Työ r a portti 9 7-57 Aänekosken Kivetyn kairanreikien KI-KR 0 ja KI-KR geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus reikien KI-KR 0 - KI-KR 3 perusteella Kai Front Olli Okko Pertti Hassinen VTT Yhdyskuntatekniikka Joulukuu 997 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-00 00 HELSINKI, FINLAN Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 379
Työ r a p o r t t i 9 7-57 II Aänekosken Kivetyn kairanreikien KI-KR 0 ja KI-KR geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus reikien KI-KR 0 - KI-KR 3 perusteella Kai Front Olli Okko Pertti Hassinen VTT Yhdyskuntatekniikka Joulukuu 997
TEKIJÄORGANISAATIO: TILAAJA: TILAAJAN YHYSHENKILÖ: TILAUSNUMERO: VTT:n YHYSHENKILÖ: TARKASTAJA: VTT Yhdyskuntatekniikka Väylät ja ympäristö PL 904 02044 VTT Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 HELSINKI tduip!iwt; FT Aimo Hautajärvi 9692/97/AJH - FL Kai Front TYÖRAPORTTI-97-57 ÄÄNEKOSKEN KIVETYN KAIRANREIKIEN KI KR0 JA KI-KR GEOFYSIKAALISTEN REIKÄMITTAUSTEN TULOSKÄSITTELY JA RAKENNEMALLIN TARKISTUS REIKIEN KI KR0- KI-KR3 PERUSTEELLA FT Pekka Anttila IVO POWER ENGINEERING
I Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
TIIVISTELMÄ Front, K., Okko, 0. & Hassinen, P., 997. Äänekosken Kivetyn kairanreikien KI-KRlO ja KI-KRll geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus reikien KI-KRlO - KI-KR3 perusteella. Posiva, työraportti 97-57, 63 s. + 9 liitettä. Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen kallioperään. Tähän liittyvien Posiva Oy:n suorittamien yksityiskohtaisten paikkatutkimuksien toimeksiantona käsiteltiin ja tulkittiin Äänekosken Kivetyn tutkimusalueelia kairatuissa noin 600 m pitkissä rei'issä KR 0 ja KR tehtyjä geofysikaalisia reikämittauksia. Mttausarvot piirrettiin tarkoituksenmukaisiin mittakaavoihin protiileiksi ja profiilien yhdistelmäkuviksi. Edellisten lisäksi tarkasteltiin vuonna 997 kairattujen reikien KR2 ja KR3 näytteitä sekä suoritettiin lyhyt maastokäynti. Reikämittauksista tulkittiin kivilajivaihteu, kallion rakoilu, rakovyöhykkeiden esiintyminen ja luonne. Lisäksi rakoilun luonnetta analysoitiin vedenjohtavuusmittausten sekä suuntaavan reikäkeilaimen, dipmeterin perusteella halkaisijaltaan 76 mm reiässä KRlO. Merkittävimpien vedenjohtavuusrakenteiden liittymistä alueelliseen kalliomalliin tarkasteltiin käyttämällä hyväksi suuntaavan reikätutkan ja VSP-mittausten antamaa tietoa rakenteisiin liittyvistä heijastuksista. Uudet kairaukset toivat esille jo aiemmin havaittujen graniittisten ja granodioriittisten kivilajien vuorottelun ja jatkumisen 600-800 m:n syvyyteen asti. Kairasydämissä havaitut raot ovat pääosin tiiviitä. Uusien reikien yläosissa 50-200 m:n syvyyteen asti on alueelle tyypillisesti avonaisia rakoja, joiden rakopinnat ovat ruosteisia. Reiän KR yläosan rakopintojen lähiympäristö on rapautunut yhtäjaksoisesti n. 30 m:n syvyyteen as.ti. Rei'issä todetut rikkonaiset kalliojaksot ovat pääsääntöisesti vain - 2 m pitkiä. Näistä poiketen reiässä KR2 tavattiin 30-40 m pitkä hydrotermisesti muuttunut, läpikotaisin hematiittiutunut ja ruosteinen rikkonaisuusjakso. Reiän KR 3 merkittävä rikkonaisuus ja hematiittiutuminen liittyy amfiboliittisen kivilajin kontaktiin syvyysvälillä 320-325 m. Reikien KR 0 ja KR II merkittävimmät rakovyöhykkeet erotettiin pääsääntöisesti akustiseen luotaukseen perustuvista rakohuokoisuuden ja kimmokertoimen profiileista sekä pohjaveden lämpötilan ja sähkönjohtavuuden mittauksista. Akustistcn reikämittausten ja eromittauksilla määritctyn vedenjohtavuuden perusteella 2-3 rikkonaisuuspiirrettä kummassakin reiässä tulkittiin alueellisesti merkittäviksi rakenteiksi. Rikkonaisuusjaksojen geometrinen sijainti ja vuorovaikutuskokeissa havaitut hydrauliset yhteydet sekä reikätutkauksessa ja VSP-mittauksessa heijastukset samoin kuin rikkonaisissa reikäjaksoissa todetut rakosuunnat ovat keskenään poikkeavia, joten uudet rikkonaisuushavainnot on yhditetty alueen rakennemalliin lähinnä laaja-alaisia yhteyksiä kuvastavien hydraulisten yhteyksien ja tektonis-geologisten samankaltaisuuksien perusteella. Kalliomallin rakenteiden R 3 ja R29 asentoa ja sijaintia on tarkasteltu uudelleen. Avainsanat: Geofysikaalinen, rakennemalli, kivilaji, rikkonaisuus, vedenjohtavuus
ABSTRACT Front, K., Okko, 0. & Hassinen, P., 997. Interpretation of geophysical logging of boreholes KI-KRlO and KI-KRll at the Kivetty site at Äänekoski and revision of the bedrock model based on data from boreholes KI-KRlO - KI-KR3. Posiva, Work Report 97-57, 63 p. + 9 app. The Finnish power companies Teollisuuden Voima Oy and Imatran Voima Oy are preparing for final disposal of the high-level nuclear fuel waste deep into the bedrock. The Kivetty research site at Äänekoski is one of the four candidates selected for the detailed site characterization conducted by Posiva Oy. This report describes the processing and interpretation of standard single hole geophysical borehole logging carried out in the 600 m long boreholes KR0 and KR cored in 996 and geological description of the recently cored boreholes KR2 and KR3 at the Kivetty site at Äänekoski. Furthermore, the structural bedrock model of the Kivetty site was reviewed according to the hydraulic conductivity measurements, and oriented fracture data of dipmeter, applied in the 76 mm diameter borehole KR0 as well as according to the retlections obtained by oriented borehole radar and VSP surveys. Lithological units, different types of porphyritic granodiorite and granite with associated dykes and short amphibolitic sections, are classified by the use of combined natural gamma radiation, density and magnetic susceptibility information. Fracturing is analysed by the interpretation of diflerent types of acoustic, density, resistivity and temperature logs. There are typically - 3 tight fractures per meter in the drilled borehole cores. Typically, the main fracturing is associated within the uppermost 50-200 m of the core samples. In this depth section, rusty and weathered fractures occur, especially along the borehole KR. The tew fractured sections are typically only - 2 m Iong sections. They are located and described along the boreholes KR0 and KR by combining the logs of tuid temperature and salinity together with the porosity and modulus of elasticity derived from the tuli wave form sonic log and the visual observations at the core samples. The main exceptions in length of fracturing are the 30-40 m long hydrothermally altered and weathered section at the depth interval of 290-330 m in the borehole KR 2 and the altered fracturing with core loss associated with the contact zone of amphibolitic rock and porhyritic granite at the core depth of 320-325m in the borehole KR 3 According to hydraulic conductivity tcsts and attcnuation of both body and tubc waves in the full waveform acoustic logs, 2-3 individual sections wcre considered locally signiiicant fracturcd zoncs. Geometrically, orientcd fractures, the adjoining borehole radar and VSP retlections of the fractured sections, and the hydraulic interference tcsts give incoherent information. Thereforc, thc bedrock modcl is rc-evaluatcd according to thc largc-scalc hydraulic connections and similarities in thc tcctonic and geological character in fracturcd scctions in different borcholcs. Key words: Gcophysical, structural bcdrock modcl, lithological unit, fracturing, hydraulic conductivity
: I SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT JOHANTO... 2 TUTKIMUSMENETELMÄT... 3 3 REIKÄMITTAUSTULOSTEN TULKINTA... 5 3. Uusien reikäosuuksien geologinen luonnehdinta... 5 3.. Yleistä 5 3..2 Reikä KI-KR0 9 3..3 Reikä KI-KR 9 3..4 Reikä KI-KR2 0 3..5 Reikä KI-KR3 0 3.2 Rakoilu ja rakovyöhykkeet... 3.2. Yleistä 3.2.2 Reikä KI-KR0 8 3.2.3 Reikä KI-KR 8 3.2.4 Reikä KI-KR2 9 3.2.5 Reikä KI-KR3 20 3.3 Vettäjohtava rakoilu... 2 3.3. Yleistä 2 3.3.2 Reikä KI-KR0 2 3.3.3 Reikä KI-KR 28 3.3.4 Reikä KI-KR2 35 3.3.5 Reikä KI-KR3 37 4 KALLIOMALLIN PÄIVITYS REIKIEN KR0- KR3 PERUSTEELLA... 4 4. Rakoilun ja heijastusten suunnatut havainnot rei'issä KR0- KR3... 4 4.. Rakoilun suunnatut havainnot 4 4..2 VSP-mittaukset 46 4..3 Tutkamittaukset suuntaavalla reikäantennilla 47 4.2 Rikkonaisuusrakenteisiksi tutkittavat reikälävistykset.... 50 4.3 Rikkonaisuusjaksoihin liittyvät hydrologiset havainnot... 53 4.4 Kalliomallin ja uusien havaintojen yhteensovitus... 54 4.4. Kallion rakennemallin päivitys 57 5 YHTEENVETO... 59 6 KIRJALLISUUSVIITTEET... 6 LIITELUETTELO... 64
I JOHANTO Teollisuuden Voima Oy:n Olkiluodon sekä Imatran Voima Oy:n Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. Tähän liittyviä Posiva Oy:n toimeksiantona tehtäviä yksityiskohtaisia sijoituspaikkatutkimuksia tehdään Kuhmon Romuvaaran, Äänekosken Kivetyn ja Eurajoen Olkiluodon sekä Loviisan Hästholmenin alueilla vuosina 997-2000. Yksityiskohtaisissa paikkatutkimuksissa on kairattu uusia reikiä (sijainti ks. kuva ), joiden avulla pyritään varmentamaan aikaisemmin tehtyjä tulkintoja ja hankkimaan uutta geologista tietoa tutkimusalueiden kallioperästä. Äänekosken Kivetyn tutkimusalueelle kairattiin vuosina 995 ja 996 kaksi uutta reikää KR0 ja KR noin 600 m:n syvyyteen asti (Jokinen 995, Rautio 996). Näistä reikä KR0 on kairattu erityisiäjännitystila-ja reikäkeilainmittauksia varten muista rei'istä poikkevalla 76 m:n reikäkoolla lähes pystysuoraksi. Tässä raportissa esitetään tehtyjen geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja tulkinta sekä tarkastellaan reikien antamaa lisätietoa Kivetyn kalliomalliin (Paulamäki et al. 996, Saksa et al. 996). Lisäksi vuonna 997 on kairattu kaksi uutta reikää KR2 (n. 800 m) ja KR3 (n. 300 m), joista tätä raporttia kirjoitettaessa on ollut käytössä vain kairaukseen ja kairasydämeen liittyvät tiedot (Rautio 997, Niinimäki 997). Reikää KR3 on jatkettu vielä marraskuussa 997 noin 600 metrin kairauspituuteen asti. Reiän jatkoosan kairausnäytteeseen on tutustuttu kairauspaikalla Kivetyssä. Alustavissa sijoituspaikkatutkimuksissa geofysikaaliset yksireikäluotaukset jaettiin kolmeen ryhmään tärkeimmän käyttösovelluksen mukaan kivilajivaihtelua, vesipitoista rakoilua ja rikkonaisuusvyöhykkeitä sekä pohjaveden virtausta kuvaaviin luotauksiin. Tuloskäsittelyssä (Vaittinen et al. 988, Okko et al. 990) mittausarvot ja kairausnäytteestä määritetyt kivilaji- ja rakotiedot piirrettiin LOG-ohjelmistolla (Vaittinen 988) tulkinnan kannalta mielekkäisiin mittakaavoihin profiileiksi ja profiilien yhdistelmäkuviksi. Yksityiskohtaisten paikkatutkimusten reikämittausten tulkintametodiikka perustuu alustavien paikkatutkimusten reikäkohtaisessa tulkinnassa kehitettyyn menettelyyn (Okko et al. 993). Tässä työssä kyseisiä menettelytapoja sovelletaan mittausaineiston (taulukko ) sallimissa puitteissa. Geofysikaalisten reikämittausten lisäksi rakennetarkastelussa on hyödynnetty cromittauksilla määritettyjä vedenjohtavuusarvoja sekä reikätutkalla ja YSP-mittauksella havaittuja reikiä Ieikkaavia heijastavia rakenteita rei' istä KR 0 ja KR.
2 MERKINTÖJEN SELITYKSET Kallionäytekairaus (KR) Eritasopietsometri (EP) Porakaivo (KA) VSP-Iähetysreikä (L) Kuva. Tutkimusreikien sijainti Kivetyn tutkimusalueella. /isjärvi MITTAKAAVA :20 000
2 TUTKIMUSMENETELMÄT 3 Tämän tutkimusvaiheen geofysikaalisten reikämittausten kenttätöiden urakoitsijat (Julkunen et al. 996, Laurila & Tammenmaa 996, Lowit et al. 996a) toimittivat mittaustulokset Posiva Oy:n välityksellä VTT:lle tulkintaa varten. Rei'issä KR0 ja KR tehdyt mittaukset on koottu taulukkoon. Reikämittausten pisteväli oli 0, m, paitsi akustisessa mittauksessa, jossa se oli 0,05 m ja reiän halkaisijan mittauksessa, jossa se oli 0,0-0,02 m. Pääsääntöisesti mittausorganisaatiot tekivät mittaustuloksille käynti- ja syvyyskorjaukset VTT:llä reiän KR magneettisen mittauksen suskeptibiliteettiarvot muunnettiin yhdenmukaisuuden takia 0E-6 SI -muotoon. Tulkintavaiheessa mittausten syvyystietoja tarkistettiin vertailemalla kairausraportissa esitettyjä kivilaji- ja rakoilutietoja reikämittausten tuloksiin. Taulukko. Kivetyn rei'istä KRJO ja KRJJ tulkittu reikämittausaineisto sekä liite, jossa rilittaustulos on esitetty. Menetelmä Liite ) yksipistevastusmittaus [Ohm] Liite 4 2) omapotentiaalimittaus [m V] Liite 8 3a) Wenner-järjestelmän (a 30 cm) vastusmittaus [Ohm-m] (KR0) Liite 4 3b) lyhyen (6") normaalijärjestelmän vastusmittaus [Ohm-m] (KRll) Liite 4 4) pitkän (64") normaalijärjestelmän vastusmittaus [Ohm-m] Liite 4 5) veden lämpötilan mittaus [ C] Liite 7 6) veden ominaisvastuksen mittaus Liite 7 7) magneettisen suskeptibiliteetin mittaus [ OE-6 SI] Liite 2 8) gamma-gamma-tiheysmittaus [g/cm3] Liite 2 9) taustasäteilyn mittaus [J.!Rih] Liite 2 0) neutronien takaisinsirannan mittaus [cps] (KRlO) Liite 2 ) akustisen kokoaaltomuodon rekisteröinti - P-aallon nopeus [km/s] Liite 3 ja 6 - S-aallon nopeus [km/s] Liite 3 ja 6 - P-aallon vaimeneminen [ db] Liite 3 - S-aallon vaimeneminen [ db] Liite 3 - Putkiaallon vaimeneminen [db] Liite 3 2) reiän halkaisijan mittaus [mm] Liite 3
4 Tuloskäsittelyssä laskettiin seuraavat johdannaissuureet: - kallion näennäinen rakohuokoisuus (Liite 5), - Poissonin luvut ja kimmokertoimet (Liite 6), - redusoitu lämpötila (Liite 8), - pohjaveden TS suolaisuus (Liite 8). Tulkintavaiheessa laskettujen johdannaissuureiden profiilit on tulostettu ja raportoitu tilaajalle myös digitaalisessa muodossa. Edellälueteltujen reikämittausten lisäksi tulkinnan apuna oli käytettävissä rei'issä KR0 ja KRll tehtyjen VSP-mittausten tulkintoja (Cosma et al. 997) sekä reiässä KR0 tehdyt reikätutka- (Carlsten 996) ja dipmetermittaukset (Lowit et al. 996b). Reikämittausten tulkinnassa hyödynnettiin myös vedenjohtavuusmittauksia (Hämäläinen 996, Pöllänen & Rouhiainen 997) sekä kairausraportteja (Jokinen 995, Rautio 996, 997 ja Niinimäki 997), joista ilmenevät kairausnäytteiden kivilajikuvaukset, rakohavainnot ja suunnatut rakohavainnot Tulkintatyön yhteydessä tarkasteltavien reikäosuuksien kairausnäytteisiin tutustuttiin Lopella sijaitsevassa Geologian tutkimuskeskuksen kairasydänarkistossa sekä Kivetyn tutkimusalueelia reiän KR3 juuri kairattuun jatko-osaan.
I 5 3 REIKÄMITTAUSTULOSTEN TULKINTA Geofysikaalisten reikämittausten tulkinnalla analysoidaan kivilajivaihtelua, kallion rakoilun ja rakovyöhykkeiden luonnetta sekä mahdollisuuksien mukaan myös pohjaveden virtausta. Tulkintamenettely on pääsääntöisesti sama kuin aikaisemmissa paikkatutkimuksissa (Vaittinen et al. 988, Okko et al. 990, 995), aiemmasta hieman poikkeavan mittausaineiston takia tulkintatapoja on muunnettu tarkoituksenmukaisesti. Kallion vedenjohtavuutta arvioidaan eromittausten perusteella ja ns. vesiluotauksesta on luovuttu, joten veden virtauksen tulkinnassa on edellistä vaihetta vähemmän reikämittaustietoa. Kallioperän rakenteen tilastollisessa arvioinnissa on aiemmin käytetty pääkomponenttianalyysia, jolla voidaan erotella rikkonaisuusvyöhykkeitä keskimääräisesti rakoilleesta kalliosta reikämittauksien perusteella. Analyysia on sovellettu erikseen alustavien paikkatutkimusten reikämittauksille (Korkealaakso et al. 994) ja rakennetulkinnan yhteydessä myöhemmille mittauksille (Okko et al. 995), jolloin eroteltiin ns. rakovyöhykeindeksin. raja-arvon ylittävät kalliojaksot toisistaan riippumattomien mittausprofiilien perusteella. Tuolloin reikämittausten alueellinen pääkomponenttianalyysi tehtiin käyttäen vain osalle reikäpituuksia eri reikien tosistaan poikkeavan mittausaineiston takia. Tässä raportissa ei ole rakenteellista tulkintaa varten tilastollista analyysiä käytetty, vaan rikkonaiset kalliojaksot on eroteltu reikämittausten subjektiivisessa tulkinnassa ja tulkitut rikkonaisuushavainnot on pyritty yhdistämään kallion rakenteelliseen malliin rikkonaisuusjaksoihin liittyvien suunnattujen rakohavaintojen sekä reikätutkalla ja seismisellä VSP-mittauksella havaittujen heijastusten perusteella. 3. Uusien reikäosuuksien geologinen luonnehdinta 3.. Yleistä Kivetyn tutkimusalueen kallioperä koostuu lähes yksinomaan granitoidikoostumuksen omaavista syväkivistä. Reikämittaukset kuvastavat hyvin kairanreiässä todettua kivilajivaihtelua. Alueen pääkivilajeista porfyyrigranodioriitti (PGRR) eroaa granodioriiteistä (GRR) suuremman tiheytensä perusteella. Porfyyrinen graniitti (PGR) on kevein kivilaji, kun taas lyhyet amfiboliittisen jaksot ovat tiheimmät kivilajiyksiköt Granodioriittien kohdalla magneettinen suskeptibilitcetti ja takaisinsironnut neutronimäärä ovat kohonneet,
6 mutta niissä on poikkeuksellisen vähän taustasäteilyä. Graniiteissa (GR) luonnon taustasäteily on voimakkainta. Porfyyrigraniitissa havaitaan suurempi takaisin sironnut neutronimäärä kuin porfyyrigranodioriitissa. Porfyyrigranodioriitissa on aiemmin havaittu (esim. KRl) myloniittisia jaksoja, joissa suskeptibiliteetti ja neutronimäärä ovat olleet pieniä. Reiän KR0 myloniitit erottuvat kuitenkin suuren neutronimäärän perusteella. Kivilajien tunnistamiseen ja luonnehdintaan syvyyssuunnassa systemaattisesti käytetyt reikägeofysiikan menetelmät ovat olleet magneettinen suskeptibiliteetti, radiometrinen y-ytiheys ja luonnon gammasäteily eli taustasäteily. Näiden mittausten profiilit yhdessä neutronien takaisinsirontamittausten sekä akustisten S-aaltojen ominaisuuksien kanssa luonnehtivat kivilajivyöhykkeitä hyvin. Kivilajiyksikköjen systemaattisessa tilastollisessa kuvaamisessa on käytetty mediaania sekä ylä- ja alakvartiileja. Näiden rajaaman vaihteluvälin on katsottu edustavan parhaiten kutakin kivilajiyksikköä, koska näin kivilajin kannalta sekundääriset anomaaliset arvot (esim. kapeiden rikkonaisuusvyöhykkeiden, juonien, murskaleiden ja sulkeumien vaikutukset) seuloutuvat pois. Kivilajien kontaktit on määritetty yksittäisissä geofysikaalisissa reikäprofiileissa todettujen tasonmuutosten ja kairausnäytteiden tarkastelun avulla. Reikien KR0 ja KR kairausnäytteissä esiintyy granitoidikoostumuksellisia kivilajeja kuten alueelle aiemminkin kairatuissa rei'issä. Kivilajiyksiköt erottuvat geofysikaalisissa reikämittauksissa pääpiirteissään edellä kuvatulla tavalla. Reiän KR granodioriitit ovat yleensä rei' issä havaituista granodioriiteista poikkeavia harmaan värinsä sekä tasa- ja pienirakeisuutensa vuoksi. Ne ovat koostumukseltaan granodioriitteja tai graniitteja (A. Kärki, suullinen ennakkotiedonanto 997). Tämän raportin kuvien kivilajipylväissä nämä jaksot on nimetty granodioriiteiksi näytteiden visuaalisen tarkastelun ja kivilajijaksoihin liittyvän vähäisen taustasäteilyn perusteella sekä yhtenäisyyden vuoksi kairanreiän KR2 kivilajiluokittelun kanssa. Liitteessä 2 on esitetty reikien KR l 0 ja KR kairasydämestä päätelty kivilaji sekä kivilajivaihtelua kuvaavat reikämittaukset Kivilajiominaisuuksien havainnollistamiseksi kuvissa 2 ja 3 on esitetty suskeptibiliteetin, taustasäteilyn ja tiheyden tunnusluvut kivilajijaksohain yhdistelmäkuvioina. Eri kivilajit erottuvat reikämittauksista laskettuissa tilastollisissa yhdistelmäkuvioissa kuten aiemmissa rei'issä KR l-kr9.
E I - n... w 0 0-25 250 KIVETTY KR0 375 500 625 7 MlN ---- t LOWER QUARTILE MEIAN 00 000 0000 UPPER QUARTILE Sl * 0-6 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 g/cm3 L------------------------- 0 20 40 60 80 00 --------------------------------------4 Rfu PGRA.. 4.. 6 - - - - PGRR, 3 PGR2 PGRR 5, 7 ---------------- ---- PGR 8, 0 - - -. - - -. - - -.- - - - GR 9,, 3 PGR 2, 4, 6 GRR5 Kuva 2. Reiän KI-KRJO kivilajivyöhykkeiden suskeptibiliteetin, taustasäteilyn ja tihe_vden tilastolliset jakaumat. Kivilajilyhenteet on selvitetty liiteluettelossa.
E I - 0... w 0 0 KIVETTY KR 25 250 375 500 625 [] PGR PGROR GAR GR.... 8 MlN MEIAN MAX ----- t-----f- -- LOWER QUARTILE 00 000 0000 UPPER QUARTILE Sl*o- 6 2,5 2,6 "' 2,7 2,8 2,9 3,0 g/cm3 0 20 40 60 80 00 J.t.Rih PGR,3,5 -->*--- -. -. -_--. ------------- ----- ------- 2.38 glcm 3 -t -- ------- PGRR 2,4,6,8 ---- - --.. -,_.,. --- -AFB 7 --------------- - -----. 32965*0-6 30 --- - ----------+ ;::::>t-.. - - - - - - -,- - - -- - - - - - -- - - - PGRR 9 5952 Sl*0-6 PGRR 0,2,4,6 GR 2 PGRR 24,26,28,30 Kuva 3. Reiän KI-KRJJ kivilajivyöhykkeiden suskeptibiliteetin. taustasäteilyn ja tiheyden tilastolliset jakaumat. Kivilajilyhenteet on selvitetty liite luettelossa.
3..2 Reikä KI-KR 0 Reiän KRlO yläosa on pääosin punaharmaata porfyyristä granodioriittia 250 m:n syvyyteen asti (kuva 2). Tällä syvyysvälillä kivilajiominaisuuksia kuvaavat tiheys-, suskeptibiliteetti- ja neutroniprofiilit ovat tasaisia, selkeät tasonmuutokset tiheysprofiilissa kuvastavat graniittijaksoja sekä syvyysvälin 69-83 m tummaa ja voimakkaasti suskeptiivista granodioriittia, jossa myös takaisinsironneen neutronisäteilyn määrä on kohonnut. Reiän myloniittiset jaksot erottuvat myös kohonneen neutronisäteilyn perusteella. Kairaussyvyyden 250 m alapuolella tiheys- ja neutroniprofiilit muuttuvat levottomiksi ja suskeptibiliteettiprofiilissa on useilla lyhyillä syvyysväleillä korkeita arvoja, jotka kuvastavat granodioriittisia reikäjaksoja porfyyrisessä pääkivilajissa. Syvyyden 460 m alapuolella tiheys- ja neutroniprofiilit ovat rauhallisempia kuin ylempänä, mikä kuvastaa kivilajien homogeenisempaa luonnetta ja vähäisempää vaihtelua reiän loppuosalla. Reiän alaosan granodioriitti noin 500-525 m syvyydessä on pintaosan vastaavaa huomattavasti karkearakcisempi ja punertava sekä tiheyden, suskeptiivisuuden ja luonnon gammasäteilyn puolesta lähellä reiän porfyyrisiä graniitteja ja granodioriittejä. 3..3 Reikä KI-KR Reiän KRll yläosan suskeptibiliteettiprofiilissa näkyy porfyyrisen graniitin ja porfyyrisen granodioriitin vuorottelu. Porfyyrinen punertava graniitti ulottuu noin 66 m:n syvyyteen. Alhaisen suskeptibiliteetin jaksot porfyyrisessä graniitissa erottuvat porfyyrisenä granodioriittina (kuva 3). Syvyysvälin 23-223 m amfiboliittinen sulkeuma erottuu tiheänä kivilajina. Sen alapuolisessa porfyyrisessä granodioriitissa esiintyy leikkaavana voimakkaasti magneettinen, harmaa ja pienirakeinen granodioriitti, joka erottuu pienen tiheyden ja vähäisen taustasäteilyn kuin myös suuren akustisen nopeuden perusteella porfyyrisestä granodioriitista. Nämä granodioriitit ovat aikaisemmissa rei' issä havaituista kivilajityypeistä poikkeavia harmaan värinsä sekä tasa- ja pienirakcisuutensa vuoksi. Tekstuuriltaan ja geofysikaalisilta ominaisuuksiltaan ne muistuttavat lähinnä KR2:n leikkaa via granodiorii ttcja.
l 0 3..4 Reikä KI-KR2 Reikä KR2 on kairattu suurinpiirtein reikien KRl ja KR4 puoliväliin lähes saman suuntaisena. Reiän alkuosa noin 450 metriin asti on porfyyristä graniittiaja sitä Ieikkaavia tasarakeisia graniitteja (liite ). Molemmissa tyypeissä esiintyy lyhyitä, muutaman metrin pituisia plastisesti deformoituneita jaksoja. Reiän loppuosa noin 800 metriin on alueelle tyypillistä karkeaporfyyristä granodioriittia, jossa esiintyy kolme pitkähköä jaksoa pieni- ja tasarakeista tummaa granodioriittiä. Granodioriitissä on paikka paikoin silmiinpistävän vaaleita plagioklaasihajarakeita. Granodioriitteihin liittyy graniittien tapaan lyhyitä plastisen deformaation ja myloniittiutumisen jaksoja. 3..5 Reikä KI-KR3 Reikä KR3 on alkuvaiheessaan kairattu noin 300 metrin syvyiseksi. Kairaus lävistää pääasiassa porfyyristä graniittia, jota leikkaavat tasarakeiset graniitit (liite ). Lisäksi on kivilajipylväässä erotettu lyhyt jakso porfyyristä granodioriittia syvyysvälillä 230-255 m. Reiässä kivi on pitkissä jaksoissa voimakkaasti suuntautunutta, mistä aiheutuu se, että porfyyrisen graniitin ja karkeaporfyyrisen granodioriitin erottaminen on paikoin lähes mahdotonta. Suuntautuminen on tapahtunut plastisesti, joten kivi ei useinkaan ole varsinaisesti rikkanaista vaan ainostaan liuskettunut. Reiän raportoimattomun loppuosan (300-600 m) alussa on pitkä amfiboliittisen juonen leikkaus syvyysvälillä 323,50-349,50 m. Kairaus lienee kulkenut pitkin kivilajiyksikköä kontaktihavaintojen ja lähistön paljastumilla esiintyvien samankaltaisten kapeiden juonien perusteella. Reiän loppuosa on amfiboliittisen kiven alakontaktista lähtien lähes suuntautumatonta ja vähärakoista porfyyrigraniittia sekä reiän loppuosassa karkeaporfyyristä granodioriittia.
3.2 Rakoilu ja rakovyöhykkeet 3.2. Yleistä Kivetyn tutkimusalueen granitoidikoostumuksellisiin kivilajeihin kairattujen tutkimusreikien kairasydämissä havaitut raot ovat pääosin tiiviitä. Kuitenkin kaikkien reikien (KR- KR9) yläosassa 50-200 m:n syvyyteen asti on tavattu avonaisia rakoja, joiden rakopinnat ovat ruosteisia. Syvällä kairausnäytteet ovat lähes rapautumattomia, raot ovat tiiviitä tai täytteisiä. Kokonaisrakoluvultaan kairausnäytteet ovat pääsääntöisesti joko harvarakoisia (< kpllm) tai vähärakoisia (-3 kpllm). Runsasrakoiset (3-0 kpllm) rikkonaisuusjaksot ovat lyhyitä. Tiheärakoiset rikkonaisuusjaksot ovat lyhyitä, yleensä alle m:n pituisia. Pisimmät rikkonaisuusjaksot liittyvät myloniittisiin osuuksiin. Muista rei'istä poiketen reiän KR5 jatko-osassa on tavattu runsaan rikkonaisuuden takia avorakoja myös rikkonaisuusjaksojen ulkopuolella cheässä kivessä. Tässä raportissa käsiteltävissä rei'issä KRlO - KR3 ilmenee Kivetyn alueelle tyypillistä melko jyrkkäasentoista tiivistä ja täytteistä rakoilua. Pääsääntöisesti myös uudet reiät KR0- KR3 ovat harva-vähärakoisia ( 3 rakoa/m). Tosin näissäkin rei'issä on muutama huomattavan rikkanainen kivilajijakso. Reikä KRlO on lähes rapautumaton ja varstn harvarakoinen, siinä on tavattu vain yksi selkeästi rikkanainen kivilajiyksikkö. Reiän KRll yläosassa on 220 m:n syvyyteen asti poikkeavan paljon rapautuneita rakopintoja sekä lähes vaaka-asentoisten rakojen keskittymiä. Reiässä KR 2 on pitkä hematiittiutunut monivaiheinen breksia sekä useita lyhyitä voimakkaasti myloniittituneita kohtia. Rei'ässä KR3 on tavattu pintarikkonaisuuden alapuolisia rikkonaisuuspiirteitä vain 320-325 metrin syvyysvälillä. Kairausreikien lähiympäristön kallioperän rakenteen tutkimisessa ovat tärkeimmät reikägeofysikaaliset menetelmät sähköisen maadotusvastuksen mittaus sekä kallioperän ominaisvastuksen mittaus lyhyellä ja pitkällä normaalijärjestelmällä sekä Wenner-järjestelmällä, akustisten P-, S- ja putkiaaltojen nopeuden ja amplitudin mittaus, neutronisäteilyn takaisinsirannan mittaus kahdella eri lähetin-vastaanotin - etäisyydellä (ns. lähi- ja kaukovastaanottimella) ja reiän halkaisijan mittaus. Myös reiässä olevan veden lämpötilan ja sähkönjohtavuuden mittauksclla pystytään luonnehtimaan rakoilua.
' 2 Näennäinen rakohuokoisuus on laskettu (reiässä KR0 Wenner-järjestelmällä ja reiässä KR lyhyellä normaalijärjestelmällä) mitatuista ominaisvastusarvoista sekä P-aallon nopeusarvoista. Laskettaessa näennäisen rakohuokoisuuden arvoja on mittaustuloksista pyritty poistamaan ehjän kabiomatriisin mineraalivaihtelun vaikutus huokoisuusarvoihin. Tiheysmittauksesta ei pystytty poistamaan kivilajivaihtelun vaikutusta niin hyvin, että näennäisen rakohuokoisuuden laskeminen olisi ollut mielekästä. Eri mittausmenetelmien tuloksista lasketut näennäiset rakohuokoisuusarvot poikkeavat toisistaan huomattavasti, joten tulkinnan systemaattisuuden vuoksi on rakoilua luonnehdittu ominaisvastusmittauksesta lasketun huokoisuuden perusteella. Taulukko 2a. Reiän KRJO avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: GR = graniitti, GRR = granodioriitti,pgr = poifyyrigraniitti, PGRR = po ifyyrig ranodio riitti. Kivilaji Syvyys Rakoluku [kpllm] Rikkonainäytteessä [m] suus [%] av tä ti tot PGRR 40,38-28,69 0,0 0,08,4,23 - PGR -33,2-0,23 0,45 0,68 - PGRR -69,0 0,58 0,25 0,89,72 - GRR -82,90 0,58 0,42 0,84,84 3,3 PGRR -249,65 0,06 0,44 0,63,3 0,6 GR -265,35-0,25 0,32 0,57 - PGRR -268,50 - - - - - PGR -304,30 0,03 0,08 0,39 0,50 - GR -3,25 0,4 0,29 0,43 0,86 - PGR -352,95-0,2 0,50 0,62 - GR -358,30 - - 0,93 0,93 - PGR -369,05-0,28 0,9 0,47 - GR -376,00 - - 0,58 0,58 - PGR -498,40 0,02 0,07 0,5 0,59,6 GRR -523,60-0,04 0,40 0,44 - PGR -60,00-0,0 0,22 0,23 - keskimäärin - 0,4 0,58 0,72 0,8
3 Taulukko 2b. Reiän KRJJ avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: AFB = anjiboliitti, GR = graniitti, GRR = granodioriitti, PGR = porfyyrigraniitti, PGRR = porfyyrigranodioriitti. Kivilaji Syvyys Rakoluku [kpllm] Rikkonainäytteessä [m] suus [%] av tä ti tot PGR 40,22-8,00 0,90 0,59,37 2,87 2,7 PGRR - 23,25 -,97 2,84 4,8 3,0 PGR - 30,30-2,27 2,27 4,54 - PGRR - 37,90 - - 0,39 0,39 - PGR - 66,80-0,52,8,70 - PGRR - 22,50-0,44 0,53 0,96 - AFB - 223,00-2,80 0,66 3,45 42, PGRR - 234,45-0,70 0,26 0,96 - GRR - 268,70-0,32 0,50 0,82 - PGRR - 295,55 - - 0,04 0,04 - GRR - 305,45-0,40,0,4 - PGRR - 38,0-0,6 0,08 0,24 - GRR - 323,45-0,56-0,56 - PGRR - 332,65-0,43 0,22 0,65 - GRR - 347,70-0,53 0,33 0,86 - PGRR - 363,50-0,57 0,25 0,82 - GRR - 386,00-0,62 0,58,20 - PGRR -400,00-0,07 0,07 0,4 - GRR - 48,80-0,43 0,43 0,85 - PGRR - 488,90-0,56 0,37 0,93 3,3 GR -49,80-0,34,03,38 - PGRR -495,60 - - 0,26 0,26 - GRR - 500,0 - - 0,22 0,22 - PGRR - 548,30-0,29 0,9 0,48 - GRR - 556,60-2,86 0,78 3,64 7,3 PGRR - 564,30-0,3 0,39 0,52 - GRR - 569,75-0,73 0,73,47 - PGRR - 578,70-0,56 0,34 0,89 - GRR - 586,85-0,74 0,49,23 - PGRR - 60,03-0,56 0,35 0,92 - keskimäärin 0,00 0,53 0,59 l '3,8
4 Taulukko 2c. Reiän KR2 avointen ( av ), täytteisten ( tä) ja tiiviiden ( ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: GR = graniitti, GRR = granodioriitti, PGR = porfyyrigraniitti, PGRR = porfyyrigranodioriitti. Kivilaji Syvyys näytteessä [m] Rakoluku [kpllm] Rikkonai- suus [%] av tä ti tot PGR GR PGR GR PGR GR PGR GR PGR GR PGR GR PGR PGRR GRR PGRR GRR PGRR GRR PGRR 40,7-56,50-7,00-234,00-240,00-256,00-263,00-3,80-320,50-365,40-383,00-403,00-46,50-445,60-507,50-562,80-682,00-743,60-783,50-79,20-80,62 0,6 0,08 0,08 0,59,64,7,00 0,8,96 0,98,4 2,20 2,6 0,85,83 0,69 0,90,44 0,78,48,40 3,73 0,77 2,23 2,7,43 0,67,25 0,90,27,4,67,72,20 2,29,24 0,48,50 0,63,27 0,69,09 0,77 3,43 4,44 2,60,67 2,06 2,86 2,33 2,82 3,88 4,32 2,05 4,2,92,39 2,94,40 2,75 2,08 4,82,54,8 6, 2,2 5, 27, 9,8 4, 2,8 2,3 0,8,4 8,6 6,5 Keskimäärin 0,0 '4,3 2,55 4,8 Akustisessa luotauksessa määritetyistä P- ja S-aallon nopeuksista on laskettu kivilajien mekaanisia ominaisuuksia kuvastavat kimmokertoimen ja Poissonin luvun profiilit. Nämä laskennalliset suuret antavat käsityksen kalliomassan mekaanisten ominaisuuksien vaihtelusta varsinkin niiltä osuuksilta, joista vastaavia parametreja ei pystytä määrittämään näytteenoton ja laboratoriokokeiden avulla.
5 Taulukko 2d. Reiän KR3 avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: GR = graniitti, PGR = porfyyrigraniitti, PGRR = porfyyrigran.odioriitti. Kivilaji Syvyys Rakoluku [kpvm] Rikkonainäytteessä [m] suus [%] av tä ti tot GR 0,73-9,00 4,04 0,55,53 6,3 0,7 PGR - 3,00 2,53 0,3,49 4,34,7 GR - 35,50 0,33,5,8 3,0 5,6 PGR - 23,00 0,2 0,79 0,46,36 PGRR - 255,46 0,74 0,29,02 GR -260,60 0,39-,75 2,4 4,28 PGR - 300,43 0,33,38 0,68 2,39 Keskimäärin,3 0,77 0,94 2,84,6 Rikkanaisten reikäosuuksien havaitsemiseksi ja niiden fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi on käytetty reikätutkimusten yhteistulkintaa. Vertailemalla eri tutkimussäteen omaavilla mittausmenetelmillä saatuja tuloksia keskenään (ks. liitteet 3 ja 4, kuvat 4-7), saadaan arvioita rikkanaisen rakenteen paksuudesta, ulottuvuudesta reiän ympäristöön, reiän seinämien ehjyydestä sekä vyöhykkeen sisäisestä rakenteesta. Rikkanaisten osuuksien rakoilun luonnetta, rapautuneisuutta ja rakotäytteitä on tarkasteltu myös kairausnäytteestä. Rikkanaisten reikäjaksojen vedenjohtavuutta ja niiden jatkuvuutta kuvaavat tutkaja VSP-heijastukset on käsitelty luvussa 4 ja ne on koottu taulukkoihin 4 ja 5.
6 UTHOLOGY FRACTURES (OP&FU POROSITY r.'ie) POROSITY (AC) NEUTRON (F/N) YOUNGS MO. (GPa) or---------o.or3.o,o=.o rt2--o.o---,fls ro.o--_,o.s--jo--so--9o PGRR e Jrsr-----r---------------------+---- ----+- w 0 625r--------------------r----+------+----4----------- 750-------------------L--------L--------L----L------- Kuva 4. Kivetyn kairanreiän KI-KRJ 0 kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen yhteinen rakoluku sekä Wenner-järjestelmällä mitatusta ominaisvastuksesta ja P-aallon nopeudesta lasketut rakohuokoisuudet, neutronien takaisinsirannan suhde ja akustisesta luotauksesta ja tiheysmittauksesta laskettu kimmokerroin. Selkeimmät rikkonaisuusanomaliat ovat syvyysväleillä 35-4, 209-20 ja 47-480 m.
I I 7 UTHOLOGY FAACTURES (OP. & Flll), /m POAOSilY (SN), % POROSilY (AC), % YOUNG'S MO., GPa 00 30 00 5 0 0 0 30 60 90 0 0 PGA [S] PGRR II 25 Al=R GRR GR -r- - ':'. 250r----------r--------r-----+------r-----+--------+--- J - ' - 625r--------------r--------r-----+------h-----+------r---+---4--- 7so-----------------------------r---------L------ Kuva 5. Kivetyn kairanreiän KI-KRJJ kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen rakoluku sekä lyhyellä normaalijärjestelmällä mitatusta ominaisvastuksesta ja P-aallon nopeudesta lasketut rakohuokoisuudet sekä akustisesta luotauksesta ja tiheysmittauksesta laskettu kimmokerroin. Reiän merkittävin rikkonaisuus on lähes yhtenäisessä reikäjaksossa alle 220 m:n syvyydessä sekä syvyysvälillä 44-444 m.
8 3.2.2 Reikä KI-KR 0 Reikä KI-KRlO on kairattu pystysuoraan käyttäen 76 mm:n kalustoa 40,38 m syvyyteen ulottuneen 5 mm:n alkuporauksen jälkeen. Näytekairaus on päätetty 602,25 m:n syvyyteen, jonka alapuolella on tehty viimeinen irtikairaus siten, ttä alin kairaus ulottuu 60 m:iin. Kairaussyvyyden 00 m:n yläpuolella reikä on avarrettu 5 mm:ksi. Kairausnäytteitä ei ole suunnattu, mutta reiässä KR0 ilmenee Kivetyn alueelle tyypillinen pystyrakoilu. Kairausraportin (Jokinen 995) mukaan kallion keskimääräinen rakoluku on reiän alussa 40-73 m:ssä,4 rakoalm, tämän alapuolella 73-250 m:ssä yli,8 rakoalm, syvyysvälillä 250-475 m 0,6 rakoa/m, ja loppureiän osalla 457-60 m:ssä vain 0,3 rakoa/m. Kairauksen yhteydessä on todettu 6 tiheärakoista vyöhykettä. Avoimia rakoja on todettu syvyysvälillä 35-39m ja täytteisiä haamiskarakoja syvyysväleillä 68-77 m ja 47-473 m. Kivilajikohtaiset keskimääräiset rakoluvut on koottu taulukkoon 2a. Huuhteluveden paineessa ei kairauksen aikana tapahtunut muutoksia, mutta meno- a paluuveden määrissä oli havaittavia muutoksia noin 320, 460 ja 600 m:n syvyyksissä. Geofysikaalisista reikärp.ittauksista lasketuissa huokoisuusprofiileissa merkittävinä anomaliajaksona erottuvat syvyysvälit 35-42 ja 208-20 m. Sähköisissä mittausprofiileissa erottuu syvyysvälillä 70-250 m edellä mainitun lisäksi 4 moniosaista anomaliajaksoa (kuva 4). Suolaisuusprofiilien mukaan myös pohjaveden virtaus liittyy näihin samoihin reikäjaksoihin (kuva 6). Syvyyden 250 m alapuolella ei ole merkittäviä anomaliakohtia. Lämpötilaprofiilissa ja akustisen luotauksen yhteydessä mitatussa putkiaaltojen vaimenemisprofiilissa ei erotu merkittäviä avointa rakoilua kuvaavia anomalioita koko reiässä. HTU-laitteella tehtiin vedenjohtavuusmittauksia lähinnä kahdella syvyysvälillä 3-220 ja 460-5 m käyttäen 2 m:n pakkeriväliä. Ylemmässä mittausjaksossa todettiin vedenjohtavuutta 39-4, 72-80 ja 208-20 m:n syvyyksissä ja alemmassa mittausjaksossa 472-479 ja 497-499 m:n syvyyksissä (Hämäläinen 996). 3.2.3 Reikä KI-KR Kairausreikä KI-KR (0-60,03 m) on kairausraportin (Rautio 996) mukaan lävistänyt kahdeksan tiheärakoista murrosrakenteista (Rilll) jaksoa, joista yksi on osin ruhjerakcnteinen (RiiV). Näytehukkaa oli yhteensä,8 m, josta 30 cm syntyi tihcärakoisen kallion jauhaantumisen takia ja 88 cm kairausteknisistä syistä. Kahta 3,97 ja 2,07 m pituista
9 jaksoa lukuunottamatta rikkonaisuusjaksot ovat hyvin lyhyitä, alle metrin pituisia lävistyksiä. Yhteensä rikkanaisia osuuksia lävistettiin 0,72 m eli,9 % kokonaisnäytemäärästä. Keskimääräinen rakoluku on syvyysvälillä 40,22-3 m 3, rakoa/m ja 3 m:n alapuolella vain,2 rakoa/m huolimatta viidestä tiheärakoisesta vyöhykkeestä (vrt. taulukko 2b). Avorakoja esiintyy 20 m:n kairaussyvyyden alapuolella vain yhdessä tiheärakoisessa vyöhykkeessä. Runsaan rakoilun takia reiän yläosaa sementoitiin syvyysvälillä 72,70-09,65 m. Reikägeofysiikan mittauksissa kallion rakoillut yläosa 30 m:n syvyyteen asti erottuu tyypillisesti ominaisvastusprofiileissa ja poikkeuksellisen selkeästi myös akustisissa profiileissa (kuva 5). Tämän alapuolella rikkanaiset reikäjaksot aiheuttavat huomattavia nopeusanomalioita 50-65, 200-220 sekä 442-446 m:n syvyyksissä. Ominaisvastusprofiileissa erottuu näiden lisäksi 327-330 m:n syvyydessä oleva yksittäinen anomalia. Reiän halkaisija on laajentunut huomattavasti 23-222 m:ssä mikä saattaa korostaa kyseisen syvyysvälin anomalioita. Reiän suolaisuusprofiilin (kuva 7) ainoat selkeät tason muutokset sijoittuvat kyseiseen rikkonaisuusjaksoon 202-28 m:n syvyyteen, joten jaksoa on pidettävä reiän hydrologisesti merkittävimpänä rakenteena. Hydraulisesti merkittävät vyöhykkeet erottuivat myös kairauksen huuhteluveden tarkkailun yhteydessä, sillä huuhteluveden määrä lisääntyy asteittain ylimmän 30 m:n matkalla. Tämän alapuolella on tunnistettavissa kaksi muutoskohtaa noin 220 ja 440 m:ssä. Huuhteluveden paine putosi hetkellisesti 23,00 m:n syvyydessä. Reiän sementoimisen vaatinut vyöhyke ei erottunut huuhteluveden paineen tarkkailussa. 3.2.4 Reikä KI-KR2 Kairausreikä KI-KR2 (0-80,62 m) on kairausraportin (Rautio 997) mukaan lävistänyt 6 tiheärakoista reikäosuutta, jotka kaikki ovat murrosrakenteisia (Rilll). Näytehukkaa oli yhteensä 0,77 m, josta 0,45 m syntyi tiheärakoisen kallion jauhaantumisen takia syvyysväleillä 30,30-302,9 ja 757,90-759,00 m sekä 0,32 m kairausteknisistä syistä neljällä eri syvyysvälillä. Yhtä yli 20 m pitkää jaksoa lukuunottamatta rikkonaisuusjaksot ovat hyvin lyhyitä, alle kahden metrin pituisia lävistyksiä. Yhteensä rikkanaisia osuuksia lävistettiin 35,6 m eli 4,6 kokonaisnäytemäärästä. Kallion pintaosalle tyypillinen runsas avorakoilu ulottuu 50 m:n syvyyteen asti. Syvyysvälillä 65-222 m kallio on pääasiallisesti vähärakoista, syvyysvälillä 222-329 m on useita tiheä- ja runsasrakoisia vyöhykkeitä ja
20 keskimääräinen rakoluku vastaavasti 6,0 rakoa /m. Kairaussyvyyden 329 m alapuolella keskimääräinen rakoluku on 2,6 rakoa/m. Kivilajijaksokohtaiset rakoluvut on esitetty taulukossa 2c. Kairauksen aikana huuhteluveden prune kohosi tasaisesti kairaussyvyyden lisääntyessä kunnes noin 300 m:ssä paine hävisi kokonaan, mutta kohosi vähitellen tiheärakoisen vyöhykkeen läpäisyn jälkeen. Tämän vyöhykkeen alussa myös huuhteluveden palautuminen maanpinnalle loppui kokonaan. Käytetyn huuhteluveden määrässä on todettavissa tämän syvyyden lisäksi huuhteluvesimäärän kasvua noin 25, 95 ja 735-765 m:n syvyyksissä. Kairauksen jälkeen tehdyn huuhtelupumppauksen aikana kiinnitettiin erityistä huomiota syvyysvälillä 298-320 m sijaitsevaan tiheärakoiseen vyöhykkeeseen, josta tiedettiin kairauksen aikana vuotaneen irtokiviä reikään. Syvyysvälillä 293-344 m on reiän KR5 loppuosan kaltainen rikkonaisuusjakso, jota luonnehtii erityisesti syvyysvälillä 293-320 m läpikotainen muuttuminen, moninkertainen breksioituminen, huokoiset ja onteloiset jaksot sekä paikoin voimakas kairausnäytteen läpikotainen rapautuminen. Kairausnäyte on myös ehjän kiven osalta jaksossa hematiittipirotteinen siten, että kairausnäytteen mafiset mineraalit ovat osittain hematiitin ja muiden rautamineraalien korvaamia tai syrjäyttämiä ja näyte on hematiittijuonien breksioimia. Voimakkaimmin muuttuneessa osassa rakotäytteet ovat paksussa ruosteessa ja kivi lähes täydellisesti hematiittiutunut. Kairausnäytteessä on lisäksi kolme muuta lyhyttä hematiittiutunutta jaksoa syvyysväleillä 577-579 m, 65-653 m ja 783-786 m. 3.2.5 Reikä KI-KR3 Kairausreikä KI-KR3 (0-300,43 m) on kairausraportin (Niinimäki 997) mukaan lävistänyt kuusi tiheärakoista reikäosuutta, jotka kaikki ovat murrosrakenteisia (Rilll). Näytehukkaa oli yhteensä 0,32 m, josta 0,5 m syntyi kahden murutäytteisen raon huuhtoutumisen takia sekä 0,7 m kairausteknisistä syistä. Kairauksen huuhteluveden sekä paine että määrä kohosivat tasaisesti kairaussyvyyden lisääntyessä. Sen sijaan huuhteluvettä ei palautunut maanpinnalle 84,30 m:n kairaussyvyyden alapuolelta, jossa on hiekkainen mururako. Reiän KR3 rikkonaisuusjaksot ovat tyypillisesti hyvin lyhyitä, alle metrin pituisia lävistyksiä. Yhteensä rikkanaisia osuuksia lävistettiin 4,8 m eli,6 o/rj kokonaisnäytemäärästä. Kallion pintaosalle tyypillinen avorakoilu ulottuu 07 m:n
I 2 syvyyteen asti. Reiän alkuosalla kallion keskimääräinen rakoluku on suuri noin 38 m:n syvyyteen asti. Tämän alapuolella 38-252 m:ssä rakoluku on,5 rakoa/m ja syvemmälläkin 252-300 m:ssä vain 2,6 rakoa/m. Kivilajijaksokohtaiset rakoluvut on esitetty taulukossa 2d. Jatkokairauksessa on tavattu syvyysvälillä 320-325 m rikkonaisuus, johon on aiheuttanut kairauksessa näytehukkaa,50 m. Rikkanaiseen jaksoon liittyy voimakas hematiittiutuminen ja rapautumista. 3.3 Vettäjohtava rakoilu 3.3. Yleistä Alustavien paikkatutkimusten yhteydessä vettäjohtavan rakoilun tulkinnassa päähuomio kiinnitettiin pohjaveden virtausta indikoiviin havaintoihin vesiluotaussarjassa. Nyt tulkittavissa mittauksissa on vain yksi reiässä olevan veden lämpötilan ja resistiivisyyden mittaus, joten veden virtaukseen liittyvän rikkonaisuuden paikallistaminen ja luonnehdinta perustuu lämpötilan, veden kokonaissuolaisuuden, omapotentiaalin ja putkiaaltojen vaimenemisprofiilien tarkasteluun (kuvat 6 ja 7) sekä havaintoihin rapautuneista ja avoimista raoista yhdessä uusien virtauseromittausten (Pöllänen & Rouhiainen 997) kanssa. Reikämittauksissa (reiät KR 0 ja KR ) todetut anomaliat on luokiteltu ja koottu raportin loppuosan yhteenvetotaulukkoihin 3-6. Reikien KR 2 ja KR 3 reikämittauksia ei ole tehty, joten näiden reikien tulkinta perustuu kairausnäytteiden tarkasteluun. Reikien KR2 ja KR3 rikkanaiset reikäjaksot on kuvattu taulukoissa 7 ja 8. Seuraavissa luvuissa luonnehditaan anomaalisia reikäsyvyyksiä rei'ittäin. 3.3.2 Reikä KI-KR 0 Reiän yläosan porfyyrisessä granodioriitissa olevat myloniittijaksot eivät erotu geofysiikan reikämittauksissa. Ainostaan syvyydessä 07,90 m todettu täytteincn rako aiheuttaa vähäisen anomalian ominaisvastusmittauksiin. Veden suolaisuusprofiilissa on syvyysvälillä Y - 24 m selkeä anomalia, mutta kairausnäytteessä ei ole tunnistettavia rakoja. Porfyyriscn granodioriitin alapuolella oleva granodioriitti erottuu vähäisenä paikallisena maksimina akustisissa nopeusprofiileissa. Sen alapuolineo porfyyrinen granodioriittijakso on rapautunut ja rikkonainen (kuva 8a).
22 UTHOLOGY FRACTURES, Vm SELF POTENTIAL, mv RE. TEMPERATURE C SAUNITY, mg/ TUBE WAVE, db 00 30-200 -00 40 45 50 00-50 -30-0 0 0 25 250 e =r: 37 5 a 500 625 750 PGRR - I :: PGR nr I GR --- - ) - r!!!= \V --- -'! u F-- --- -:5I '... tj.; "'! 5!-- - t--,_ f-' - -.,; t f--;-- f=- -r---: r- '--: -- -..:. --- R. - - ir } - } ) } '--- t- --- r-- -- --- f-- r=k Kuva 6. Kivetyn kairanreiän KI-KR 0 kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen yhteinen rakoluku sekä omapotentiaali, reiässä olevan veden suolaisuus. redusoitu lämpötila ja akustisesta luotauksesta määritetty putkiaaltojen vaimeneminen. Selkeitä vedenjohtavuusanomalioita reikämittauksissa ei ole. Vähäisiä anomalioita on syvyysväleillä 35-4, 209-20 ja 47-480 m. f=-... : F--- j;;=-! --- f--- t- f-- II'- f-
,_ 0 25 250 E 375 UJ Q 500 625 750 UTHOLOGY PGR PGAOR -:-----:- R s::s6 S% GRR GR ''" is.i 23 FRACTURES (OP.&FILU,Vm SELF POTENTIAI.. mv RE. TEMPERATURE, C SAUNITY, rng/ 00 30-00 0 00 40 50 00 50 $ ' J..., - 5- - = i :::J.J..A.iiip =? ;;;;:==!.. ;,;,;;; >.. P- F- =-- [;;;;; - i - j» - 3::- l J l, ""'!: TUBE WAVE, db -50-30 -0 0 - R== --=r- 4 - ;;;:=-- l.., --=;=- F f..: - r = lit Kuva 7. Kivetyn kairanreiän KI-KRJJ kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen yhteinen rakoluku sekä omapotentiaali, reiässä olevan veden suolaisuus, redusoitu lämpötila ja akustisesta luotauksesta määritetty putkiaaltojen vaimeneminen. Huomattavimmat vedenjohtavuusanomaliat ovat reiän yläosassa syvyyden 220 m yläpuolella sekä syvyysvälillä 40-445 n. l
24 Syvyysvälillä 34-42m ovat reiän selkeimmät minimit Wenner-ominaisvastusprofiilissa (34-39 m:ssä) ja P-aallon nopeudessa (35-42 m:ssä). Samoin reiän suurin vedenjohtavuus 2,55E-06 m/s on todettu 38-40 m:ssä, mutta tämän viereisissä mittausväleissä ei ole todettu vedenjohtavuutta. Kairausnäytteessä on 35 m:n alapuolella muutamia ruosteisia rakoja sekä avautumattomia rakopintoja. Kivilajia kuvaavissa neutroni- ja tiheysprofiileissa on graniittiin viittaavat tasaiset tasonmuutokset, mutta tällä syvyysvälillä porfyyrinen granodioriitti on myloniittiutunut. Syvyysvälillä 35-42 m kairausnäyte on paikoin rapautunut. Vedenjohtavuuden kannalta merkittävin lienee 39,20 m:ssä tavattu ruosteinen mururako. Syvyysvälin 69-83 m hienorakeisessa tummassa kivilajijaksossa on kairausraportissa todettu kaksi Rilll-tyypin rikkonaisuusjaksoa 73,8-73,90 ja 78,55-79,66 m:ssä. Näistä ylemmän kohdalla kairaus on edennyt kairauksen suuntaisen raon tuntumassa70,50 m:stä alkaen. Rikkonaisimmalla kohdalla näytteessä on 2-3 vierekkäistä rakoa, ruosteisia rakopintoja ja osin avautumattomia rako ja. Samoin syvyysvälillä 78-80 m on 2-3 vie- rekkäistä reiän suuntaista täytteistä rakoa, joiden rakopinnoilla ei ole ruosteisuutta. Molempien rikkonaisuusjaksojen kohdalla reiän halkaisija on laajentunut. Ominaisvastusprofiileissa on laaja minimi syvyysvälillä 70-83 m. Wenner-järjestelmän ominaisvastusmittauksessa on pienin arvo 73-75 m:ssä ja vähäisempi anomalia 78 m:ssä. Veden suolaisuusprofiilin gradientti muuttuu alemman jakson kohdalla 80 m:ssä (kuva 8a). Molempien rikkonaisuuksien kohdalla on vähäistä (E-09 m/s) vedenjohtavuutta 72-74 ja 78-80 m:n mittausssyvyyksissä. Taulukossa 3 molempiin rikkonaisuuksiin liittyvät anomaliat on luetteloitu erikseen, mutta ne on ne tulkittu ja varjostcttu yhtenäiseksi rikkonaisuusjaksoksi. Syvyysvälillä 205-25 m on selkeä minimi kaikissa ominaisvastusmittauksissa. P-aallon nopeudessa on sen sijaan terävä minimi 208-20 m:ssä (ks. kuva 8a) korostaen syvyysvälin 209,44-209,6 m lievästi rapautunutta Rilll-tyypin rikkonaisuusjaksoa, joka on ainoa rikkonaisuuteen viittaava piirre neutronisuhteen (ks. kuva 4) profiilissa. Rikkonaisuuden lisäksi kairausnäytteessä on reiän suuntaisia haarniskarakoja syvyysvälillä 208-23 m. Suolaisuusmuutos ja mitattu (7,38E-08 m/s) vcdcnjohtavuus 208-20 m:ssä kuvastavat jakson hydrologista merkitystä.
25 Syvyysvälillä 222-226 m on kaksiosainen selkeä minimi Wenner-järjestelmän ominaisvastusmittauksessa sekä suolaisuusmuutos 227 m:ssä. Syvyysvälin kairausnäytteestä on tunnistettavissa kaksi rakoa (mururako 223,95 m:ssä ja täytteinen haarniskarako 225,20 m), jotka saattavat aiheuttaa edellämainitut anomaliat. Syvyysvälillä 235-250 m on laaja minimi ominaisvastusmittauksessa, jossa erottuu Wenner-järjestelmällä kolme erillistä minimiä 237-239, 243-244 ja 248-249 m:ssä. Anomalioiden kohdilla on yksittäisiä täytteisiä rakoja (kuva 8a). Alimman jakson kohdalla on 6 rakoa -2 cm:n välein. Sen kohdalle on raportoitu Rilll-tyypin rikkonaisuusjakso syvyysvälille 249,22-249,44 m. Suolaisuustaso muuttuu asteittain syvyysvälillä 80-260 m. Alimmat selkeät tasonmuutokset ovat 239, 252 ja 259 m:ssä. Kairausnäytteessä ei kuitenkaan ole 25-263 m:ssä kuin yksi täytteinen ja yksi tiivis rako noin 254 m:ssä. Eromittauksissa ei ole havaittu vedenjohtavuutta tässä syvyysvälissä. Syvyysvälillä 308 309 m on pitkä reiän suuntainen täytteinen haarniskarako. Ilmeisesti sen kohdalla on vähäistä (.2 E-09 m/s) vedenjohtavuutta 306-308 m:n mittaussyvyydessä. Ominaisvastusprofiileissa on vähäinen anomalia tässä syvyydessä ja hieman suurempia vastaavien rakojen kohdilla mm. 277 ja 3-37 m:ssä. Yksittäisiä täytteisiä rakoja on 36-324 m:ssä, joista jokin saattaa olla aiheuttanut huuhteluvesimäärän muutoksen noin 320 m:ssä. Yksittäiset raot 359, 426, 475-480 ja 496 m:ssä sekä vähäinen rapautuminen 339 m:ssä näkyvät ominaisvastusprofiileiden vähäisinä anomalioina reiän alaosassa. Syvyysvälillä 47,58-480,4 m on runsaasti täytteisiä haarniskarakoja. Näistä ylin (47,58 m:ssä) on murutäytteinen. Jakso erottuu laajana heikkona miniminä ominaisvastusmittauksessa ja vähäisenä miniminä P-aallon nopeudessa (kuva 8b ). Eromittauksissa on todettu vähäistä (E-09 m/s) vedenjohtavuutta kolmessa peräkkäisessä mittausvälissä 472-478 m:ssä. HTU-laitteella erottuu sama syvyysväli, mutta lasketut vedenjohtavuudet ovat hieman suurempia, suurimmillaan 2,8E-08 m/s alimmassa vettäjohtavassa mittaussyvyydessä 476,73-478,73 m:ssä. Kairauksen yhteydessä on raportoitu kaksi Rilll-tyypin rikkonaisuusjaksoa 475,44-476,89 ja 477,86-478,52 m:ssä. Todennäköisesti reiän suuntainen rakoilu on särkenyt kairausnäytcttä enemmän kuin kallion tiheärakoinen rikko-
(f3 0... (!J _o 0 --------------------.-------------------,--------------------. a --+-------L-HHr---- 0 2 (/) (_.; z :::> oo r ----------------------------------------r------------------- E ;c;: () w a: 0 -------------4-------------,rrr------+--------------- 0 <{ OWl_ll ll--_lllw--_n_lill-ill--u _n > (!J 0 -' 0 :r: - :=:J 0 0 0 lf") 26 w 'Hld30 Kuva 8a. Reiän KI-KRI 0 yläosan vesipitoista rikkanaisuurta kuvastavia projiileja: syvyyksien 34-42, 205-25 rikkonaisuusjaksoihin liitvy pohjaveden virtausta kuvaavia anomalioita. 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0..... 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ro,_----------------------------------------------------., a... <.!'.o g r------------------+--------------------4-ru--------------- (/) (!) z ::::::> oo -------------------+--------------------+------------------- 0 m-------------- E z ::J <O U) ro-------------------+--------------------+------------------- 0 ("") j < -------------------+------------ w - 0 a... w (/) -------------------+------------------4-------------------.0 or--------------------+-------------------------------------- U5 0 g5q a... 0---------+------,_-------------- E ";::::- (/) w 0 a: ("") 0 r--------------------+---------------------+-------------- ;?_ or---------j------+-------------------------------- > <.!' 0 _ 0 :::r:: - ::J 0 0........ 27 0 0 w 'Hld3a 0 0... Kuva 8b. Reiän KI-KRJO vesipitoista rikkonaisuutta kuvastavia projiileja: syvyysvälin 470-480 m rakoiluun liittyy heikkoja pohjaveden virtausta kuvaavia anomalioita.