Hämeen vyöhykkeen iskuporanäytteenoton moreeni- ja kallionappianomalioiden vertailu Tiainen Markku, Jukka Kaunismäki, Juha Vuohelainen

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yksikkö Espoo 2.11.2017 60/2017 Hämeen vyöhykkeen iskuporanäytteenoton moreeni- ja kallionappianomalioiden vertailu Tiainen Markku, Jukka Kaunismäki, Juha Vuohelainen

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Yksikkö Espoo 2.11.2017 60/2017

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 2.11.2017 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro 2.11.2017 Tekijät Tiainen Markku, Jukka Kaunismäki, Juha Vuohelainen Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Hämeen vyöhykkeen iskuporanäytteenoton moreeni- ja kallionappianomalioiden vertailu Tiivistelmä Hämeen vyöhykkeellä tehtiin laaja kohdentava moreenigeokemiallinen kartoitus vuosina 2003-2014. Näytteenotto toteutettiin GM50-GM150 iskuporakoneella. Tavoitteena oli saada näyte pohjamoreenista. Näytteenottoterän päähän jäi noin 40-50 %:ssa näytepisteistä myös kivinappi, joista osa oli peräisin kallionpinnasta, osa irtokivistä. Kallionapit analysoitiin silmämääräisesti ja pxrf-laitteella. Tässä työssä verrattiin kallionappien kemiallisen koostumuksen perusteella syntyneitä perusmetallianomalioita saman näytteenoton moreenianomalioihin. Visuaalisesti tarkastellen kaikki merkittävimmät moreenianomaliat näkyvät myös pxrflaitteella analysoidussa kallionappidatassa. Tietoa voidaan hyödyntää malminetsinnän tehostamisessa. Kaikki näytteitä ei tarvitse analysoida laboratoriossa. Nappien ja moreenin pxrf-analyysin perusteella voidaan karsia laboratoriossa analysoitavien näytteiden määrää. Näin voidaan samalla rahalla kartoitta laajemmat alueet, tinkimättä merkittävästi tuloksesta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Hämeen vyöhyke, moreenigeokemia, iskupora, pxrf Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Etelä-Suomen lääni, Kanta-Häme, Hämeen vyöhyke Karttalehdet L422 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Arkistotunnus 60/2017 Kokonaissivumäärä 20 Kieli Suomi Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue MIV Hanketunnus 50408-80007 Allekirjoitus/nimen selvennys Markku Tiainen Allekirjoitus/nimen selvennys

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [Ylätunnisteen lisäteksti] 2.11.2017 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 NÄYTTEENOTTO JA ANALYSOINTI 1 2.1 pxrf-analyysi 2 3 TULOKSET 4 4 JOHTOPÄÄTÖKSET 14 5 KIRJALLISUUSVIITTEET 15 KIRJALLISUUSLUETTELO

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 1 1 JOHDANTO Tässä tutkimuksessa verrattiin Hämeen vyöhykkeen moreenigeokemiallisen kartoituksen kallionappien metallipitoisuuksia saman näytteen moreenin pitoisuuksiin. Tarkastelu toteutettiin vertaamalla anomaliakarttoja visuaalisesti toisiinsa. Kallionapit on otettu talteen moreeninäytteenoton yhteydessä ja analysoitu laboratoriossa sekä silmämääräisesti että pxrf-laitteella. Tavoitteena oli kehittää nopeaa näytteiden analysointimenetelmää sekä tunnistaa ja paikantaa metallianomalioiden perusteella viitteitä malminmuodostuksesta. Hämeen vyöhykkeen moreenigeokemiallisen kartoituksen tulokset vuosilta 2003-2015 on kuvattu GTK:n raporteissa ja julkaisuissa, mm. Huhta ym. (2012, 2014, 2015) ja Kärkkäinen ym. (2008, 2012). 2 NÄYTTEENOTTO JA ANALYSOINTI Hämeen vyöhykkeen pohjamoreeninäytteenotto toteutettiin GTK:n GM-50 - GM-150 kalustolla vuosina 2003-2015. Iskuporauksella toteutetussa näytteenotossa läpivirtausterän päähän jää joskus kivinappi kallion pinnasta. Näytteenottaja erotteli kivinapit eri pussiin jo näytteenoton yhteydessä. Nappeja saatiin 6836 iskuporauspisteestä yhteensä 2324 kpl eli noin 36 %:ssa näytteenottopisteistä (Kuva 1). Kallionappit alettiin ottaa talteen systemaattisesti ensin kohteellisen näytteenoton yhteydessä Kedonojankulmalla ja sen jälkeen myös alueellisessa kartoituksessa. Kallionappi saatiin useimmista pisteistä talteen kun se oli mukana näytteenottosuunnitelmassa. Kallionapit puuttuvat suurelta osin näytteenottoalueen eteläosasta, mm Satulinmäen alue, ja näytteenottoalueen luoteisosasta. Kivinapit tutkittiin laboratoriossa. Tutkimusassistentit (Karttunen, Kujala, Kaunismäki, Vuohelainen) määrittivät silmämääräisesti nappien kivilajin, malmimineraalit ja mahdollisesti havaitut muuttumiset. Nappien kemiallinen koostumus mitattiin kannettavalla xrf-laitteella (pxrf) vedellä pestystä kivinapista. pxrf-mittauksen tekivät tutkimusassistentit Juha Vuohelanen ja Jukka Kaunismäki.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 2 Kuva 1. Hämeen vyöhykkeen iskuporanäytteeottoalue. 2.1 pxrf-analyysi Kivinapit pestiin puhtaaksi savesta ja mitattiin sen jälkeen tarkoitusta varten valmistetussa sapluunassa kannettavalla xrf-analysaattorilla (Kuvat 2-3). Näytteet mitattiin Delta xrf-analysaattorissa olevilla Soil- ja MiningPlus-ohjelmilla. Näyte mitattiin molemmilla tavoilla kolme kertaa kääntäen näytettä tai vaihtamalla mittauspaikkaa näytteessä. Mittausten ja laitteen tasoa kontrolloitiin Labtiumin valmistamilla referenssinapeilla. Toinen referenssinappi oli kuparikiisupitoisesta granitoidista (Kedonojankuma) ja toinen nikkeli-kuparipitoisesta gabrosta (Särkisuo). Varsinaisten mittaustulosten lisäksi tallennettiin jokaisen kolmen mittauksen keskiarvot. Mittausaika oli Soil-ohjelmalla 20 sekuntia ( Beam#1, beam#2 ja beam#3 ) ja MiningPlus-ohjelmalla 30 sekuntia ( Beam#1 ja beam#2 ). Molemmilla ohjelmilla "repeat test" kohtaan laitetaan 3 jolloin laite mittaa näytteen kolme kertaa. Lisäksi laitetaan ruksit kohtiin "Prompt after repeat" jolloin voit vaihtaa mittauspaikkaa ja jatkaa mittausta. "Generate avg." jolloin laite laskee automaattisesti kolmen mittauksen keskiarvon.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 3 Kuva 2. Analysoitava näyte mittausta varten valmistetussa puutelineessä. Mittausasetelma. Näyte puutelineessä, mittaus pöytätelineeseen asennetulla pxrf-analysaatto- Kuva 3. rilla.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 4 3 TULOKSET Pohjamoreenin iskuporanäytteenoton yhteydessä saaduista kivinapeista on määritetty silmämääräisesti kivilaji, havaitut muuttumiset ja malmimineraalit sekä on analysoitu nappien kemiallinen koostumus kannettavalla xrf-laitteella (pxrf). Tässä tapauksessa kiinnostavia olivat nappien Cu-, Zn-, Ni-, As- ja S-pitoisuudet. Mittaustuloksia verrattiin saman näytteenoton moreenianomalioihin tulostamalla karttakuvat sekä iskuporanappien analyysituloksista että moreenianomalioista. Iskuporanapeista tehtiin yhteensä viisi mittausta per nappi. Kaikki mittausarvot on tulostettu päällekkäin samaan kuvaan, jolloin korkeimmat (anomaaliset) mittaustulokset erottuvat mittausmenetelmästä riippumatta. Mittausten keskiarvo olisi laimentanut anomaliaa. Moreeniaineisto sisältää sekä alueellisen että kohteellisen näytteenoton, jolloin tihennykset vaikuttavat anomalian näkyvyyttä korostavasti. Joidenkin malmiaiheiden tutkimisessa ja paikannuksessa moreeninäytteenotto oli tärkeä tutkimusmenetelmä, mikä oli myös syy näytteenoton tihennyksiin. Anomalioiden kynnysarvo on asetettu suhteellisen korkeaksi, että malminmuodostuksesta johtuvat anomaliat erottuvat hyvin taustasta. Anomalioina on tarkasteltu useamman anomaalisen näytepisteen kohteita. Myös yksittäisen anomaalisen pisteen kohteet voivat olla merkittäviä ja alemmalla kynnysarvolla niihin voi liittyä useampia näytepisteitä, mutta niitä ei selvitetty tarkemmin tässä yhteydessä. Malminetsinnässä on hyvä käyttää huomattavasti alempaa anomaliakynnystä ja selvittää tarkemmin anomalian aiheuttajat. Kulta, Au Moreenin kulta-anomalioiden kynnykseksi otettiin 25 ppb. Kullan mediaanipitoisuus moreenin hienoaineksessa Hämeen vyöhykkeellä on 2,5 ppb (Huhta ym. 2015) ja korkein Au-pitoisuus tässä aineistossa on 3230 ppb. Moreenin kulta-anomaliakartalla tulee esiin osa näytteenottoalueen tunnetuista kulta-aiaiheista ja esiintymistä, mm. Kedonojankulma (Cu-Au), Arolanmäki (Au-Cu), Liesjärvi (Au-Cu) ja Uunimäki (Au) (Kuva 4). Tutkimusalueella on lisäksi vähemmän tutkittuja kulta-aiheita joiden aiheuttajaa ei täysin tunneta, mm. Susikas ja Pirttikoski. Kakki alueen tunnetut kulta-aiheet ja -esiintymät evät tule kulta-anomaliakartassa esille. mm. Satulinmäen ja Riukan kohteiden moreenin kultapitoisuudet jäävät nyt asetetun kynnysarvon alapuolelle. Kivinappien kultapitoisuutta ei käytössä olevalla pxrf-laitteella saatu mitattua.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 5 Kuva 4. Hämeen vyöhykkeen moreenin kulta-anomaliat (Au>25 ppb) Arseeni, As Moreenin arseenianomalian kynnykseksi otettiin 100 ppm. Hämeen vyöhykkeen mediaaniarseenipitoisuus on 11 ppm (Huhta ym. 2015) ja maksimi tässä aineistossa 7720 ppm. Hämeen vyöhykkeen selkeimmät arseenianomaliat moreenissa ovat Kedonojankulman- Arolanmäen ja Liesjärven alueilla (Kuva 5). Myös Satulinmäen-Riukan alueella on lievä arseenianomalia. Lempään ja Särkisuon Ni-Cu-esiintymien yhteydessä olevat arseenianomaliat johtuvat malmiesiintymien arsenideista. Kallionappien arseenianomaliat ovat samoissa kohteissa kuin moreenianomaliat, Kedonojankulma, Arolanmäki, Liesjärvi, Lempää ja Särkisuo.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 6 Kuva 5. Hämeen vyöhykkeen moreenin arseenianomaliat (As>100 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos). Kuva 6. Hämeen vyöhykkeen kallionappien arseenianomaliat.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 7 Kallionappien arseenianomaliat ovat samoissa kohteissa kuin moreenianomaliat (Kuva 6). Selkeimmät anomaliat ovat Kedonojankulman ja Liesjärven kohteissa. Myös Satulinmäen luoteispuolella Kivenkorvan malmiaiheissa on arseenianomalia sekä kallionapeissa että moreenissa. Lempään Ni-kohteessa arseeni on sitoutunut gersdorfiittiin (Kärkkäinen ym. 2016). Kupari, Cu Moreenin kuparianomalian kynnysarvoksi on otettu 150 ppm, joka alueelta saadun kokemuksen perusteella tarkoittaa kuparimineralisaatiota näytteenottopisteen lähistöllä. Alueen korkein moreenin kuparipitoisuus 43100 ppm oli Kedonojankulman Cu-Au-kohteesta otetussa näytteessä. Näyte oli luultavasti osittain rapakalliota Kedonojankulman malmiesiintymästä. Koko alueen moreenin hienoaineksen kuparipitoisuuksien mediaani on 48 ppm (Huhta 2015). Moreenin kuparianomaliat liittyvät selkeästi alueen malmiesiintymiin ja aiheisiin (Kuva 7). Tutkimusalueella tunnetaan useita Cu-Au- ja Ni-Cu-esiintymiä. Kedonojankulman Arolanmäen ja Liesjärven Cu-Au-potentiaaliset kohteet korostuvat moreenin Cu-anomaliakartassa. Myös Lempään ja Särkisuon Ni- Cu-aiheisiin liittyy anomaalinen moreenin kuparipitoisuus. Lisäksi alueella on viitteitä Cu-Zn.Pb- esiintymistä (Kärkkäinen 2015). Pohjamoreenin kuparianomalia (>150 ppm) voi siis liittyä mihin tahansa näistä malmityypeistä. Vertaamalla eri alkuaineiden pitoisuuksia ja kohteen geologiaa, voidaan arvioida kyseisen anomalian taustalla olevaa malminmuodostusprosessia. Kuva 7. Hämeen vyöhykkeen moreenin kuparianomaliat (Cu>150 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 8 Kuva 8. Hämeen vyöhykkeen kallionappien kuparianomaliat. Kallionappien analyysissä näkyvät samat anomaliat kuin moreenissakin. Mielnkiintoinen on Satulinmäen luoteispuolella oleva Cu-anomalia, johon liittyy myös As.anomalia (Kuvat 5-6). Molybdeeni, Mo Alueen korkein moreenin molybdeenipitoisuus oli 109 ppm, suurin osa näytteistä on alle määritysrajan. Moreenin molybdeenipitoisuuden perusteella nousee esiin kolme kohdetta, Kedonojankulma, Liesjärvi ja Pirttikoski (Kuva 9). Kallionappien analysoinnissa molybdeenianomalia on vain Kedonojankulman kohteessa, jossa Mo-anomalia liittyy Kedonojankulman porfyyrikupariesiintymään (Kuva 10; Tiainen 2012). Liesjärven Mo-anomalia viittaa samanlaiseen malmimuodostusprosessiin kuin Kedonojankulmalla. Pirttikosken monimetallianomalian aiheuttajaksi on epäilty mustaliusketta (Grönholm, suullinen tieto). Kallionappien mittauksessa Mo-anomalia tuli vain Kedonojankulman alueen napeista.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 9 Kuva 9. Hämeen vyöhykkeen moreenin molybdeenianomaliat (Mo>15 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos). Kuva 10. Hämeen vyöhykkeen kallionappien molybdeenianomaliat.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 10 Nikkeli, Ni Hämeen vyöhykkeen Ni-anomalia (Ni>100 ppm) rajoittuu Forssan gabron eteläosaan. Lisäksi Pirttikosken monimetallianomaliassa myös Ni on koholla. Kallionappimittausten tuloksessa Ni-anomalia on hiukan laajempi kuin moreenissa, mutta painottuu kuitenkin Forssan gabron eteläosaan kuten moreenianomaliakin. Lempään ja Särkisuon Ni-aiheet tulevat esiin, osin siksi, että niiden kohdalla on tehty tihennetty profiilinäytteenotto. Kuva 11. Hämeen vyöhykkeen moreenin nikkelianomaliat (Ni>150 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 11 Kuva 12. Hämeen vyöhykkeen kallionappien nikkelianomaliat. Sinkki Sinkkipitoisuudet ovat koholla useimmissa malmiaiheissa, mm. Kedonojankulman-Kuuman alue, Uunimäen ja Kivenkorvan (Satulinmäestä luoteeseen) Au-aiheiden alue, Särkisuon ja Lempään Ni-Cu-aiheet (Kuvat 12-13). Kedonojankulman porfyyrikupariesiintymässä on mikroskoopilla ja kairasydänten analyyseissä havaittava määrä sinkkivälkettä. Mineralisaation ulommassa vyöhykkeessä sinkkivälkettä havaitaan kairasydämissä myös silmällä ohuina juonina. Myös Kuuman Zn-mineralisaation malmipuhkeama näkyy iskuporanapeissa. Kuuman anomalia korostuu myös tihennetyn näytteenottoprofiilin takia,

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 12 Kuva 13. Hämeen vyöhykkeen moreenin sinkkianomaliat (Zn>150 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos). Kuva 14. Hämeen vyöhykkeen kallionappien sinkkianomaliat.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 13 Rikki Rikkianomaliat liittyvät Cu-Au-, Zn-Cu, Ni-Cu ja Au-aiheisiin. Moreenikartan analyysikynnys on melko korkea, 5000 ppm, voimakkaimpien rikkianomalioiden korostamiseksi. Selkeimmin tulevat esiin Arolanmäen granitoidin ympärillä olevat Cu-Au-aiheet, Forssan gabron Ni-Cu-aiheet ja Pirttikosken anomalia. Vähemmän rikkiä sisältävät orogeenisen tyypin kultaesiintymät eivät näy näin tehdyssä moreenianomaliakartassa. Uunimäki ja Kivenkorva sen sijaan tulevat esiin iskuporanappien rikkianomaliakartassa. Kuva 15. Hämeen vyöhykkeen moreenin rikkianomaliat (S>5000 ppm). Taustakarttana DgiKp-kivilajiseuruekartta ja aineistoa MML:n topografisesta karttatietokannasta (Copyright Maanmittauslaitos).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 14 Kuva 16. Hämeen vyöhykkeen kallionappien rikkianomaliat. 4 JOHTOPÄÄTÖKSET Kivinappien analyysitulokset osoittavat selkeästä tutkimusalueen tärkeimmät malminetsintäkohteet. Erityisesti menetelmä soveltuu laaja-alaisten esiintymien etsimiseen, kuten porfyyrikupariesiintymät ja mafisten intruusioiden Ni-Cu esiintymät. Osa nappianomaliosta tulee korostetusti esiin, koska ne liittyvät tihennettyyn kohteelliseen näytteenottoon, mm. Kedonojankulman Cu sekä Särkisuon ja Lempään Ni-Cu. pxrf-analyysi moreenista ja kallionapeista yhdessä riittää hyvin malminetsinnässä perusmetallianomalioiden paikantamiseen. Erikois- ja jalometallien, kuten Li, REEt ja Au, analysointiin tarvitaan edelleen labortorioanalyysiä. Analyysikuluissa säästyvällä rahalla voidaan kartoittaa entistä laajemmat alueet, tinkimättä olennaisesti tuloksen tarkkuudesta. Prosessia voidaan kehittää ja systematisoida edelleen jatkossa kertyvien kokemusten perusteella. Porfyyrikupariesiintymässä on monipuolinen metallisisältö. Indikatiivisimpia ovat Cu+Mo-anomalia. Lisäksi malmityyppiin liittyy As-, S- ja Zn-anomalia. Mafisten intruusioiden Ni-Cu-esiintymät voidaan tunnistaa moreenin ja kivinappien Ni-Cu-S-anomalioista. Lisäksi malmityyppiin liittyy usein arsenideja. Orogeenisista Au-esiintymistä saadaan viitteitä As-anomalioista. Esimerkiksi Kivenkorvan Au-aiheeseen liittyy selkeä arseenianomalia, mutta ei voimakasta rikkianomaliaa. Tutkimusalueella on joitakin selittämättömiä anomalioita, mm. Pirttikosken S-Au-Cu-Mo-Ni-anomalia. Kairausten perusteella syynä voisi olla kapea mustaliuskekerros. Korkeahko kultapitoisuus moreenissa olisi kuitenkin syytä selvittää perusteellisemmin.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Raportti 60/2017 15 5 KIRJALLISUUSVIITTEET Huhta, P., Kärkkäinen, N., Hakala, P., Karttunen, K., Nyholm, T., Pelkkala M., Tranberg J. and Räsänen R. 2012. New data for exploration in southern Finland- Heavy mineral studies and ore showings. Geological Survey of Finland, Special Paper 52, 47-54, 11figures. Huhta, P., Kärkkäinen, N., Tiainen, M., Herola, E., 2014 Moreenigeokemiallinen kartoitus Hämeen vyöhykkeellä v. 2011-2014. Geologian tutkimuskeskus arkistoraportti 103/2014. Huhta, P., Kärkkäinen, N., Tiainen, M., 2015. Hämeen malmipotentiaali: moreenigeokemia. Geologian tutkimuskeskus, raportti 89/2015. 34 s. Kärkkäinen, N., Tiainen, M., Vuori, S., Huhta, P., 2008. Moreenigeokemiallinen kartoitus v.2003-2007 Forssa-Huittinen alueen kultamalmipotentiaalin arvioimiseksi. 32 s. + 3 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti M19/2113/2008/81. Kärkkäinen, N., Huhta, P., Lehto, T., Tiainen, M., Vuori, S. & Pelkkala M. 2012. New geochemical data for gold exploration in southern Finland. Geological Survey of Finland, Special Paper 52, 23-46, 22 figures and 4 tables. Kärkkäinen, N., 2015. Hämeen malmipotentiaali: Malmiviitteet. Geologian tutkimuskeskus, raportti GTK 95/2015. 36 s. Kärkkäinen, N., Leväniemi, H., Kojonen, K., Huhta, P., Tiainen, M., 2016. Lempään gabron nikkelimineralisaation tutkimus Forssassa vuosina 2013-2016. Geologian tutkimuskeskus raportti 63/2016.