noin 20 tonnia/asukas Lähde : INFRA ry 3
Aiheet Kainuun kallioperä Kainuun maaperä Rakentamisen maa-ainekset Kalliokiviainekset Maaperän kiviainekset Maa-ainesten inventointi GTK:n tietokannat www.geo.fi Poski-projekti v. 2010-2012 Kainuun Etu Oy Geologian tutkimuskeskus 4
Kainuun kallioperä Geologisesti osa vanhinta Suomea Kainuu kuuluu Itä-Suomen arkeeiseen kallioperäalueeseen Pääosa kivistä yli 2,5 mrd vuotta vanhoja Kolme merkittävää geologista kokonaisuutta: Arkeeinen kalliopohja Granitoideja, migmatiitteja Kuhmon vihreäkivivyöhyke Vulkaniitteja, vuolukiviä Kainuun liuskejakso Liuskekiviä, kvartsiitteja, karbonaattikiviä, mustaliuskeet (Talvivaara) Muita kallioperän yksityiskohtia Diabaasijuonet tunkeutuneet vanhempiin kivilajiyksiköihin useassa eri vaiheessa Kallioperän nuoret siirrokset 5
Kainuun kallioperä 6
Kainuun arkeeinen pohja Kainuun 3 mrd vuotta vanha arkeeinen gneissipohja muodostaa kerrostumisalustan nuoremmille geologisille muodostumille Sisältää viitteitä jopa 3,5 mrd vuotta vanhasta kallioperästä Pääasiassa migmatiititteja ja granitoideja (graniitin kaltaisia kiviä) Päämineraalit: kvartsi, maasälvät ja kiilteet Migmatiitti = seoskivi, joka syntyy kallioperän osittaisen sulamisen seurauksena syvällä maan kuoressa Varsinaiset graniitit melko harvinaisia Kiillegneissejä, gneissipohjan päälle muinaiseen valtamereen kerrostuneita sedimenttikiviä 7
Arkeeisen kalliopohjan kiviä Tasalaatuiset, pienirakeiset granitoidit usein lujia murskekiviä Ikävä kyllä pienirakeiset granitoidimuunnokset verrattain harvinaisia Alueen tyypillisin kivi on kiilleraitainen poimuttunut migmatiitti tai gneissi Migmatiitti - Ristijärvi Kiillegneissi - Suomussalmi Granodioriitti - Suomussalmi 8
Kuhmon vihreäkivivyöhyke Noin 3 mrd vuotta vanhoja tulivuorikiviä 10 km leveä ja 200 km pitkä, katkonainen vyöhyke (Tipasjärvi-Kuhmo-Suomussalmi) Tuliperäisiä kiviä, jotka purkautuneet enimmäkseen merenpohjalle Mafisia ja ultra-mafisia vulkaniitteja (erittäin kvartsiköyhiä) Felsisiä vulkaniitteja (kvartsirikkaita) Puristunut mannerkuoren liikuntojen seurauksena arkeeisen kalliopohjan väliin Paikoin vulkaniitit ovat muuttuneet vihreäkiviksi (vihreitä mineraaleja: kloriitti, epidootti) Vihreäkivi on Kainuun maakuntakivi Paikoin muuttuneet vuolukiveksi CO 2 - pitoisten kuumien vesiliuosten vaikutuksesta Vähemmän muuttuneet vulkaniitit ovat erittäin potentiaalisia murskekiviä 9
Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen kiviä Mafiset ja felsiset vulkaniitit ovat potentiaalisia murskekiviä, mikäli riittävän iso tasalaatuinen esiintymä Usein muuttuminen ongelma (kloriitti, karbonaatti, kiilteet, kiisut) Mafinen vulkaniitti - Suomussalmi Felsinen vulkaniitti - Kuhmo Vuolukivi - Kuhmo 10
Kainuun liuskejakso Yli 200 km pitkä ja noin 50 km leveä sedimenttisyntyinen kivilajijakso Ympäristöään paremmin kulutusta kestäviä kvartsiitteja ja kvartsimaasälpäliuskeita Puolangan vaaramaisemat Runsaasti kiilleliuskeita Harvemmin tulivuorikiviä (mafisia ja felsisiä vulkaniitteja) Kerrostuneet 2,5-1,9 mrd vuotta sitten meriympäristössä Rantahiekkoja (kvartsiitti) Matalaan mereen kerrostuneita karbonaattikiviä (dolomiitti) Syvään veteen kerrostuneita mutakiviä (kiilleliuske) Sulfidiliejusta syntyneet mustaliuskeet (Talvivaara) 11
Kainuun liuskejakson kiviä Etenkin tiiviit hieman maasälpäpitoiset kvartsiitit toisinaan lujia murskeita (arkosiitit) Kvartsiitti - Puolanka vulkaniitit verrattain harvinaisia ja esiintyminä pienialaisia Kvartsiitit kovia, mutta hauraita. Tyynyrakenteinen vulkaniitti - Jormua Kiilleliuske Puolanka (Mekkomäki) 12
Diabaasijuonet Diabaasi on mafista vulkaniittia vastaava kallioperän rakoon asettunut musta juonikivi Tunkeutuneet kallioperään sen rakoillessa 2,5-1,9 mrd vuotta sitten koko Kainuun alueella Tyypillisesti hienorakeisia ja tiiviitä Mineraalit: pyrokseeni, amfiboli, maasälpä (toisinaan kvartsi) usein muuttumista pehmeämmiksi mineraaleiksi (kloriitti, kiilteet) Vähemmän muuttuneet diabaasit erittäin potentiaalisia kiviaineksia mekaanista kestävyyttä vaativiin käyttökohteisiin Kainuussa tyypillisesti 1-40 m leveitä pysty tai vaaka-asentoisia juonia Esiintymien pieni koko voi rajoittaa hyödyntämistä 13
Diabaasijuonia Kainuussa Kulutusta kestävänä usein muita kivilajeja paremmin näkyvillä Diabaasi rataleikkaus Erittäin potentiaalinen kivilaji kalliomurskeeksi, mutta usein pieniä esiintymiä Toisinaan muuttuminen ongelmana (kloriitti, kiilteet, karbonaatti, kiisut) Diabaasilouhos Diabaasi - Puolanka 14
15
16
17
Kainuun maankamaran kiviainekset Kalliokiviainekset Arkeeinen pohja Granitoidiset gneissit ja migmatiitit Kuhmon vihreäkivivyöhyke Mafiset vulkaniitit Kainuun liuskevyöhyke Kvartsimaasälpägneissit ( felsiset vulkaniitit) Diabaasijuonet Hyvin säilyneet pyrokseeni-diabaasit (deformoitumattomat juonet) Maaperän kiviainekset Harjumuodostumat Soravaltainen aines (0,2-2 mm) Hiekkavaltainen (2-60 mm) Murskauskelpoinen (60-600 mm) 18
Kiviainekset, pohjavesialueet ja Natura Kiviainesten oton haasteet Kaikkien päätösten perustana on oltava riittävä tutkimus. Pyrkimys hiekkaa ja soraa korvaavien ainesten käyttöön. Vielä ehjät harjukokonaisuudet pyrittävä säästämään pohjavedenotolle. Maa-ainesten ottoalueiden lukumäärä on kasvanut suojaava maakerros rikkoutunut laajoilla alueilla. Soraa ja hiekkaa korvaavien materiaalien sekä pohjavedenalaisten kiviainesvarantojen tutkimusta lisättävä merkittävästi. Kallio- ja moreenipohjavesien tutkimusta lisättävä. Harjujen seikkaperäiset rakennetutkimukset tärkeitä. Esiintymät syytä hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti myös pohjavedenpinnan alapuolelta. 19
Soranoton haasteet Soranotto harjualueilta on vähenemässä, eikä uusia ottoalueita avata soranotto pohjaveden alta vanhoilla alueilla. Kalliokiviaineksen ottomäärä ja myös suhteellinen osuus kiviainesten otossa tulee kasvamaan edelleen. Harju- ja kalliokiviainesta korvaavien ainesten (moreeni, teollisuuden sivutuotteet, sivukivet jne.) käyttö tulee kasvamaan. Tilinpitokonsepti on laajenemassa kiviainesten lisäksi myös muihin luonnonvaroihin. http://www.geo.fi 20
21
Kalliokiviaineskohde Kuhmossa Esimerkki onnistuneesti sijoitetusta kalliokiviaineskohteesta Vulkaniittiesiintymä Kuhmon vihreäkivivyöhykkeellä Potentiaalinen I-luokan päällystemurskekohde Tasalaatuinen mafinen vulkaniitti Etenkin mikrokiteiset muunnokset tyypillisesti erittäin lujia Kuhmon infra-alueella noin 15 km kaupungin keskustasta Maakuntarakenteen kannalta keskeisen liikenneväylän varrella (kantatie 76) Suojaetäisyydet riittävät: Asutus >500m Vesistö 2,5 km Voimalinja 1,3 km 22
Alueiden käytön yleiset tavoitteet ja maakuntakaavan vaatimukset Kiviainestenottoa on tarkasteltava maakunnallisella tasolla. Otto on sovitettava yhteen erilaisten suojelutarpeiden kanssa. Koko maakunnan kiviaineshuollon jatkuvuuden turvaaminen. Perustana kiviainesvarojen kestävä ja säästävä käyttö. ALUEELLISEN KIVIAINESINVENTOINNIN SISÄLTÖÄ: Maa-aines- ja kalliokiviainesten kartoitukset. Tiedot pohjavesialueista ja suojelualueista. Muu maankäyttötieto. Maastokartoitukset > tietokantojen päivitys. Kerättyjen eri aineistojen yhteensovittaminen. 23
Kainuun pohjavesien suojelun ja kiviaineshuollon yhteensovittaminen (Poski) Osoittaa pohjavedenhankinnan, sekä luonnon- ja maisemansuojelun kannalta merkittävät harjualueet. Osoittaa ne alueet, joilla kiviainestenotto on määrätyin edellytyksin mahdollista. Osoittaa kiviainesten ottamiseen riittävän pitkällä aikavälillä soveltuvat alueet. 24
Maakunnallisia Poski-projekteja on Itä-Suomessa toteutettu: Pohjois-Karjalassa vv. 1998-2004 Pohjois-Savossa vv. 1995-2006 Etelä-Savossa vv. 2004-2006 Keski-Suomessa vv. 2007-2009 Kainuun Poski-projekti alkanut 1.5.2010 25
Kainuun maankamaran kiviainekset Kaikki luonnon kiviainekset ovat alkujaan lähtöisin kallioperästä Maaperän kiviaines Eksogeenisten prosessien kalliosta irrottamaa materiaalia Jää, vesi, tuuli Kuljettaa, lajittelee ja uudelleen kerrostaa kallioperästä irronnutta kiviainesta Jäätikön kerrostama moreenit Lajittumatonta (sis. lohkareita, soraa, hiekkaa ja savea) Veden ja tuulen kerrostama sora, hiekka ja savi Lajittunutta (sis. Pääosin hienorakeisia lajitteita) Kalliokiviaines Kainuussa kiteinen ikivanha kallioperä Geologinen alkuperä vaikuttaa merkittävästi kiviainesesiintymien hyödyntämiseen Maa-ainekset: raekokojakauma tärkein muuttuja Kallioainekset: useampia laatuun vaikuttavia tekijöitä 26
Kainuun maankamaran kiviainekset Maa-aineksilla tarkoitetaan maa-aineslain soveltamisalaan kuuluvia maaperän ja kallioperän kiviaineksia Infrarakentamisen kannalta tärkeimmät raaka-ainelähteet: Harjusora- ja hiekka Kalliomurskeet Kainuun hiekka- ja soravarannot ovat Suomen mittakaavassa huomattavat Noin 1400 hiekka- ja soraesiintymää Noin 150 hyödynnettävissä olevaa Luvitettu volyymi noin 53 milj. m 3 Vuotuinen ottomäärä ~ 2 milj. m 3 noin 40% varannoista Pohjoisessa (Hyrynsalmi, Puolanka, Suomussalmi) Kalliokiviaineksen merkitys ollut vähäisempi mutta tulee kasvamaan Noin 15 toiminnassa olevaa kalliomurskelouhosta Vuotuinen ottomäärä noin 50 000 m 3 Luvitettu volyymi noin 3 milj. m 3 Kallioainesten otto keskittynyt Kainuun eteläosiin (Kajaani, Sotkamo, Kuhmo) 27
Kainuun maankamaran kiviainekset Maa-aines on kiviainesta (engl. aggregate) Luonnon kiviaines (natural aggregate) Maa- tai kallioperän mineraalipohjaiset ainekset, joita käytetään murskattuina tai murskaamattomina massoina pääasiassa erilaisiin rakentamistarkoituksiin Kuuluvat maa-aineslain soveltamisalaan Kalliokiviaines Kalliosta louhimalla irrotettava kiviaines Maaperän kiviaines Irtaimet maalajit: sora, hiekka, savi Sekundäärinen l. toisiokiviaines (secondary aggregate) Rakentamisesta ja muusta kaivamisesta vapautuvat massat Louhimoiden sivukivet Kierrätetty l. uusiokiviaines (recycled aggregate) Kertaalleen käytetystä materiaalista tuotettu kiviaines jonka alkuperäiset ominaisuudet ovat saattaneet muuttua* Rakennusjätteet, betonin ym. murskaus uudelleen käytetyt massat esim. asfalttimurske *määritelmä: EEA 28
Kiviainesten inventointi Kainuussa Tausta-aineistoa saatavissa GTK:n suorittamista laajoista maaperän ja kallioperän kartoitushankkeista (www.geo.fi) GTK:n ensimmäinen kartoitus alueella valmistui 1954 Outokumpu ja sen työn jatkajat 50-luvulta alkaen Oulun yliopiston malmiprojektit 80-luvulla GTK:n malminetsintäprojekti 90-luvulla Timantinetsintäyhtiöt 90-luvulta alkaen Vuolukivitutkimuksia GTK-Tekes-Tulikivi 90- ja 00-luvuilla GTK:n kallioperäkartoitus 2003-2008 Laajamittaisia kiviainesten inventointihankkeita ei ole kainuussa aikaisemmin toteutettu Kainuun Poski 2010 2012 projekti Pohjavesiensuojelun ja kiviaineshuollon yhteensovittaminen 29
Pohjavesipinnan alaista soranottoa 30