Työ raportti- 9 7-1 6 II Aänekosken Kivetyn kairausnäytteen. KI-KR 11 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Seppo Suoperä Olavi Taikina-aho Kivitieto Oy Heinäkuu 1997 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 3719
TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie 1 905700ULU TAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 Helsinki TAUSNUMERO: TAAJAN YHDYSHENKILÖT: 9543/97 /MVS k FK Margit Snellman r : a._ ctc L'--- 'r 0 J ( FM Nina Sacklen Posiva Oy Saanio & Riekkola Oy.. --'- -- KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI-97-16 ÄÄNEKOSKEN KIVETYN KAIRAUSNÄYTTEEN KI-KRll PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT VASTUULLISET TEKIJÄT:!e-,p;rt' Seppo Gehör FT, geologi ;J / - - -. vc-= -... Aulis Kärki FT, geologi ///. a_.._._a... Olli Taikina-aho FM, geologi
Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
3 ÄÄNEKOSKEN KIVETYN KAIRAUSNÄ YTTEEN KI-KRll PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa (tilaus 9543/97/MVS) esitetään kairausnäytteen KI-KR11 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Kairausnäytteiden petrografinen kartoitus on tehty silmämääräisesti. Kivien tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja modaalinen mineraalikoostumus pistelaskuria käyttäen. Kokokivianalyysit on teetetty kanadalaisessa XRAL-laboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla, neutroniakti vaatioanal ysaattorilla, LECO-rikkianal ysaattorilla sekä ioniselektii visillä elektrodeilla. Rakomineraalit on identifioitu silmämääräisesti sekä tarvittaessa stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria käyttäen. Petrografisten ominaisuuksiensa ja kokokivenkemiallisen koostumuksensa perusteella kairausnäytteen kivilajit luokittuvat kolmeen ryhmään: granodioriittiyksikköön, punaisiin kaligraniitteihin ja myloniittisiin granitoideihin. Granodioriittiyksikköön lukeutuvat kivilajit ovat harmaita, joskus violetinsävyisiä ja kokonaisuutena verrattain tummia kivilajeja. Raekooltaan ne ovat keski- tai karkearakeisia ja tekstuuriltaan porfyyrisiä. Modaalisen mineraalikoostumuksen perusteella kairausnäytteestä analysoidut kivilajit ovat kvartsirikkaita granitoideja; graniitteja, tonaliitteja, mutta useimmin kuitenkin granodioriitteja. Näytteiden plagioklaasin An-pitoisuus vaihtelee 20-27 %:iin. Graniittiset kivilajit ovat keski- tai karkearakeisia, punaisia tai harmaita ja tasarakeisia kaligraniitteja, joihin sisältyy runsaasti kalimaasälpää. Biotiittia ja sarvivälkettä näihin sisältyy tyypillisesti korkeintaan 5-10 %. Graniittien plagioklaasirakeet ovat koostumukseltaan oligoklaasia. Hiertyneet granitoidit ovat läpikotaisesti deformoituneita ja niissä on havaittavissa läpikotainen myloniittinen foliaatio. Osittain ne ovat silmägneissimäisiä. Tutkimusalueen kivilajit ovat CaO/alkali-suhteidensa perusteella alkalisluonteisia. Petrogeneettisillä erotteludiagrammeilla granitoidit luokittuvat analysoitujen hivenalkuainepitoisuuksiensa perusteella vulkaanisen kaaren granitoidien tai mantereen sisäisten granitoidien tyyppisiksi muodostaen kaksi magmakivisarjaa. Kairausnäytteen KI-KR11 rakomineraalit koostuvat kalsiitin, rautakiisujen, rautahydroksidien, savimineraalien ja kvartsin muodostamista kokoonpanoista. Alueelta on identifioitu 9 eri rakomineraaliseuruetta, joista tässä kairausnäytteessä on tavattu seuraavat: Kalsiittiseurue; kaisiitti -rautakiisuseurue; kaisiitti -savimineraaliseurue; kaisiittirautahydroksidiseurue; kalsiitti-rautakiisu-rautahydroksidi-savimineraaliseurue; kalsii tti-rautahydroksidi -savimineraaliseurue; kaisiitti-rautahydroksidi -savimineraaliseurue; rautahydroksidi-savimineraaliseurue; rautakiisu-savimineraaliseurue; rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraaliseurue. Kaisiitti sekä rautahydroksidit ovat yleisimmät rakomineraalit Kalsiittia tavataan kairaussyvyydeltä n. 130 m alaspäin. Kalsiitin ohella on röntgendiffraktiomäärityksillä tunnistettu sideriittiä useista raoista kairauksen alkuosassa, aina syvyydelle 119 m saakka. Savimineraalien esiintyminen on runsainta syvyysvälillä 50-320m. Rautahydroksideja esiintyy kairauksen alkuosassa aina syvyydelle 155 m saakka, jonka jälkeen niitä on myloniittisen kivenyhteydessä kairaussyvyydellä 441-443 m. Kvartsiutumisesta on satunnaisia havaintoja kairauspituuksilta n. 300m, n. 540 mja 560 m. A vainsanat: Paleoproterotsooinen, graniitti, granodioriitti, mineralogia, petrologia, matala lämpötila, rakomineraali
KIVETTY, ÄÄNEKOSKI: PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRAC TURE MINERALS IN THE KI-KRll DRILL CORE SAMPLES ABSTRACT 4 The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill core KI-KR11 from the Kivetty research area are presented in this report (order 9543/97/MVS of Posiva Oy). The petrographical mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of the rock samples were determined by polarization microscopy. The whole rock analyses were carried out at the XRAL laboratory (Canada) using an X-ray spectrometer, neutron activation analyser, LECO sulphur analyser and ion specific electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and by stereo microscopy and X-ray diffractometry. The granitoids of the drill core can be assigned into three classes according to their petrographical features and whole rock compositions: a granodiorite unit, red potassium granites and mylonitic granitoids. The granitoids of the granodiorite unit are grey and relatively dark rocks, occasionally with a violet tone. They are frommedium to coarsegrained and typically porphyritic in texture. Granodioritic modal mineral compositions are most characteristic of this unit, but the samples of this unit can be also tonalitic or granitic. The An content of the plagioclase is between 20 and 27 %. Thered potassium granites are medium to coarse-grained and even-grained in texture. They typically contain from 5 to 10 % mafic minerals, and their plagioclase is oligoclasic. The granitoids show alkaline affinity in their CaO/total alkali ratio and belong to the classes of volcanic arc granitoids (VAG) or within plate granitoids (WPG) in petrogenetic discrimination diagrams based on trace element concentrations. Themost common fracture minerals in drill core KI-KR11 are calcite, Fe-sulphides, Fehydroxides, clay minerals and occasionally quartz. These can be classified into eleven assemblages: calcite; calcite - clay minerals; calcite - Fe-sulphide - Fe-hydroxide- clay minerals; calcite- Fe-hydroxide minerals; calcite- Fe-sulpide minerals; calcite- Fehydroxide- clay minerals; Fe-hydroxide- clay minerals; Fe-sulphide- clay minerals; Fe-hydroxide - Fe-sulphide - clay minerals and Fe-hydroxide - Fe-sulphide - clay minerals. The Fe-hydroxides (mostly goethite and limonite) are abundant above drilling depths of ca. 160 m but they have been found with mylonitic rocks in drilling depths of 441-443 m. Calcite is one of the most common fracture minerals, and although it is absent in the samples from above a depth of 130 metres, it can be found as widely distributed in the remaining part of the samples. Besides calcite, siderite has been identified in several XRD-analyses from drilling depths less than 120m. Fe-sulphides are present in drilling depths of 120-165m and 220-227m as well as 411-439 m. Quartz-bearing fractures are rare in this drill core. Most common clay minerals identified in the fractures are kaolinite, montmorillonite and smectitic clay mineral mixtures, which can be found at all depths. Keywords: Palaeoproterozoic, granite, granodiorite, mineralogy, petrology, low temperature, fracture mineral.
5 SISÄLLYSLUETTELO: TIIVISTELMÄ....................................................... 3 ABSTRACT... 4 SISÄLLYSLUETTELO................................................ 5 1 JOHDANTO..................................................... 6 1.1 Tutkimusalue.............................................. 6 1.2 Tutkimuksen tavoite........................................ 6 1.3 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit................ 8 1.4 Suoritetut tutkimukset, tutkimusmenetelmät ja lähtömateriaalit...... 8 2 KAIRAUSNÄ YTE KI-KR11....................................... 11 2.1 Kivilajit ja petrografiset yleispiirteet........................... 11 2.1.1 Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri............... 18 2.1.2 Mineraalikemia....................................... 21 2.2 Kokokivikemia........................................... 24 2.3 Rakomineraalit........................................... 28 2.3.1 Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä.................. 28 3 YHTEENVETO... 32 KIRJALLISUUS... 41 LIITE... 43
6 1 JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n ydinvoimalaitosten jätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. PosiOy huolehtii tähän liittyvistä tutkimuksista. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset on aloitettu 1993, ja niitä tehdään Kuhmon Romuvaaran, Äänekosken Kivetyn ja Eurajoen Olkiluodon alueilla vuoteen 2000 saakka. Lisäksi Loviisan Hästholmenin alueella aloitettiin tutkimukset vuoden 1997 alussa. Tässä raportissa (tilaus 9543/97/MVS) esitetään Kivetyn tutkimusalueelle vuonna 1996 kairatuo reiän KI-KR11 näytteiden petrologisten tutkimusten tulokset sekä rakomineraalitutkimusten tulokset. 1.1 Tutkimusalue Kivetyn tutkimusalue sijoittuu Äänekosken Konginkankaalle, valtatie 4:n länsipuolelle lähelle Saarijärven ja Äänekosken rajaa. Alue on pinta-alaltaan n. 9 km 2 ja geologisesti se sijoittuu ns. Keski-Suomen granitoidikompleksin alueelle. Tutkimusalueelle on kairattu 11 syvää kallionäytekairausreikää, joiden sijaintipisteet ja tutkimusalueen geologiset yleispiirteet on esitetty kuvassa 1.1. 1.2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut kartoittaa kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit, kuvata niiden petrografiset ja mineralogiset ominaispiirteet sekä selvittää valittujen näytteiden kokokivenkemiallinen koostumus samoinkuin kartoittaa matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen hyvin vettä johtaviin vyöhykkeisiin. Toimeksiannon sisältö on kuvattu yksityiskohtaisesti tilauksessa 9543/97/MVS.
7 MITTAKAAVA 1 :20 000 D MERKINTÖJEN SELITYKSET Kvartsimaasälpäliuske - Gabro Porfyyrinen granodioriitti D D Porfyyrinen graniitti Granodioriitti - Graniitti - Amfiboliitti Kallionäytekairaus (KR) Kuva 1-1. Kivetyn tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kairanreikien sijainti pisteet.
1.3 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit 8 Kivetyn tutkimusalue sijoittuu Keski-Suomen granitoidikompleksin alueelle. Tämä koostuu erityyppisistä syn- ja late- ja postorogeenisista granitoideista (Nurmi & Haapala 1986). Granitoidien iät vaihtelevat 1930 Ma:n ja 1770 Ma:n välillä, ja tyypilliseltä kemialliselta koostumukseltaan ne ovat alkalisluonteisia ja petrogeneettisesti ns. 1- ja S tyyppisiä (Huhma 1986, Nurmi & Haapala 1986, Vaasjoki & Sakko 1988, Saksa et al. 1993). Kivetyn tutkimusalueelia pääkivilajit ovat porfyyrisiä tai joskus tasarakeisia granodioriitteja ja graniitteja (Anttila et al. 1992). Alkalisluonteisten granitoidien yhteydessä esiintyy myös muun koostumuksisia differentiaatteja, jotka voivat luokittua mineraalikoostumuksensa perusteella mm. tonaliiteiksi ja kvartsimontsoniiteiksi. Keskeisimpien ominaispiirteittensä perusteella kairausnäytteiden kivilajit on jaettu kahteen pääryhmään, granodioriittiyksikköön ja graniittiyksikköön (Gehör et al. 1995, 1996). Näihin kuuluvien kivilajien lisäksi tavataan vähäisempinä osueina gabroidisia juoni- ja syväkivilajeja sekä eri tyyppisiä paragneissejä. Granodioriittiyksikköön kuuluvat kivilajit ovat tutkitussa kairausnäytteessä tyypillisesti porfyyrisiä ja väriltään harmaita tai violetin sävyisiä. Graniitit ovat puolestaan keski- ja tasarakeisiaja vain satunnaisesti porfyyrisiä. Jotkut graniittimuunnokset ovat selvästi suuntautuneita ja piirteiltään myloniittisia. Tässä kairausnäytteessä tavataan lisäksi harmaansävyisiä, koostumukseltaan graniittisia kivilajeja. 1.4 Suoritetut tutkimukset, tutkimusmenetelmät ja lähtömateriaalit Petrografinenkartoitusjanäytteenotto on tehty 12.3. -14.3. 1997 Geologian tutkimuskeskuksen Lopen kairasydänarkistossa. Kartoituksen ja näytteenoton on suorittanut FT A. Kärki. Yksityiskohtaisempiinjatkotutkimuksiin on valittu näytteitä siten, että ne edustavat mahdollisimman laajaa ja tyypillistä osaa kairausnäytteestä. Valituista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet, joiden kokonaismäärä on 8 kpl. Kiillotetut ohuthieet on valmistanut Oulun yliopiston geotieteiden ja tähtitieteen laitoksen hielaboratorio. Kivien tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja modaalinen mineraalikoostumus pistelaskuria käyttäen. Mikroskooppimääritykset ovat FT S. Gehörin tekemiä. Mineraalikoostumus on määritetty laskemalla viisisataa pistettä kustakin ohuthieestä. Kokokiven kemiallinen koostumus on määritetty samoista näytekappaleista kuin mineraalikoostumus. Kokokivianalyysit on tehnyt kanadalainen XRAL-laboratorio käyttäen röntgenfluoresenssianalysaattoria (XRF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (INAA), rikkianalysaattoria (LECO) sekä ionispesifisiä elektrodej a sovittujen alkuainepitoisuuksien
määrittämiseen. Analyysiaineiston käsittelyn on suorittanut S. Gehör. 9 Rakomineraalikartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet S. Gehör, A. Kärki ja FM S. Suoperä ja FM 0. Taikina-aho. Rakomineraalit on identifioitu silmämääräisesti sekä tarvittaessa stereomikroskooppia käyttäen. Rakotäytemineraaliseurueista on otettu näytteitä XRD-määritystä varten identifioinnin varmistamiseksi. XRD-analyysit on tehnyt 0. Taikina-aho Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksella. Aineiston käsittelyn ovat suorittaneet S. Gehör ja S. Suoperä. Kartoitusavustajina ovat toimineet LuK Sauli Kallio, LuK Sanna Riikonen, LuK Heikki Pirinen ja Antero Taikina-aho. He ovat myös vastanneet myös kartoitusaineiston aineiston puhtaaksikirjoittamisesta. Rakomineraalien tunnistaminen on tehty silmämääräisesti ja tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla ja röntgendiffraktometrilla (XRD). V aiokuvia tyypillisistä rakomineraaleista on esitetty työraportissa Gehör et al. (1995). Kivetyn tutkimusalueen rakomineraalitutkimuksissa esille tulleet tyypillisimmät rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: Kaisiitti Sideriitti Rautakiisut: Rautahydroksidit: Rautaoksidit: Savimineraalit: Apofylliitti Laumontiitti Kvartsi (CaC0 3 ) (FeC0 3 ) magneettikiisu (Fe 1 _xs) ja rikkikiisu (FeS 2 ) götiitti FeO(OH) ja Iimaniitti FeO(OH)*nH 2 0 hematiitti F e 2 0 3 illiitti KAliSi 3 Al0 10 )0H 2 montmorilloniitti Na(Al, Mg) 8 (Si 4 0 10 ) 4 (0H) 8 *nh 2 0 kaoliniitti Al 2 Si 2 0 5 (0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja) KcalSi 4 0 10 ) 2 F* 8H 2 0 Ca( Al 2 Si 4 0 12 )* 4 H 2 0 (Si0 2 )
10 Alueen kairausnäytteet on jaettu eri syvyysvyöhykkeisiin niiden sisältämien rakomineraaliseurueiden perusteella. Luokittelu on tehty tavallisimpien ja runsaimpina esiintyvien mineraalispesiesten mukaan. Rakomineraaliseurue on keinotekoisesti määrätty nimike mineraaliryhmälle, joka esiintyy kairausnäytteen tietyllä rakopinnalla tai koostuu vierekkäisten rakopintojen sisältämistä rakomineraaleista. Rakomineraaliseurueeseen kuuluvat mineraalit eivät välttämättä ole fyysisesti kontaktissa tai kemiallisesti tasapainossa keskenään. Niiden synnyn ei tarvitse olla samanaikainen. Tässä kartoituksissa esille tulleet mineraaliseurueet ovat: Kaisiittiseurue Kalsiitti-rautakiisuseurue Kalsii tti -sa vimineraaliseurue Kalsiitti-rautahydroksidiseurue Kalsii tti-rautakiisu-rautahydroksidi -sa vimineraaliseurue Kalsiitti-rautahydroksidi-savimineraaliseurue Kalsii tti -rautahydroksidi-sa vimineraaliseurue Rautah ydroksidi -savimineraaliseurue Rautakiisu -savimineraaliseurue Rautahydroksidi-rautakiisu -savimineraaliseurue Savimineraaliseurue Rakomineraalikuvausten yhteydessä esitetyt vedenjohtavuusarvot perustuvat raporttiin Pöllänen & Rouhiainen ( 1996). Esitetyt rakoluvut perustuvat kairausraporttiin Rautio ( 1996). Vertailumateriaalina käytetyt maankuoren yleiset koostumusarvot perustuvat teokseen Taylor & McLennan ( 1985) ellei toisin ole ilmoitettu.
11 2 KAIRAUSNÄ YTE KI-KR11 Kairanreikä KI-KR11 sijaitsee Kivetyn tutkimusalueen eteläosassa (kuva 1.1 ). Kairauksen lähtösuunta on 300 ja -kaltevuus on 74,7 (Rautio 1996). 2.1 Kivilajit ja petrografiset yleispiirteet Kairausnäytteen KI-KR11 hallitsevana kivilajina kairaussyvyydellä 40-160 m ovat punaiset graniitit, jotka kuuluvat ns. graniittiyksikköön (Gehör et al. 1995). Syvempänä niitä tavataan lyhyempinä jaksoina. Graniitit ovat tyypillisesti keski- tai karkearakeisia kivilajeja, ja sisältävät mafisia mineraaleja yleensä vain vähän. Osaksi ne ovat deformoitumattomia ja suuntautumattomia, mutta osaksi hiertyneitä myloniitteja tai silmägneissejä. Silmämääräisesti merkittävin ero graniittien ja alla kuvattujen granodioriittiyksikön kivilajien välillä on mafisten mineraalien määrässä. Syvyysväleillä 166-212m, 295-340 mja 386-560 m ovat hallitsevina harmaanvioletit, granodioriiteiksi nimetyt granodioriittiyksikön (Gehör et al. 1995) kivilajit Ne ovat yleispiirteiltään tummempia, runsaammin biotiittia ja sarvivälkettä sisältäviä kuin graniitit. Kokonaisuudessaan granodioriittiyksikön kivilajit ovat petrografisten yleispiirteittensä ja kemiallisen koostumuksensa osalta suuresti toistensa kaltaisia, vaikka niiden kvartsimaasälpäsuhteet ovatkin vaihtelevia, ja kaikki yksikön kivilajit eivät luokitu granodioriiteiksi. Yksittäisten kivilajinäytteiden nimitys on tehty kvartsi-maasälpäsuhteiden perusteella IUGS :n suosituksen (LeMaitre et al. 1987) mukaan. Tästä kairausnäytteestä tutkitut granodioriittiyksikön kivilajit luokittuvat tonaliiteiksi, granodioriiteiksi ja kvartsirikkaiksi granitoideiksi. Yksikön kivilajit ovat primäärisesti poikkeuksetta porfyyrisiä. Usein ne ovat deformoitumattomia ja suuntautumattomia, mutta niitä tavataan myös deformoituneina. Edellisten lisäksi KI-KR11 esiintyy harmaita granitoidisia kivilajityyppejä, yksi amfiboliitti/metadiabaasijuoni sekä kapea myloniittinen sauma. Kivilajien esiintymisjaksot on esitetty yksinkertaistetussa graafisessa muodossa kuvassa 2.1 ja yksityiskohtaisemmin taulukossa 2.1.
12 100 200 300 400 m Granodioriitti mm Graniitti 500 111 Harmaa graniitti/ granitoidi Amfiboliitti/metadiabaasi [, Myloniitti/kataklastiitti 600 Kuva 2.1. Kairausnäytteen KI-KRll kivilajit
13 Taulukko 2.1. Kairausnäytteen KI-KR 11 kivilajit Kairauss v. (m) 41,00-72,30-77,20-88,95-90,60-92,10-97,40-99,80-118,00-121,20-130,20-137,00-137,95-139,05-166,80-212,50-213,45 Kivilajit Alku GRANllTTI, keski-karkearakeinen, silmäkkeinen, heikosti suuntautunut ja heikosti porfyyrinen. GRANllTTI, keskirakeinen, suhteellisen homogeeninen, vaalea ja vaihtelevassa määrin suuntautunut. GRANllTTI, heikosti porfyyrinen, heikosti silmäkkeinen, sisältää halkaisijaltaan 1,5 cm:n mittaisia maasälpärakeita. GRANllTTI, keskirakeinen, homogeeninen, vaalea ja osin suuntautunut. GRANODIORllTTI, porfyyrinen, sisältää suuria, läpimitaltaan 1-2 cm hajarakeita. GRANllTTI, keski-karkearakeinen, punainen, heikosti porfyyrinen, suuntautunut. GRANllTTI, pieni-keskirakeinen, suuntautunut ja osin myloniittiutunut. GRANllTTI, keski-karkearakeinen, punainen, silmäkkeinen tai heikosti porfyyrinen, silmäkkeet läpimitaltaan noin 1,0 cm. GRANllTTI, selvästi porfyyrinen, suuntautumaton, hajarakeet läpimitaltaan 1-2 cm. GRANllTTI, keski-karkearakeinen, punainen, silmäkkeinen tai heikosti porfyyrinen, silmäkkeet läpimitaltaan noin 1,0 cm. GRANllTTI, selvästi porfyyrinen, suuntautumaton, hajarakeet läpimitaltaan 1-2 cm. GRANllTTI, heikosti suuntautunut ja epäselvästi porfyyrinen. GRANllTTI, keskirakeinen, selvästi suuntautunut, vaalea. GRANllTTI, keski-karkearakeinen, heikosti suuntautunut ja heikosti porfyyrinen. GRANODIORllTTI, homogeeninen, keskitumma, suuntautumaton Ja porfyyrinen. GRANODIORllTTI, keskirakeinen, suuntautunut, homogeeninen, alakontaktistaan voimakkaammin hiertynyt ja suuntautunut.
14 Taulukko 2.1. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kivilajit - 223,10 AMFIBOLIITTIIMET ADIABAASI, hienorakeinen, suuntautunut ja paikoin raitainen. Kontaktit n. 45 o kulmassa ja voimakkaasti hiertyneet. -225,65 GRANODIORIITTI, karkearakeinen, osin porfyyrinen, osin silmäkkeinen, jossa vaalean. 20 cm pegmatiittijuoni. - 228,30 GRANODIORIITTI, pieni-keskirakeinen, paikoin selvästi suuntautunut, silmäkkeinen ja paikoin homogeeninen. - 234,50 GRANODIORIITTI, keski-karkearakeinen, porfyyrinen, hajarakeet läpimitaltaan 1-2 cm. - 249,00 GRANIITTI, pieni-keskirakeinen, heikosti suuntautunut, homogeeninen. Paikoin punertava selvästi graniittinen, paikoin harmahtava granodioriittinen, alaosastaan graniittinen ja punainen. - 269,60 GRANIITTI, keski-tasarakeinen, harmaa, vaihtelevasti suuntautunut. Kivessä on yksi noin 1 m:n mittainen porfyyrinen granodioriittijakso. - 295,75 GRANODIORIITTI, karkearakeinen, porfyyrinen, hajarakeet läpimitaltaan 0,5-1,5 cm. Alakontakti 45 o kulmassa ja terävä. - 305,45 GRANIITTI, keski-tasarakeinen, harmaa, vaihtelevasti suuntautunut. Alakontakti on 50 o kulmassa ja terävä. -318,20 GRANODIORIITTI, karkearakeinen, porfyyrinen, hajarakeet, läpimitaltaan 0,5-1,5 cm. Alakontakti jyrkästi vaihettuva mutta ei tektoniselta tai selvästi leikkaavalta vaikuttava. - 323,35 GRANIITTI, keski-tasarakeinen, harmaa, vaihtelevasti suuntautunut. Alakontakti on terävä. - 332,70 GRANODIORIITTI, karkearakeinen, porfyyrinen, hajarakeet läpimitaltaan 0,5-1,5 cm. Alakontakti terävä, ja kivi punertava, graniittimainen.
15 Taulukko 2.1. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kivilajit - 342,05 GRANIITTI, keskirakeinen, harmaa, homogeeninen ja heikosti suuntautunut. - 344,50 GRANODIORIITTI-yksikön GRANIITTI, karkearakeinen, porfyyrinen. - 347,70 GRANIITTI, keskirakeinen, harmaa, homogeeninen ja heikosti suuntautunut. Granodioriitti alkupäästään koostumukseltaan graniittinen ja punertava ja sitten muuttuu harmaammaksija loppupäästään viimeiset 3m taas punertava. - 386,00 GRANIITTI, harmaa, paikoin voimakkaasti suuntautunut ja myloniittinen. Paikoin homogeeninen ja suuntautumaton. - 390,35 GRANODIORIITTI, karkearakeinen, porfyyrinen. Granodioriitti, myloniittinen, jossa deformoitumattomia osia. - 396,20 GRANIITTI, jossa pituudeltaan 10-20 cm pitkiä jaksoja (393 m ja 395 m tasoilla) amfiboliittista metadiabaasia (mahdollisesti xenoliitteja). - 400,05 GRANODIORIITTI, jossa keskirakeinen, suuntautumaton, 0,5 m pitkä granitoidijakso. -402,20 GRANIITTI, harmaa, suuntautunut, alakontakti on terävästi 45 o kulmassa. -403,85 GRANODIORIITTI, karkearakeinen ja porfyyrinen. - 407,45 GRANIITTI, keskirakeinen, harmaa ja suuntautunut, jossa muutama 10-20 cm leveä, karkea pegmatiitti. -409,15 GRANODI ORIITTI, karkearakeinen ja porfyyrinen. - 419,70 GRANIITTI, keskirakeinen, harmaa ja suuntautunut, jossa muutama 10-20 cm leveä, karkea pegmatiitti. Alakontakti lähellä porfyyristä granitoidia.
16 Taulukko 2.1. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kivilajit -425,00 GRANODIORllTTI, silmäkkeinen, vain paikoin suuntautumaton ja porfyynnen. -426,00 GRANllTTI, hienorakeinen, myloniittinen, sisältää 0,5-1,0 cm:n läpimittaisia silmäkkeitä. -430,45 GRANODIORllTTI, tumma tyyppi, karkearakeinen, porfyyrinen ja suuntautumaton, jossa läpimitaltaan 1-2 cm:n mittaisia, tummia hajarakeita. -434,40 GRANIITTI, keskirakeinen, harmaa, silmäkkeinen. -435,80 MYLONIITTI, selvästi suuntautunut, joukossa pyöreitä ryynimäisiä vaaleita rakeita. -441,30 GRANODIORIITTI, silmäkkeinen, suuntautunut, hajarakeet läpimitaltaan 1,2 cm:n mittaisia. -442,86 MYLONIITTI, joka vaihettuu alaosassaan ultramyloniitiksi, hienorakeinen, homogeeninen ja punertavanruskea (myloniittinen granodioriitti). -444,00 Ruhjevyöhyke, jossa kappaleet silmäkkeistä granodioriittia ja erilaisia myloniitteja. -488,90 GRANODIORIITTI, keski-karkearakeinen, osin silmäkkeinen, läpimitaltaan 1-2 cm silmäkkeitä sisältävä ja osin homogeeninen, jossa muutamia selviä, 10-50 cm leveitä myloniittisia jaksoja. -491,90 GRANIITTI, keskirakeinen, suuntautunut, harmaa, jossa porfyyrispiirteisiä punaisia graniitti-syeniittijaksoja (ei tummia mineraaleja) satunnnaisesti. Punainen graniitti-syeniitti on leikkaava. -495,55 GRANODIORIITTI, porfyyrinen, jossa hajarakeet ovat läpimitaltaan 0,5-1,5 cm pitkiä, joka vaihettuu pian porfyyrigraniitiksi. Alakontakti terävä, mutta ei leikkaava.
17 Taulukko 2.1. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kivilajit - 500,10 GRANITTTI, harmaa, keskirakeinen ja pääosin suuntautumaton. - 532,45 GRANODIORITTTI, karkearakeinen, paikoin porfyyrinen, osin silmäkkeinen, suuntautunut. Hajarakeet - silmäkeet ovat läpimitaltaan 1-2 cm, alakontakti on terävä ja 30 o kulmassa. - 533,35 GRANIITTI, pieni-keskirakeinen, myloniittinen, selvästi suuntautunut ja paikoin silmäkkeinen. -548,30 GRANODIORITTTI, karkearakeinen, paikoin porfyyrinen, osin silmäkkeinen, suuntautunut. Hajarakeet - silmäkeet ovat läpimitaltaan 1-2 cm. - 556,65 GRANITTTI, harmaa, keskirakeinen, suuntautumaton. Suuntautuneita silmäkkeisiälmylonittisia jaksoja n. 50 % tilavuudesta, jakson alakontakti terävä. -564,30 GRANODIORITTTI, paikoin suuntautumaton, porfyyrinen. Paikoin silmäkkeet suuntautuneita, karkearakeisia, hajarakeet läpimitaltaan 1-2 cm. - 569,75 GRANITTTI, keskirakeinen, harmaa, paikoin punertava. Osin suuntautumaton ja massamainen. -578,60 Granodioriittiyksikön GRANITTTI, porfyyrinen, karkearakeinen, hajarakeet ovat läpimitaltaan 1-3 cm. - 586,80 GRANIITTI, keskirakeinen, suuntautunut, silmäkkeinen, punertavampi kuin edeltävät granitoidit. - 601,03 Granodioriittiyksikön GRANITTTI, porfyyrinen, karkearakeinen, hajarakeet ovat läpimitaltaan 1-3 cm.
18 2.1.1 Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri KI-KR11 :stä on valmistettu kahdeksan ohuthiettä. Granodioriittiyksikköä edustavia näytteitä ovat KI.29, KI.32, KI.33 ja KI.34. Näyte KI.27 edustaa silmägneissimäistä punaista graniittia, Kl.28 porfyyristä graniittia, KI.31 keskirakeista graniittia ja KI.30 metadiabaasi/amfiboliittikiveä. Näytteiden modaaliset mineraalikoostumukset on esitetty taulukossa 2.2. Kuvassa 2.2 on esitetty näytteiden kvartsimaasälpäsuhteet (QAP) ja nimitysperusteet (LeMaitre et al. 1987). Granodioriittiyksikön kivilajit Yksikköä edustavat näytteet ovat KI.29 ja Kl.32, Kl.33 ja Kl.34. Niistä näyte KI.29 on graniittinen, näyte KI.32 kvartsirikas granitoidi, näyte Kl.33 tonaliitti ja näyte Kl.34 granodioriitti (kuva 2.2). Näytteiden KI.32 ja KI.33 luokittelu QAP-diagrammilla on ongelmallista. Kummassakin kivessä on biotiittia ja sarvivälkettä n. 35 %, joten ne edustavat granodioriittiyksikön mafisia variantteja, ja näin niiden QAP-luokitelussa saarnat nimet ovat harhaanjohtavia. Tekstuuriltaan kaikki tutkitut näytteet ovat porfyyrisiä. Hajarakeet tai raekasaumat ovat 1-2 cm:n läpimittaisia ja koostuvat lähinnä kalimaasälvästä ja plagioklaasista. Kalimaasälpä esiintyy satunnaisen muotoisina rakeina, joihin sisältyy sulkeumina usein pyöreäpiirteisiä plagioklaasirakeita ja vähäisesti pertiittisuotaumia. Joskus plagioklaasirakeet esiintyvät yli 5 mm:n läpimittaisina, osittain omamuotoisina rakeina ja voivat sisältää antipertiittiä. Rakeet ovat tyypillisesti jossain määrin vyöhykkeellisiä, mutta joskus suuretkin rakeet ovat täysin homogeenisia. K vartsi esiintyy suurina, 4-6 mm:n Q läpimittaisina rakeina tai pienirakeisena, granoblastisena massana muodostaen useiden millimetrien läpimittaisia kasaumia mafisten mineraalirakeiden lomaan. Kvartsi ja maasälvät ovat joskus myrmekiittisesti yhteenkasvaneita noin puolen millimetrin vahvuudelta rakeiden kontaktissa. A Kuva 2.2. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajien QAPsuhteet ja nimitys. P Biotiitti ja sarvivälke esiintyvät 1-2 mm:n läpimittaisina, repaleisina ja runsaasti
19 sulkeumia sisältävinä rakeina. Joidenkin rakeiden pinta-alasta jopa puolet on sulkeumaainesta, mutta tyypillisesti vain muutama prosentti. Muutamissa sarvivälkerakeissa on vaalea, väritön amfibolisydän, joka on tunnistettu aiemmin kummingtoniitiksi. Näytteessä Kl.33 tällaista kummingtoniittia on poikkeuksellisen runsaasti, 14,8 %. Mafiset mineraalit ovat keskittyneet hajarakeiden lomaan, muutaman millimetrin leveisiin saumoihin. Näiden saumojen pinta-alasta ainakin 60-70 % koostuu tummista mineraaleista. Opaakit ovat samoin keskittyneet tummien raitojen alueelle, missä ne esiintyvät alle puolen millimetrin läpimittaisina rakeina yleensä sarvivälke- tai biotiittirakeiden lomassa, joko niiden reunoilla tai sulkeumina. Tutkituissa näytteissä tummat mineraalit ovat täysin terveitä ja muuttumattomia, mutta plagioklaasi voi olla noin 10 % osalta pinta-alastaan heikosti saussuriitiutunutta. Graniitit Silmägneissimäinen näyte Kl.27 koostuu paljain silmin nähtävistä 5-10 mm mittaisista kvartsi-maasälpäsilmäkkeistä ja niitä reunustavista mafisia mineraalejakin sisältävistä saumoista. Silmäkkeiden keskellä on usein 2 mm:n mittainen yhtenäinen kalimaasälpärae tai raekasauma, jossa voi olla myös plagioklaasisulkeumia. Näiden ympärillä maasälvät ja kvartsi esiintyvät alle 0, 1 mm:n kokoisena granoblastisena massana, johon myös mafiset mineraalit sijoittuvat hieman suurempina, korkeintaan noin puolen millimetrin mittaisina suomuina ja rakeina. Porfyyrisessä graniittinäytteessä Kl.28 kalimaasälpärakeet esiintyvät laajoina, jopa usean senttimetrin läpimittaisina rakeina. Ne voivat sulkea poikiliittisesti pienempiä plagioklaasirakeita sisäänsä, ja niihin sisältyy aina pertiittisuotaumia. Kokonaisuudessaan paljaalla silmällä erottuvat hajarakeet ovat jopa kahden senttimetrin läpimittaisia maasälpäkasaumia. Kalimaasälpärakeiden väliset saumat ovat rikastuneet tummista mineraaleista; biotiitista ja sarvivälkkeestä. Nämä esiintyvät repaleisina, kvartsia, maasälpiä ja opaakkeja sulkeuminaan sisältävinä rakeina. Mafisia mineraaleja sisältävät saumat ovat korkeintaan parin - kolmen millimetrin levyisiä ja niiden sisälläkin mafisia mineraaleja on enintään 20-30 o/o. Edellä kuvattujen graniittinäytteiden mafiset mineraalit ovat terveitä ja usein lähes muuttumattomia. Maasälvät sitä vastoin voivat olla muuttuneita, mutta tyypillisesti kuitenkin vain muutama prosentti rakeen alasta on saussuriittista.
20 Taulukko 2.2. Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset tilavuusprosentteina. QAP-luokka = modaaliseen mineraalikoostumukseen perustuva kivilajiluokka. AFBT = amfiboliitti, Gry = Graniittiyksikkö, GRDy = Granodioriittiyksikkö, QAP-luokka = modaaliseen mineraalikoostumukseen perustuva kivilajiluokka. KYSYEN = kvartsisyeniitti, GR = graniitti, KVGR = kvartsirikas granitoidi, AFBT = amfiboliitti, + = aksessorinen mineraali, pitoisuus alle 0,1 tilavuus %. Näyte KI.27 KI.28 KI.29 KI.30 KI.31 KI.32 Kl.33 K1.34 Syvyys (m) 58,95 120,10 184,18 221,00 250,18 282,55 428,73 478,58 Yksikkö GRy GRy GRDy AFBT GRy GRDy GRDy GRDy QAP-luokka GR KVSY GR GR KVGR TON GRDR Kvartsi 34,5 16,5 32,7 6,6 36,5 42,5 11,4 39,5 Plagioklaasi 25,7 18,6 25,6 36,1 30,7 15,7 35,4 29,7 Kalimaasälpä 22,5 58,7 20,5 2,2 23,6 0,5 6,8 Biotiitti 11,4 5,9 12,2 21,2 6,3 22 16,2 13,9 Sarvivälke 5,6 0,1 8,6 21,4 2,7 17,4 21,5 9,9 Kummingtoniitti 14,79 Serisiitti + 0,1 + + + + + + Epidootti + + + + + + Karbonaatti + + 0,1 1,3 + 0,7 + + Kloriitti + + 0,1 0,1 + + + + Titaniitti 0,3 + 2,8 0,2 Apatiitti + + 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Zirkoni + + + + + + + + Saussuriitti + + + + + + + + Opaakit 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,9 0,7 0,1 Magnetiitti + + + + + + + + Magneettikiisu + + + + + + + + Rikkikiisu + + + + + + + + Kuparikiisu + Näyte KI.31 on silmämääräisesti tarkasteltuna väriltään harmaa. Näyte koostuu vierasmuotoisista, pyöreäpiirteisistä kalimaasälpä-, kvartsi- ja plagioklaasirakeista, jotka esiintyvät tyypillisesti alle puolen millimetrin läpimittaisina rakeina muodostaen tasarakeisen, suuntautumattoman massan. Osittain maasälvät muodostavat kuitenkin suurempia, jopa 1 cm:n läpimittaisia rakeita. Mafiset mineraalit esiintyvät kiveen satunnaisesti jakaantuneina, korkeintaan 3 millimetrin mittaisina rakeina tai raekasaumina. Sarvivälkerakeet sisältävät runsaasti sulkeumia ja ne esiintyvät satunnaisen muotoisina repaleisina rakeina. Biotiittisuomuissa ei sitä vastoin ole useinkaan sulkeumia, mutta suomujen reunat ovat lomittuneet satunnaisesti ympäröivien vaaleiden mineraalien kanssa. Näytteen kaikki mineraalit ovat terveitä ja muuttumattomia.
21 Amfiboliitti Amfiboliittinäyte KI.30 on pienirakeinen, suuntautunut ja lievästi raitainen. Se sisältää plagioklaasia noin 40 %ja mafisia mineraaleja; sarvivälkettä ja biotiittia n. 50 %. K vartsia kivessä on 6 %. 2.1.2 Mineraalikemia Kairausnäytteestä OL-KR11 on tehty yhteensä 8 mikroanalysaattorimääritystä; biotiitista 3 kpl, plagioklaasista 3 kpl ja sarvivälkkeestä 2 kpl. Plagioklaasien koostumukset on esitetty taulukossa 2.3 sekä Ab-An-Or-diagrammilla kuvassa 2.3.A. Kaikki analysoidut plagioklaasit sijoittuvat verrattain pienelle koostumusalueelle Ab-An-Or-kolmion oligoklaasi-kenttään. An-pitoisuudet vaihtelevat välillä 20,7-27,1 %. Biotiitti K(Mg,Fe) 3 (OH,F)iAl,Fe)Si 3 0 10 Kairausnäytteestä KI-KR11 analysoidut biotiitit (taulukko 2.3) ovat kemialliselta koostumukseltaan lähes ideaalisia. Analysoitujen biotiittien kaavaan laskettu kalium vaihtelee välillä 1,926 (KI.32) - 2,00 (KI.34). Koska ideaalisen biotiitin stökiometrinen kaliumkationien lukumäärä tulisi olla kaksi ja analysoidut arvot poikkeavat ainaostaan vähäisesti tästä arvosta, voidaan analysoitujen biotiittien todeta olevan kemiallisesti lähes muuttumattomia, eikä merkkejä metasomaattisista kationinvaihtoreaktioista ole havaittavissa. Analysoitujen kolmen biotiitin luokittelu päätejäsenten; eastoniitin, siderofylliitin, flogopiitinja anniitin suhteen on esitetty kuvassa 2.3.B. Kairausnäytteen KI-KR11 raudan mooliosuuden (Fe/(Fe+Mg)) vaihtelu on varsin vähäistä välillä 0,72-0,83. Kairausnäytteestä KI-KR11 analysoidut kaksi granodioriittiyksikön sarvivälkettä asettuvat amfiboliluokittelussa Fe-tshermakiittisen sarvivälkkeen kenttään (kuva 2.3.C, taulukko 2.3). Sarvivälkkeen koostumuksissa ei ole merkittäviä keskinäisiä eroja.
22 Taulukko 2.3. Kairausnäytteen Kl-KRll mineraalien kemialliset koostumukset. PLAG = plagioklaasi, BIOT = biotiitti, SV = sarvivälke, muut lyhenteet kuten taulukossa 2.2. Näyte KI.27 KI.32 KI.34 Näyte KI.27 KI.32 KI.34 Näyte KI.32 KI.34 Syv.(m 58,95 282,55 478,6 Syv.(m) 58,95 282,55 478,6 Syv.(m) 282,55 478,6 Yks. GRy GRDy GRDy Yksikkö GRy GRDy GRDy Yksikkö GRDy GRDy QAP-1 GR KVGR GRDR QAP-1 GR KVGR GRDR QAP-1 KVGR GRDR Miner. PLAG PLAG PLAG Miner. BIOT BIOT BIOT Miner. sv sv Si0 2 63,32 59,32 61,49 Si0 2 33,93 32,95 34,27 Si0 2 38,33 38,97 Al 2 0 3 23,21 24,10 24,23 Ti0 2 2,38 3,05 3,01 Ti0 2 1,17 1,00 FeO 0,07 0,06 0,04 Al 2 0 3 13,69 13,81 14,28 Al 2 0 3 10,52 11,14 CaO 4,35 5,70 5,64 Cr 2 0 3 0,04 0,04 0,00 FeO 24,78 23,84 Na 2 0 9,09 8,41 8,52 FeO 28,95 24,75 26,69 Cr 2 0 3 0,06 0,00 K 2 0 0,19 0,12 0,23 MnO 0,38 0,37 0,44 MnO 0,62 0,84 Total 100,23 97,71 100,14 MgO 3,27 5,32 5,67 MgO 4,34 3,94 Si 11,17 10,81 10,91 CaO 0,01 0,00 0,00 CaO 10,25 10,53 Al 4,82 5,17 5,06 Na 2 0 0,04 0,12 0,00 Na 2 0 0,35 0,26 Fe3 0,00 0,00 0,00 K 2 0 8,89 8,50 9,23 K 2 0 1,34 1,52 Ti 0,00 0,00 0,00 H 2 0 NiO 0,07 0,02 Fe2 0,01 0,01 0,01 NiO 0,00 0,02 0,04 ZnO 0,06 0,02 Mn 0,00 0,00 0,00 ZnO 0,04 0,09 0,09 Total 91,87 92,06 Mg 0,00 0,00 0,00 Total H 2 0 0,00 0,00 Ba 0,00 0,00 0,00 Si 5,96 5,85 5,82 TSi 6,32 6,42 Ca 0,82 1,11 1,07 AliV 2,04 2,15 2,18 TAI 1,68 1,58 Na 3,11 2,97 2,93 AIVI 0,80 0,74 0,68 TFe3 0,00 0,00 K 0,04 0,03 0,05 Ti 0,32 0,41 0,38 TTi 0,00 0,00 Cation 19,98 20,10 20,04 Fe3 Sum T 8,00 8,00 X 16,00 15,98 15,98 Fe2 4,26 3,68 3,79 CAJ 0,37 0,58 z 3,99 4,12 4,06 Cr 0,01 0,01 0,00 CCr 0,01 0,00 Ab 79,1 72,8 73,2 Mn 0,06 0,06 0,06 CFe3 0,83 0,51 An 20,7 27,1 26,5 Mg 0,86 1,41 1,44 CTi 0,15 0,12 Or 1,1 0,7 1,3 Ca 0,00 0,00 0,00 CMg 1,07 0,97 Na 0,02 0,04 0,00 CFe2 2,55 2,76 K 1,99 1,93 2,00 CMn 0,04 0,06 Cations CCa 0,00 0,00 OH 0 0 0 Sum C 5,00 5,00 0 24 24 24 BMg 0,00 0,00 Fe_FeMg 0,83 0,72 0,73 BFe2 0,05 0,01 Mg_ FeMg 0,17 0,28 0,27 BMn 0,04 0,06 BCa 1,81 1,86 BNa 0,06 0,04 Sum B 1,95 1,96 ACa 0,00 0,00 ANa 0,06 0,04 AK 0,28 0,32 SumA 0,34 0,36 Sum cat 15,29 15,33 0 Sum 23 23
23 Or Ab An B. c. Eastonite Siderophyllite Tremolite TrHb 1 Actinolite Tsch Act Magnesio-Hbl Tscbermaldte Hbl CJI ::g < ::g Fe- Fe- Ferro Ferro Act Ferro-Hbl.Lt Actinolite Tschermaklte + Hbl Hbl 0 1 2 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 Fe/(Fe+Mg) Phlogopite Anni te TSi Hbl 5,5 + KI.27,.- KI.32 KI.34 Kuva 2.3. Kairausnäytteen KI-KRll plagioklaasien (A), biotiittien (B) ja amfibolien (C) luokitusdiagrammeja.
24 2.2 Kokokivikemia Modaalisen mineraalikoostumuksen perusteella KI-KR11:n näytteet luokittuvat (taulukko 2.2) graniittisiksi (KI.27, KI.29, KI.31 ), kvartsisyeniitiksi (KI.28), granodioriitiksi (KI.34), tonaliitiksi (KI.33) ja kvartsirikkaaksi granitoidiksi (KI.32). Kokokiven kemian perusteella (taulukko 2.4) granodioriittiyksikön kivilajit erottuvat kaligraniiteista selvästi. Graniittinäytteiden Si0 2 -pitoisuudet ovat näytteissä KI.27 ja KI.31 yli 70 %ja Al 2 0 3 -pitoisuudet ( 13-15 %. Granodioriittiyksikön kivilajien Si0 2 -pitoisuudet vaihtelevat välillä 58 % - 66 %ja Al 2 0 3 -pitoisuudet ovat keskimäärin 15 %:n tasolla (kuva 2.4). Alumiinipitoisuuden osalta näytteet, lukuun ottamatta Kl.27 ja KI.33, ovat meta-alumiinisia eli näytteiden NCNK-suhteet (taulukko 2.4, kuva 2.5.B) vaihtelevat välillä 0,7-1,0. Kaksi poikkeuksena mainittua näytettä asettuvat kumpikin peralumiiniseen kenttään ja niiden NCNK-suhteet ovat hieman yli 1. Granodioriittiyksikön kivien Fe 2 0 3 -pitoisuudet ovat 5 %:n tasolla (kuva 2.4), eli yksikön kivilajit ovat tavallisimpiin magmakiviin verrattuna poikkeuksellisen paljon rautaa sisältäviä. Näyte KI.33 poikkeaa varsin selkeästi muista näytteistä 15 %:n Fe 2 0 3 -pitoisuudellaan. Na 9-pitoisuus on kaikissa näytteissä kolmen prosentin tasolla ja totaalialkalipitoisuus tavallisesti yli 7 %:n tasolla kaikissa tutkituissa näytteissä (kuva 2.5.A). Totaalialkali-Si0 2 -suhteen perusteella graniitit vastaavat lähinnä ryoliittisia laavakiviä ja granodioriittiyksikön kivilajit dasiittisia ja andesiittisia laavakiviä (kuva 2.5.A). Zr - Ti0 2 -suhteen (kuva 2.5.C) perusteella graniittiyksikön ja granodioriittiyksikön kivilajit erottuvat selvästi omiksi luokikseen. Porfyyrinen, modaaliselta koostumukseltaan kvartsisyeniittinen näyte KI.28 projisoituu kuvaajassa lähes samaan paikkaan granodioriittiyksikön kivilajien kanssa. Moneen komponenttiin perustuva luokitusdiagrammin (kuva 2.5.D) perusteella lähes kaikki analysoidut granitoidit ovat alkalisluonteisia, mihin myös niiden totaalialkali-cao-suhteet viittaavat. Analysoitujen hivenalkuainepitoisuuksien perusteella näytteet jakautuvat kolmeen tai neljään ryhmään (taulukko 2.4). Granodioriittiyksikön kivilajit sisältävät lähes kaikkia analysoituja hivenalkuaineita enemmän kuin punaiset kaligraniitit. Kyseinen ero on havaittavissa selvänä rikastumiskerroinkuvaajissa (kuva 2.5.E), jossa määritetyt alkuainepitoisuudet on esitetty normalisoituina Taylor ja McLennanin ( 1985) esittämään yläkuoren keskikoostumukseen. Si0 2 :ta vähiten sisältävä differentiaatti (KI.33) sisältää puolestaan enemmän Th:a, U:a, F:a, Mn:a ja S:ä kuin muut ryhmän kivilajit (taulukko 2.4). Ero ei kuitenkaan ole kovin merkittävä. Si0 2 :ta noin 70 % sisältävät punaiset graniittinäytteet ovat selvästi vähemmän hivenalkuaineita sisältäviä kuin granodioriittiyksikön kivilajit
25 Taulukko 2.4. Kairausnäytteen KI-KRll kivilajien kemiallisia koostumuksia. GRDy = Granodioriittiyksikkö, Gry = Graniitti yksikkö. AFBT = amfiboliitti, GR = graniitti, GRDR = granodioriitti, KVSY = kvartsisyeniitti, A/CNK= Al 2 0/(CaO+Na 2 0+K 2 0) mooliosuuksina. Negatiivinen arvo tarkoittaa määritysrajaa pienempää pitoisuutta. Syv. (m) 58,95 120,10 184,18 221,00 250,18 282,55 428,73 478,58 Yksikkö QAP-1 Ti0 2 % O,OJ Al 2 0 3 % O,OJ Fe 2 0 3 % O,OJ MnO% O,OJ O,OJ MgO% CaO% O,OJ Na 2 0% O,OJ K 2 0% O,OJ P 2 0 5 % 0,5 Th ppm JO Rb ppm JO Yppm 50 Ba ppm JO JO JO J Zr ppm Nbppm Sr ppm Cs ppm 0,5 Uppm 2 Mnppm 20 F ppm 50 Cl ppm O,OJ s% J Brppm O,OJ Cr 2 03% 0,01 LOI% 01 SUM% K/Na Fe/Mg Sr/Rb A/CNK Rb/Y Th/Zr Al 2 0 3 /Ti0 2 CaO/N 0 GRy GRy GRDy GRy GRDy GRDy GRDy GR KYSY GR AFBT GR KVGR TON GRDR KI.27 72,2 0,339 13,4 3,58 0,05 0,28 1,33 3,15 5,25 0,07 6,5 216 52 627 362 16 114 3 2,3 401 869 194-0,01-0,5-0,01 1,87 14,83 0,53 0,93 4,15 0,02 KI.28 KI.29 KI.30 KI.31 KI.34 66,6 66 54,1 71,2 64,6 58 66,1 0,578 0,653 1,66 0,266 0,773 0,635 0,622 15,4 15,1 15,3 14,9 15 12,3 15,2 4,49 5,13 9,49 3,05 6,2 15,5 4,97 0,06 0,07 0,12 0,05 0,09 0,2 0,08 0,76 0,78 3,99 0,36 1,01 4,68 0,76 2,58 3,05 6,81 2,73 3,06 2,9 2,62 3,45 3,56 3,15 4,08 3,4 2,6 3,38 4,8 4,22 2,6 3,32 4,51 2,23 5,09 0,14 0,17 0,71 0,07 0,21 0,09 0,16 9,9 8,9 5,4 1,2 8 89 3,9 152 121 91 117 146 134 48 33 32 34 22 35 47 48 995 989 702 745 1150 344 1250 344 384 283 212 392 373 368 15 14 18-10 17 11 23 240 255 524 280 257 188 256 4 4 2 2 4 4 3 3,9 3,2 2 0,6 3,4 4,5 2,2 505 550 890 442 701 1410 602 767 518 1520 564 628 2550 737 218 202 490 87 227 315 209 0,02 0,03 0,08-0,01 0,03 1,02 0,03-0,5-0,5-0,5-0,5-0,5-0,5-0,5-0,01-0,01-0,01-0,01-0,01-0,01-0,01 0,4 0,5 0,1 0,1 1,56 6,85 1,58 2,11 0,97 0,96 4,61 3,78 0,03 0,02 1,48 0,96 1,69 7,12 3,84 7,58 5,76 2,39 1,76 1,40 5,33 0,86 1,02 0,94 1,11 0,93 2,68 5,32 4,17 2,85 1,00 0,02 0,01 0,02 0,24 0,01 39,53 26,64 23,12 9,22 56,02 19,40 19,37 24,44 216 067 090
26 1 1 1 1 - V 18 30 -('<) 0 N < 0 0 0 ('<) 0 N (!) 0 16 f-- - N 8 V 30._12;... 1 t- 32 34 31 32 14 f-- - Å 27 Å 29 33 Å 12 33-5 f--.. 34 8 1 1 1 1 1 1 1 1 34 27-4.. 28 32.. 4f-- 29 - N.. 3 31 u,-' 31- -.. 0 z V 33 30 33 V.. 1.. 1 33 t- 29 ;28 32 34 31.27 V 1-30 27 1 1 1 1 1 1 30 6 f-- 0,1 f-- - 0 u 4 t-, V 30 29........ 32 2 1-32. 33 34 28... 28 29 31 34.. 0,0 1 1 1 1 1 1 1 1 33.. 4 1- V 15 30 33 10 f-- V 30 5 29-0 3 1-00 31 31.. 2-32.l 32 27 34 28 1 t-.l 29.28 31 31 34.. 27 1 1 1 1 50 60 70 Si02% 80 50 60 70 Si02% 27 - - - - - - - - - 80 Kuva 2.4. Kairausnäytteen Kl-K.Rll kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.
27 18 15 12 0 ::;! 9 + 0 z 6 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0 35 45 55 65 75 SiOz% 1,0 1,5 2,0 ACNK 700 600 1,8 D. Calc- 500 1,6 8 400 0.. 0.. N 300 200 100 :>-< 1,4 1,2 1,0 Aikaline 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 12 Ti02% E. 10 Graniitti.& Granodioriitti V Amfiboliitti Kuva 2.5. Kairausnäytteen KI-KRll kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Kuvassa D. X=lOO*(MgO+FeOt+Ti02)/Si02, Y = (Ah03+Ca0)/(Fe0t+Na20+K20), ANK = Ah03/(Na20+K20) ja ACNK = Ah03/(CaO+Na20+K20) mooliosuuksina.
28 2.3 Rakomineraalit Kairausnäytteestä KI-KR11 tehtiin kaikkiaan 429 rakomineraalihavaintoa ja valikoiduista näytteistä 12 XRD-määritystä. Tutkituista raoista tavattiin kalsiittia, sideriittiä, F e-sulfidimineraaleja, joista merkittävimpänä rikkikiisu ja rautahydroksidit (limoniitti ja götiitti) sekä savimineraaliryhmään kuuluvia kaoliniittia, illiittiä ja montmorilloniittia. Avoraoissa on useimmiten kloriittinen haamiskapinta. Osaa avoraoista luonnehtii kvartsiutuminen, jonka intensiivisyys vaihtelee juuri havaittavasta kvartsin muodostuksesta omamuotoista kvartsikidettä sisältäviin, läpikuultaviin ja rakopinnan täysin kattaviin lasimaisiin muunnoksiin. Edellisten lisäksi yhdestä raosta on identifioitu laumontiittia ja useista apofylliittiä. Rakomineraalien esiintymissyvyydet ilmenevät kuvasta 2.6 sekä liitteestä 1. Kairausnäytteen KI-KR11 rakotäytteenä tavataan yleisimmin kaisiittiaja savimineraaliryhmän mineraaleja. Savimineraaleja sisältäviärakojaon tavattu yhtenäisemmin kairausnäytteen alusta kairaussyvyydelle n. 250 m, jota syvemmältä niitä on tavattu ainoastaan muutamasta raosta. Sulfidien esiintyminen on varsin niukkaa. Kairausnäytteen alussa niitä ei ole lainkaan. Ensimmäinen kiisuhavainto on kairaussyvyydeltä 121 m. Rautahydroksidien esiintyminen painottuu kairausnäytteen alkupäähän, kairaussyvyysvälille 42-112m. Kvartsiutumisesta on satunnaisia havaintoja kairauspituuksilta n. 300m, n. 540 mja 560 m. 2.3.1 Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä Syvyysväli 42,59-105,28 m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Useissa ao. syvyysvälin avoraoissa on raon seinämä kloriittia. Raontäytteenä on rautahydroksidia (limoniitti-götiitti) ja savimineraaleja, joista ensin mainittu on yleisempi. Se muodostaa tyypillisesti n. 1 mm:n vahvuisen peitteen, joka kattaa koko raon. Savimineraalit, pääasiassa illiitti, esiintyvät alle 0,5 mm vahvuisina täytteinä ja harvoin kattavat koko rakoalan. Röntgendiffraktiolla on kolmesta raosta tunnistettu sideriittiä (syv. 52,31 m, 70,69 mja 88,18 m). Syvyysväli 105,28-109,47 m: Savimineraaliseurue
Syvyysväli 109,47-119,76 m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue 29 Rautahydroksideja esiintyy syvyysvälin raoissa satunnaisesti ja väliltä 112,33-119,57 m ne puuttuvat kokonaan. Tällöin yksinomaisena rakotäytteenä ovat savimineraalit, joiden muodostamat täytepaksuudet ovat 0, 1-1,5 mm. Syvyysväli 119,76-125,12 m: Savimineraaliseurue Syvyysvälin raoista on tavattu yksinomaan savimineraaleja. Täytteet ovat paksuimmillaan 3mm. Syvyysväli 125,12-135,08 m: Rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraaliseurue Vallitsevana rakotäytteenä ovat edelleenkin savimineraalit Rautakiisuja ja rautahydroksideja on tavattu muutamista raoista. Rikkikiisu esiintyy 0,1 mm halkaisijaltaan olevina satunnaisina rakeina. Rautahydroksiditäytteet ovat niukkoja, paksuimmillaan 0,5 mm. Savimineraalitäytteiden paksuus puolestaan on 1 mm. Syvyysväli 135,08-155,11 m: Rautahydroksidi-kalsiitti-savimineraaliseurue Syvyysvälin rautahydroksidi on nyt väriltään punaista (götiitti-hematiitti). Kaisiitti tulee mukaan seurueeseen yhtenäisemmin esiintyvänä syvyydeltä 142 m alkaen. Sen, samoin kuin syvyysvälin muidenkin rakotäytemineraalien esiintymisessä on lievää jaksoittaisuutta; esim. kaisiitti puuttuu väliltä 143,67-150,28 mja rautahydroksideja sisältäviärakojaon tavattu po. väliltä ainoastaan 8:sta raosta. Kairaussyvyyttä 151,11 m syvemmältä ei ole tavattu punarapautuneita rakoja. Kalsiittirakotäytteiden paksuus on enimmillään 1 mm. Syvyysväli 155,11-245,32 m: Kalsiitti-savimineraaliseurue Useat syvyysvälin raoista ovat kloriittireunaisia. Vallitsevana täytteenä on kai siitti, joka muodostaa paksuimmillaan 1 mm:n vahvuisia rakotäytteitä. Savimineraalitäytteisiä rakoja on satunnaisesti. Röntgendiffraktiolla on savimineraaleista tunnistettu illiitti. Apofylliittiä ja laumontiittia on kumpaakin tavattu yhdestä raosta. Syvyysväli 245,32-298,07 m: Täytteettömät raot
30 Syvyysväli 298,07-411,38 m: Kaisiittiseurue Syvyysvälillä esiintyy kloriittihaarniskapintaisia avorakoja, joissa useissa on niukka kaisiitti täyte. Kalsiittia esiintyy myös kloriitittomissa avoraoissa. Täytteen paksuus on alle 0,5 mm. Syvyysvälin alkupäässä on neljä savimineraalia sisältävää rakoa, joista on identifioitu XRD:llä montmorilloniittia, illiittiäja apofylliittiä. Kairausyvyydeltä 301-303 m on muutamalla rakopinnalla havaittu kvartsiutumista. Syvyysväli 411,38-441,31 m: Kalsiitti-rautakiisuseurue Syvyysvälin raot ovat osin täytteettömiä. Kaisiitti on edelleen merkittävin rakotäyte ja esiintyy samantapaisesti kuin edellisessä syvyysvälissä. Rautakiisuja on tavattu pesäkkeinä kaikkiaan neljästä raosta. Raekoko on alle 0,5 mm. Syvyysväli 441,31-444,47 m: Kalsiitti-rautahydroksidiseurue Syvyysvälin alkupäässä ( 441,31-443,07 m) on lähes jokaisesta raosta tavattu punaista rautahydroksidia. Kivilaji tällä kairausyvyydellä on myloniittia, joten kyseinen vyöhyke voi edustaa jotain vanhaa hydrautunutta siirrosvyöhykettä. Useimmiten raoissa on myös kalsiittia, joka paikoin esiintyy jopa 2 mm vahvuisina valkoisina täytteinä. Syvyysväli 444,47-532,96 m: Täytteettömät raot Syvyysväli 532,96-600,64 m: Kaisiittiseurue Kairauksen loppupäässä on kohtalaisen yhtenäinen, mutta ei täysin jatkuva kalsiittia sisältävien rakojen tihentymä. Suurin osa syvyysvälin raoista on täytteettömiä, mutta niissä missä kalsiittia esiintyy, täytteiden vahvuudet ovat 0,1-0,5 mm. K vartsiutumista on havaittu parista raosta (544,08 m, 546,10 mja 559,88 m)
31 RKO VJK 0 1\.) 0 1 1 1 CO '-..J 01 FEH KRB KII SA V 100 200 p )<..,.. "'" p,.... lt ::::J,-----' 3 D= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 300-400 500 600.. 1"'..... '" t ; f ;ii... jll.. -.. :" lo lp.. = p f--------r-' 1 1 1 1 1 1 RKO = rakoluku (kp 1/m) VJK = vedenjohtavu us (m/s) FEH = rautahydroksi dit KRB = kaisiitti KII = kiisut SA V = savimineraali t 1m Granodioriitt Graniitti 111 Harmaa gran iitti Amfiboliitti t-:-:-:, Myloniitti/ kataklastii tti Kuva 2.6. Kairausn åytteen KI-KRll rakomine raalit.
32 3 YHTEENVETO Kairausnäytteen KI-KR11 kivilajit voidaan jakaa petrografisten ominaisuuksien ja kokokiven kemiallisen koostumuksen perusteella kolmeen ryhmään: granodioriittiyksikköön, punaisiin kaligraniitteihin sekä myloniittisiin granitoideihin. Tässä tutkimuksessa ei ole erikseen analysoitu voimakkaasti deformoituneita ja mahdollisesti metasomaattisesti muuttuneita kivilajeja, joten niitä ei käsitellä lähemmin. A Q Kuva 3.1. Kivetyn tutkimusalueen kivilajien QAP-suhteet ja nimitys. GR = graniitti, GRDR = granodioriitti, KVMON = kvartsimontsoniitti, TON = tonaliitti, QGR = kvartsirikas granitoidi. Neliöllä on kuvattu granittisarjan kivilajeja ja kolmiolla granodioriittiyksikön kivilajeja. sellisiakin differentiaatteja (kuva 3.1). p Granodioriittiyksikköön lukeutuvat kivilajit ovat harmaita, joskus violetinsävyisiä sekä kokonaisuutena verrattain tummia kivilajeja. Raekooltaan ne ovat keski- tai karkearakeisia ja tekstuuriltaan joko tasarakeisia tai porfyyrisiä. Niihin sisältyy tyypillisinä mafisina mineraaleina biotiittia ja amfiboleja yhteensä 15-38 %, mikä selittää kivien tumman värisävyn. Modaalisen mineraalikoostumuksen perusteella osa granodioriittiyksikön kivilajeista on granodioriittisia, (Gehör et al. 1995, 1996), mutta siihen sisältyy myös kvartsimontsoniittisia, tonaliittisia, graniittisia ja muun koostumuk- Kemialliselta koostumukseltaan tässä työssä ja aiemmin analysoidut (Gehör et al. 1995, 1996) granodioriittiyksikön kivilajit muodostavat differentiaatiosarjan, jossa näytteiden Si0 2 -pitoisuudet vaihtelevat välillä 58-67 %. Al 2 0 3 -pitoisuudet ovat 12-16 %, MgOpitoisuudet 1-4.7 %, CaO-pitoisuudet 3-4% ja NO-pitoisuudet 3-4 %, jotka ovat granodioriittisille kivilajeille varsin tyypillisiä pitoisuuksia. K 2 0-pitoisuus on sitä vastoin tavallisimmin yli 4 %:n ja Fe 2 0 3 -pitoisuus 6,0 %:n tasolla eli yksikön kivilajit ovat kalium- ja rautarikkaita (kuva 3.2). Kokonaisuudessaan ne ovat alkalisluonteisia (kuva 3.3.E) ja meta-alumiinisia eli molekyyliosuuksina Al 2 0 3 -pitoisuus on suurempi kuin K 2 0:n ja NO:n summa, mutta pienempi kuin CaO:n, K 2 0:n ja NO:n summa.