TUTKIMUSTYÖSELOSTUS PELKOSENNIEMEN PYHÄJOEN JA KAPUSTANVUOMAN KAOLIINITUTKIMUKSISTA VUOSINA

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M19/3642/-98/1/82 Pelkosenniemi Pyhäjoki, Kapustavuoma Pertti Murtovaara 29.04.1998 TUTKIMUSTYÖSELOSTUS PELKOSENNIEMEN PYHÄJOEN JA KAPUSTANVUOMAN KAOLIINITUTKIMUKSISTA VUOSINA 1987-1988

2 Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskuksen vuoden 1986 alussa perustetun kaoliiniprojektin tarkoituksena oli löytää riittävän suuri kaoliiniesiintymä, josta saataisiin laadultaan paperin päällystemateriaaliksi kelpaavaa kaoliinirikastetta. Tie- ja vesirakennuslaitoksen Lapin piiristä saatiin vihje Pyhäjärvi-Luosto-tien uuden linjauksen tutkimisen yhteydessä Pyhäjokikurun pohjoislaidalta löytyneestä kaoliinista. Kesällä 1987 tehtiin tarkistusnäytteenotto kevyellä iskuporakalustolla. Testitulokset näytteistä olivat lupaavia. Alueen aerogeofysikaalisia matalalentokarttoja tarkasteltaessa huomio kiinnittyi alkuperäisestä aiheesta noin kaksi kilometriä etelään Kapustanpalossa sijaitsevaan imaginäärianomaliaan, jossa on myös heikompi reaalianomalia sekä magneettinen minimi. Kevättalvella 1988 molempien kohteiden yli mitattiin kaksi painovoimaprofiilia. Näissä tavattuihin minimeihin suunnattiin vesihuuhtelua käyttävä iskuporanäytteenotto (A-sondi). Pyhäjokikurussa rapauma oli laadultaan kohtalainen, mutta valitettavan pieni ja taskumainen. Kapustanpalossa tavattu rapauma oli voimakkaan värillistä, eikä vaaleampia osueita tavattu lainkaan. Alueen tutkimukset on lopetettu lupaavien tulosten puuttuessa. Lisäys: Kirjoitin aiheesta raportin, jota ei koskaan luovutettu muutamien analyysitulosten puuttumisen vuoksi ja koska lopputulos oli joka tapauksessa negatiivinen. Palattuani virkavapailta ja komennuksilta ulkomailta aihe tuli jälleen akuutiksi, kun Keski- Lapin alueelta tehtiin rapauma- ja kaoliiniprognoosi kartta. Kapustavuoman rapauma tulee siinä selkeästi esiin (liite 1.). Oli myös tarpeen koota loppu aineisto kasaan ja viimeistellä raportti. Vuosien saatossa ovat porausprofiilit kadonneet, mutta ne eivät loppupäätelmää muuta. Kaoliiniprognoosia tehtäessä alueella havaittiin useita rapauman kriteerit täyttävää anomaliaa, jotka kannattaa pitää mielessä jatkotutkimuksia suunnitellessa. Alueen lähtökivet eivät poissulje hyvälaatuiseksi kaoliiniksi mahdollisesti rapautuvaa materiaalia. Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc

3 Johdanto Tutkimusalueet sijaitsevat 1 : 20 000 mittakaavaisen karttalehden 3642 02 alueella (kuva 1). Pyhäjoen tutkimusalue on kokonaisuudessaan Pyhäjärvi-Luosto-tien varressa kohdassa, missä tie ylittää Pyhäjoen. Kapustanpalon tutkimusalue sijaitsee noin 1.5 km lounaaseen samaiselta tieltä melko hankalakulkuisten soiden takana. Tutkimusalueella on suoritettu aerogeofysikaalinen matalalentomittaus. Gravimetristä hajapistemittausta ei ole suoritettu. Tutkimusten aikana oli käytössä Pekka Mielikäisen laatima 1 : 100 000 mittakaavainen kallioperäkartta 3642 Pelkosenniemi (1979), joka peitti tutkimusalueet. Siinä molemmat kohteet sijoittuvat kvartsiittien ja emäksisten vulkaniittien kontaktiin. Geokemian osaston rapakalliodataa koko Pohjois-Suomen alueelta muokattaessa annettiin näytteille kemiallisia kriteerejä (Fe < 4.0 %, Mg < 2.0 %, Ca < 2.0 % ), jotka niiden täytyi täyttää. Karttalehden 3642 alueella nämä kriteerit täyttäviä näytteitä oli 139 kpl. Näytteistä tehtiin XRD-analyysit ja kaoliniittia tavattiin 24:stä näytteestä. Varsinaiselle Pyhäjoen alueelle ei näistä pisteistä osunut yksikään. Kapustanpalossa yksi näyte täytti kemialliset kriteerit, mutta ei sisältänyt kaoliniittia. Molemmat tutkimusalueet ovat olleet aktiivisen jään alueella ja mm. V-P Salosen 1985 mukaan kuljetukset ovat luoteesta. Pyhäjokikuru tutkimusalueen kohdalla on sen verran suojaisessa asennossa, että siihen olisi saattanut jäädä preglasiaalisia rapaumia jäljelle. Myös Kapustanpalon rinteeseen, joka on täsmälleen kuljetusten suuntainen, olisi saattanut painaumiin jäädä rapaumia. Suoritetut tutkimukset Pyhäjoki: TVL:n Lapin piiristä saadun vihjeen jälkeen käytiin ottamassa iskuporalla (Terrikalusto) näytteitä kahdesta pisteestä tien pohjoispuolelta 20 m:n päästä toisistaan. Pisteessä 87/45080 tavattiin savimaista valkoista kaoliinia toisen pisteen ollessa kvartsiittipalarapakalliota, jossa oli kaoliinia rakotäytteinä. Näytteet fraktioitiin GTK:n maaperäosaston maalajilaboratoriossa Rovaniemellä. Sekä raakanäytteistä että -20 µm fraktiosta tehtiin XRD -määritykset Geologian tutkimuskeskuksen kallioperäosaston mineralogisessa laboratoriossa Rovaniemellä. Vaaleus ja keltaisuusmääritykset teetettiin kahdesta -20 µm näytteestä VTT:n mineraalitekniikan laboratoriossa Otaniemessä. Sedigrahp-analyysit tehtiin GTK:n maaperäosastolla Otaniemessä. XRF-silikaattianalyysit tehtiin geokemianosastolla Otaniemessä. Alueella tehdyt työt on esitetty toimenpidekartassa (kuva 2), sekä detaljikartassa (kuva 3). Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc

6 Kuva 3. Detaljikartta, johon on sijoitettu Terripisteet (87/45079-87/45080) ja A- sondipisteet 1-13 sekä gravimetriset profiilit detaljikartan osalta. Keväällä 1988 mitattiin Pyhäjoen ja Kapustanpalon aiheiden yli kaksi painovoimaprofiilia kumpaankin, yhteensä 6050 metriä. Painovoimamittausprofiileilta tehtiin tulkinnat geofysiikan osastolla Otaniemessä käyttäen tiheyserona 0.5 t/m 3. Tulkinnoissa laskettiin leikkauksille myös massa-arviot. Tavattuihin painovoimaminimeihin suunnattiin kesällä A-Sondi-näytteenotto. Pyhäjoelle porattiin 14 reikää ja Kapustanpaloon 8. Näytteenottosuunnitelmia jouduttiin muuttamaan Pyhäjoella useampaan otteeseen kesken näytteenoton, koska odotettuja kaoliineja ei tavattu. Näytteistä valittiin muutamia makroskooppisesti parhaimpia testeihin. Näytteet fraktioitiin GTK:ssa malmiosastolla Otaniemessä. Sekä raakanäytteistä että -20 µm fraktioista tehtiin XRD-analyysit mineralogisessa laboratoriossa Otaniemessä. Valkoisuus- ja keltaisuusmääritykset tehtiin malmiosaston rikastustekniikan laboratoriossa Otaniemessä. Tutkimustulokset Koska vuonna 1987 kesällä otetuissa näytteissä jo raakanäytteissä olivat kaoliniittipitoisuudet 26-56 %, oli melkoinen pettymys kun kesän 1988 A- sondinäytteenotossa ei selviä kaoliineja tavattu. Näytteet olivat yleensä kvartsiittipalarapakalliota, jossa tosin väliaineksena oli erivärisiä hienorakeisia Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc

7 kaoliineja. Taulukossa 1 ja 2 on esitetty XRD-analyysitulokset molempien vuosien näytteenotoista. Tuloksista on helposti havaittavissa, miten paikallinen kaolinisoitunut osa on. Reiät 87/45080 ja 88/R1 ovat kairattu käytännöllisesti katsoen samaan kohtaan. Jotain vaikutusta saattaa myös olla sillä, että Terri-kalustolla tehdyt reiät porataan täysin kuivana, kun taas A-sondi käyttää porausvaiheen aikana vesihuuhtelua. Vesihuuhtelua käyttävä menetelmä huuhtoo helposti hienon aineksen jo etukäteen, jos pääosa kairattavasta aineksesta on ns. palarapakalliota. Taulukko 1. XRD-analyysitulokset, raakanäyte. Näyte no syvyys kaol% kvar% kmaa albi kiil mont 87/45080 3.60-3.80 26 x x 3.80-4.40 33 x x 4.40-4.80 54 x 4.80-5.40 56 x 88/3642/R1 3.50-4.30 100 x 5.00-5.40 95 x 88/3642/R9 6.30-6.80 95 x 7.30-7.60 95 x 88/3642/R117.00-7.60 100 Samojen näytteiden -20 µm fraktioista tehdyt röntgendifraktioanalyysit (taulukko 2) tukivat raakanäytteistä saatuja tuloksia. Taulukko 2. XRD-analyysitulokset, -20 µm fraktio. Näyte no syvyys kaol% kvar% kmaa albi kiil mont 87/45080 3.60-4.80 67 x 4.80-5.80 65 x 88/3642/R1 3.50-4.30 20 80 5.00-5.40 100 88/3642/R9 6.30-6.80 100 7.30-7.60 100 88/3642/R11 7.00-7.60 x 95 Vaaleus- ja keltaisuustulokset on esitetty taulukossa 3. Jo makroskooppisessa tarkastelussa pisteessä 87/45080 materiaali oli vaaleaa, lähes valkoista. Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc

8 Taulukko 3. Vaaleus- ja keltaisuusmääritykset, -20 µm fraktio. Vaaleus (ISO 457) ja keltaisuusmääritykset (G). Näyte no syvyys vaaleus% Keltaisuus% 87/45080 3.60-4.80 70.33 14.43 4.80-5-80 54.94 15.23 88/3642/R1 3.50-4.30 57.83 10.60 88/3642/R9 5.00-5.40 55.01 27.87 6.30-6.80 82.96 6.48 7.30-7.60 80.76 8.20 88/3642/R11 7.00-7.60 63.75 16.43 Taulukko 4. XRF-silikaattianalyysit (raakanäyte) Näyte no Syvyys Si0 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 MgO CaO Na 2 O K 2 O TiO 2 MnO P 2 O 5 SUM R1 3.50-4.30 73.94 0.80 17.12 0.99 0.05 0.71 0.85 0.08 0.12 0.12 94.78 R9 5.00-5.40 87.35 3.48 6.13 0.78 0.04 0.56 0.47 0.10 0.04 0.18 99.13 R9 6.30-6.80 99.57 0.28 2.24 0.47 0.01 0.27 0.61 0.04 0.0 0.05 103.54 R9 7.30-7.60 98.95 0.31 1.87 0.44 0.01 0.22 0.5 0.33 0.0 0.05 102.68 R11 7.00-7.60 93.23 1.08 4.96 0.41 0.02 0.28 0.28 0.05 0.04 0.09 100.44 87/45080 3.6 86.23 0.35 8.00 0.44 0.18 0.0 0.0 0.36 0.0 0.03 95.59 87/45080 4.40-4.80 63.88 0.30 24.22 0.45 0.21 0.0 0.0 0.61 0.0 0.0 89.67 87/45080 5.4 69.52 1.00 18.73 0.62 0.40 0.0 0.0 0.54 0.04 0.0 90.85 Pyhäjoki I 67.22 1.13 19.31 0.62 0.62 0.0 0.0 0.61 0.0 0.0 89.51 Taulukko 5. XRF-silikaatianalyysit (-20 µm fraktio) Näyte no Syvyys Si0 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 MgO CaO Na 2 O K 2 O TiO 2 MnO P 2 O 5 SUM 87/45080 3.60-4.80 49.22 0.39 34.71 0.59 0.11 0.0 0.0 0.66 0.0 0.10 85.78 87/45080 4.80-5.80 50.15 0.59 31.6 0.46 0.15 0.0 0.0 0.85 0.0 0.07 83.87 Pyhäjoki I 48.37 0.69 34.12 0.64 0.13 0.0 0.0 0.78 0.0 0.05 84.78 Pyhäjoki II 48.85 0.63 34.45 0.61 0.12 0.0 0.0 0.73 0.0 0.0 85.39 Painovoimamittausprofiilien tulkinnassa Pyhäjoelle saatiin ainoastaan hyvin pienet anomaaliset massat (kuva 4, profiilit 1 ja 2). Tosin profiililla 1 painovoimaminimi antoi viitteitä melko syvästä ja kapeasta rapaumasta. Kapustanpalon tulkinnat on esitetty kuvassa 5. Profiileissa 3 ja 4 anomaaliset massat on tulkittu 8800 tn/m ja 11500 tn/m. Rapaumat näiden tulkintojen mukaan olisivat ulottuneet paikoin lähes sadan metrin syvyyteen. Näytteenotolla jäi tarkistamatta profiililla 4 sen päässä oleva runsaan sadan metrin levyinen minimi, koska se sijaitsee Luoston luonnonhoitometsän alueella. Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc

11 Aiheen arviointi Pyhäjoki: Piste 87/45080 kairattiin alkuperäisen TVL:n tutkimuskaivannon kohdalle ja siinä tavattiin 3.3-5.8 m:n välillä laadullisesti hyvälaatuista kaoliinia. Huolimatta melko kattavasta näytteenotosta ei em. kaivannon läheisyydestä tavattu laajempaa kaolinisoitunutta esiintymää. Kapustanpalo: Kapustanpalon matalalentomittauksien ja gravimetristen profiilien perusteella oli aihetta odottaa melko paksua ja halkaisijaltaan noin 400 metriä laajaa rapaumaa. Kairauksissa rapauma ulottui ainakin 15 metrin syvyyteen, mutta oli kauttaaltaan voimakkaan punertavan vihreää. Vaaleita rapaumia ei tavattu. Koska tarpeeksi laajalle ja laadullisesti kelvolliselle kaoliiniesiintymälle ei tutkimusalueilla katsottu olevan mahdollisuuksia, on tutkimukset lopetettu. Pertti Murtovaara Tutkimusassistentti Kirjallisuus- ja raporttiviitteet: Lehmuspelto, P., 1978: Pelkosenniemen karttalehtialueen geokemiallisen kartoituksen tulokset. Geokemiallisten karttojen selitykset, Lehti 3642. Geologinen tutkimuslaitos, Espoo. Liite: 1. Kaoliiniprognoosikartta, Mairivaara Liittyy: Painovoimaprofiilit 1:10 000 Q22/364202/1988 Profiili 1-4 Pertti Murtovaara 98, Pyhäjoki, Kapustavuoma.doc