Työ raportti 9 8-35 II Aänekosken Kivetyn kairausnäytteiden KI-KR 2 ja KI-KR 3 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Olli Taikina-aho Heinäkuu 998 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-0000 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 379
Työraportti 98-35 II Aänekosken Kivetyn kairausnäytteiden KI-KR 2 ja KI-KR 3 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Olli Taikina-aho Heinäkuu 998
TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie 905700ULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki TILAUSNUMERO: TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: 9505/98/MVS 'D.o.--- J--u FK Margit Snellman Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: r:}ät. ~0~-- FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI-98-35 ÄÄNEKOSKEN KIVETYN KAIRAUSNÄ YTTEIDEN KI-KR2 JA KI-KR3 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT VASTUULLISET TEKIJÄT: Seppo Gehör FT, geologi Aulis Kärki FT, geologi Olli Taikina-aho FM, geologi
Työraportti 98-35 II Aänekosken Kivetyn kairausnäytteiden KI-KR 2 ja KI-KR 3 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Olli Taikina-aho Kivitieto Oy Heinäkuu 998 Pesivan 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.
ÄÄNEKOSKEN KIVETYN KAIRAUSNÄYTIEIDEN KI-KR2 JA KI-KR3 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään kairausnäytteiden KI-KR2 ja KI-KR3 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Kivilajien tunnistaminen perustuu silmämääräiseen analyysiin, jota on tarkennettu määrittämällä valittujen näytteiden petrografiset ominaisuudet sekä modaaliset mineraalikoostumukset polarisaatiomikroskoopilla. Kivilajeissa päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla. Kokokivianalyysit on teetetty käyttäen röntgenfluoresenssianalysaattoria (XRF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (NAA), indusoitua plasmaherätteistä massaspektrometria (ICP-MS), LECO-rikkianalysaattoria ja ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Rakomineraalit on kartoitettu ja identifioitu silmämääräisesti ja tarvittaessa identifiointi on varmennettu käyttäen stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria. Petrografisten ominaisuuksiensa ja kokokiven kemiallisen koostumuksensa perusteella kairausnäytteen kivilajit luokittuvat kolmeen ryhmään: granodioriittiyksikköön, punaisiin kaligraniitteihin ja harrnaisiin granitoideihin. Granodioriittiyksikköön lukeutuvat kivilajit ovat harmaita, joskus violetinsävyisiä ja kokonaisuutena verrattain tummia kivilajeja. Ne ovat keski- tai karkearakeisia ja tekstuuriltaan porfyyrisiä kivilajeja, jotka luokittuvat modaalisen mineraalikoostumuksen perusteella tyypillisesti graniiteiksi tai granodioriiteiksi. Yksikön kivilajeissa plagioklaasin An-pitoisuus vaihtelee 20-27 %:iin ja niissä esiintyy usein myös sarvivälkettä. Graniittiset kivilajit ovat keski- tai karkearakeisia, punaisia tai harmaita ja usein tasarakeisia graniitteja tai leukograniitteja. Biotiittia ja sarvivälkettä graniitteihin sisältyy 5-0% ja leukograniitteihin pelkkää biotiittia korkeintaan 5 %. Graniittien plagioklaasi on koostumukseltaan oligoklaasia. Harmaat granitoidit luokittuvat modaalisen koostumuksensa perusteella graniiteiksi tai granodioriiteiksi ja kemiallisesti ne ovat jokseenkin samantyyppisiä kuin graniitit. Tutkimusalueen kaikki magmakivilajit ovat alkalisluonteisiaja petrogeneettisesti vulkaanisen kaaren granitoidien tai mantereen sisäisten granitoidien tyyppisiä. Kairausnäytteiden rakomineraalit koostuvat pääasiassa kalsiitin, rautahydroksidien, savimineraalien, rikkikiisun ja kvartsin muodostamista kokoonpanoista. Näistä kolme ensin mainittua ovat selvästi yleisimpiä. Kairausnäytteistä on identifioitu 2 erilaista rakomineraaliseuruetta: kalsiittiseurue, kalsii tti-rautahydroksidiseurue, kalsii tti -rautahydroksidirautakiisuseurue, kalsiitti-rautahydroksidi±rautakiisuseurue-savimineraali, kalsiittirautakiisuseurue, kalsii tti-rautakiisuseurue-savimineraali, kalsii tti -savimineraaliseurue, rautahydroksidiseurue, rautahydroksidi-rautakiisuseurue-savimineraali, rautahydroksidisavimineraaliseurue, rautakiisuseurue ja savimineraaliseurue. Näiden lisäksi kairausnäytteissä esiintyy täytteettömiä avorakoja. Rautahydroksideja esiintyy yhtäjaksoisimmin kairausnäytteiden yläosissa. Kalsiittia tavataan runsaammin noin 20m kairaussyvyydeltä alkaen. Savimineraaleja, illiittiä, montmorilloniittia ja kaoliniittia, tavataan useilla eri syvyystasoilla. K vartsiutumisesta on satunnaisia havaintoja molemmissa näytteissä ja kaikilta kairaussyvyyksiltä. Rakopintojen syöpymistä on havaintoja kohtalaisen runsaasti. Avainsanat Paleoproterotsooinen, graniitti, granodioriitti, mineralogia, petrologia, matala lämpötila, rakomineraali
KIVETTY, ÄÄNEKOSKI: PETROLOGY AND LOW TEMPERATURE FRACTURE MINERALS IN THE KI-KR2 AND KI-KR3 DRILL CORES ABSTRACT The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill cores KI-KR2 and KI-KR3 from the Kivetty research area are presented in this report. The petrographical mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of therock samples were determined by polarization microscopy. The chemical compositions of the plagioclase, biotite and amphiboles existing as major constituents, were determined by JEOL-733 superprobe. Whole rock analyses were carried out using an X-ray spectrometer, neutron activation analyser (NAA), induced coupled plasm mass spectrometer (ICP-MS), LECO sulphur analyser and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and by stereo microscopy and X-ray diffractometry (XRD). The granitoids can be assigned into three classes according to their petrographical features and whole rock compositions: a granodiorite unit, red granites and grey granitoids. The granodiorite unit consists of grey and relatively dark granitoids, occasionally with a violet tone. They are medium or coarse grained and typically porphyritic in texture. Granodioritic composition is most characteristic of this unit, but individual samples of tonalitic, quartz monzonitic or granitic composition have also been determinated. Typical samples contain 5-5 % mafic minerals and the anorthite content of the plagioclase is between 20 and 34 %. The red granites are medium or coarse grained and even-grained or porphyritic in texture. They typically contain 5-0 % mafic minerals and oligoclasic plagioclase. Leucogranites that contain less than 5 % biotite as the only mafic mineral can be distinguished from other granites. Grey, even grained granitoids are granitic or granodioritic in modal mineral composition but chemically they resemble granitic rocks. Ali the granitoids show alkaline affinity in their CaO/total alkali ratio and belong to the classes of volcanic arc granitoids (V AG) or within plate granitoids (WPG) according to petrogenetic discrimination based on trace element concentrations. The most common fracture minerals in drill cores are calcite, pyrite, Fe hydroxides, clay minerals and occasionally quartz. These can be classified into twelve assemblages: calcite - Fe hydroxides, calcite - Fe sulphide minerals, calcite - Fe sulphide - clay minerals, calcite - clay minerals, calcite - Fe sulphide - Fe hydroxide - clay minerals, calcite, calcite- Fe sulphide- Fe hydroxide, clay minerals, Fe hydroxide - Fe sulphide - clay minerals, Fe sulphides, Fe hydroxides, Fe hydroxide - clay minerals. Besides these there exist open fractures without any filling. Fe hydroxides have been found frequently in the uppermost parts of the drill cores and calcite has been found usually from drilling depth ca. 20m onward. Quartz crystallizations have been found in severallevels of drillings and corroded cavities are frequently encountered. Keywords: Palaeoproterozoic, granite, granodiorite, mineralogy, petrology, low temperature, fracture mineral
4 SISÄLL VSLUETTELO: JOHDANTO..................................................... 5. Tutkimusalue................................................ 5.2 Tutkimuksen tavoite.......................................... 5.3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto.................. 7.4 Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät...................... 7.5 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit... :......... 9.6 Rakomineraalifaasit ja -seurueet................................ 2 KAIRAUSNÄ YTE KI-KR2....................................... 7 2. Petrografia................................................. 7 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri................. 22 2..2 Mineraalikemia........................................ 28 2.2 Kokokivikemia............................................. 3 2.3 Rakomineraalit............................................. 37 2.3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä.................... 37 3 KAIRAUSNÄ YTE KI-KR3... 45 3. Petrografia................................................. 45 3.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri................. 47 3..2 Mineraalikemia........................................ 5 3.2 Kokokivikemia............................................. 54 3.3 Rakomineraalit............................................. 58 3.3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä.................... 59 4 YHTEENVETO................................................. 65 KIRJALLISUUS..................................................... 78 Liite, kairausnäytteen KI-KR2 rakomineraalit............................ 80 Liite 2, kairausnäytteen KI-KR3 rakomineraalit........................... 2
5 JOHDANTO Imatran Voima Oy ja Teollisuuden Voima Oy varautuvat voimalaitostensa ydinjätehuollossa käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomen kallioperään. Posiva Oy huolehtii tähän liittyvistä tutkimuksista. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset on aloitettu 993, ja niitä tehdään Eurajoen Olkiluodon, Kuhmon Romuvaaranja Äänekosken Kivetyn alueilla vuoteen 2000 saakka. Vuoden 997 alussa aloitettiin vastaavanlaiset tutkimukset Loviisan Hästholmenin alueella. Loppusijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Tässä raportissa esitetään Kivetyn tutkimusalueelle vuonna 997 kairattujen reikien KI-KR2 ja KI-KR3 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset.. 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 3 syvää kallionäytekairausreikää, joiden sijaintipisteet ja tutkimusalueen geologiset yleispiirteet on esitetty kuvassa...2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut kartoittaa kairausnäytteiden KI-KR2 ja KI-KR3 kivilajit, kuvata niiden petrografiset ja mineralogiset ominaispiirteet sekä selvittää valittujen näytteiden kokokivenkemiallinen koostumus sekä kivilajeissa päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja sarvivälkkeen kemialliset koostumukset. Lisäksi tavoitteena on ollut kartoittaa matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen hyvin vettä johtaviin vyöhykkeisiin. Tutkimusalueelle tehtyjen kairanreikien sijaintipaikat on esitetty kuvassa -. Kairausnäyte KI-KR2 on noin 800 metriä pitkä ja KI-KR3 noin 600 metriä pitkä.
6 MITIAKAAVA :20 000 MERKINTÖJEN SELITYKSET ~ Kallionäytekairaus (KR) Kuva -. Hästholmenin alue ja kairanreikien sijaintipaikat.
7 -.3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto Kivilajien modaalisten koostumusten, kokokiven kemiallisten koostumusten ja mineraalien kemiallisten koostumusten osalta vertailumateriaaleina on käytetty alueen aiempien petrologisten tutkimusten tuloksia, jotka on esitetty raporteissa Gehör et al. (995, 996 ja 997). Vertailuaineistoina käytetyt maankuoren eri osien ja yleisten kivilajityyppien koostumukset ovat peräisin teoksesta Taylor & McLennan ( 985) ellei toisin ole mainittu. Käytetyt petrologiset ja petrageneettiset luokitusmenetelmät ja esitetyt diagrammit perustuvat artikkeleihin Cox et al. (979), Irwine & Baraggar (97), LeMaitre et al. (987), Maniar & Piccoli (989), Mullen (983), Peacock (93), Pearce & Cann (973), Pearce et al. (984), Streckeisen (976) ja Winchester & Floyd (977). Rakomineraalien esiintymisalueita kuvaavissa diagrammeissa käytetty vedenjohtavuutta kuvaava aineisto perustuu raporttiin Rouhiainen & Pöllänen (998) ja kairausnäytteiden rakoluvut raportteihin Niinimäki (997) ja Rautio (997 aja b )..4 Suoritetut tutkimukset ja tutkimusmenetelmät Rakomineraalikartoitus ja näytteenotto petrologisiaja mineralogisia tutkimuksia varten on tehty 9. - 23..998 Geologian tutkimuskeskuksen kairasydänarkistossa Lopella. Kartoitusavustajina ovat toimineet LuK S. Kallio, tradenomi S. Lehtola ja LuK H. Pirinen. Kartoitusaineiston puhtaaksikirjoituksen ovat suorittaneet S. Kallio ja S. Lehtola. Kairausnäytteistä on otettu edustavat näytteet pääkivilajien modaalisen mineraalikoostumuksen, tekstuurin ja kokokiven kemiallisen koostumuksen määrittämistä varten. Näytteiden valinnan on suorittanut FT A. Kärki. Yksityiskohtaisiin jatkotutkimuksiin on pyritty valitsemaan tyypillisimpiä ja merkittävintä osaa kairausnäytteestä edustavia kivilajimuunnoksia siinä suhteessa, jossa ne kairausnäytteissä esiintyvät. Pääkivilajeja edustavista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet polarisaatiomikroskooppitutkimustaja mikroanalyysejä varten. Ohuthieiden kokonaismäärä on 20 kplja ne on valmistanut Oulun yliopiston geotieteiden laitoksen hielaboratorio. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri on määritetty polarisaatiomikroskoopilla ja pistelaskurilla laskemalla viisisataa pistettä kustakin ohuthieestä. Pistelaskut on suorittanut FM S. Suoperä. Petrografinen kuvaus perustuu polarisaatiomikroskooppitutkimukseen, ja se on A. Kärjen ja S. Suoperän laatima.
8 Kokokivianalyysit on teetetty kanadalaisessa XRAL-laboratoriossa röntgenfluoresenssianalysaattorilla (XRF), neutroniaktivaatioanalysaattorilla (INAA), indusoidulla plasmaherätteisellä massaspektrometrilla (ICP-MS), rikkianalysaattorilla (LECO) sekä käyttäen ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Kokokiven kemiallisen aineiston käsittelyn on tehnyt A. Kärki. Määritetyt alkuaineet, analyysimenetelmät ja määritysrajat on esitetty taulukossa -. Taulukko -. Kokokivianalyyseissä määritetyt elementit, menetelmät ja määritysrajat. Elementti Menetelmä Määrit~sraja Elementti Menetelmä Määrit~sraj a Si02 XRF 0,0% Ba XRF 20ppm Ti02 XRF 0,00% Zr XRF 3ppm Al20 3 XRF 0,0% Nb XRF 3ppm Fe20 2 XRF 0,0% Sr XRF 2ppm MnO XRF 0,0% Cs NA ppm MgO XRF 0,0% Mn ICP 2ppm CaO XRF 0,0% u NA 0,5 ppm N~O XRF 0,0% F ISE 20ppm K20 XRF 0,0 o/o Cl ISE 50ppm P20s XRF 0,0% s LECO 0,0% Th NA 0,5 ppm Br NA 0,5 ppm Rb XRF 2ppm Cr20 3 XRF 0,0% y XRF 2,e,em LOI XRF 0,0% Kivilajien päämineraaleina esiintyvien biotiitin, amfibolien sekä plagioklaasin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla yhteensä 6 edustavasta mineraalirakeesta. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksen JEOL-733 mikroanalysaattorilla FM 0. Taikina-ahon valvonnassa. Mineraalianalyysiaineiston käsittelyn on suorittanut FT S. Gehör. Rakomineraalikartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet S. Gehör, A. Kärki ja 0. Taikina-aho. Aineiston.käsittelyn -on... suorittanut ja.yhteenvedon laatinut S. Gehör. Rakomineraalien kartoitus ja tunnistaminen on tehty silmämääräisesti ja tarvittaessa havainnot on varmennettu stereomikroskoopilla ja röntgendiffraktometrilla (XRD). XRDmääritykset on tehty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksella Siemens-röntgendiffraktioanalysaattorilla 0. Taikina-ahon toimesta.
.5 Tutkimusalueen geologiset yleispiirteet ja kivilajit 9 Kivetyn tutkimusalue sijoittuu geologisesti ns. Keski-Suomen granitoidikompleksin alueelle. Kivetyn tutkimusalueen pääkivilajit ovat porfyyrisiä tai joskus tasarakeisia granodioriitteja ja graniitteja (Anttila et al. 992). Alkalisluonteisten granodioriittien yhteydessä esiintyy myös muun koostumuksisia differentiaatteja, jotka luokittuvat mm. graniiteiksi, tonaliiteiksi ja kvartsimontsoniiteiksi. Keskeisimpien ominaispiirteittensä perusteella kairausnäytteiden kivilajit on jaettu kahteen pääryhmään, granodioriittiyksikköön ja graniittiyksikköön (Gehör et al. 995). 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 tasarakeisia tai porfyyrisiä. Jotkut graniittimuunnokset ovat selvästi suuntautuneita ja piirteiltään myloniittisia tai silmägneissimäisiä. Kairausnäytteessä KI-KR2 tavataan lisäksi harmaansävyisiä, koostumukseltaan granodiriittisiaja graniittisia kivilajeja ja näytteessä KI-KR3 amfiboliittisia liuskeita,jotka lienevät alkuperältään xenoliittisia. Valokuvia tyypillisimmistä, kairausnäytteissä KI-KR2 ja KI-KR3 esiintyvistä kivilajeista on esitetty kuvassa -2.
0 Kuva -2. Kairausnäytteiden KI-KR2 ja -KR3 kivilajeja. A) Porfyyrinen, maasälpähajarakeita sisältävä granodioriitti, B) Harmaa granitoidi, jossa heikosti erottuvia maasälpähajarakeita, C) Silmäkkeinen graniitti ja D) Porfyyrinen graniitti.
.6 Rakomineraalifaasit ja -seurueet Kivetyn tutkimusalueen rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: rakomineraalitutkimuksissa esille tulleet tyypillisimmät Kaisiitti (CaC0 3 ) Rautakiisu: rikkikiisu (FeS 2 ) Rautahydroksidit: götiitti FeO(OH) ja timoniitti FeO(OH) nh 2 0 Rautaoksidi: hematiitti Fe 2 0 3 Savimineraalit: illiitti KAliSi 3 Al0 0 )0H 2 Saponiitti Sepioliitti Apofylliitti Kvartsi montmorilloniitti Na(Al, Mg) 8 (Si 4 0 0 )ioh) 8 nh 2 0 kaoliniitti Al 2 Si 2 0 5 (0H) 4 (Ca/2,Na) 0.iMg,Fe 2 +)isi,al) 4 0 0 (0H) 2 4H 2 0 Mg 4 Si 6 0 5 (0H) 2 6H 2 0 KCaiSi 4 0 0 ) 2 F 8H 2 0 Si0 2 Valokuvia tyypillisimmistä rakomineraaleista on esitetty kuvassa -3. 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: Kalsii ttiseurue Kaisiitti-rautakiisuseurue Kaisiitti -savimineraali -rautakiisuseurue Kalsii tti -savimineraaliseurue Kalsiitti±rautakiisuseurue Rautahydroksidiseurue Rau tah ydroksidi-kalsii tti -savimineraali±rautakiisuseurue Rautahydroksidi-kalsiittiseurue Rautahydroksidi-kalsiitti-rautakiisuseurue Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksidi-savimineraali-rautakiisuseurue Rautakiisuseurue S avimineraaliseurue
2 Kuva -3. Seuraavilla sivuilla. Kairausnäytteiden KI-KR2 ja KI-KR3 rakornineraaleja. A) KI-KR2 88,45 m: kloriittipintainen avorako, jossa täytteenä kaoliniittia, montmorilloniittia ja albiittia (valkoinen). B) KI-KR2 57,53 m: limoniittista rapaumaa sisältävä avorako, jossa dendriittistä (kasvimaista) rautaoksidisaostumaa. C) KI-KR2 68,33 m: albiittia, kalimaasälpää, illiittiäja saponiittia sisältävä avorako. D) KI-KR2 220,37 m: hilsemäistä kaisiittiaja rikkikiisua (kookas laikku raon oikeassa reunassa) sisältävä, heikosti kvartsiutunut avorako. E) KI-KR2 277,2 m: punarapumaa (osin hematiittia) sisältävä avorako,jossa täytteenä kloriittia, illiittiä, albiittia. F) KI-KR2 294,76 m: hematiittista punarapaumaa sisältävä rako, joka on voimakkaasti kvartsiutunut ja sisältää satunnaisina pesäkkeinä albiittia. G) KI-KR2 307,0 m: kvartsitäytteinen avorako, jossa täytteenä montmorilloniittiaja kaoliniittia. H) KI-KR2 322,98 m: punarapaumaa sisältävä avorako, jossa rikkikiisupesäkkeitäja rautahydroksidin punaiseksi värjäämä kvartsitäyte. I) KI-KR2 344,02 m: rautahydroksidia sisältävä avorako, jossa täytteenä muskoviittia ja albiittia J) KI-KR2 387,39 m: avoraon täytteenä vihreän harmaata kalsiittia. K) KI-KR 2 4,65 m: kellertävää rautahydroksidia sisältävä rako, jossa lisäksi täytteenä kvartsia ja albiittia. L) ) KI-KR2 579,30 m: kvartsiutunut, kloriittipitoinen avorako, jossa kohtalaisesti vaaleita albiitti-kalsiitti-kaoliniitti-illiittilaikkuja. M) KI-KR2 63,96 m: kloriittia, illiittiäja albiittiaja kvartsia sisältävä rako. N) KI-KR3 96,33 m: kloriittipohjainen avorako, jonka sydänosassa omamuotoisia kalsii ttiki teitä. 0) KI-KR3 205,75 m: kloriittipohjainen avorako, jossa mm:n vahvuinen osittainen kaisiittitäyte (valkoinen kuvan alareunassa) sekä albiitista koostuvia vaaleita pesäkkeitä (vaalea rihmasto kuvan yläreunassa). P) KI-KR3 22,07 m: kloriittipitoinen avorako,jossa täytteenähärmemäistäkvartsiaja albiittia sekä vihertävää illiittiä.
KI-KR2 57,53 m,.. w
... Ul
... 0\
7 2 KAIRAUSNÄYTE KI-KR2 Kairausnäyte KI-KR2 sijoittuu Kivetyn tutkimusalueen keskiosaan. Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat X= 6968778,50: Y = 3433625,34 ja Z = 8,36. Kairauksen lähtösuunta on 2 oo ja lähtökaltevuus 65. Kairausnäyte on otettu talteen väliltä 40,7-80,62 m. 2. Petrografia Kairausnäyte KI-KR2 koostuu noin 440 m kairaussyvyydelle saakka tasarakeisista tai silmäkkeisistä graniiteista sekä vähäisestä määrästä porfyyrispiirteisiä graniitteja. Muutamissa jaksoissa kivilajit ovat läpikotaisesti muuttuneita, hematiittipigmenttisiä graniitteja ja kapeina saumoina on tavattu hematiitin iskostamia breksioita. Violetinsävyiset granodioriittiyksikön kivilajit ovat hallitsevia 440 m kairaussyvyystason alapuolella. Näiden lisäksi tavataan silmäkkeisiä ja porfyyrispiirteisiä graniitteja sekä harmaita, tasarakeisia granitoideja,joista analysoidut näytteet ovat luokittuneet modaalisen mineraalikoostumuksensa perusteella granodioriiteiksi. Kairausnäytteen kivilajit on kuvattu graafisesti kuvassa 2- ja sanallisesti taulukossa 2-. Taulukko 2-. Kairausnäytteen KI-KR2 kivilajit Syv. (m) Kuvaus 40,7 Alku -65,75 GRANllTTI, keskirakeinen, heikosti porfyyrinen, hajarakeiden keskimääräinen läpimitta on 5-0 mm. - 67,80 GRANllTTI, silmäkkeinen, hiertynyt, suuntautunut. -74,55 GRANllTTI, keskirakeinen, heikosti porfyyrinen, hajarakeiden läpimitta 5-0 mm. -75,40-93,60 GRANllTTijuoni, vaalea, keskirakeinen, ei sisällä juurikaan tummia mineraaleja. Juoni leikkaa porfyyristä graniittia. GRANllTTI, keskirakeinen, porfyyrinen, hajarakeiden läpimitta on 5-0 mm. Lisäksi kivessä on muutamia läpimitaltaan noin 20 mm kokoisia maasälpähajarakeita.
23 Q graniitti A p Kuva 2-2. Kairausnäytteen KI-KR2 kivilajien QAP-suhteet ja nimitys. Numero viittaa näytenumeroon. västä, kvartsista ja plagioklaasista. Kalimaasälpärakeet ovat satunnaisen muotoisia, ja niissä esiintyy sulkeumina pyöreitä, paikoin vyöhykkeenisiä plagioklaasirakeita sekä vaihtelevanmuotoisia kvartsirakeita ja -luiroja. Paikoin kalimaasälpärakeissa esiintyy pertiittisuotaumia, ja rakeiden pinta-alasta noin 0% on hienon saussuriittipigmentin peitossa. Usein kalimaasälpärakeiden reunoilla esiintyy ohut myrmekiittinen yhteenkasvettumisreunus. Valtaosin plagioklaasirakeet ovat läpimitaltaan 0,5-6,0 mm:n kokoisia, ja ne esiintyvät pyöreäpiirteisinä rakeina tai pitkänomaisina liistakkeina. Plagioklaasirakeiden pinta-aloista on noin 0-40 % hienorakeisen saussuriittipigmentin peitossa. Osaksi plagioklaasirakeet ovat vyöhykkeellisiä, ja paikoin niissä on antipertiittisuotamia sekä kvartsisulkeumia. Itsenäiset kvartsirakeet ovat läpimitaltaan 3,0-8,0 mm:n kokoisia ja hyvin vaihtelevan muotoisia. Lisäksi näytteissä esiintyy pieniä kvartsirakeita muodostaen granoblastista massaa mafisten mineraalien yhteyteen sekä suurempien hajarakeiden välisiin tiloihin. Biotiitti esiintyy osittain omamuotoisina, muuttumattominajarepaleisina suomuina,joiden läpimitta vaihtelee 0,4-2,5 mm:iin. Sarvivälkerakeet ovat läpimitaltaan 0,4-2,0 mm:n kokoisia, vierasmuotoisia ja hyvin repaleisia. Muutamassa sarvivälkerakeessa esiintyy
24 Taulukko 2-2. Kairausnäytteen KI-KR2 kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset. GR =graniitti, GRD = granodioriitti, GRy = graniittiyksikkö, GRDy = granodioriittiyksikkö, hgr =harmaa granitoidi, x =tunnistettu aksessorinen mineraali. Näyte Kl.35 Kl.36 Kl.37 KI.38 Kl.39 KI.40 Kivilaji GR GR GR GR GR GR Yksikkö GRy GRy GRy GRy GRy GRy Syvyys (m) 89,40 07,53 236,08 30,87 355,70 435,40 Kvartsi 38, 40,4 34,2 34,8 29,5 34,8 Plagioklaasi 30,2 6,6 20,8 27,4 35 3,8 Kalimaasälpä 27,5 40,4 39,9 28,3 28, 29,3 Biotiitti,4,4 3,2 4,6 4,9 3,4 Sarvivälke 2,4 0,6,5 0,6 3,3 Serisiitti X X X 0,2 X 0,3 Karbonaatti X X X X X 0, Epidootti X X X,4 X X Muut 0,2 0,5 0,3 0,8 0,2 0, Opaakit yht, 0,3 0,2 0 2 0 0 Rikkikiisu X X X X X X Magneettikiisu X X X Kuparikiisu X X X Sinkkivälke Ilmeniitti X X X X X X Magnetiitti X X X X Hematiitti X X X Götiitti X X X Näyte Kl.4 Kl.42 KI.43 KI.44 KI.45 KI.46 Kivilaji GRD GRD GRD GR GRD GR Yksikkö GRDy hgr GRDy GRDy hgr GRy Syvyys (m) 462,87 526,87 636,23 665,3 694,55 727, Kvartsi 43,8 24,8 25,2 27,2 26,8 35,4 Plagioklaasi 23,8 49,7 45,3 24,2 44,3 27,8 Kalimaasäl pä 8,8 4,7 8,3 39,7 9,3 33,9 Biotiitti 7,2 5,4 2,3 3, 6,3,7 Sarvivälke 3,7 4,6 7, 5,4 2,6 Serisiitti X X X X X 0,2 Karbonaatti X X X X X X Epidootti 0,4 X X X X X Muut,2 0,3,2 0,3 0,3 0,2 Opaakit yht,,2 0,8 0,3 0 0,3 0,9 Rikkikiisu X X X X X X Magneettikiisu X X X X X X Kuparikiisu X X X X X X Sinkkivälke X Ilmeniitti X X X X X X Magnetiitti X X X X X X Hematiitti X X X Götiitti X X X
25 kummingtoniittisydän, ja tavallisesti rakeet ovat vain vähän biotiitiksi muuttuneita. Sekä biotiitti- että sarvivälkerakeissa esiintyy sulkeumina runsaasti opaakkeja, zirkonia ja apatiittia. Mafiset mineraalit ja opaakit ovat keskittyneet pääasiassa suurempien maasälpähajarakeiden ja raekasaumien välisiin tiloihin. Granodioriittien tyypillisimpinä aksessorisina mineraaleina esiintyvät taulukossa 2-2 lueteltujen opaakkien lisäksi kummingtoniitti, kloriitti, zirkoni, apatiitti ja titaniitti. Graniittiyksikkö Näytteet KI.35 ja KI.39 edustavat graniittiyksikön keskirakeista ja porfyyristä graniittityyppiä. Hajarakeidenja raekasaumien läpimitta vaihtelee niissä tyypillisimmin 4-0 mm:iin, mutta yksittäisiä, jopa 20 mm:n kokoisia kalimaasälpähajarakeitakin niissä esiintyy. Hajarakeina on pääasiassa kalimaasälpää, plagioklaasia sekä vähäisemmässä määrin kvartsia. Kalimaasälpärakeet ovat usein pyöreäpiirteisiä ja läpimitaltaan 4-0 mm:n kokoisia. Sulkeumina niissä esiintyy pyöreähköjä kvartsirakeitaja -luiroja sekä yksittäisiä vaihtelevan muotoisia, osin vyöhykkeellisiäkin plagioklaasirakeita sekä pertiittisuotaumia. Plagioklaasi esiintyy joko yksittäisinä hajarakeina tai raekasaumina, joiden läpimitta vaihtelee 4-8 mm:iin. Pääasiassa pitkänomaiset plagioklaasiliistakkeet ovat kokonaisuudessaan pyöreäpiirteisiä, ja niiden pinta-alasta 0-20 % on hienorakeisen saussuriittimassan peitossa. Plagioklaasissa on sulkeumina yksittäisiä kvartsirakeita ja antipertiittisuotaumia sekä paikoin biotiitti- ja sarvivälkerakeita. K vartsirakeet ovat pyöreäpiirteisiä ja hajarakeiden tai raekasaumien välitiloissa ne esiintyvät pieni-keskirakeisena, granoblastisena massana. Suurempien hajarakeiden reunoilla maasälvät ja kvartsi ovat paikoin myrmekiittisesti yhteenkasvettuneita. Hajarakeiden välitiloihin pääasiassa sijoittuneet biotiitti- ja sarvivälkerakeet ovat läpimitaltaan 0,4-2,0 mm:n kokoisia, hyvin repaleisia ja rikkonaisia. Ne ovat kuitenkin verrattain terveitä, lähes muuttumattomia ja usein niiden sulkeumina on opaakkeja ja zirkonia. Muut harvinaisempina esiintyvät mineraalit ovat kloriitti, apatiitti, epidootti, zirkoni ja titaniitti. Suuntautuneempaa, osin raitaistakin graniittityyppiä edustaa näyte KI.46, joka on kvartsimaasälpäsuhteensa perusteella hyvin tavanomainen graniitti. K vartsi esiintyy läpimitaltaan 0,2-0,5 mm:n kokoisina, pyöreäpiirteisinä rakeina maasälpäsilmäkkeiden lomassa. Kalimaasälpärakeet ovat läpimitaltaan tavallisesti keskimäärin 0,2 -,2 mm:n kokoisia, joskin muutamia isompiakin, lähes 2 mm:n kokoisia rakeita on tavattu. Muodoltaan ne ovat pyöreäpiirteisiä, ja ne eivät ole merkittävästi muuttuneita. Plagioklaasirakeet ovat myös pääasiassa pyöreähköjä, 0,2-0,8 mm:n kokoisia ja niiden pinta-alasta on 20-50 %
26 muuttunut joko tunnistettavaksi serisiitiksi ja karbonaatiksi tai hyvin pienirakeiseksi saussuriittimassaksi. Tekstuuriltaan graniitti on keski- ja tasarakeinen ja selvästi suuntautunut tai jopa raitainen. Paikoin se vaikuttaa lähinnä granoblastiselta gneissiltä. Vaaleista silmäkkeisistä graniiteista näyte KI.37 edustaa lähes suuntautumatonta ja näyte Kl.36 selvästi suuntautunuha ja myloniittista tyyppiä. Näytteessä Kl.37 esiintyy harvakseltaan 3-0 mm:n läpimittaisia hajarakeita, jotka ovat pääasiassa kalimaasälpää, mutta myös kvartsi- ja plagioklaasihajarakeita esiintyy. Kalimaasälpähajarakeet ovat muodoltaan kulmikkaita ja lähes poikkeuksetta poikiliittisia. Niiden sulkeumina esiintyy plagioklaasia, kvartsia, sarvivälkettä sekä biotiittia. Kvartsi- ja plagioklaasihajarakeet ovat 3-4 mm:n läpimittaisia ja muodoiltaan pyöreäpiirteisiä. Biotiitti- ja sarvivälkerakeet ovat osittain omamuotoisia, repaleisia ja kooltaan 0,2-,0 mm:n mittaisia. Ne muodostavat raekasoja, joiden yhteydessä on myös kohtalaisesti opaakkeja. Hajarakeiden välitiloihin kvartsi- ja maasälpärakeet muodostavat uudelleenkiteytyneen, hienorakeisen, granoblastisen massan. Rakenteeltaan kivi on keskirakeinen, suuntautumaton ja porfyyrinen. Näyte KI.36 edustaa myloniittista graniittia, joka koostuu voimakkaasti suuntautuneista, 0,2 -,0 mm:n kokoisista granoblastisen massan muodostavista kvartsi- ja maasälpärakeista. Lisäksi kivessä esiintyy pieniä, alle mm:n levyisiä ja pituudeltaan - 3 mm:n mittaisia kvartsimaasälpäsilmäkkeitä. Pääpiirteissään kvartsi- ja maasälpärakeet ovat pyöreäpiirteisiä, mutta kvartsi esiintyy myös kapeina pitkänomaisina rakeina. Maasälvät ovat kauttaaltaan vähän saussuriittiutuneita. Biotiitti-, sarvivälke- ja opaakkirakeet esiintyvät suuntautuneina ja pieninä yksittäisinä rakeina tai satunnaisesti katkeilevina raejonoina. Rakenteeltaan kivi on voimakkaasti suuntautunut, raitainen ja vaaleiden mineraalien runsaan esiintymisen ansiosta lähinnä granoblastinen. Vaalea graniittinäyte Kl.38 edustaa voimakkaasti muuttunutta, hematiittiutunutta tyyppiä ja näyte KI.40 vaaleaa porfyyristä graniittia. Näyte KI.38 koostuu kalimaasälpä- ja plagioklaasihajarakeista, joiden ympärillä esiintyy usein uudelleenkiteytyneitä kvartsimaasälpärakeita. Kalimaasälpähajarakeet esiintyvät kulmistaan pyöristyneiden suunnikkaiden muotoisina rakeina, ja niiden läpimitta vaihtelee 4,5-7,0 mm:iin. Niissä esiintyy poikiliittisina sulkeumina paikoin vyöhykkeenisiä plagioklaasirakeita sekä pyöreitä kvartsirakeitaja -luiroja. Näytteen plagioklaasihajarakeet ovat pääasiassa pyöreäpiirteisiä, ja niiden läpimitta vaihtelee 2,5-6,0 mm:iin. Rakeiden pinta-alasta on 30-70 % hienorakeisen saussuriittimassan peitossa ja lisäksi muutamat rakeet ovat voimakkaasti epidoottiutuneet. Biotiitti ja sarvivälke esiintyvät osittain omamuotoisina rakeina tai suomuina muodostaen hajarakeiden välisiin tiloihin repaleisia raekasaumia. Raekasaumien läpimitta vaihtelee,0-3,5 mm:iin ja niiden yhteydessä esiintyy runsaasti opaakkeja lähinnä biotiitti- ja sarvivälkerakeiden reunaosien muuttumistuloksena. Lisäksi kivessä esiintyy vaihtelevassa määrin epidoottia. Rakenteeltaan kivi on keski-karkearakeinen,
27 suuntautumaton, porfyyrinen ja perusmassa on granoblastinen. Vaaleassa porfyyrisessä graniittinäytteessä, KI.40, biotiitin ja sarvivälkkeen määrä on vähäinen ja ne esiintyvät ohuina alle 0,5 mm:n levyisinä katkeilleina saumoina, jotka myötäilevät isompia hajarakeita. Plagioklaasi- ja kalimaasälpähajarakeiden pinta-alasta on 0-40 % hienon saussuriitin, serisiitin ja/tai karbonaatin peittämää. Harmaa granitoidi Näyte KI.42 on silmämääräisesti tarkasteltuna harmaa, homogeeninen sekä tasa- ja keskirakeinen, ja modaalisen koostumuksensa perusteella granodioriittinen. Biotiitin ja sarvivälkkeen yhteismäärä on verrattain suuri eli noin 0 %. Plagioklaasirakeet ovat läpimitaltaan 0,4-2,0 mm:n kokoisia, pyöreäpiirteisiä ja niiden pinta-alasta on 5-20 % hienorakeisen serisiitin tai saussuriitin pigmentoimaa. Paikoitellen plagioklaasirakeissa esiintyy pieniä, alle 0, mm:n kokoisia pyöreitä kvartsisulkeumia. K vartsi esiintyy myös pääasiassa vierasmuotoisina, pyöreäpiirteisinä rakeina, joiden läpimitta vaihtelee 0,2-2,0 mm:iin. Kalimaasälpä esiintyy vaihtelevan muotoisina rakeina, ja niiden läpimitta vaihtelee 0,4-2,0 mm:iin. Kalimaasälpärakeet ovat muuttumattomia ja niiden sulkeumina on pyöreitä, alle 0,2 mm:n kokoisia kvartsirakeita sekä paikoin myös plagioklaasirakeita. Biotiitti ja sarvivälke esiintyvät repaleisina, osittain omamuotoisina rakeina, suomuina tai raekasoina, joiden yhteydessä on vaihteleva määrä opaakkeja. Biotiittisuomut ovat muuttumattomia ja sarvivälke on reunoiltaan muuttunut heikosti biotiitiksi. Muut granodioriitissa vähäisemmässä määrin esiintyvät mineraalit ovat opaakki, serisiitti, karbonaatti, kloriitti, epidootti, apatiitti, titaniitti ja zirkoni. Tekstuuriltaan näyte on keskirakeinen, tasarakeinen ja lähinnä allotriomorfisgranulaarinen. Silmämääräisesti tarkasteltuna näyte KI.45 on harmaa, keskirakeinen ja homogeeninen granodioriitti, mutta tekstuuriltaan se on heikosti porfyyrinen. Hajarakeet koostuvat lähinnä plagioklaasista ja kalimaasälvästä. Plagioklaasihajarakeet esiintyvät pääasiassa,5-5,0 mm:n kokoisina pyöreäpiirteisinä, pitkänomaisina rakeina, joista osa on vyöhykkeellisiä. Plagioklaasi on pääasiassa lähes muuttumaton ta, mutta osassa rakeita esiintyy 5-0 % pinta-alasta kattava hienorakeinen saussuriittipigmentti. Kalimaasälpähajarakeet ovat satunnaisen muotoisia, lähes muuttumattomia ja niiden läpimitta vaihtelee,0-5,0 mm:iin. Kalimaasälvän sulkeumina on paikoitellen pyöreäpiirteisiä kvartsirakeita sekä satunnaisesti plagioklaasia. K vartsi esiintyy joko yksittäisinä vierasmuotoisina rakeina tai raekasaumina, joiden koko vaihtelee,0-2,5 mm:iin. Biotiitti ja sarvivälke esiintyvät läpimitaltaan 0,5-2,5 mm:n kokoisina, osittain omamuotoisina, mutta repaleisina suomuina tai suomukasoina granoblastisessa välimassassa. Biotiittirakeet ovat muuttuneet lohkoraoista alkaen kloriitiksi ja joskus myös opaakiksi. Sarvivälkerakeet ovat lähes muuttumattomia ja vain
28 harvoin niissä on havaittavissa vähäistä muuttumista biotiitiksi ja opaakeiksi. Hajarakeiden välitiloissa esiintyvät maasälvät ja kvartsi muodostavat hyvin pienirakeisen massan. 2..2 Mineraalikemia Kairausnäytteestä KI-KR2 on tehty yhteensä 8 mikroanalyysiä; biotiitista 3 kpl, plagioklaasista 3 kpl ja sarvivälkkeestä 2 kpl. Plagioklaasien koostumukset on esitetty taulukossa 2-3 ja Ab-An-Or-diagrammilla kuvassa 2-3. Analysoidut plagioklaasit sijoittuvat Ab-An-Or-kolmiossa oligoklaasi- ja andesiinikenttiin. An-pitoisuudet vaihtelevat välillä 20,9-34,4 %. Pienin An-pitoisuus on muuttunutta graniittityyppiä edustavan näytteen KI.37 plagioklaasilla. Biotiitti K(Mg,Fe) 3 (OH,F)iAl,Fe)Si 3 0 0 Kairausnäytteestä KI-KR2 analysoidut biotiitit (taulukko 2-3) ovat kemialliselta koostumukseltaan lähes ideaalisia. Analysoitujen biotiittien kaavaan lasketun kaliumin määrä vaihtelee välillä,95 (KI.39)- 2,08 (KI.37). Koska ideaalisen biotiitin stokiometrinen kalium-kationien lukumäärä tulisi olla kaksi ja analysoidut arvot poikkeavat ainoastaan vähäisesti tästä arvosta, voidaan näiden biotiittien todeta olevan kemiallisesti lähes muuttumattomia, eikä merkkejä metasomaattisista kationinvaihtoreaktioista ole tämän alkuaineen osalta havaittavissa. Analysoitujen kolmen biotiitin luokittelu päätejäsenten; eastoniitin, siderofylliitin, flogopiitin ja anniitin suhteen on esitetty kuvassa 2-3. Kairausnäytteen biotiittien raudan mooliosuuden (Fe/(Fe+Mg)) vaihtelu välillä 0,73-0,93 on kohtalaista. Korkein arvo on muuttunutta graniittia edustavassa näytteessä KI.37. Kairausnäytteestä KI-KR2 analysoidut graniitti- ja granodioriittiyksikön sarvivälkeet (näytteet KI.39 ja Kl.4) asettuvat amfiboliluokittelussa Fe-edeniittisen sarvivälkkeen kenttään (kuva 2-3, taulukko 2-3). Sarvivälkkeen koostumuksissa ei ole merkittäviä keskinäisiä eroja.
29 Or Ab An B. 0 8,0 ' Silicic Edenite Silicic Ferro-Edenite 7,5. Par Pargasite Ed Hbl Edenite Hbl Fea Ferroan Par Pargasite Hbl Fe Ferro- Ed Fe Edenite Ferro- Par Pargasite Hbl 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi > = < C. Eastonite 3 Siderophyllite 2~-L--L--L--~-L--~_.--~ ~~ 0 Phlogopite Fe/(Fe+Mg) Annite Kuva 2-3. Kairausnäytteen KI-KR2 mineraalien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. A. plagioklaasi, B. = amfiboli ja C. = biotiitti.
30 Taulukko 2-3. Kairausnäytteen KI-KR2 mineraalien kemialliset koostumuksetjakaavat. BT = biotiitti, SV = sarvivälke, PL = plagioklaasi. Näyte KI.37 KI.39 KI.4 Näyte KI.39 KI.4 Mineraali BT BT BT Mineraali sv sv Si0 2 33,5 33,9 34,4 Si0 2 39,6 4,3 Ti0 2 4,29 3,72 4,75 Ti0 2,39,77 Al 2 0 3 3, 2,6 3,4 Al 2 0 3 9,05 9,3 Cr 2 0 3 0,00 0,00 0,02 FeO 25,2 23,7 FeO 32, 29,4 26, Cr 2 0 3 0,00 0,03 MnO 0,37 0,45 0,8 MnO 0,7 0,50 MgO,32 3,06 5,30 MgO 3,00 4,74 CaO 0,00 0,00 0,00 CaO 0,4 0,5 N~O 0,00 0,06 0,03 N~O,73,5 K 2 0 9,34 8,69 9,49 K 2 0,23,32 Total 94,0 9,9 93,6 NiO 0,08 0, O_F_Cl 0,00 0,00 0,00 ZnO 0,06 0,03 CTotal 93,0 9,0 93,0 Total 92,5 94,5 Si 5,85 5,96 5,84 TSi 6,67 6,69 AIIV 2,5 2,04 2,6 TAI,33,3 AIVI 0,55 0,56 0,5 TFe3 0,00 0,00 Ti 0,56 0,49 0,6 TTi 0,00 0,00 Fe3 0,00 0,00 0,00 Sum_T 8,00 8,00 Fe2 4,68 4,33 3,70 CAI 0,46 0,44 Cr 0,00 0,00 0,00 CCr 0,00 0,00 Mn 0,06 0,07 0,03 CFe3 0,00 0,09 Mg 0,34 0,80,34 CTi 0,8 0,22 Ba 0,00 0,00 0,00 CMg 0,75,5 Ca 0,00 0,00 0,00 CFe2 3,55 3,07 Na 0,00 0,02 0,0 CMn 0,05 0,03 K 2,08,95 2,05 CCa 0,00 0,00 Cations 6,3 6,2 6,2 Sum_C 5,00 5,00 Fe_FeMg 0,93 0,84 0,73 BMg 0,00 0,00 Mg_FeMg 0,07 0,6 0,27 BFe2 0,00 0,05 BMn 0,05 0,04 Näyte KI,37 KI,39 KI,4 BCa,88,82 Mineraali PL PL PL BNa 0,06 0,0 Si0 2 62,9 62, 59,8 Sum_B 2,00 2,00 Al 2 0 3 23, 23,7 25,0 ACa 0,00 0,00 FeO 0,00 0,06 0,09 ANa 0,50 0,38 CaO 4,38 5,2 7,0 AK 0,27 0,27 N~O 8,9 8,46 7,3 Sum_A 0,77 0,65 K 2 0 0,35 0,23 0,28 Sum_cat 5,8 5,7 Total 99,6 99,8 99,6 Sum_oxy 23, 23, Si,2 ll,o 0,7 Al 4,82 4,96 5,27 Fe2 0,00 0,0 0,0 Ca 0,83 0,99,36 Na 3,07 2,92 2,54 K 0,08 0,05 0,06 Cations 20,0 20,0 20,0 X 6,0 6,0 6,0 z 3,98 3,97 3,98 Ab 78,6 74,6 65, An 20,9 25, 34,4 Or 2,0,3,6
3 2.2 Kokokivikemia Kairausnäytteen KI-KR2 kivilajeista on tehty kaksitoista kokokivianalyysiä. Analyysitulokset on esitetty taulukoissa 2-4 ja 2-5. Granodioriittiyksikön kivilajeja edustavat näytteet KI.4 ja KI.43 ovat modaalisen koostumuksensa perusteella granodioriittisia ja näyte KI.44 on graniittinen. Graniittiyksikön tummimpia tyyppejä edustavat porfyyriset graniittinäytteet Kl.35 ja Kl.39 ovat myös vähiten Si0 2 :ta sisältäviä. Näytteet Kl.46 ja Kl.38 sisältävät hieman vähemmän tummia mineraaleja, mutta ne ovat kohtalaisesti muuttuneita, ja näyte KI.38 on lisäksi jossain määrin myös hematiittiutunut. Vaaleimmista graniittimuunnoksista KI.36 ja KI.37 ovat suuntautuneita ja silmäkkeisiä, mutta näyte KI.40 ei ole deformoitunut ja on selvästi porfyyrinen. Harmaat granitoidinäytteet KI.42 ja KI.45 ovat modaaliselta koostumukseltaan granodioriittisia ja kemiallisesti keskenään lähes identtisiä. Granodioriittiyksikköä edustavat näytteet KI.4, KI.43 ja Kl.44 ovat kemialliselta koostumukseltaan keskenään jokseenkin samanlaisia (kuva 2-4 ). Näytteet sisältävät noin 65 % Si0 2 :ta ja sijoittuvat tämän perusteella granodioriittiyksikön kivilajien joukossa jotakuinkin koostumussarjan puoliväliin. Lukuun ottamatta korkeahkoa CaO-pitoisuutta ja pienehköä K 2 0-pitoisuutta näytteet vastaavat kemiallisesti aiemmin analysoitu ja saman Si0 2 -pitoisuustason omaavia granodioriittiyksikön kivilajeja. SiO/totaalialkalisuhteittensa osalta granodioriittiyksikköä edustavat näytteet ovat dasiittisten vulkaniittien kaltaisia ja TiO/Zr-suhteittensa perusteella ne luokittuvat keskenään samantyyppisiksi granodioriiteiksi (kuva 2-5). Hivenalkuainepitoisuuksiltaan analysoidut näytteet ovat myös keskenään hyvin samantyyppisiä ja samanlaisia kuin alueelta aiemmin analysoidut (Gehör et al. 995, 996 ja 997), vähän muuttuneet granodioriittiyksikön kivilajit (kuva 2-5). Graniittiyksikön kivilajeista ne erottuvat systemaattisesti korkeampi en P-, Mn-, Ti-, Zr- ja Ba-pitoisuuksiensa perusteella. Graniittiyksikön kivilajeista Si0 2 :ta alle 77% sisältävät tyypit ja yli 77% Si0 2 :ta sisältävät vaaleat tyypit luokittuvat varsin selvästi omiksi ryhmikseen tai differentiaatiosarjan eri koostumuksisiksijäseniksi. Pääalkuainepitoisuudet muuttuvat tämän sarjanjäsenissä varsin systemaattisesti siirryttäessä emäksisimmästä, noin 70 % Si0 2 :ta sisältävästä tyypistä happamimpaan, lähes 80% Si0 2 :ta sisältävään differentiaattiin (kuva 2-4). Voimakkaimmin muuttuneiden näytteiden koostumukset poikkeavat sarjan vähemmän muuttuneiden jäsenten koostumuksista jossain määrin. Hematiittiutuneen näytteen KI.38 rauta-, magnesium- ja titaanipitoisuus ovat suurempia kuin kyseisen Si0 2 -pitoisuuden omaaville graniiteille olisi tyypillistä. Voimakkaasti saussuriittiutuneessa näytteessä KI.46 Mn- ja NazO-pitoisuudet ovat puolestaan poikkeavan korkeita (kuva 2-4). Hivenalkuainepitoisuuksiltaan vaaleat graniitit poikkeavat tavallisesti pienempien Ti-, P-,
32 Ba-, Zr- Sr- ja Mn-pitoisuuksiensa ansiosta tummemmista graniittimuunnoksista (kuva 2-5). Muuttuneiden näytteiden hivenalkuainepitoisuudet ovat yhden näytteen korkeaa Thpitoisuutta lukuun ottamatta samanlaisia kuin vähemmän muuttuneissakin näytteissä. SiO/totaalialkali-suhteensa perusteella graniitit vastaavat ryoliittisia vulkaniitteja ja TiO/Zr-suhteittensa perusteella kaikki näytteet luokittuvat graniittisiksi (kuva 2-5). Analysoidut harmaat granitoidit ovat keskenään lähes saman koostumuksisia, noin 70% Si0 2 :ta sisältäviä kivilajeja. Aiemmin analysoituihin harrnaisiin granitoideihin verrattaessa näytteet ovat myös keskenään hyvin samantyyppisiä muodostaen tavanomaisista granodioriittiyksikön kivilajeista ja graniittiyksikön kivilajeista myös kemiallisesti erotettavissa olevanjoukon (kuva 2-4). Noin 70% Si0 2 -pitoisuus on eräille graniittiyksikön jäsenille tyypillinen pitoisuustaso, mutta harmaiden granitoidien Ti0 2 - ja K 2 0-pitoisuudet ovat pienempiä ja N~O- ja CaO-pitoisuudet vastaavasti suurempia kuin tämän Si0 2 - pitoisuuden omaaville graniiteille olisi tyypillistä (kuva 2-4). Hivenalkuainepitoisuuksiensa osalta harmaat granitoidit ovat osaksi graniittiyksikön kivilajien tyyppisiä, mutta osaksi ne muistuttavat granodioriittiyksikön kivilajeja. Esimerkiksi pienten Ti- ja Zr-pitoisuuksiensa osalta harmaat graniitit muistuttavat graniittiyksikön kivilajeja, mutta Sr-pitoisuudet ovat samaa luokkaa kuin granodioriittiyksikön kivilajeissa (kuva 2-5). SiO/totaalialkalisuhteittensa perusteella harmaat granitoidit ovat ryoliittisten vulkaniittien kaltaisia, eli samanlaisia kuin eräät graniittiyksikön kivilajit, mutta TiO/Zr-suhteittensa perusteella ne luokittuvat granodioriiteiksi, joskin hyvin lähelle kivilajiluokkien rajaviivaa (kuva 2-5).
33 8 0,8 44... 4 ~ 06 43 ~ 6 N ' M 44 0 0 43 N 45\ ~...-4 < 4 4 42 0,4 35 46 39 39 2 45.! 3 ~40 37 0,2 42 35 38 37 46 36~40 35 ~37 40 ~ 4 45 0 42 N ~ 46 45 5 36 ~ 43 0 44... ~ 42 46 38 z 4. 35 43 4 3 39.4 37 44 38 36 40 44. 44.. 600 4 43 4 3 500 45 8 ~ 43 45 0.. 0.. 400 42 0 ~ 46 ::E 39 35 200 38 u ~ 2 35 39 42 46 840 38 36 37 ~7 36 40 44 ~4 43 ~ ~ M "4 0 0 N 0.0 44. Q) 43 ~ ::E 45\e 42 39 38 35 42. 46 36 45 40 39. 38 35 46 36 7 60 70 80 60 70 80 Si02% Si02% Kuva 2-4. Kivetyn kairausnäytteen KI-KR2 kivilajien kemiallisia koostumuksia kuvaavia diagrammeja. Numero projektiapisteen vieressä viittaa näytenumeroon.
34 8 5 600 ~ 2 0 :: 400 ~... 9 N + 0 ~ z 6 200 3 s o~~u.~~~~~~~~~~~~ 35 45 55 SiOz% 65 75 0,2 0,6,0,4 TiOz%,8 2,2 P Mn Ti Zr Ba Y U Rb Cs Nb Sr K20 Th e Graniitti Granodioriitti Harmaa, tasarakeinen granodioriitti Kuva 2-5. A. Kairausnäytteen KI-KR2 kivinäytteiden Si02/totaalialkalisuhteeseen perustuva luokitusdiagrammi, B. Ti02/Zr-suhteeseen perustuva luokitusdiagrammi, C. Alkuainepitoisuuksien rikastumiskertoimet suhteessa maankuoren yläosan pitoisuuksiin.
35 Taulukko 2-4. Kairausnäytteen KI-KR2 kivilajien kemialliset koostumukset. GR = graniitti, GRy = graniittiyksikkö, negatiivinen arvo tarkoittaa määritysrajaa pienempää pitoisuutta. Näyte KI.35 KI.36 KI.37 KI.38 KI.39 KI.40 Syvyys (m) 89,4 07,53 236,08 30,87 355,7 435,4 Kivilaji GR GR GR GR GR GR Yksikkö GRy GRy GRy GRy GRy GRy Si02% 72,3 77,4 77,9 75,9 7 77,7 Ti02% 0,263 0,68 0,45 0,277 0,357 0,34 Al20 3 % 3,6 2,,7 2 3,2,9 Fe20 3 % 2,4,57,45 2,66 2,92,09 MnO% 0,03 0,0-0,0 0,02 0,04-0,0 MgO% 0,22 0, 0,07 0,3 0,3 0,6 CaO%,73 0,66 0,7 0,83,44,03 N~O% 3,5 2,97 2,78 3, 3,9 2,53 K20% 5,33 5,09 5,9 4,5 5,93 5,09 P20s% 0,06 0,02 0,0 0,05 0,07 0,02 Thppm 0 5 2 5,4 5,8 7,5 Rbppm 84 80 8 54 97 34 Yppm 39 4 32 54 39 3 Bappm 564 63 05 28 820 52 Zrppm 209 20 36 287 247 36 Nbppm 9 8 3 8 9 0 Srppm 24 33 40 79 28 65 Csppm 5 2 6 4 3 Uppm 5, 3,8 2,6 3,4 3,2 3,2 Mnppm 340 56 44 229 367 24 Fppm 663 354 287 7 834 59 Clppm 225 20 5 97 24 9 S% -0,0-0,0 0,0 0, 0,02-0,0 Brppm -0,5-0,5-0,5-0,5-0,5-0,5 Cr 2 0 3 % -0,0-0,0-0,0-0,0-0,0-0,0 LOI% 0,5 0,2 0,2 0,5 0, 0,45 SUMA% 99,7 00,3 00,2 00,2 98,7 00,2 K/Na,70,92 2,{)9,62 2,08 2,25 Fe/Mg 2,65 8,2 24,02 9,95,29 7,90 Sr/Rb 0,67 0,8 0,22 0,5 0,65,23 A/CNK 0,87 0,93 0,90 0,96 0,84 0,92 Rb/Y 4,72 4,39 5,66 2,85 5,05 4,32 Th/Zr 0,05 0,3 0,09 0,02 0,02 0,06 Al20/Ti02 5,7 72,02 80,69 43,32 36,97 88,8
37 2.3 Rakomineraalit Kairausnäytteestä KI-KR2 tehtiin kaikkiaan 495 rakomineraalihavaintoaja valikoiduista näytteistä 20 XRD-määritystä. Tutkituista raoista tavattiin kalsiittia, rikkikiisua, rautahydroksideja ja -oksideja (limoniitti, götiitti ja hematiitti) sekä savimineraaliryhmään kuuluvia kaoliniittia, illiittiä ja montmorilloniittia. Avoraoissa on useimmiten kloriittineo haarniskapinta. Osaa avoraoista luonnehtii kvartsiutuminen,jonka intensiivisyys vaihtelee juuri havaittavasta kvartsin muodostuksesta omamuotoisia kvartsikiteitä sisältäviin, läpikuultaviin ja rakopinnan täysin kattaviin lasimaisiin muunnoksiin. Edellisten lisäksi raoista on identifioitu apofylliittiä, sepioliittiaja saponiittia. Rakomineraalien esiintymissyvyydet ilmenevät kuvasta 2-6 sekä liitteestä. Kairausnäytteen KI-KR2 rakotäytteenä tavataan yleisimmin rautahydroksideja (522 havaintoa), kalsiittia ( 458 havaintoa) ja savimineraaliryhmän mineraaleja ( 452 havaintoa) Rautahydroksidien esiintyminen painottuu kairaussyvyysvälille 40-4 m. Kalsiittia tavataan satunnaisesti kairaussyvyydeltä n. 30 m alaspäin, mutta vasta syvyydeltä 39 m alkaen se on lähes yhtäjaksoisesti läsnä rakomineraaliseurueissa ja sitä tavataan aina kairauksen loppuun saakka. Savimineraalien esiintyminen on runsain ta syvyysvälillä 00-320 m ja verrattain yleistä syvyysvälillä 500-650 m. Kairausnäytteessä on rikkikiisua yleensä niukasti, mutta vähäisiä viitteitä sen yhtäjaksoisesta esiintymisestä kuitenkin on. Rikkikiisuhavainnot painottuvat kolmeen vyöhykkeeseen; kairaussyvyyksille n. 283-300 m, 365-47 m sekä 568-602 m. Kvartsiutumisesta on satunnaisia havaintoja koko kairauksen pituudelta, kuitenkin syvyysväleiltä 00-357 ja 750-780 m havaintoja on runsaammin. Rakopintojen syöpymistä on tehty 43 havaintoa. Merkittävimmät syöpymisvyöhykkeet sijoittuvat kairaussyvyyksille 95-00m, 23-25m, 304-307 mja 37-38 m. 2.3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä Syvyysväli 40-02 m: Rautahydroksidiseurue Syvyysvälin raontäytteenä on lähes yksinomaan keltaruosteista tai punaista rautahydroksidia (limoniitti-götiitti), joka muodostaa tyypillisesti erittäin ohuen, useimmiten koko raon kattavan täytteen. Rautahydroksidin ohella on tavattu muutamasta raosta ohuina katteina illiittiä (kairauspituus 95-96 m) ja satunnaisesti kalsiittia. Kairaussyvyydeltä 96 m on tavattu kolmesta perättäisestä raosta syöpymärakenteita.
0 38 RKO VJK 0 0-8 -6 FE CC Kl SV MP SY ]_.. 00-200 - 300 400... -- ~- - --!'!!!!. =- _.5' - - ~... f-~ -..... =?'" - : = ~.?.......... -- r::::::::; -... C"""'"" "'" - ----- ~ : ~ -... ~... s-'..... -~ c;;... ~... ~ -- ~ c' - - - E::.. =----............... -:;:=r=.........,.... - -- -~...... ~ ~-- ~ ~.. ~.. : ---~- - -~- - ~ -... ;;.... IVV'vvvvvv ~- -- --t:?==~- - -~ --- - -----._It--_t. --- a---- -- /VVVVVVV\.-!.... -~ W W IVV\i'VVVV'-!!" ------ ~!-... -!!..... ~..' --~.... -! - :.... : :. ~. -:::!:= -- ~.!:. ----. J~~~~J: :J~3:''= ~ ~ -= ~ = ~ ~3 800...,.... -~........ - - Granodioriitti Graniitti Harmaa granitoidi Myloniitti/ kataklastii tti FE = rautahydroksidit CC = karbonaatit K = rautakiisut SV = savimineraalit MP = musta pigmentti SY = syöpymä VJK = vedenjohtavuus RKO = rakoluku Kuva 2-6. Kairausnäytteen KI-KR2 rakomineraalit
39 Syvyysväli 02-08m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksideja esiintyy syvyysvälin raoissa satunnaisesti ja väliltä 2,33-9,57 m ne puuttuvat kokonaan. Tällöin yksinomaisena rakotäytteenä ovat savimineraalit, joiden muodostamat täytepaksuudet ovat 0, -,5 mm. Syvyysväli 08-3 m: Rautahydroksidiseurue Syvyysvälin raot koostuvat keltaruosteisista ja/tai punaisista rautahydroksiditäytteistä (limoniitti-götiitti). Täytepaksuudet ovat tyypillisesti erittäin ohuita. Syvyysväli 3-29m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksidit esiintyvät syvyysvälillä satunnaisesti; syvyysväleillä 4-8 m ja 25-29 m niitä on ainoastaan parissa raossa. Täytteet ovat hyvin ohuita. Savimineraalina esiintyy lähes yksinomaan illiittiä, jonka muodostamat täytteet ovat paksuudeltaan alle 0,2 mm. Myös savimineraalien esiintyminen vaihettuu satunaiseksi syvyysvälin loppuosaa lähestyttäessä. K vartsiutuneita rakoja on runsaasti ja syöpymiä on havaittu useasta perättäisestä raosta syvyydellä 22-24 m. Syvyysväli 29-34m: Kaisiittiseurue Syvyysvälillä esiintyy kvartsiutuneita avorakoja, joissa useissa on niukka, toisinaan koko rakopinnan kattava kaisiitti täyte. Täytepaksuus on alle mm. Syvyysväli 34-79 m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksiditäytteet ovat kalvomaisen ohuita punarapautumia. Savimineraalina esiintyy lähes yksinomaan illiittiä, satunnaisesti kaoliniittia ja montmorilloniittia. Savimineraalien muodostamat täytteet ovat hyvin ohuita. K vartsiutumista on havaittu useasta raosta. Edellisten mineraalien lisäksi rakopinnoilla esiintyy albiittia mm:stä muutamaan mm:iin kokoisina, harmaanvalkoisina kiteinä. Syvyysväli 79-83 m: Rautahydroksidi-savimineraali-rautakiisuseurue Rautahydroksiditäytteitä esiintyy satunnaisesti, täytteet ovat kalvomaisen ohuita punarapaumia. Savimineraaleina esiintyvät illiitti ja montmorilloniitti. Savimineraalien muodostamat täytteet ovat hyvin ohuita. Useasta perättäisessä syvyysvyöhykkeen raossa on vähäisesti rikkikiisua. Se esiintyy omamuotoisina kiteinä, joiden raekoko on alle 0, mm. K vartsiutumisesta on havaintoja parista raosta. Syvyysväli 83-238m: Rautahydroksidi-savimineraaliseurue Rautahydroksiditäytteitä esiintyy, etenkin syvyysjakson loppupuolella satunnaisesti ja täytteet ovat tyypillisesti kalvomaisen ohuita punarapaumia. Savimineraalina esiintyvät illiitti ja kaoliniitti, joiden muodostamat raontäytteet ovat paksuudeltaan