MAAPERÄGEOKEMIALLINEN MALMINETSINTA PETÄJÄVAARAN JA VAMMAVAARAN ALUEILLA, ETELÄ-LAPISSA, VUOSINA 1992-1995

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjois-Suomen aluetoimisto M19/2633/-95/1/10 Koskee: 2544, 2631, 3522, 3611 Tervola Pertti Sarala 30.11.1995 MAAPERÄGEOKEMIALLINEN MALMINETSINTA PETÄJÄVAARAN JA VAMMAVAARAN ALUEILLA, ETELÄ-LAPISSA, VUOSINA 1992-1995 Summary: Prospecting studies in Petäjävaara and Vammavaara areas during 1992-1995, southern Finnish Lapland

MAAPERÄGEOKEMIALLINEN MALMINETSINTA PETÄJÄVAARAN JA VAMMAVAARAN ALUEILLA, ETELÄ-LAPISSA, VUOSINA 1992-1995 Summary: Prospecting studies in Petäjävaara and Vammavaara areas during 1992-1995, southern Finnish Lapland Pertti Sarala Tämä raportti on kooste maaperägeologisiin tutkimuksiin liittyvistä kenttätöistä vuosina 1992-1995 Rovaniemen - Tervolan alueella. Varsinaisesti tulokset on esitetty P. Saralan vuonna 1995 Oulun yliopiston geotieteiden ja tähtitieteen laitokselle tekemässä Lisensiaattitutkielmassa. Osa tutkielman kuva- ja liitemateriaalista on malminetsinnällisen merkittävyytensä vuoksi siirretty Liittyy-aineistoksi tähän raporttiin. This report is a summary of the field researches of prospecting studies in Rovaniemi - Tervola area during 1992-1995. The results of the investigations are released in the author's licentiate's dissertation in 1995. Part of the figures and appendixes from the licentiate's dissertation has been transferred to this report as related material.

Sarala, Pertti 1995. Prospecting studies in Petäjävaara and Vammavaara areas during 1992-1995, southern Finnish Lapland. Report M19/2633/-95/1/10, concern 2544,. 2631, 3522 and 3611, Geological Survey of Finland, 19 p.. Abstract Prospecting studies in the Paleoproterotzoic Peräpohja schist belt in southern Finnish Lapland have been done during 1992-1995. The surveys are based on the observations of Au-Cu rich erratics in Rogen moraine environment in the case sites of Petäjävaara and Vammavaara. Regional glacial geological and morphological studies have been done using aerial photo interpretation and subsequent field revision. Structural, textural, lithological and geochemical characteristics of till are surveyed by tractor excavations and percussion drillings in the case sites. Several types of till samples are collected and they are analyzed by physical and chemical methods. For till geochemical studies both fine (minus 0.06 mm) and heavy sand (0.06-0.5 mm and > 2 mm) fractions are analyzed by AAS- or ICP-AES-methods. Transitional series from Rogen moraines to drumlins including cover moraine hills and flutings are observed. Disintegration moraines are also found in some places. Rogen moraines are constituted of two till units, which are deposited during different ice flow directions. The sharp form of ridges is a consequence of the short and strong quarrying ice transportation. That is why the rock-material of upper till and the boulder cover of ridges are of very local origin. In both case sites Au and Cu contents are clearly above the background levels in every till fraction. Anomalous metal contents in till are associated with mafic volcanite and its contact with quartzite in bedrock. Anomalies are usually very sharp and concentrations dilute quickly in proportion to ice transport distance. The most important indicator elements together with gold are cobalt, copper, sulphur and tellurium. Based on these surveys Au-Cdr mineralization, associated with one meter wide pyrite rich quartz vein within wider alterated zone, is found from the contact of mafic volcanite and quartzite in Petäjävaara. The zone can be followed some hundreds of meters in NE-SW direction according to fill geochemistry and geophysical measurements. At the Vammavaara case site the source rock of the ore boulders is not yet localized and requires further exploration. Furthermore, some proposals have been made to study regional till geochemical modelling.

Sarala, Pertti 1995. Maaperägeologinen malminetsintä Petäjävaaran ja Vammavaaran alueilla, Etelä-Lapissa, vuosina 1992-1995. Raportti M19/2633/-95/1/10, koskee 2544, 2631, 3522 ja 3611. Geologian tutkimuskeskus, 19 s.. Tiivistelmä Vuosina 1992-1995 on Peräpohjan liuskejaksolla Etelä-Lapissa tehty maaperägeologisia malminetsintätutkimuksia, joiden lähtökohtina ovat olleet Petäjävaaran ja Vammavaaran alueiden Rogen-moreeniharjanteiden pinnalta löydetyt hydrotermisesti muuttuneet Au-Cu-rikkaat emäksiset vulkaniitit. Tutkimukset ovat jakautuneet alueellisiin tutkimuksiin, joissa on selvitetty alueen glasiaaligeologiaa ja -morfologiaa ilmakuvatulkinnan ja siihen liittyvien tarkistustutkimusten avulla ja yksityiskohtaisempiin kohteellisiin tutkimuksiin. Kohdealueilla on tutkittu moreenin geokemiaa, litologiaa ja struktuuri- sekä tekstuuriominaisuuksia tutkimusmontuilla ja iskuporanäytteenotolla. Eri näytteitä on otettu runsaasti ja niitä on analysoitu sekä fysikaalisesti että kemiallisesti. Moreenigeokemiallisissa tutkimuksissa on käytetty kolmea raekokoa (< 0.06 mm, 0.06-0.5 mm ja > 2 mm), jotka on analysoitu AAS- tai ICP-AES-menetelmillä. Alueella tavataan Rogen-moreeneista drumliineihin ja flutingeihin vaihettuva moreenimuodostumasarja, jossa esiintyy paikoin myös peitemoreenikumpareita ja kuolleen jään kumpumoreeneja. Rogen-moreeniharjanteet, jotka ovat muodostuneet kahdesta moreenipatjasta, ovat Petäjä- ja Vammavaaran kohdealueilla tärkein muodostumatyyppi. Ylemmän patjan materiaali on kerrostunut lyhyen ja voimakkaasti louhivan jäätikkökuljetuksen aikana, jolloin paikallista kiviainesta on noussut moreeniin ja lohkareikoksi harjanteille. Molemmilla kohdealueilla kulta- ja kuparipitoisuudet ovat kaikissa fraktioissa selvästi ympäristöä korkeammalla. Anomaaliset pitoisuudet liittyvät emäksisen kiven ja kvartsiitin kontanktien esiintymiseen kallioperässä. Anomaliat ovat teräviä ja pitoisuudet laskevat nopeasti suhteessa jäätikön kuljetusmatkaan. Tärkeimmät indikaattorialkuaineet kullan ohella ovat koboltti, kupari, rikki ja telluuri. Havaintojen perusteella Petäjävaarasta on paikallistettu Au-Cu-mineralisaatio kvartsiitin ja emäksisen kiven kontaktivyöhykkeestä liittyen metrin levyiseen rikkikiisupitoiseen kvartsijuoneen. Vyöhykettä on voitu seurata useita satoja metrejä NE-SW-suunnassa moreenigeokemian ja geofysikaalisten mittausten perusteella. Vammavaarassa malmilohkareiden alkuperä vaatii vielä lisätutkimuksia. Edellisten lisäksi tutkimuksissa on tarkasteltu alueelliseen moreenigeokemialliseen mallintamiseen liittyviä ongelmia.

Sisältö Tiivistelmä Abstract 1 Johdanto ja tutkimusten tausta 1 2 Tutkimusten aihe ja tavoite.3 3 Tutkimusmenetelmät...3 4 Tutkimusalueen geologia 4 5 Kohteelliset tutkimukset..6 5.1 Petäjävaara 11 5.2 Vammavaara.14 6 Alueellinen moreenigeokemia...15 7 Yhteenveto.17 8 Kirjallisuus References..18 Liittyy...19 List of related material.19

1 Johdanto ja tutkimusten tausta 1 Malminetsinnällisiä tutkimuksia Rovaniemen - Tervolan alueella on Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Pohjois-Suomen aluetoimiston ja Oulun yliopiston geologian (nyk. geotieteiden ja tähtitieteen) laitoksen yhteistyönä tehty vuodesta 1992. Tutkimukset on toteutettu GTK:n hankkeena "Tervolan alueen malmipotentiaalin arviointi", joka myöhemmin on täydennetty kuvaavammaksi 'Tervolan alueelta tavattujen moreenigeokemian ja lohkareiden kulta-, kupari-, ja kobolttiviitteiden arviointi". Tutkimukset ovat jakautuneet alueelliseen selvitykseen, jossa on tarkasteltu eri moreenimuodostumia ilmakuvatulkinnan avulla ja kohteellisiin tutkimuksiin muun muassa Petäjävaaran, Vammavaaran ja Sihtuunan alueilla, missä on tehty yksityiskohtaisia tutkimuksia tutkimusmonttujen avulla. Kenttätöitä alueella on tehty kesien 1992-1994 aikana. Niistä on raportoitu useissa eri M-sarjan raporteissa (Johansson ja Nenonen 1993, Rossi 1992b, Sarala 1992, 1993, 1994b ja c). Näyteaineistoa on otettu runsaasti ja sitä on analysoitu sekä fysikaalisesti että kemiallisesti. Tutkimusten tuloksia on esitetty kahdessa Oulun yliopiston geologian laitokselle tehdyssä opinnäytetyössä (Sarah 1994a ja 1995). Hankkeen vastuuhenkilö GTK:ssa on ollut geologi Seppo Rossi (SIR). Tutkimusten suunnittelusta ja toteutuksesta on vastannut opiskelija Pertti Sarala (POS) ohjaajinaan Oulun yliopistosta professori Risto Aario ja dosentti Vesa Peuraniemi. Muita tutkijoita ovat olleet GTK:sta geologit Peter Johansson, Jari Nenonen ja Matti Äyräs, geofyysikko Teuvo Pernu sekä tutkimusassistentti Mikko Kvist. Maastotöissä avustavina henkilöinä ovat toimineet Antti Pakonen, Pekka Puhakka, Lasse Rauhala, Kalevi Tolppi ja Mauri Vitikka. Tutkimukset aloitettiin ilmakuvatulkinnalla, jonka perusteella valittiin seitsemän aluetta tarkempiin maastotutkimuksiin. Kohteiden valintaan vaikutti ratkaisevasti myös GTK:n aiemmat tutkimukset ja lohkarehavainnot. Kohteita olivat Petäjävaara (kl. 2633 08), Vammavaara (kl. 2633 07), Louepalo (kl. 2633 01), Sihtuuna (kl. 2631 07 ja 08), Kivimaa (kl. 2631 10), Petäjäskoski (kl. 2633 05) ja Korttelivaara (kl. 3522 09). Muilta osin tutkimusten taustaa ja alueen aiempia malminetsinnällisiä tutkimuksia on laajemmin selvitetty muun muassa Rossin (1992a ja b) raporteissa ja Saralan (1994a) opinnäytetyössä. Vuoden 1992 kenttätöiden perusteella opinnäytetöiden kohdealueiksi valittiin Petäjävaaran ja Vammavaaran alueet ja niissä tutkimuksia vietiin intensiivisimmin eteenpäin. Myös Sihtuunan alue osoittautui malminetsinnällisesti mielenkiintoiseksi, mutta alueen tutkimukset erotettiin omaksi kokonaisuudekseen lähinnä sen glasiaaligeologisen merkittävyytensä vuoksi.

2 Tutkimusten aihe ja tavoite 3 Tutkimusten avulla on selvitetty moreeniaineksen kulkeutumista ja malmilohkareiden alkuperää Tervolan kunnan itä- ja pohjoisosissa ja Rovaniemen maalaiskunnan lounaisosissa (kuva la). Tätä varten alueelta on tehty laajempi ilmakuvatulkintaan perustuva glasiaaligeologinen selvitys ja kohteellisempia malminetsintätutkimuksia. Koska malmiviitteiden ympäristöt ovat olleet peitteisiä ja kalliopaljastumia on tavattu vähän, on ollut perusteltua keskittyä maaperägeologian selvittämiseen tutkimusalueella. Tavoitteina ovat olleet 1) alueen glasiaaligeologisten yleispiirteiden ja morfologian, 2) moreenin malmiaineksen kulkeutumisen ja 3) malmiaineksen potentiaalisten lähtöalueiden selvittäminen sekä 4) alueellisten moreenigeokemiallisten tulosten merkityksen arviointi. Tavoiteasettelusta johtuen moreenigeokemialliset tutkimukset ovat olleet avainasemassa maaperätutkimuksia tehtäessä. 3 Tutkimusmenetelmät Alueellista glasiaaligeologiaa ja glasiaalimorfologiaa on selvitetty ilmakuvatulkinnan avulla. Tulkinnassa on käytetty 1: 60 000 -mittakaavaisia mustavalkokuvia ja useita kohteita on tarkistettu maastokäynnein. Havaintojen pohjalta on piirretty morfologinen kartta, johon on merkitty glasigeeniset ja osittain postglasiaaliset (rantakerrostumat) muodostumat. Kohteelliset tutkimukset ovat perustuneet pääosin aiempiin iskuporanäytteenottoihin, joista ovat raportoineet Koivisto (1984), Rossi (1992a) ja Äyräs (1992) sekä kaivinkonemonttututkimuksiin kesien 1992-1994 aikana. Näyteaineistoa on kerätty runsaasti ja sitä on analysoitu visuaalisesti, fysikaalisesti ja kemiallisesti. Kemialliset analyysit on tehty GTK:n Rovaniemen geokemian laboratotiossa aiemmin AAS-menetelmällä ja nykyisin ICP- AES-menetelmällä. Tutkimusmonttuja on kaivettu yhteensä 107 ja ne on valokuvattu sekä havainnoitu havaintolomakkeelle. Tutkimusmonttujen tunnukset ovat vuosittain M-POS-92- M1-37, M51-51, M61-64, M71-75, M81-81, M90-93, M-POS-93-M101-106, M111-113, M121-129 ja M-POS-94-M114-118, M130-153. Näytteitä montuista on otettu seuraavasti: 1992 1993 1994 1995 Lisätietoja Tutkimusmontut 60 18 29 - syvyys 1-6 m Kivilajinäytteitä 70 18 63 11 n. 100 kpl/monttu Suuntauslaskuja 43 7 27 - n.150-200 kpl/lasku Rakeisuusnäytteitä 146-50 - n. 3-5 kg/näyte Raskasmineraalinäytteitä 83 15 47 - n. 10-15 kg/näyte

4 Moreenigeokemian näytteitä* - < 0.06 mm 462 47 231 - - 0.06-0.5 mm 73 47 - - - > 2 mm 73 47 - - - Raskasmineraali - - 118 - *Anal.til.nrot 38418, 38420, 44648, 44649, 44650, 44655, 47463, 48002, 48003, 48004, 48016, 54150 Näytteenoton lisäksi kohteellisiin tutkimuksiin kuului geofysikaalisia omapotentiaalimittauksia, tutkimusojien kaivamista (Ojat 1-4 Petäjävaarassa l ), pintalohkarelaskuja ja turpeen paksuuden mittauksia moreeniharjanteiden välissä sekä kallioperähavainnointiin liittyviä kaivauksia (SIR-92-U1-2) Kivimaassa. Myös palanäytteitä lohkareista ja kalliosta toimitettiin kemiallisesti analysoitavaksi (til. nrot 44659 ja 48598). Syksyllä 1992 (7.10) suoritettiin viistoilmakuvausta lähes kaikilla kohdealueilla. Raskasmineraalien tutkimus on toistaiseksi jäänyt pelkästään visuaalisen tarkastelun varaan ja niiden osalta tarkempia tutkimuksia tehdään myöhemmin. 4 Tutkimusalueen geologia Kallioperältään alue sijoittuu Peräpohjan liuskejaksolle (kuva 1b), joka koostuu Perttusen (1989 ja 1991) mukaan poimuttuneesta sedimenttisyntyisten ja vulkaanisten kivilajien kerrossarjasta. Kalliossa esiintyy runsaasti myös differentioituneita kerrosjuonina esiintyviä albiittidiabaaseja- Juonenmuodostukseen on liittynyt hydrotermista toimintaa, jonka seurauksena alueelta tavataan muuttuneita, rikki- ja kuparikiisuuntuneita kiviä. Maaperän yleisin maalaji on moreeni. Sitä esiintyy sekä pohja- että peitemoreenina erilaisissa muodostumissa (kuva 2), joita peittävät tai ympäröivät suot. Malminetsinnän kannalta muodostumatyypeistä merkittävimpiä ovat Rogen-moreenit, joita esiintyy alavilla mailla ja vaarojen ympärillä. Rogen-moreenit vaihettuvat varsinkin alueen koillisosissa drumliineihin ja flutingeihin. Alueen itäosissa esiintyy peitemoreenikumpareita, joissa moreenin vahvuus on vain muutamasta senttimetreistä pariin metriin. Paikoin esiintyy myös kuolleen jään kumpumoreeneja. Alueen huomattavin glasifluviaalinen muodostuma on itä-länsi-suuntainen Muurolan harjujakso. Pienempiä ja epäyhtenäisempiä glasifluviaalisia muodostumia esiintyy alueen etelälaidalla. Korkeat vaarat, joita alueella on runsaasti, ovat poikkeuksetta huuhtoutuneiden Ancylus-jääjärven rantakivikoiden ja -kerrostumien peittämiä. Alueen keskellä esiintyy Kemijoen varrella paikoin runsaastikin (postglasiaalisia) fluviaalisia kerrostumia. 1 Johansson & Nenonen 1993.

5. Kohteelliset tutkimukset 6 Kohteellisiin selvityksiin valittiin Petäjävaaran (kuva 3) ja Vammavaaran (kuva 4) alueet, joista kummastakin oli tavattu isokokoisia muuttuneita vulkaniittilohkareita. Tavoitteena oli paikantaa lohkareiden mahdollinen lähde kallioperästä. Lohkareet samoin kuin moreenigeokemian korkeat pitoisuudet sijoittuivat lohkarepeitteisiin moreeniharjanteisiin, jotka alueellisten viitteiden ja monttututkimusten perusteella tulkittiin Rogen-moreeneiksi. Rogenmoreenien syntymekanismien perusteella oletettiin, että moreeniaines ja pintalohkareet olivat lyhytmatkaisia. Kohdealueen moreenipeitteestä tavattiin kaksi erilaista moreenipatjaa, joita erotti kivipinta tai hiertopintoja ja hiekkalinssejä sisältänyt välikerros. Alempi moreeni oli harmaata, homogeenista ja rakenteetonta hiekkamoreenia, jossa kivien suuntaus oli noin 330. Aineksen pitkämatkaisuutta osoittivat särmiltään pyöristyneet kivet ja muutaman prosentin hienoainespitoisuus. Ylempi patja oli huomattavasti alempaa heterogeenisempi ja löyhemmin pakkautunut. Väriltään se oli ruskean harmaata hiekkamoreenia, jonka kivien suuntaus oli 270 ja pyöristyneisyys huomattavasti vähäisempi, mikä osoitti lyhyttä kuljetusmatkaa yhdessä keskimääräisesti karkeamman raekoon kanssa. Moreenissa esiintyviä rakenteita olivat hiekkaraidat ja - linssit, hiertopinnat sekä deformaatio- ja valumisrakenteet. Monin paikoin moreenipeitteen päällä oli huuhtoutunutta rantakerrostumaa muutamasta kymmenestä senttimetristä yli metrin syvyyteen. Muutamissa Vammavaaran montuissa tavattiin ylimpänä kerroksena kerroksellisia jääjärvisedimenttejä, joissa esiintyi sulavasta jäästä pudonneiden kivien (drop stones) aiheuttamia painumarakenteita ja ristikerroksellisuutta. Moreeniharjanteita peittävästä lohkareikosta tehtiin kivilaskuja, joiden perusteella arvioitiin lohkareiden kulkeutumista. Kivilajisuhteiden perusteella lohkareiden todettiin indikoivan lähes täydellisesti alla olevaa kallioperää ja pitkämatkaisten kivien osuus oli suhteellisen pieni. Pintalohkareiden kivilajisuhteita verrattiin myös ylimmän moreenipatjan kivilajistoon ja yhtäläisyydet olivat selkeät (kuvat 5 ja 6). Pintalohkarelaskuja voitiin näiden havaintojen pohjalta soveltaa kallioperäkartoitukseen yhdessä geofysikaalisen aineiston kanssa. Moreenigeokemialliset tutkimukset ovat olleet avainasemassa kohdealueiden malminetsinnässä. Tutkimuksissa on käytetty hyväksi vuosien 1992-95 kenttätutkimusten aikana kerättyjen näytteiden lisäksi myös aiemmin otettuja iskuporanäytteitä ja osaa Vammavaaran tutkimusmonttunäytteistä Kaikki tutkimuksessa käytetty moreenigeokemianaineisto on koottu yhdeksi tiedostoksi (liittyy 1) ja se on hankittavissa GTK:sta. Seuraavaksi on esitetty moreenigeokemian tuloksia Petäjävaaran ja Vammavaaran kohdealueilla.

5.1 Petäjävaara 11 Petäjävaarassa tutkittiin kolmen tyyppisten hydrotermisesti muuttuneiden malmilohkareiden kulkeutumista. Ensimmäinen tyyppi oli kvartsi- ja karbonaattijuonien liuskeisuuden suunnassa. raidoittama amfiboligneissi, toinen magnetiittirikas biotiittikarbonaattivaltainen kivi ja kolmas magnetiittia, kupari-, magneetti- ja rikkikiisua sisältänyt amfiboli-biotiitti-kloriittijuoninen kvartsiitti. Kaksi ensimmäistä tyyppiä esiintyi M- POS-92-M1:n ympäristössä ja kolmas M-POS-92-M1 1:n itäpuolella (kuva 7). Kuva 7. Petäjävaaran kohdealueen havaitut malmilohkareet. Fig. 7. Ore boulder observations in the case site of Petäjävaara. Tutkimusmonttujen ja -ojien kaivamisen yhteydessä montun 1 lounaispuolelta havaittiin kalliosta noin metrin levyinen kiisuuntunut NE-SW-suuntainen kvartsijuoni leveämmän muuttumisvyöhykkeen keskeltä. Moreenigeokemian ja geofysikaalisten mittausten perusteella muuttumisvyöhykettä voitiin seurata useita satoja metrejä lounaaseen ja jonkin matkaa koilliseen. Sama vyöhyke näkyi myös selvänä anomalia-alueena yhdistetyssä iskuporanäytteiden ja tutkimusmonttujen moreenigeokemiassa kullan, kuparin, koboltin, nikkelin ja telluurin esiintymisessä (liittyy 2). Varsinkin kullalla ja kuparilla anomaliat olivat hyvin selviä. Tilastollisesti tarkasteltuna (taulukot 1 ja 2) koko Petäjävaaran alueella kulta- ja kuparipitoisuudet olivat huomattavasti kohonneet normaalipitoisuuksiin verrattuna.

12 Myös muiden taulukossa kuvattujen alkuaineiden pitoisuudet olivat korkeita, eikä keskimääräiset pitoisuudet paljoakaan laskeneet näytteenottoalueen laajetessa. Taulukko 1. Tilastollisia parametrejä Petäjävaaran tutkimusmonttujen moreenin kulta-, koboltti-, kupari-, nikkeli- ja telluuripitoisuuksille. x = keskiarvo, s = keskihajonta, and = mediaani, c = vaihtelukerroin, min = minimipitoisuus ja max = maksimipitoisuus. n = näytteiden lukumäärä. Table 1. The statistical parameters of gold, cobalt, copper, nickel and tellurium in till at Petäjävaara, test pits. x = arithmetic mean, s = standard deviation, and = median, c = coefficient of variation, min = minimum content and max = maximum content. n = number of samples. Au Co Cu Ni Te ppb ppm ppm ppm ppb n x 13 23 366 46 41 90 s 39 11 423 31 42 md 3 19 208 31 29 c 2.9 0.5 1.2 0.7 1.0 min < 1 7 35 17 7 max 245 54 3030 162 315 Taulukko 2. Tilastollisia parametrejä Petäjävaaran iskuporanäytteiden moreenin kulta-, koboltti-, kupari-, nikkeli- ja telluuripitoisuuksille. x = keskiarvo, s = keskihajonta, and = mediaani, c = vaihtelukerroin, min = nrinimipitoisuus ja max = maksimipitoisuus. n = näytteiden lukumäärä. Table 2. The statistical parameters of gold, cobalt, copper, nickel and tellurium in till at Petäjävaara, percussion drilling samples. x = arithmetic mean, s = standard deviation, and = median, c = coefficient of variation, min = minimum content and max = maximum content. n = number of samples. Au Co Cu Ni Te ppb ppm ppm ppm ppb n x 5 23 203 49 38 166 s 32 15 198 88 67 63(Te) md 1 18 139 38 25 c 6.1 0.7 1.0 1.8 1.8 min < 1 5 7 l0 < 1 max 417 88 1100 1120 533 Karkeampia moreenifraktioita tarkasteltaessa muuttumisvyöhykkeessä sijaitsevien monttujen moreenin hivenalkuaineiden pitoisuudet olivat selvästi muuta aluetta korkeampia. Varsinkin havaitun mineraalisaation kohdalla kulta- ja kuparipitoisuudet kohosivat huomattaviksi (Sarala 1994c). Muuttunutta vyöhykettä syväkairattiin alustavasti kesällä 1994 monttujen 1 ja 4 ympäristöissä ja merkkejä mineraalisaatiosta havaittiin useissa kairauksissa (kuva 8). Kairatuista näytteistä ei kuitenkaan kemiallisessa analyysissä havaittu merkittävästi kohonneita pitoisuuksia, vaikka kivilajiltaan näytteet vastasivat tutkimusmontuista ja moreenin pinnalta löydettyjä kulta-kuparirikkaita lohkareita (Seppo Rossi, suullinen tiedonanto).

13 Kuva 8. Petäjävaaran syväkairauksen profiileja emäksisen kiven ja kvartsiitin kontaktivyöhykkeessä. Fig. 8. Deep drilling profiles in the contact zone of mafic volcanite and quartzite at Petäjävaara case site.

14 Tyypin 3 kvartsiittimalmilohkareiden kulkeutumisen selvittäminen oli huomattavasti vaikeampaa vaikeiden maasto-olosuhteiden vuoksi, jolloin monttujen kaivaminen soistuneeseen maahan oli mahdotonta. Kallioperä lohkareiden alla oli kvartsiittia. Kookkaat, pinnaltaan rapautuneet lohkareet olivat alapuolelta hyvin särmikkäitä ja niitä oli runsaasti montun 11 itäpuolella. Ympärillä olevien harjanteiden moreenin todettiin olevan paikallista niiden kiviaineksen vaihdellessa alla olevan kallion mukaan. Välittömästi lohkareiden länsipuolella esiintyi kallioperässä voimakas magneettinen anomalia, jonka aiheutti emäksinen kivi. Näiden tietojen pohjalta oli ilmeistä, että lohkareet olivat peräisin välittömästi niiden esiintymispaikan länsipuolelta emäksisen kiven ja kvartsiitin kontaktivyöhykkeestä. Koska tähän malmilohkaretyyppiin ei liittynyt merkittäviä metallipitoisuuksia, todettiin jatkotutkimukset niiltä osin kannattamattomiksi. 5.2 Vammavaara Vammavaaran alueelta oli löydetty vuonna 1990 (Äyräs 1992) muutaman kuution kokoinen kvartsijuoninen hydrotermisesti muuttunut emäksinen vulkaniittilohkare. Kivessä esiintyi runsaasti rikkikiisua ja jonkin verran kuparikiisua. Lohkareen kulta- ja kuparipitoisuus oli huomattava. Myöhemmin alueelta löydettiin toinen vastaavanlainen lohkare alle kilometri pohjoiseen ensimmäisestä, mutta siitä analysoiduissa näytteissä ei esiintynyt kovin merkittäviä metallipitoisuuksia. Muita malmilohkareita ei pintalohkare-etsinnöistä huolimatta alueelta löytynyt. Moreenigeokemiassa alueella tavattiin selkeä anomalia-alue tutkitun alueen keski- ja luoteisosasta. Yhdistetyssä iskuporanäytteiden ja tutkimusmonttunäytteiden kullan, kuparin, koboltin, nikkelin, rikin ja telluurin jakutumiskartoissa (liittyy 3) korkeimmat pitoisuudet noudattelevat emäksisen kiven esiintymistä kallioperässä. Varsinkin kullalla ja kuparilla esiintyi voimakkain anomalia alueen luoteisosassa. Myös muutamia yksittäisiä korkeita pitoisuuksia esiintyi muun muassa alueen itä- ja kaakkoisosissa. Tilastollisesti tarkasteltuna tutkimusmonttunäytteissä on hieman normaalia korkeammat kulta- ja kuparipitoisuudet (taulukko 3). Iskuporanäytteissä (taulukko 4), jotka ovat laajemmalta alueelta, keskimääräinen kultapitoisuus on hieman korkeampi kuin monttunäytteissä, mutta vastaavasti keskihajonta on suurempi eli aineistossa esiintyy yksittäisiä korkeita pitoisuuksia. Keskimääräinen kuparipitoisuus laskee selvästi näytteenottoalueen kasvaessa. Muilla taulukossa olevilla alkuaineilla pitoisuudet pysyvät jokseenkin samoina. Karkeimpien fraktioiden tarkastelu osoitti, että kvartsiitin ja emäksisen vulkaniitin kontaktilla näytti olevan merkittävä vaikutus korkeiden metallipitoisuuksien esiintymiseen moreenipeitteessä Vammavaaran alueella. Montuissa 14 ja 33 kulta- ja kuparipitoisuudet

15 kohosivat selvästi keskimääräistä korkeammiksi myös karkeammissa fraktioissa (Sarala 1994c). Taulukko 3. Tilastollisia parametrejä Vammavaaran tutkimusmonnujen moreenin kulta-, koboltti-, kupari-, nikkeli- ja telluuripitoisuuksille. x = keskiarvo, s = keskihajonta, and = mediaani, c = vaihtelukerroin, min = minimipitoisuus ja max = maksimipitoisuus. n = näytteiden lukumäärä. Table 3. The statistical parameters of gold, cobalt, copper, nickel and tellurium in till at Vammavaara, test pits. x = arithmetic mean, s = standard deviation, and = median, c = coefficient of variation, min = minimum content and max = maximum content. n = number of samples. Au Co Cu Ni Te ppb ppm ppm ppm ppb n x 3 19 107 25 16 178 s 6 16 114 9 12 md 1 14 60 23 13 c 2.2 0.8 1.1 0.4 0.7 min < 1 7 16 12 5 max 57 140 923 74 73 Taulukko 4. Tilastollisia parametrejä Vammavaaran iskuporanäytteiden moreenin kulta-, koboltti-, kupari, nikkeli- ja telluuripitoisuuksille. x = keskiarvo, s = keskihajonta, and = mediaani, c = vaihtelukerroin, min = minimipitoisuus ja max = maksimipitoisuus. n = näytteiden lukumäärä. Table 4. The statistical parameters of gold, cobalt, copper, nickel and tellurium in till at Vammavaaran, percussion drilling samples. x = arithmetic mean, s = standard deviation, and = median, c = coefficient of variation, min = minimum content and max = maximum content. n = number of samples. Au Co Cu Ni Te ppb ppm ppm ppm ppb n x 4 15 58 30 1 236 s 23 8 52 13 18 and 1 12 39 26 15 c 5.8 0.5 0.9 0.4 0.9 min < 1 6 3 8 2 max 322 71 331 95 170 Vammavaaran luoteisosan moreenigeokemian kulta- ja kuparianomalia-alueella suoritettiin syksyllä 1994 alustavia syväkairauksia. Kairausta varten kohdepaikalla tehtiin pienimuotoinen geofysikaalinen omapotentiaalimittaus, jonka perusteella paikannettiin kalliosta kiisuuntuneimmat kohdat. Kallioperä osoittautui hyvin rikkonaiseksi ja pieniä kvatsikarbonaattijuonia esiintyi tiheässä yli sadan metrin syvyyteen saakka. Analysoitujen näytteiden kulta- ja kuparipitoisuudet eivät kuitenkaan olleet kovin merkittäviä, eikä näytteistä tavattu suoraan malmilohkareita vastaavia kivityyppejä (Seppo Rossi, suullinen tiedonanto).

16 6 Alueellinen moreenigeokemia Yksi tutkimuksen tavoitteista on ollut alueellisen moreenigeokemian tulosten merkityksen arviointi. Näiden tutkimusten aikana ei vielä ole yritetty tehdä minkäänlaista mallinnusta saatujen tulosten perusteella, vaan tarkastelu on ollut teoreettisempaa ja havaintoihin perustuvaa. Laajempaa mallinnustaa varten aineistoa pitäisi olla yhtenäisemmin laajemmalta alueelta eli tulokset tulisi sitoa esimerkiksi GTK:n valtakunnalliseen näytteenottoverkkoon. Eräs mallinnus on tehty käyttäen Vammavaaran iskuporanäytteenottoa pohjana (Äyräs 1992), mutta se ei ole antanut ratkaisevaa tietoa alueellisen moreenigeokemian tarkasteluun. Moreenigeokemian tulosten arvioinnissa on merkittävää huomioida näytteenottoympäristö erilaisine moreenimuodostumineen. Eri muodostumien syntymekanismeista johtuen aineksen kulkeutumismatkat vaihtelevat moreenipatjojen välillä. Esimerkiksi Rogenmoreeneissa, kuten kappaleessa 5 todetaan, kahdesta moreenipatjasta alempi on pitkämatkainen ja ylempi hyvin paikallinen muun muassa kiviaineksen suhteen. Vastaavasti drumliineissa kaikkien moreenipatjojen aines on pitkämatkaista. Myös moreenin rakenteissa ja kivisyyksissä voi olla merkittäviä eroja muodostumia vertailtaessa. Tällä on merkitystä käytettyjä näytteenottomenetelmiä valittaessa. Iskupora, jota usein käytetään kohteellisissa tutkimuksissa, on edullinen ja helppokäyttöinen menetelmä, mutta sen syvyysulottuvuus on täysin riippuvainen moreenin kivisyydestä. Hydraulisilla porilla ja kairoilla sekä tutkimusmontuilla, jotka ovat "raskaampia" menetelmiä, päästään paljon syvemmälle kuin iskuporalla, eikä kivisyys ole kovin ratkaiseva tekijä. Tietenkin jälkimmäiset ovat kustannuksiltaan kalliimpia. Näytteenottosyvyydellä on ratkaiseva merkitys eri muodostumatyyppejä vertailtaessa ja mallinnuksia tehtäessä. Vammavaaran alueella on selvitetty eri syvyyksiltä otettujen näytteiden hivenalkuainepitoisuuksia sekä iskupora- että tutkimusmonttunäytteiden yhdistetyssä aineistossa (Sarala 1994c ja 1995). Korkeimmat pitoisuudet esiintyvät selvästi moreenipeitteen ylimmissä osissa 0.3-4.0 m:n syvyydellä. Syvempänä korkeat pitoisuudet ovat satunnaisempia. Iskuporanäytteenotossa ajatuksena on ollut näytteiden otto niin syvältä kuin mahdollista. Käytännössä Rogen-moreeniharjanteissa, joissa ylimmässä moreenipatjassa esiintyy isoja lohkareita, syvyysulottuvuus on ollut heikko verrattuna ympäristöön. Muun muassa harjanteiden välisillä suoalueilla näytteitä on otettu yli kymmenen metrin syvyydeltä, eikä harjanteissa ole missään päästy lähellekään näitä syvyyksiä. Vammavaaran alueen keskiosissa esiintyy kuolleen jään kumpumoreeneja ja näytteenotto on yltänyt melko tasaisesti lähes kymmeneen metriin. Vastaavasti eteläisellä laidalla, missä moreenipeite on ohut ja kalliopaljastumia on suhteellisen runsaasti, näytteenottosyvyydet ovat olleet pienempiä. Eli, jos tällaisessa ympäristössä verrataan moreenigeokemian tuloksia

17 keskenään esimerkiksi erilaisten mallinnosten avulla, tulos johtaa hyvin suurella todennäköisyydellä harhaan ja niistä on luultavasti enemmän haittaa kuin hyötyä. Oleellinen tekijä on myös syvimmän mahdollisen moreeninäytteen otto tai paremminkin moreeninäytteen erottaminen rapakallionäytteestä, sillä näiden pitoisuus erot voivat olla hyvinkin suuria. Ratkaisuna alueelliseen moreenigeokemian tulosten tarkasteluun voisi olla eri muodostumatyypeistä otetun aineiston poimiminen erilleen ja tulosten tarkastelu sekä vertailu muodostumakohtaisesti. Tällöin kertoimet tai muuttujat pitäisi muodostaa kallioperän ja jäätikkökuljetuksen antamien viitteiden perusteella aluekohtaisesti. Vasta sen jälkeen muodostumatyyppejä voi verrata keskenään ja laatia erilaisia mallinnoksia. Toinen keino lähestyä ongelmaa on useampien näytteiden otto samoista pisteistä eri syvyyksiltä. Näin voidaan arvioida moreenin paksuuksia kohteittain ja jättää selvästi pinnalliset näytteet tarkastelun ulkopuolelle alueellista mallinnosta tehtäessä. Eli esimerkiksi Rogen-moreeniympäristöstä jätetään huomioimatta näytteet, jotka oletetaan pysähtyneen esimerkiksi ylimmän moreenipatjan isokokoisiin lohkareisiin. Tällä tavalla alueellisesta moreenigeokemianaineistosta saadaan vertailu- ja mallinnuskelpoinen. Ainoat ongelmat syntyvät kustannuksissa, koska näytteitä tulee paljon. 7 Yhteenveto Maaperägeologisissa malminetsintätutkimuksissa Rovaniemen - Tervolan alueella on selvitetty alueen glasiaaligeologiaa ja -morfologiaa ilmakuvatulkinnan avulla ja suoritettu kohteellisia tutkimuksia Petäjävaaran ja Vammavaaran alueilla. Rogen-moreenit ovat malminetsinnän kannalta olennaisin muodostumatyyppi. Moreenigeokemia on ollut yksi tärkeimmistä tutkimusmenetelmistä malmilohkareiden ja korkeiden moreenin kulta- ja kuparipitoisuuksien alkuperää selvitettäessä. Aineistona on käytetty sekä iskupora- että tutkimusmonttunäytteitä, joita on analysoitu sekä AAS- että ICP-AES-menetelmillä. Petäjävaaran alueella moreenissa esiintyi selvästi normaalia korkeampia metallipitoisuuksia kaikissa kolmessa (< 0.06 mm, 0.06-0.5 mm ja > 2 mm) fraktioissa. Myös Vammavaaran alueella pitoisuudet olivat jonkin verran koholla, mutta kuitenkin selvästi alhaisemmat kuin Petäjävaarassa. Moreenin korkeat kulta- ja kuparipitoisuudet, kuten myös koboltti-, rikki- ja telluuripitoisuudet liittyivät emäksisen kiven ja kvartsiitin kontaktivyöhykkeiden esiintymiseen kallioperässä. Petäjävaarassa havainto varmentui, kun emäksisen vulkaniitin ja kvartsiitin kontaktista havaittiin muuttumisvyöhyke, johon liittyi rikki- ja kuparikiisupitoinen kvartsijuoni. Muuttumisvyöhyke oli seurattavissa moreenigeokemian, geofysiikan ja syväkairaushavaintojen perusteella useita satoja metrejä NESW-suuntaisesti. Vammavaarassa lohkareiden alkuperää ei toistaiseksi ole paikannettu.

18 Malminetsinnän kannalta oleellista on moreeniaineksen kuljetusmatkan määrittäminen. Tässä työssä on moreenigeokemiallisten havaintojen ja pintalohkarelaskujen pohjalta voitu arvoida aineksen kulkeutumismatkaa. Kohdealueilla esiintyy hyvin teräviä kulta- ja kuparianomalioita, jotka noudattelevat edellä kuvattuja kontaktivyöhykkeitä, ja jotka laimenevat nopeasti taustan tasolle jäätikön virtaussuuntaan mentäessä. Pintalohkareiden kivilajisuhteiden perusteella on kivien todettu vastaavan alla olevan kallioperän vaihteluja niin hyvin, että havaintoja on voitu sellaisenaan käyttää apuna kallioperäkartoituksessa. Alueellisesti tarkastellen moreenigeokemian tulkinnat on kytkettävä eri moreenimuodostumatyyppien esiintymiseen maapeitteessä. Hyvin oleellinen merkitys on näytteenotolla ja käytetyllä välineistöllä. Iskuporanäytteillä syvyysulottuvuus on täysin riippuvainen moreenin kivisyydestä, kun taas kaivinkonemontutuksen yhteydessä tai raskaammalla kairauskalustolla otetuissa näytteissä sillä ei ole suurta merkitystä. Vertailtavuus ja mallintamisen soveltaminen laajemmille alueille voivat helpottua, mikäli tarkastellaan eri muodostumatyyppejä omina tiedostoinaan tai näytteitä otetaan eri syvyyksiltä. Jälkimmäisessä tapauksessa voidaan esimerkiksi selvästi pinnalliseksi jäävät näytteet jättää tarkastelusta pois. 8 Kirjallisuus References Koivisto, T.(19846). Geokemialliset tarkistustutkimukset Peräpohjan liuskealueella: Cu-Co-Auanomalioiden tarkistukset Metsolan ja Leipeen-Petäjäskosken (kl 2633 05) sekä Petäjävaaran (kl 2633 O8) alueilla. Tutkimusraportti nro II. Geologian tutkimuskeskus, Geokemia, Rovaniemi, 24 s. ja 32 erillistä kuvasivua. S/41/262395/2/1984. Rossi, S. (1992a). Alueellisten moreenigeokemiallisten kartoitusten Au-viitteiden malmitutkimuksia Petäjäskosken pohjoispuolella Rovaniemen maalaiskunnassa vuosina 1988-90, pääkohteina Rosvohotu ja Sukulanrakka. Raportti M19/2633/-9211/10. Geologian tutkimuskeskus, 46 s., 10 liit. Rossi, S. (19926). Tervolan alueelta tavattujen moreenigeokemian ja lohkareiden kulta-, kupari- ja kobolttiviitteiden malmipotentiaalin arviointi, kuvaus kesällä 1992 suoritetuista tutkimuksista ja niiden alustavista tuloksista. Raportti M19/2633/-92/2110. Geologian tutkimuskeskus, 11s., 1 liit. Sarala, P. (1992). Tervolan alueen malmipotentiaalin arviointi, maastotutkimukset vuonna 1992. Raportti M19/2633/-9213/10. Geologian tutkimuskeskus, 15 s., 11 liit. Sarala, P. (1993). Hanke 13206: Tervolan alueelta tavattujen moreenigeokemian ja lohkareiden kulta-, kupari- ja kobolttiviitteiden arviointi. Maastotutkimukset vuonna 1993. Raportti M19/2633/-93/1/10. Geologian tutkimuskeskus, 7 s., 4 liit. Sarala, P. (1994a). Glasiaaligeologiset ja malminetsinnälliset maaperätutkimukset Tervolan kirkonkylän koillispuolella, Etelä-Lapissa. Syventävien opintojen tutkielma (pro gradu), Oulun yliopisto, 81s., 11 liit. Sarala, P. (1994b). Kivimaa - Sihtuunan alueen maaperägeologiset tutkimukset vuonna 1994; Kooste ja kuvaus kesän kenttätöistä. Raportti M19/2631/-94/1/10, koskee 2631 ja 2633. Geologian tutkimuskeskus, 8s.. Sarala, P. (1994c). Moreenigeokemiallisia havaintoja Petäjä- ja Vammavaarassa syksyllä 1994. Raportti M19/2633/-94/2110. Geologian tutkimuskeskus, 25 s., 2 liit..

19 Sarala, P. (1995). Maaperägeologiset tutkimukset kultamalmien etsinnässä Etelä-Lapissa. Lisensiaattitutkielma. Oulun yliopisto, 83s., 1 liit. Äyräs, M. (1992). Maaperägeokemiallisista malminetsintätutkimuksista Tervolan Vammavaaran (Konstapuli) alueella vuonna 1991. Raportti S/41/2633/1/1992. Geologian tutkimuskeskus, 19 s. Liittyy 1. Moreenigeokemian analyysilistat (mukana levyke ja printatut kopiot): 1. Petäjävaaran tutkimusmonttujen A- ja B-horisontit (< 0.06 mm) 2. Petäjävaaran tutkimusmonttujen C-horisonui (< 0.06 mm) 3. Petäjävaaran iskuporanäytteet (< 0.06 mm) 4. Petäjävaaran tutkimusojien moreeninäytteet (< 0.06 mm) 5. Petäjävaaran valitut tutkimusmonttunäytteet (0.06-0.5 mm) 6. Petäjävaaran valitut tutkimusmonttunäytteet (> 2 mm) 7. Vammavaaran tutkimusmonttujen A- ja B-horisontit (< 0.06 mm) 8. Vammavaaran tutkimusmonttujen C-horisontfi (< 0.06 mm) 9. Vammavaaran iskuporanäytteet (< 0.06 mm) 10. Vammavaaran valitut tutkimusmonttunäytteet (0.06-0.5 mm) 11. Vammavaaran valitut tutkimusmonttunäytteet (> 2 mm) 2. Petäjävaaran iskupora- ja tutkimusmonttunäytteiden yhdistetyt moreenigeokemialliset kartat: 1. Kulta, 2. Kupari, 3. Koboltti, 4. Nikkeli ja 5.Telluuri. 3. Vammavaaran iskupora- ja tutkimusmonttunäytteiden yhdistetyt moreenigeokemialliset kartat: 1. Kulta, 2. Kupari, 3. Koboltti, 4. Nikkeli, 5. Rikki ja 6.Telluuri. List of related material 1. Till geochemistry, lists of analysis (disk and printed copies are included): 1. Samples of A- and B-horizons, test pits in Petäjävaara (< 0.06 mm) 2. Samples of C-horizon, test pits in Petäjävaara (< 0.06 mm) 3. Percussion drilling samples in Petäjävaara (< 0.06 mm) 4. Samples of test trenches in Petäjävaara (< 0.06 mm) 5. Selected test pits samples in Petäjävaara (0.06-0.5 mm) 6. Selected test pits samples in Petäjävaara (> 2 mm) 7. Samples of A- and B-horizons, test pits in Vammavaara (< 0.06 mm) 8. Samples of C-horizon, test pits in Vammavaara (< 0.06 mm) 9. Percussion drilling samples in Vammavaara (< 0.06 mm) 10. Selected test pits samples in Vammavaara (0.06-0.5 mm) 11. Selected test pits samples in Vammavaara (> 2 mm) 2. Distribution of elements in till at Petäjävaara case site (both percussion drilling samples and the test pits samples (highest contents)): 1. Gold, 2. Copper, 3. Cobalt, 4. Nickel and 5. Tellurium 3. Distribution of elements in till at Vammavaara case site (both percussion drilling samples and test pits samples (highest contents)): 1. Gold, 2. Copper, 3. Cobalt, 4. Nickel, 5. Sulphur and 6. Tellurium