Paadenmäen kalliokiviainesselvitykset Paavo Härmä ja Heikki Nurmi

Etelä-Suomen yksikkö C/KA 33/09/01 3.7.2009 Espoo Paadenmäen kalliokiviainesselvitykset Paavo Härmä ja Heikki Nurmi

Geologian tutkimuskeskus Etelä-Suomen yksikkö Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 MAASTOSELVITYKSET 1 2.1 Alueen topografia 1 2.2 Kivilajit 2 2.2.1 Tonaliitti 2 2.2.2 Kiillegneissi 2 2.2.3 Amfiboliitti ja muut kivilajit 3 2.3 Kairaukset 4 3 TESTITULOKSET 5 4 KALLIOKIVIAINEKSEN KÄYTTÖKELPOISUUS 5 Liite 1. Liite 2. Liite 3. Kivilajit ja kairauspisteet Kairausten kartoitukset ja valokuvat Kiviaineksen testaustulokset

Geologian tutkimuskeskus 1 Etelä-Suomen yksikkö 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Etelä-Suomen yksikkö teki Paadenkolu Oy:n toimeksiannosta kalliokiviainesselvityksen Tuuloksen Paadenmäen kallioalueella (liite 1). Tehtävänä oli selvittää kyseisen kallion alueen kivilajit ja niiden vaihtelu sekä kalliokiviaineksen lujuus. Tämä työ sisälsi siten Paadenmäen kallioalueen kiviainesselvityksen kartoituksineen, kairauksen, lujuusnäytteiden tarkastelun ja raportoinnin. Alueeseen perehdyttiin ensin olemassa olevan kartta-aineiston perusteella. Sitten tehtiin alueella maastokartoitus, jolloin samalla määritettiin kairauspisteet. Myöhemmin kairausten valmistuttua kairasydämet kartoitettiin ja niistä teetettiin kolme lujuustestiä, joissa määritettiin kiven tiheys, Los Angeles luku ja kuulamyllyarvo. Työn tekivät GTK:sta geologi Paavo Härmä ja Heikki Nurmi. 2 MAASTOSELVITYKSET 2.1 Alueen topografia Selvitysalue on jyrkästi länteen päin viettävä rinne, joka on kohtalaisen moreenipeitteistä ja vain muutamissa kohdin kallio on paljastuneena pintaan asti (Kuva 1). Rinne nousee länsipuolisen suon tasosta noin 25 metriä alueen itäreunaan mentäessä noin 400 metrin matkalla. Kuva 1. Paadenmäen topografiaa.

Geologian tutkimuskeskus 2 Etelä-Suomen yksikkö 2.2 Kivilajit 2.2.1 Tonaliitti Paadenmäen kallioalueen pääkivilaji on tonaliitti, joka on väriltään vaalean harmaata tai harmaata (Liite 1). Tonaliitti on keski-karkeahkorakeista, kohtalaisesti suuntautunutta, paikoin gneissimäistä (Kuva 2). Paikoin se on myös porfyyrista sisältäen epäsäännöllisesti keskimäärin 0,5 2 cm:n kokoisia maasälpähajarakeita. Kuva 2. Paadenmäen tonaliittia. Kolikon halkaisija noin 2 cm. Paikoin tonaliitissa on sulkeumina amfiboliittia ja kiillegneissiä. Sulkeumien koko vaihtelee halkaisijaltaan muutamasta kymmenestä senttimetristä useisiin metreihin. Lisäksi tonaliitin seassa on epäsäännöllisesti hienorakeisia apliittigraniittijuonia, joiden paksuus on alle 0,5 m. Kiven kiillepitoisuus (biotiitti) on arviolta keskimäärin 15 %. Tonaliitti esiintyy eniten Paadenmäen alueen itä- ja keskiosissa ja kairauksissa R1, välillä 0-6 m sekä kairauksissa R2, R4 ja R5 koko pituudeltaan. 2.2.2 Kiillegneissi Kiillegneissi on Paadenmäen toiseksi yleisin kivilaji. Sitä esiintyy enimmäkseen alueen länsi- ja lounaisosassa, ja se on väriltään tummanharmaata.

Geologian tutkimuskeskus 3 Etelä-Suomen yksikkö Kuva 3. Paadenmäen kiillegneissi. Kolikon halkaisija noin 2 cm. Kiillegneissin raekoko vaihtelee hienorakeisesta karkeahkorakeiseen. Kivi on kohtalaisen suuntautunutta, raitaista, liuskeista. Kiillepitoisuus (biotiitti) vaihtelee arviolta 10 20 % välillä. Kiven koostumus vaihtelee hyvin paljon (Kuva 3), paikoin on hienorakeisia, vähän kiillettä sisältäviä osa-alueita ja paikoin kivi on tonaliittistakin. Halkaisijaltaan muutaman metrin kokoisia amfiboliittisia sulkeumiakin esiintyy epäsäännöllisesti (Kuva 4). Lisäksi kivessä on paikoin rapautumispinnalla ruosteisia täpliä, mikä osoittaa, että kivessä on kiisumineraaleja. Kiillegneissiä esiintyy eniten alueen lounais- ja länsiosissa ja kairauksessa R3 koko pituudeltaan. 2.2.3 Amfiboliitti ja muut kivilajit Amfiboliittia esiintyy Paadenmäen alueella hyvin vaihtelevan kokoisina ja isoinakin sulkeumina sekä tonaliitissa että kiillegneississä (Kuva 4). Sulkeumien halkaisija voi vaihdella muutamasta kymmenestä senttimetristä useisiin metreihin, ja ne ovat usein venyneitä tonaliitin suuntauksen mukaisesti. Amfiboliitti on väriltään tummanvihertävän harmaata, raekooltaan hienokeskirakeista ja paikoin liuskeista. Kiillepitoisuus arviolta 10 20 % ja paikoin saattaa olla myös kiisupitoisuutta. Lisäksi Paadenmäen alueella esiintyy epäsäännöllisesti ja vaihtelevan paksuisina juonina hienorakeista apliittigraniittia, karkearakeista pegmatiittigraniitia ja kvartsijuonia. Juonet ovat paksuudeltaan yleensä alle 0,5 m ja useimmiten vain parikymmentä senttimetriä. Juonia esiintyy runsaimmin kiillegneississä.

Geologian tutkimuskeskus 4 Etelä-Suomen yksikkö Kuva 4. Paadenmäen amfiboliittisia sulkeumia kiillegneississä. Vasaran pituus 70 cm. 2.3 Kairaukset Paadenmäen kallioalueella päätettiin kairata yhteensä 100 m kairausta, jotta voidaan paremmin selvittää myös peitteisten alueiden kallioperän kivilajit sekä kivilajien syvyysulottuvuudet. Alueelle päätettiin kairata neljässä kairauspisteessä. Neljännen kairauksen päätyttyä ruhjeeseen tai maakerroksiin kairattiin viides reikä lopuilla kairausmetreillä tästä alueesta koilliseen (Liite 1). Alla olevassa taulukossa 1 on kairauspisteiden koordinaatit, pituudet ja suunnat. Kairausten kartoitukset ja valokuvat on esitetty liitteessä 2. Nro X-koord Y-koord pituus suunta kulma R1 6780430 2547915 30 340 60 R2 6780344 2547979 25 360 90 R3 6780245 2547847 25 120 80 R4 6780437 2547851 7 80 60 R5 6780500 2547886 13 360 90 Taulukko 1. Paadenmäen kairauspisteet, pituudet ja kulmat. Kairauksessa R1 tonaliittia oli välillä 0-6 m ja 6 metristä eteenpäin amfiboliittia. Kairauksessa ilmeisesti osuttiin 6 metrin kohdalla kiven liuskeisuuden suuntaiseen amfiboliittiseen sulkeumaan, jota pitkin kairaus sitten eteni 30 metriin asti.

Geologian tutkimuskeskus 5 Etelä-Suomen yksikkö Kairaus R2 oli kokonaan tonaliittissa. Vastaavasti kairaus R3 oli koko matkaltaan kiillegneissiä, vain lyhyellä pätkällä tavattiin tonaliittia. Kairaukset R4 ja R5 olivat koko pituudeltaan tonaliittia, vain muutama kapea hienorakeisempi apliittigraniittijuoni tai kiillegneissisulkeuma tavattiin. 3 TESTITULOKSET Paadenmäen kallioalueen kiviaineksen lujuuden selvittämiseksi teetettiin laboratoriotestit kolmesta kivinäytteestä. Testeissä näytteistä määritettiin kiven tiheys, Los Angeles luku ja Kuulamyllyarvo. Testaukset tehtiin kairasydämistä kolmesta eri kairauksesta ja eri syvyyksiltä. Näytteillä pyrittiin testaamaan Paadenmäen erilujuuksisia kivilajeja. Testaustulokset ovat liitteenä 3 sekä yhteenvetona alla olevassa taulukossa 2. Näytteen numero 1 2 3 Testattu kairasydänväli R1: 7,50-21 metriä R2: 8-23 metriä R5: koko kairaus, 0-13 m Kivilaji Amfiboliitti Tonaliitti Tonaliitti Kiven tiheys Mg/m 3 2,99 2,75 2,69 Kuulamyllyarvo 18,2 11,3 9,5 Los Angeles luku 13 17 17 Taulukko 2. Paadenmäen kallioalueen kivinäytteiden testitulokset. Testatuista näytteistä kairasydämessä R5 oli tonaliitin mukana paljon myös hienorakeisia apliittigraniittijuonia, ja raekoko oli keskimäärin hieman pienempi kuin kairasydämen R2:n tonaliitissa. Kairauksen R1 testaus on tehty tonaliitissa olevasta amfiboliittisulkeumasta. 4 KALLIOKIVIAINEKSEN KÄYTTÖKELPOISUUS Paadenmäen kallioalueella kivilajit vaihtelevat paljon ja siten myös kiviaineksen lujuus. Paadenmäen kallioalueen itäpuoli koostuu pääosin tonaliitista, jossa on sulkeumina amfiboliittia ja kiillegneissiä. Tämän kallioalueosan kiviaineksen lujuus on keskimääräistä parempi. Kallioalueen länsiosat koostuvat pääosin kiillegneissistä, mutta seassa on myös tonaliittia, amfiboliittia ja pegmatiittigraniittijuonia (Liite 1). Tämän kallioalueosan kiviaineksen lujuus on arviolta keskimääräistä ja hieman huonompaa kuin kallioalueen itälohkon. Tämän osalohkon kiillegneissistä ei tehty testausta.

Geologian tutkimuskeskus 6 Etelä-Suomen yksikkö Los Angeles luvun perusteella kiviaineksen lujuutta tarkasteltaessa tulokset ovat hyviä ja arvot ovat luokkaa LA 20 ja näyte 1 luokkaa LA 15. Kuulamyllyarvon mukaan kallioalueen lujuusominaisuudet vaihtelevat paljon. Huonoin tulos saatiin näytteestä 1, joka on luokkaa A N 19 ja parhain tulos näytteestä 3 luokkaa A N 10. Testausten perusteella Paadenmäen kallioalueen kiviaineksessa on paljon laatuvaihtelua ja varsinkin sen kulutuskestävyysominaisuuksissa, mitä ilmentää kuulamyllyarvo. Los Angeles luvun perusteella kallioalueen kiviaineksen iskunkestävyysominaisuudet ovat tasaisempia ja kohtalaisen hyviä, varsinkin itäisen tonaliittisen osalohkon alueella, läntisen osalohkon kiillegneississä arviolta huonompia, mutta tästä ei ole testausta. Paadenmäen kallioalueen kiviaines soveltuu siten käytettäväksi tienrakennuskohteissa, johon tarvitaan LA 20 luokkaa olevaa kiviainesta. Se soveltuu siten käytettäväksi esimerkiksi tien sitomattomissa kantavissa kerroksissa. Kiviaines täyttänee keskimäärin myös A N 14 luokan vaatimukset, mutta tämän suhteen kiviaineksessa tulee esiintymään paljon laatuvaihtelua, ja lisätestauksia tulisi tehdä tuotannon aikana. Molemmat kiviainekset sisältävät kohtalaisen runsaasti kiillemineraalia (biotiittia) ja paikoin myös hieman kiisumineraaleja. Kiilteen määrä vaihtelee arviolta 10-20%, ja kiisumineraaleja on paikoittain arviolta prosentin tai parin verran. Molempia mineraaleja on enemmän kiillegneississä. Pehmeät kiillemineraalit ja helposti rapautuvat kiisumineraalit huonontanevat kiviaineksen käyttöominaisuuksia ja niiden tarkempi määrä olisi selvitettävä esimerkiksi mikroskooppisin ohuthietutkimuksin. Läntisen osalohkon kiillegneissin kiviaines olisi vielä testattava esimerkiksi kairasydämestä R3, jotta saataisiin varmuus sen osa-alueen lujuusarvoista.

Kairasydänraportti Tilaaja: Paadenkolu Oy Kairareikä R 1 Laatija: Paavo Härmä Paikka: Tuulos Karttalehti: 2134 02 Pvm.: 18.6.2009 Koord.: X = 6780430 Suunta: 340 Näytepaks.: 42mm Kairaus pvm.: 15.6.2009 Y = 2547915 Kaltevuus: 60 Mittakaava 1:100 Näyte nro: Z= 147 m mpy Kairausväli: 0-6,20 m Tonaliitti, 6,20-8,00 m Amfiboliitti, 8,00 m - 8,50 m Tonaliitti 8,50-30,00 m Amfiboliitti Syvyys Kairaus- Kivilajikuvaus (m) profiili 0 0-6,20 m Tonaliitti 1 väri: harmaa, vaalean harmaa raekoko: keski-karkeahkorakeinen 2 raitainen, kohtalaisesti suuntautunut porfyyrinen: maasälpähajarakeita, koko 0,5-3 cm 3 4 5 6 6,20-8,00 m Amfiboliitti 7 väri: tummanvihertävän harmaa raekoko: hieno-keskirakeinen, kiillepitoisuus noin 15 % 8 paikoin liuskeista ja paikoin massamaisempaa, koostumusvaihtelua 8,00-8,50 m Tonaliitti 9 8,50-30,00 m Amfiboliitti väri: tummanvihertävän harmaa raekoko: hieno-keskirakeinen 10 paikoin liuskeista ja paikoin massamaisempaa kiven koostumus vaihtelee 11--------- 10.50-10,70 m kiillepitoisuus noin 15 % Pegmatiittigraniittijuoni 12 xxxxxxxx12,50-12,60 m Rikkonaista kiveä (RiI) 13 14xxxxxxxx13,80-13,90 m Rikkonaista kiveä (RiI) 15 16 17 18 19 20

Kairasydänraportti Tilaaja: Paadenkolu Oy Kairareikä R 1 Laatija: Paavo Härmä Paikka: Tuulos Karttalehti: 2134 02 Pvm.: 18.6.2009 Koord.: X = 6780430 Suunta: 340 Näytepaks.: 42mm Kairaus pvm.: 15.6.2009 Y = 2547915 Kaltevuus: 60 Mittakaava 1:100 Näyte nro: Z= 147 m mpy Kairausväli: 0-6,20 m Tonaliitti, 6,20-8,00 m Amfiboliitti, 8,00 m - 8,50 m Tonaliitti 8,50-30,00 m Amfiboliitti Syvyys Kairaus- Kivilajikuvaus (m) profiili 20 8,50-30,00 m Amfiboliitti väri: tummanvihertävän harmaa 21 raekoko: hieno-keskirakeinen paikoin liuskeista ja paikoin massamaisempaa 22 21,50 m vinorako, jossa täytteenä kiven koostumus vaihtelee xxxxxxxmagneettikiisua ja kloriittia kiillepitoisuus noin 15 % 23 22,30-22,50 m rikkonaista kiveä (RiI) rakotäytteet: kloriitti, savimineraalit, kaoliini paikoin rakopinnoilla kiisumineraaleja 24 25 26 27 28 29----------28,50-28,70 m Pegmatiittigraniittijuoni 30 30,00 m Kairaus päättynyt 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40