TOHMAJÄRVEN MUSKON KAIRAUKSET VUONNA 2008 KARTTALEHDELLÄ 4232 05

Itä-Suomen yksikkö M19/4232/2010/30 17.3.2010 Kuopio TOHMAJÄRVEN MUSKON KAIRAUKSET VUONNA 2008 KARTTALEHDELLÄ 4232 05 Martti Damsten

Sisällysluettelo Kuvailulehti Documentation page 1 JOHDANTO 1 1.1 Tutkimusalueen sijainti 1 1.2 Luonnonolot 1 1.3 Aikaisemmat tutkimukset 1 2 TUTKIMUSTEN TAUSTA 1 3 SUORITETUT TUTKIMUKSET 3 3.1 Geofysikaaliset mittaukset 3 3.2 POKA-kairaukset 3 3.3 Pohjoinen profiili 3 3.4 Eteläinen profiili 6 4 YHTEENVETO 9 5 TUTKIMUSAINEISTON TALLENTAMINEN 9 6 LIITTYY 10 KIRJALLISUUSLUETTELO

1 1 JOHDANTO 1.1 Tutkimusalueen sijainti Tutkimusalue sijaitsee Pohjois-Karjalassa, Tohmajärven kuntakeskuksesta (Kemie) luoteeseen karttalehdellä 4232 05 (kuva 1). Kairauksia tehtiin kahdella, toisistaan noin 2 kilometrin etäisyydellä olevilla SW NE-suuntaisella profiililla. Pohjoisempi profiili sijaitsee karttanimien Lehtisaari Harakkakangas välisessä vyöhykkeessä ja eteläisempi profiili karttanimien Hirvisuo Musko vyöhykkeessä (kuva 2). Etäisyys kuntakeskukseen ja rautatielle on noin 6 kilometriä. Alueella on hyvä tieverkosto. 1.2 Luonnonolot Tutkimuskohde sijaitsee laajan suoalueen itälaidalla. Kairausprofiilit seurailevat kovempia maita, sillä kairausyksiköillä ei voitu työskennellä märillä suoalueilla esiintyneistä kantavuusongelmista johtuen. Paikalliset asukkaat suhtautuivat kairauksiin hyvin myönteisesti. 1.3 Aikaisemmat tutkimukset Tutkimusalue on osa Tohmajärven, 4232-4234, 1:100 000 mittakaavaista kallioperäkarttaa (Nykänen 1967) ja sen selitystä (Nykänen 1968). Alueen geologiaa ovat selvitelleet pro gradututkielmissaan Tommi Lehtilä, 2007 ja Annukka Torvinen, 2008. Merkittäviä malminetsintätöitä alueella ei ole tehty. 2 TUTKIMUSTEN TAUSTA Viisivuotisen, 2007-2011, Itä-Suomen sinkki-kuparipotentiaalin arviointi hankkeen keskeisenä tehtävänä on selvittää Höytiäisen altaan geologiaa ja malmimahdollisuuksia. Työt ovat painottuneet Joensuu-Tohmajärvi alueelle. Yhdeksi kohdealueeksi valittiin Tohmajärven vulkaniittialue ja sen länsipuoli. Matalalentogeofysikaalisten karttojen mukaan se kuuluu Pyhäselän Hammaslahden kaivoksen kautta kulkevaan anomaliavyöhykkeeseen. Tutkimusalueella on Hannu Rantavuoren kansannäytteenä löytämä Hammaslahden malmin tyyppinen kuparimalmilohkare K20044110. Lohkareen tiedot ovat: ktl 4232 05, x=6902.290 y=4514.550, Cu 4.6 %, Zn 0.3 %, Pb 100 ppm, Ni 27 ppm, Co 196 ppm, Ag 45 ppm, Au 2.5 ppm.. Koska alueella ei ole juuri lainkaan kalliopaljastumia, niin tutkimusten pääpaino on geofysikaalissa mittauksissa, syväkairauksissa ja niiden tulosten tulkinnassa.

M19/4232/2010/30 Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti. Fig. 1. Location of the exploration area. 2

3 3 SUORITETUT TUTKIMUKSET 3.1 Geofysikaaliset mittaukset Kuparimalmilohkareen malmimineraalit esiintyvät epätasaisesti pirotteena ja breksiana. Heterogeenisuus ilmenee petrofysikaalisissa mittauksissa siten, että lohkare on hyvä tai huono johde, kohtalaisesti tai heikosti magneettinen ja sen ominaispaino on noin 3000 kg/m 3. Kairausten tueksi tehtiin viidellä linjalla gravimetrinen, magneettinen ja slingram-mittaus (kuva 2). Tulokset toivat esiin useita rinnakkaisia johdevyöhykkeitä, joista osassa on myös magneettinen ja/tai gravimetrinen anomalia. 3.2 POKA-kairaukset Geologian tutkimuskeskuksen kevyellä karausyksiköllä kairattiin kahdella SW - NE suuntaisella, noin 2 kilometriä toisistaan olevalla profiililla (kuva 2). Pohjoisemmalle profiilille kairattiin kaikkiaan 5 reikää (R319-322 ja R337) yhteispituudeltaan 523.35 metriä. Maapeitteiden paksuudet ko. vyöhykkeessä vaihtelevat 11.80 metristä 30.70 metriin keskisyvyyden ollessa 21.00 metriä. Loput 13 reikää kairattiin eteläisemmälle profiilille (R323-325, R328-336 ja R338 yhteispituudeltaan 1283.20 metriä. Maapeitteiden paksuudet ko. profiililla vaihtelevat 4.90 metristä 33.90 metriin keskisyvyyden ollessa 18.00 metriä. Vain kahdella profiilin pisteistä maapeite oli alle 10 metriä paksu. Kairareikätiedot on esitetty taulukossa 1. 3.3 Pohjoinen profiili R319 Profiilin läntisin reikä sijoittuu sähköiseen johdevyöhykkeeseen. Reiän alkuosassa 39.35 metriin asti esiintyy kiilleliusketta, johon liittyy tyypillisesti karsiutuneita kalkkipitoisia konkreetioita. Paikoitellen kerroksellisuus ja liuskeisuus ovat lähes reiän suuntaisia kuvastaen mahdollisesti vyöhykkeeseen liittyvää isokliinista poimutusta. Yksikköön liittyy jonkin verran kvartsijuonia sekä karbonaattipitoisuutta. Loppuosilla kivi muuttuu hienorakeisemmaksi ja siihen tulee mukaan mustaliuskevälikerroksia sekä rautakiisupitoisia breksioituneita saumoja. Loppuosat reiästä ovat erityyppisiä, rauhallisen kerrostumisvaiheen mustaliuskeita, joissa esiintyy hyvin yleisesti karsiutuneitä osueita sekä rautakiisupirotetta. Analyysien perusteella koostumus muistuttaa Talvivaaran tyyppiä sinkin, nikkelin ja kuparin kohonneiden arvojen perusteella. Parhaassa 4 metrin lävistyksessä ovat Zn-pitoisuudet keskimäärin 2000 ppm (max 3700 ppm), Ni-pitoisuudet noin 750 ppm (max 1270 ppm) ja Cu-pitoisuudet 450 ppm (max 616 ppm). Vyöhykkeeseen ei liity As-anomalisuutta.

4 Taulukko 1. Kairareikien tiedot. Table 1. Drill hole data. Reikä x y Pituus m Maata m Suunta Kaltevuus 319 6906132 4510095 100.10 17.80 50 45 320 6906281 4510286 99.15 11.80 50 45 321 6906331 4510899 100.60 30.70 50 45 322 6906746 4511483 103.00 16.70 50 45 323 6905145 4513641 38.40 31.40 230 45 324 6904761 4513183 102.50 21.40 50 45 325 6904721 4513126 101.90 33.90 50 45 328 6904178 4512166 116.50 6.70 50 45 329 6904087 4512151 107.00 10.80 50 45 330 6903919 4512058 120.00 19.20 50 45 331 6903737 4511944 117.30 14.00 50 45 332 6903684 4511885 121.00 14.40 50 45 333 6903744 4511603 21.20 16.50 50 45 334 6903707 4511518 103.30 20.00 50 45 335 6903454 4511287 100.00 20.90 50 45 336 6903753 4511610 116.60 20.00 50 45 337 6906861 4511611 120.50 28.00 50 65 338 6905090 4513528 117.50 4.90 50 45 Yhteeensä 1806.55 m 339.10 m

M19/4232/2010/30 Kuva 2. Kairareikien sijainti ja geofysikaaliset mittaustulokset kivilajikartalla. Fig. 2. Drill holes and geophysical measurements on the bedrock map. 5

6 R320 Reikä sijoittuu sähköiseen minimivyöhykkeeseen, jossa on heikko gravimetrinen anomalia. Reiässä vuorottelevat kiilleliuskeet ja emäksiset tuffiittiset yksiköt. Kiilleliuskeväleihin liittyy granaatti- ja stauroliittipitoisuutta. Rautakiisuja esiintyy vain satunnaisesti kvartsijuonten yhteydessä. R321 Reikä sijoittuu voimakkaan sähköisen johdevyöhykkeen keskelle magneettiseen anomaliaan. Koko reikä on jokseenkin tasalaatuista mustaliusketta, johon liittyy kauttaaltaan rautakiisupitoisuutta. Yksikössä esiintyy satunnaisesti pienoispoimutusta sekä kvartsiutuneita ja kiisurikkaampia breksiasaumoja. Mustaliuskeiden Zn-pitoisuudet ovat keskimäärin <200 ppm (max 407 ppm), Ni-pitoisuudet keskimäärin 140 ppm (max 191 ppm) ja Cu-pitoisuudet <100 ppm. Aspitoisuudet ovat hyvin alhaiset. R322 Reikä sijoittuu sähköisen johteen NW-kulmaan. Reiän alkuosat ovat 39.10 metriin saakka turbidiittisia konglomeraatteja ja grauvakoita, joihin liittyy runsaasti karbonaattipitoisuutta. Reiän loppuosaa edustavat rauhallisemman miljöön mustaliuskeet ja fylliitit, joskin vaihettumisvyöhykkeessä edellisestä yksiköstä esiintyy yleisesti grauvakka- ja hiekkavälikerroksia. Mustaliuskeen ja fylliitin kontaktivyöhykkeessä esiintyy runsaammin rautakiisurikkaita kvartsijuonia. Karbonaattipitoisuutta esiintyy yleisesti. Reiän lopulla TOPPI on W. Mustaliuskeiden Znpitoisuudet ovat kokonaisuutena alhaiset (max 2 metriä >1000 ppm, ja 7 metriä 103-408 ppm). Ni-pitoisuudet jäävät vastaavilla väleillä <40 ppm ja <200 ppm. Cu- ja As-pitoisuudet ovat alhaiset. R337 Reikä sijoittuu sähköiseen minimivyöhykkeeseen. Reiän alkuosat ovat 42.25 metriin saakka turbidiittisia, karbonaattirikkaita grauvakoita, ohuita fylliittisiä välikerroksia ja konglomeraatteja. Rautakiisuna esiintyy ainoastaan rikkikiisu. TOPPI on W. Reiän keskiosat 100.40 metriin ovat mustaliuskeita, joihin liittyy jokseenkin runsas rikkikiisupirote. Paikoitellen esiintyy pienoispoimutusta sekä liki reiän suuntaista liuskeisuutta. Reiän loppuosa koostuu konglomeraatti- ja grauvakkayksiköistä, joissa esiintyy jokseenkin runsaasti karbonaattipitoisuutta. 3.4 Eteläinen profiili R335 Profiilin läntisin reikä sijoittuu sähköiseen minimiin, jossa pääkivilaji on jokseenkin tasalaatuinen fylliitti sisältäen kuitenkin 57.00 metriin saakka emäksistä pyroklastista materiaalia (amfibolipitoisuutta). Tästä eteenpäin kiveen tulee mukaan grafiittipitoista peliittistä materiaalia sekä

7 turbidiittista hiekkaista materiaalia, jossa esiintyy granaatti- ja stauroliittipitoisuutta. TOPPI on W. Reiässä ei esiinny kohonneita yhtenäisempiä arvometallipitoisuuksia (Max Zn 568 ppm, Ni 173 ppm ja Cu 150 ppm). As-pitoisuudet ovat kokonaisuutena alhaiset. R334 Reikä sijoittuu sähköiseen johdevyöhykkeeseen, joka on kokonaisuutena turbidiittinen, lähinnä kiilleliuskeeksi luokiteltava yksikkö. Sen alkuosilla esiintyy hiekkaisempia ja amfibolipitoisia kerroksia noin 1 2 metrin amplitudilla 36.90 metriin. Tästä eteenpäin mukaan tulee grafiittipitoista peliittistä materiaalia sekä ohuita mustaliuskevälikerroksia (39.30-41.20 m). Tästä eteenpäin 85.00 metriin saakka materiaali on jokseenkin felsistä (liki silttikiveä) sisältäen paikoin serisiittiytymistä ja alkavaa biotiittiporfyroblastien kasvua. Reiän loppuosa on tummempaa (grafiittipitoista) tiivistä peliittistä materiaalia. Loppuosalla paikoin hieman granaattipitoisuutta. Kokonaisuutena yksikkö on jokseenkin rikkonainen. TOPPI on W. R333 Reikä sijoittuu sähköiseen johdevyöhykkeeseen, jossa pääkivilaji on kiilleliuske. Kivi on paikoin voimakkaasti serisiittiytynyttä sisältäen pieniä biotiittiporfyroblasteja. Reikä jouduttu lopettamaan syvyydelle 21.20 metriä, sillä kairan terä jäi reikään. R336 Reikä sijoittuu sähköiseen johdevyöhykkeeseen, jonka alkuosilla esiintyy ohuita mustaliuskevälikerroksia sisältävää kiilleliusketta 36.10 metriin saakka. Tästä eteenpäin on kivi rikkikiisupirotteista mustaliusketta, jossa esiintyy välillä 43.00-46.90 m rikkikiisupirotteinen silttikivihorisontti. Tästä eteenpäin mustaliuskeeseen tulee mukaan konglomeraattisia piirteitä, mikä ilmenee pieninä pallomaisina pyriittiklasteina. Paikoitellen esiintyy ohuita silttivälikerroksia. Yksikössä esiintyy karsiutumista (rautarikas tremoliitti) 73.70 metristä alkaen. Kerroksellisuus/liuskeisuus on lähes reiän suuntaista syvyyksillä n. 82.00 m ja 108.00 m. Karbonaattipitoisuutta esiintyy syvyydeltä 83.25 m reiän loppuun. Aivan reiän loppuosilla kivi on voimakkaasti rikkonaista. Mustaliuskeiden Zn-pitoisuudet ovat keskimäärin 1000 ppm (max 2070 ppm), Nipitoisuudet keskimäärin 300 ppm (max 418 ppm) ja Cu-pitoisuudet keskimäärin 200 ppm (max 308 ppm). As-pitoisuudet ovat keskimäärin 200 ppm (max 297 ppm). R332 Reikä sijoittuu sähköisen johdevyöhykkeen itälaitaan, jossa esiintyy eri tyyppisiä, rikkikiisupirotteisia ja paikoin pienoispoimuttuneita mustaliuskeyksiköitä. Reiän alkuosilla 32.20 metriin esiintyy hyvin nopeaa laminaarista vaaleiden karbonaatti- ja tummien grafiittipitoisten kerrosten vaihtelua. Tästä eteenpäin 52.75 metriin saakka on kivi grafiittirikasta mustaliusketta. Välillä 52.75 76.60 m esiintyy reiän alkuosan laminaarista mustaliusketyyppiä. Tätä seuraa syvyydelle 103.70 m voimakkaasti kvartsiutunut ja breksioitunut mustaliuske. Reiän loppuosa 103.70 121.00 m on turbidiittista hietavakkaa, johon liittyy ohuita mustaliuskevälikerriksia. TOPPI on W.

8 R331 Reikä sijoittuu edellisen reiän R332 itäpuolelle, sähköisen johteen ja minimin kontaktivyöhykkeeseen. Reiän alkuosilla 20.50 metriin esiintyy mustaliusketta, jossa nopeaa laminaaristen vaaleiden ja tummien kerrosten vaihtelua. Tästä syvyydelle 29.90 m on hyvin massamainen ja grafiittirikas mustaliuske, jossa on molempia rautakiisuja pirotteena ja ohuina saumoina. Reiän loppuosat edustavat turbidiittista miljöötä, jossa vallitsevat erityyppiset hietavakat, joihin liittyy yleisesti mustaliuskevälikerroksia. Reiän loppuosalla TOPPI on E. R330 Reikä sijoittuu sähköiseen minimivyöhykkeeseen, jossa kivilajit ovat erityyppisiä turbidiittisia grauvakoita ja konglomeraatteja. Niihin liittyy yleisesti grafiittipitoisuutta, karbonaattiutumista sekä ohutta epidoottisuonistoa. Reiän alkuosalla TOPPI on W, kun taasen loppuosalla syvyydellä 98.80 m TOPPI on E. Kvartsiutuneissa osueissa esiintyy paikoitellen rikkikiisupirotetta sekä merkit sinkkivälkkeestä ja lyijyhohteesta. R329 Reikä sijoittuu sähköiseen johdevyöhykkeeseen. Alusta syvyydelle 74.10 m kivilajiseuranto edustaa suhteellisen rauhatonta tektonista vaihetta, johon liittyy selkeitä turbitiittisia että vulkaaniseen toimintaan liittyviä yksiköitä. Seurannossa esiintyy hiekkaisen ja konglomeraattisen materiaalin kanssa massamaisia emäksisiä vulkaniitteja sekä emäksisiä tuffiittisia yksiköitä. Reiän loppuosat edustavat rauhallisempaa sedimentaatiovaihetta, jossa magneettikiisupirotteiset mustaliuskeet ovat vallitsevina. Mustaliuskeiden arvometallipitoisuudet ovat alhaiset (Max Zn 282 ppm, Ni 175 ppm ja Cu 164 ppm). As-pitoisuudet ovat alhaiset. R328 Reikä sijoittuu edellisen reiän jatkeille samaan sähköiseen johdevyöhykkeeseen. Reiän alussa on konglomeraattista materiaalia 8.75 metriin. Tästä 104.70 metriin on vallitsevana pidempää rauhallista vaihetta edustava rautakiisupirotteinen mustaliuske, jossa paikoitellen kerroksellisuus/liuskeisuus ovat lähes reiän suuntaiset. Rauhallisen vaiheen lopussa on 1 metrin vahvuinen turbidiittinen konglomeraattikerros välillä 94.20 95.20 m. Reiän loppuosat edustavat taasen rauhattomampaa tektoonista vaihetta konglomeraattisen materiaalin muodossa. Mustaliuskeiden arvometallien pitoisuudet ovat keskimäärin jokseenkin alhaiset. Zn-pitoisuus 19 metrin välillä on keskimäärin noin 200 ppm (max 579 ppm), Ni-pitoisuus <200 ppm (max 832 ppm), Cu-pitoisuus keskimäärin <100 ppm (max 152 ppm). As-pitoisuuksissa esiintyy heikkoa anomalisuutta (max 208 ppm). R325 Reikä sijoittuu Muskon emäksisten vulkaniittien paljastumavyöhykkeen itäpuolelle. Reiän alussa esiintyy rauhallisemman vaiheen magneettikiisupitoisia mustaliuskeita sekä grafiittipitoisia kiilleliuskeita syvyydelle 76.65 m. Tästä itään tulee mukaan konglomeraatteja, joista osa sisältää emäksistä pyroklastista materiaalia ja myöskin mustaliuskesaumoja. Reiän loppuosilla emäksinen vulkaaninen-/ sekä tuffiittinen materiaali ovat vallitsevina. Kerrostumismiljöön luonnetta kuvastaa reilun metrin vahvuinen mustaliuskekerros syvyydellä 96.60-97.70 m.

9 R324 Reikä sijoittuu edellisen reiän itäpuolelle sähköiseen minimivyöhykkeeseen. Reiässä vuorottelevat tuffiittiset ja massamaistet emäksiset vulkaniitit mustaliuske- ja kiilleliuskevälikerrosten kanssa. Kokonaisuutena reikä edustaa syvän meren miljötä, johon liittyy jokseenkin voimakasta emäksistä vulkanismia. Arvometallien pitoisuudet jäävät alhaisikai (Max Zn 185 ppm, Ni 102 ppm ja Cu 247 ppm. As-pitoisuudet ovat kauttaaltaan alhaiset. R338 Reikä sijoittuu sähköisen johteen länsireunaan. Alussa 9.20 metriin saakka on turbidiittinen konglomeraatti, jossa TOPPI on W. Tästä 42.90 metriin esiintyy osin granaattipitoinen kiilleliuske, johon liittyy pienoispoimutusta, hieman pyroklastista emäksistä materiaalia ja magneettikiisupirotteisiä kvartsijuonia. Reiän loppuosa on magneettikiisua sisältävää mustaliusketta, jossa paikoitellen pienoispoimutusta. Kokonaisuutena kivilajiseuranto edustaa jokseenkin syvän meren miljötä, jossa on vulkanismin ja rinnevalumien merkit. Reiän arvometalli- ja As-pitoisuudet ovat alhaiset (Max Zn 184 ppm, Ni 158 ppm, Cu 80 ppm). R323 Reikä sijoittuu edellisen reiän itäpuoleille heikkoon sähköiseen johteeseen. Kivi on mustaliusketta, jossa kerroksellisuus ja liuskeisuus ovat lähes reiän suuntaiset. Paikoitellen runsaahkosti magneettikiisua. Reikä kairattu suuntaan 230 o ja se lopetettiin 38.40 metriin, koska suunta osottautui vääräksi (kerroksellisuuden suuntaisesti). 4 YHTEENVETO Kairatun alueen kivilajit edustavat syvän meren miljöötä, missä rauhalliseen peliittiseen ympäristöön liittyy yleisesti turbidiittisia välikerroksia ja emäksisiä pyroklasteja ja laavoja. Profiilien keskivaiheilla emäksiset vulkaniitit ovat runsaimmin edustettuina. Kairatuissa kivilajiyksiköissä ei tavattu malmiutumia, sen sijaan pääosin mustaliuskeisiin liittyy yleisesti runsaastikin rikki- ja magneettikiisua niin pirotteena kuin silauksina hiertopinnoilla. Rautakiisuja esiintyy lisäksi turbidiittisissa kerrostumissa klastisina fragmentteina, mikä kuvastaa ko. vyöhykkeen lähiympäristössä esiintyneen rautakiisuhorisontteja meren pohjassa. Läntisimmässä mustaliuskehorisontissa esiintyy kohonneita Ni-, Zn- ja Cu-pitoisuuksia, mikä viittaa alueella esiintyneen Talvivaaratyyppistä vulkaanista toimintaa. 5 TUTKIMUSAINEISTON TALLENTAMINEN Tutkimusaineisto on talletettu GTK:n arkistointiohjeiden mukaisesti.

10 6 LIITTYY SYVÄKAIRAUSRAPORTIT M52.5/4232/2008/R319-325 ja R328-338 SYVÄKAIRAUSANALYYSIT Reikä / Tilausnumero 319 / 220252, 321 / 220311, 322 / 220319, 324 / 220314, 328 / 220306, 335 /220291, 336 / 220312, 338 / 220306. KIILLOITETUT OHUTHIEET 0809462-0809471, 0809595, 0809684, 0910099-0910102, 0809716, 0809553-0809563 KIRJALLISUUSLUETTELO Lehtilä, T. 2007. Palaeoproterozoic and Archaean geology of the Tohmajärvi- Kitee-Sortavala area, SE Finland and NW Russia. Master of Science Thesis, University of Turku. 162 pages and 3 appendices. Nykänen, O. 1967. Tohmajärvi. Kallioperäkartta 1 : 100 000, 4232-4234. Nykänen, O. 1968. Tohmajärvi. Kallioperäkartan selitys 1 : 100 000, 4232-4234. 68 p. Torvinen, A. 2008. Geology and geochemistry of the Palaeoproterozoic Tohmajärvi igneous complex, eastern Finland. Master of Science Thesis, University of Turku. 91 pages and 3 appendices.