Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR4 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit

Työ raportti 98-30 Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR4 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Olli Taikina-aho Kesäkuu 998 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-00 00 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 379

TEKIJÄ ORGANISAATIO: Kivitieto Oy Teknologiantie 905700ULU TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 Helsinki TILAUSNUMERO: 9836/97 /MVS TILAAJAN YHDYSHENKILÖT: FK Margit Snellman Posiva Oy KONSULTIN YHDYSHENKILÖ: ~(;%Z;~ FT Aulis Kärki Kivitieto Oy TYÖRAPORTTI-98-30 LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRAUSNÄYTTEEN HH-KR4 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT VASTUULLISET TEKIJÄT: Seppo Gehör FT, geologi Aulis Kärki FT, geologi Olli Taikina-aho FM, geologi

Työraportti 98-30 Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR4 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Seppo Gehör Aulis Kärki Olli Taikina-aho Kivitieto Oy Kesäkuu 998 Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRAUSNÄYTTEEN HH-KR4 PETROLOGIA JA MATALAN LÄMPÖTILAN RAKOMINERAALIT TIIVISTELMÄ Tässä raportissa esitetään Loviisan Hästholmenin kairausnäytteen HH-KR4 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset. Kivilajien tunnistaminen ja kivilajiyksiköiden esiintymisalueiden määritys perustuu silmämääräiseen analyysiin. Valittujen näytteiden petrografiset ominaisuudet sekä modaaliset mineraalikoostumukset on määritetty polarisaatiomikroskoopilla. Näytteissä päämineraaleina esiintyvien plagioklaasin, biotiitin ja amfibolin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla. Kokokivianalyysit on teetetty käyttäen röntgenfluoresenssianalysaattoria (XRF), neutroniaktivaatioanalysaattoria (NAA), indusoitua plasmaherätteistä massaspektrometria (ICP-MS), LECOrikkianalysaattoria ja ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Rakomineraalit on kartoitettu ja identifioitu silmämääräisesti ja tarvittaessa identifiointi on varmennettu käyttäen stereomikroskooppia ja röntgendiffraktometria. Näytteiden kivilajit on jaettu neljään päätyyppiin, jotka ovat: ) viborgiitit ja pyterliitit, 2) porfyyriset rapakivet, 3) tasarakeiset rapakivet sekä 4) vaaleat, joskus heikosti porfyyriset rapakivimuunnokset ja apliittiset juonet. Viborgiitit ja pyterliitit ovat tekstuuriltaan porfyyrisiä rapakivigraniitteja, joissa merkittävä osa hajarakeista esiintyy keskirakeisen perusmassan ympäröiminä ovoideina eli pyöreäpiirteisinä, kalimaasälpärakeina. Viborgiittien ovoideihin liittyy tyypillisesti plagioklaasivaippa, mutta pyterliiteissä niitä tavataan vähemmän. Tasarakeiset rapakivet ovat modaalisen koostumuksensa perusteella tavanomaisia, keskirakeisia graniitteja. Porfyyrisissä muunnoksissa on vaihtelevia määriä kahden- kolmen senttimetrin läpimittaisia hajarakeita. Vaaleat rapakivet sisältävät biotiittia korkeintaan 5 %, ja joihinkin niistä sisältyy pieniä, perusmassasta heikosti erottuvia hajarakeita. Tyypillisimpinä matalan lämpötilan rakomineraalifaaseina on tavattu kalsiittia, dolomiittia, rautahydroksideja ja savimineraaleja, joita esiintyy kaikilla kairaussyvyyksillä. Näiden lisäksi on satunnaisesti tavattu rautakiisuja ja fluoriittia sisältäviä rakoja. Karbonaatit muodostavat yhden yleisimmistä rakomineraalilajeista ja vahvuudeltaan karbonaattikiteytymät ovat tyypillisesti alle mm paksuja. Rautahydroksidejaja toisinaan myös savimineraaleja esiintyy jopa 00 m pitkissä yhtenäisissä jaksoissa, ja niitä on tavattu kaikilla syvyystasoilla. Rautahydroksideja tavataan runsaasti paljon rakoja sisältävissä ja suuremman vedenjohtavuuden omaavissa jaksoissa. Tyypillisesti rautahydroksidit muodostavat kalvomaisen ohuita _punarapaumakatteita. Metasomaattisesti voimakkaasti muuttuneet kivilajivyöhykkeet, joissa isäntäkiven maasälvät ovat kaolinisoituneet, illiittiytyneet ja joskus myös hematiittiutuneet, ovat nähtävissä samoina mineraaleina myös rakomineraaliseurueissa. Kloriittipintaisia rakoja ja kloriittihiertovyöhykkeitä esiintyy yleisesti kaikissa kivilajiympäristöissä ja kaikilla syvyyksillä. A vainsanat: Paleoproterotsoinen, anorogeeninen, rapakivi, graniitti, petrologia, kokokivikemia, mineraalikemia, matala lämpötila, rakomineraali.

LOVIISA, HÄSTHOLMEN, PETROLOGY ANG LOW TEMPERATURE FRACTURE MINERALS IN DRILL CORE SAMPLE HH-KR4 ABSTRACT The results of petrological studies and low temperature fracture mineral mappings of drill core HH-KR4 from the Hästholmen area are presented in this report. The petrographic mapping was performed with the naked eye and the textures and modal mineral compositions of the rock samples were determined by polarization microscopy. The chemical compositions of the plagioclase, biotite and amphiboles existing as major components, were determined by JEOL-733 superprobe. Whole rock analyses were carried out using an X-ray spectrometer, neutron activation analyzer (NAA), indused coupled plasm mass spectrometer (ICP-MS), LECO sulphur analyzer and ion selective electrodes (ISE). The fracture minerals were mapped and identified with the naked eye and, when needed, by stereo microscopy and X-ray diffractometry. The four main rock types of the drill cores are: ) wiborgites and pyterlites, 2) porphyritic rapakivi granites, 3) even grained rapakivi granites and 4) weakly porphyritic or even grained leucocratic rapakivi granites and applites. Wiborgites and pyterlites are porphyritic rapakivi granites the phenocrysts of which are roundish K-feldspar grains or ovoids surrounded by medium grained ground mass. The ovoids in the wiborgites are mantled by plagioklase whereas the ovoids in the pyterlites typically have no plagioclase mantles. This texture is characteristic for rapakivis proper. Even and medium grained rapakivi granites are conventional granites in their modal mineral composition. Porphyritic varieties include phenocrysts - 2 cm in diameter. Weakly porphyritic, leucocratic rapakivi granites contain a few, scarcely visible feldspar phenocrysts and biotite as the only mafic mineralless than 5 o/o. Calcite, dolomite, Fe hydroxides and clay minerals (illite, montmorillonite and kaolinite) form the most typical fracture mineral phases throughout the drill core. In addition to these fluorite and Fe sulphides (pyrrhotite and pyri te) have been found less frequently. Carbonate crystallizations consist of calcite and/or dolomite which have been found frequently. Carbonate fillings are typically less than mm thick and ca. 3 mm at most. Fe hydroxides may exist serially in every drilling depth and no depth control is established. Fe hydroxides form typically thin filmy layers, mm in thickness at most and they occur mostly in the zones of high number of fractures and high water conductivity. The zones of high metasomatic alteration in which the feldspars of the host rock are replaced by kaolinite, illite and sometimes also by hematite affect directly to fracture mineral phases and the fracture minerals in these zones consist of these same minerals controlled by the character of alteration zone and intensity of alteration process. Fracture walls coated by chlorite and chloritic slickensides occur in every bedrock environment and in every depth. Keywords: Palaeoproterozoic, anorogenic, rapakivi, granite, petrology, whole rock chemistry, mineral chemistry, 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... 8.6 Rakomineraalifaasit ja -seurueet... 2 KAIRAUSNÄ YTTEEN HH-KR4 KIVILAJIT... 8 2. Petrografia................................................... 8 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri... 23 2..2 Mineraalikemia....................................... 30 2.2 Kokokivikemia... 34 2.2. Viborgiitti ja pyterliitti... 34 2.2.2 Porfyyrinen rapakivi... 39 2.2.3 Tasarakeinen rapakivi... 39 2.2.4 Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi... 40 3 KAIRAUSNÄ YTTEEN HH-KR4 RAKOMINERAALIT... 4 3. Rakomineraaliseurueet eri syvyysväleillä... 43 4 YHTEENVETO... 49 KIRJALLISUUS:... 65 Liite... 67

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 Euraj oen Olkiluodon, Kuhmon Romuvaaran ja Äänekosken Kivetyn alueilla vuoteen 2000 saakka. Vuoden 997 alussa aloitettiin vastaavanlaiset tutkimukset Loviisan Hästholmenin alueella. Loppusijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Tässä raportissa esitetään Hästholmenin tutkimusalueelle vuonna 997 kairatun reiän HH KR4 petrologisten tutkimusten ja rakomineraalitutkimusten tulokset.. Tutkimusalue Hästholmenin saari sijaitsee Loviisan kaupungin kaakkoispuolella, noin 5 kilometrin päässä kaupungista. Tutkimusalue on noin puolitoista kilometriä pitkä ja puoli kilometriä leveä (kuva -) rajoittuen joka puolelta Suomenlahteen (Posiva 996)..2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen tavoitteena on ollut määrittää Hästholmenin alueen kairausnäytteen HH-KR4 kivilajien petrologiset ja mineralogiset ominaispiirteet, analysoida tyypillisimpien ja laajimpina esiintyvien kivilajimuunnosten kemialliset koostumukset sekä määrittää valittujen näytteiden plagioklaasin, biotiitinja amfibolin kemialliset koostumukset. Toisena tavoitteena on ollut kartoittaa matalan lämpötilan rakomineraalien esiintymisalueet keskittyen vettä parhaiten johtaviin vyöhykkeisiin. Hästholmenin alueelle tehtyjen kairanreikien sijaintipaikat on esitetty kuvassa -. Tutkittu kairausnäyte on noin 950 metriä pitkiä.

6 ~ Smedsholmarna '\dj) ~. ~ Hästholmsfjärden ~ ~ Amus~ ~ Stora Kalvhol~ ~ Hudöfjärden MERKINTÖJEN SELITYKSET t(' Kairanreikä (KR) Kuva -. Hästholmenin alue ja kairanreikien sijaintipisteet

.3 Aikaisemmat tutkimukset ja käytetty lähtöaineisto 7 Kivilajien modaalisten koostumusten, kokokivenkemiallisten koostumustenja mineraalien kemiallisten koostumusten osalta vertailumateriaaleina on käytetty alueen aiempien petrologisten tutkimusten tuloksia, jotka on esitetty raporteissa Gehör et al. (997a ja 997b ). 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 Batchelor & Bowden ( 985), 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 Pöllänen & Rouhiainen (998) ja kairausnäytteiden rakoluvut raporttiin Niinimäki (997)..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 jakokoki ven kemiallisen koostumuksen määrittämistä varten. Näytteiden valinnan on suorittanut FT A. Kärki. Yksityiskohtaisiinjatkotutkimuksiin on pyritty valitsemaan tyypillisimpiä ja merkittävintä osaa kairausnäytteestä edustavia kivilajimuunnoksia siinä suhteessa, jossa ne kairausnäytteissä esiintyvät. Pääkivilajeja edustavista näytteistä on valmistettu kiillotetut ohuthieet polarisaatiomikroskooppitutkimusta ja mikroanalyysej ä varten. Ohuthieiden kokonaismäärä on 3 kpl ja 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), rikkianalysaattorilla (LECO) sekä käyttäen ioniselektiivisiä elektrodeja (ISE). Kokokiven kemiallisen aineiston käsjttelyn 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~sraja 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 K 2 0 XRF 0,0% Cl ISE 50ppm P20s XRF 0,0% s LECO 0,0% Th NA 0,5 ppm Br NA 0,5 ppm Rb XRF 2ppm Cr 2 0 3 XRF 0,0% y XRF 2QQm LOI XRF 0,0% Kivilajien päämineraaleina esiintyvien biotiitin, amfibolien sekä plagioklaasin kemialliset koostumukset on analysoitu mikroanalysaattorilla yhteensä 5 edustavasta mineraalirakeesta. Mineraalien kemialliset koostumukset on määritetty Oulun yliopiston elektronioptiikan laitoksen JEOL-733 mikroanalysaattorilla FM 0. Taikina-ahon valvonnassa. Mineraalianalyysiaineiston käsittelyn on suorittanut A. Kärki. Rakomineraalikartoituksen sekä näytteenoton ovat tehneet FT 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 Hästholmen sijoittuu Suomen laajimman rapakivimassiivin, ns. Viipurin massiivin länsiosaan (Simonen 980a). Sen kivilajit ovat tyypillisiä alkalisluonteisia, kalium- ja rautarikkaita rapakiviä (Nurmi & Haapala 986). Tekstuurin perusteella Viipurin massiivin

9 rapakivet on luokiteltu viborgiiteiksi, pyterliiteiksi sekä erilaisiksi tasarakeisiksi ja porfyyrisiksi rapakiviksi (Simonen 980b, 987, Vorma 976). Eri rapakivigeneraatioiden iät vaihtelevat 650-620 Ma (Vaasjoki et al. 996). Hästholmenin alueen kallioperä koostuu näistä samoista, eri muodoissaan esiintyvistä rapakivityypeistä (Posiva 996, Kuivamäki et al. 996, Gehör et al. 997aja b). Kairausnäytteestä HH-KR4 on tavattu samoja yleisiä rapaki vimuunnoksia kuin maanpintaleikkauksestakin. Lisäksi näytteen alaosassa esiintyy runsaasti porfyyrisiä, vaaleahkoja rapakiviä. Petrografisilta piirteiltään tätä rapakivityyppiä vastaavaa muunnosta ei ole tavattu muissa kairausnäytteissä. Rapakivet muodostuvat neljästä eri komponentista: tasarakeisesta ja tyypillisesti keskirakeisesta perusmassasta; tavallisista, usein ainakin osittain omamuotoisista hajarakeista, jotka ovat tyypillisimmin maasälpiä; vaipattomista kalimaasälpäovoideista sekä neljäntenä komponenttina plagioklaasivaipallisista ovoideista. Eri kivilajimuunnoksissa mainittujen komponenttien keskinäiset määräsuhteet voivat vaihdella varsin laajasti. Esimerkiksi viborgiiteissa vaipallisten ovoidien määrä on aina suurempi kuin vaipattomien, mutta myös tavallisia hajarakeita voi sisältyä niihin merkittäviäkin määriä. Tasarakeisen perusmassan suhteellinen osuus voi myös vaihdella verrattain paljon. Nimeämisessä merkittävin tekijä on eri tyyppisten ovoidien keskinäinen määräsuhde ja niiden kokonaismäärän suhde muiden hajarakeiden ja perusmassan määrään. Valokuvia tyypillisimmistä, kairausnäytteessä HH-KR4 esiintyvistä rapakivimuunnoksista on esitetty kuvassa -2. Tässä raportissa luokitusperusteena on käytetty menetelmää, joka on esitetty kuvassa -3. Kuva -2 seuraavalla sivulla. A. Viborgiitti, jossa suuri, paksun plagioklaasikehän reunustama ovoidi ja pienempiä maasälpähaj arakeita. B. Pyterliitti, jonka ovoideissa ei ole kehärakennetta. C. Tumman viborgiitin porfyyrispiirteinen osa. D. Pyterliitti, jossa suurten, kehättömien ovoidien lisäksi pienempiä maasälpä- ja kvartsihajarakeita. E. Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi. F. Porfyyrinen, vaalea sävyinen rapakivi.

0

Vähä- ovoidiset pyterliitit Vähäovoidiset viborgiitit Vaipalliset ovoidit Viborgiitit Pyterliitit Vaipattomat ovoidit Kuva -3. Rapakivien luokitus- ja nimeämisperusteet. H-PoRK =heikosti porfyyrinen rapakivi, PoRK = porfyyrinen rapakivi..6 Rakomineraalifaasit ja -seurueet Tutkituissa kairausnäytteissä tavatut merkittävimmät rakomineraalifaasit ovat karbonaattimineraaleja (kalsiitti ja dolomiitti), rautaoksideja ja -hydroksideja, rautakiisuja, savimineraaleja ja fluoriittia. Tyypillisimmät rakomineraalit sekä niiden kemialliset kaavat ovat: Kaisiitti CaC0 3 Dolomiitti Fluoriitti Hematiitti Rautakiisut: magneettikiisu Fe _xs rikkikiisu FeS 2 Rautaoksidit : Rautahydroksidit : Savimineraalit götiitti FeO(OH) limoniitti FeO(OH) nh 2 0 illiitti (K,Ca,Mg)AliSi 3 Al0 0 )0H 2 kaoliniitti Al 2 Si 2 0 5 (0H) 4 smektiitti (ryhmä savimineraaleja)

-------------------------------- - -- 2 Rautaoksidien, rautaoksihydraattien ja rautahydroksidien erottaminen toisistaan edellyttäisi nyt tehtyä yksityiskohtaisempaa instrumentaalista tutkimusta, sillä tunnetusti rautahydroksideista osa esiintyy amorfisessa muodossa. XRDmenetelmä ei siksi kaikilta osin sovellu ao. spesiesten identifiointiin. Rautaoksidihydroksidiraoista on käytetty yleisnimitystä F e-hydroksidikate tai punarapauma. Ainoastaan silloin, kun kiteinen, sinertävänharmaa hematiitti on kartoituksen yhteydessä voitu makroskooppisesti identifioida, on käytetty merkintää "HE" liitteessä. Edellisten lisäksi on raoista tavattu satunnaisesti albiittia (NaASi 3 0 8 ), molybdeenihohdetta (MoS 2 ), kuparikiisua (CuFeS 2 ), hydroapofylliittiä KCaiSi 4 0 0 )2F 8H 2 0, epidoottia C~(Fe,Al)AliSi04 )(Si 2 0 7 )0(0H), saponiittia (Ca,Na) 0,lMg,Fe2 +) 3 (Si,Al) 4 0 0 (0Hh 4H 2 0 ja sepioliittia (Mg 4 Si 6 0 5 (0H) 2 6H 2 0). Valokuvia rakomineraaleista ja yleisimmistä rakomineraaliseurueista on esitetty kuvassa -4. Alueen kairausnäytteet on jaettu 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. Identifioidut rakomineraaliseurueet ovat: Karbonaattiseurue Karbonaatti -savimineraaliseurue Karbonaatti±savimineraali±fluoriittiseurue Karbonaatti-rautakiisu-savimineraaliseurue Karbonaatti-rautahydroksidiseurue Karbonaatti±fl uorii ttiseurue Karbonaatti-rautakiisu-fluoriittiseurue Rautahydroksidiseurue Rautahydroksidi-savimineraali±fluoriittiseurue Rautahydroksidi-rautakiisu-savimineraali±fluoriittiseurue Rau tahydroksidi -savimineraaliseurue Rautahydroksidi-karbonaattiseurue Rautahydroksidi -karbonaatti -savimineraaliseurue Rautakiisuseurue Rautakiisu-fluoriittiseurue S avimineraaliseurue S avimineraali±fl uorii ttiseurue Täytteettömät raot

3 Kuva -4 seuraavilla sivuilla. A. HH-KR4 69,77 m. Kalsiittia, rikkikiisua ja fluoriittia sisältävä rako. Fluoriitti (violetti) ja rikkikiisu ovat raon reunoilla, kaisiitti (valkoinen) sydänosassa. Punertavan ruskeat osueet ovat isäntäkiveen kuuluvaa kalimaasälpää. B. HH-KR4 76,30 m. Karbonaatti-Fe-kiisu-savimineraaliseuruetta edustava näyte, jossa on täytteenä vihertävää montmorilloniittia, vaaleata kaoliniittia (oikea puolisko) sekä kalsiittia (vasen puolisko). C. HH-KR4 3,38 m. Fe-hydroksidi-karbonaattiseurue. Dolomittinen täyte näytteen vasemmassa puoliskossa koostuu hienorakeisesta mineraaliaineksesta. Kaisiittitäyte (oikea puolisko) muodostuu pääasiassa omamuotoisia kiteistä. D. HH-KR4 50,45 m. Fe-hydroksidi-savimineraaliseurue. Näyte edustaa ruhjeista, voimakkaasti kaolinisoitunutta ja illiittiytynyttä viborgiittia, jossa on rautahydroksidin ja hematiitin muodostama matriksi. E. HH-KR4 88,96 m. Kalsiittia (valkoinen), dolomiittia (ruskehtava)jakloriittia (vihreät laikut) sisältävä rako. F. HH-KR4 233,04 m. Kalsiittia, kvartsia, fluoriittia, kloriittiaja niukasti illiittiä sisältävä rako. Kaisiitti esiintyy valkoisina laikkuina, kvartsija fluoriitti muodostavat hyvin hienorakeisen, lasimaisen kiteymän rakopinnalle. G. HH-KR4 300,72 m. Dolomiittia, fluoriittia, kvartsia ja niukasti illiittiä sekä rikkikiisua sisältävä massamainen-pulverimainen raontäyteseos. H. HH-KR4 392,03 m. Niukkatäytteinen rako, jossa täytteenä on yksinomaan hilsemäistä kalsiittia.. HH-KR4 464,2 m. Voimakkaasti syöpynyt rakopinta, syöpymiä esiintyy myös kairauspinnalla. Raontäytteenä esiintyvät karbonaatit, rikkikiisu ja hematiitti. J. HH-KR4 47,89 m. Fluoriittia, kvartsia, illiittiä, rikkikiisuaja kloriittia sisältävä rakopinta. Fluoriitti ja kvartsi muodostavat näytteen keskivaiheilla erottuvan ruskehtavan kiteymäalueen. Saviainesta on runsaammin näytteen oikeassa reunassa. K. HH-KR4 528,04 m. Ruskehtavaa rautahydroksidia, dolomiittia ja kaoliniittia sisältä rako. Dolomiitti muodostaa omamuotoisia, paikoin jopa,5 mm läpimitaltaan olevia kiteitä. Kaaliniitti esiintyy valkoisina raitoina tai harmaana massana em. kiteymän joukossa. L. HH-KR4 529,6 m. Kloriittireunainen rako, jossa sydänosassadolomiittiaja kalsiittia (paksuus 2 mm). Kaisiitti on osin syöpynyttä. M. HH-KR4 556,58 m. Kalsiittia, illiittiä, kvartsiaja kloriittia sisältävä rako. Kalsiittitäytteen paksuus on 2mm. N. HH-KR4 686,9 m. Fluoriittia, kvartsia ja kloriittia sisältävä raontäyteseos. Kvartsi esiintyy omamuotoisina kiteinä näytteen keskivaiheilla ja alaosassa. 0. HH-KR4 707,69 m. Rautahydroksidia, vihreääilliittiä, kvartsiaja niukasti valkoistakaoliniittia sisältävä rakopinta. P. HH-KR4 87,38 m. Kalsiittia, kaoliniittia, kvartsiaja rikkikiisua sisältävä rakopinta. Kalsiittitäytteen paksuus on,5 mm. K vartsi muodostaa raonreunalla omamuotoista, hyvin hienorakeista, ruskehtavaa kiteymää, jossa on vähäisesti joukossa pieniä rikkikiisurakeita (kuvassa kirkkaana näkyvät pisteet). Kuvassa kaisiitti on vihertävä harmaan saviaineksen peitossa. Rakopinnalla on laajoja syöpymiä.

-.+:;:..

~ V\

7

2 KAIRAUSNÄYTTEEN HH-KR4 KIVILAJIT 8 Kairanreiän HH-KR4 lähtöpiste sijaitsee Hästholmenin keskiosassa (kuva -). Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat X= 669 5247,5, Y = 346 46,59 ja Z = 9,66. Kairauksen lähtösuunta on 60 ja lähtökaltevuus 70. Kairausnäyte on otettu talteen syvyysväliltä 40,66-000,99 m. 2. Petrografia Näyte HH-KR4 koostuu 540 m kairaussyvyydelle saakka viborgiiteista, pyterliiteistä sekä erilaisista tasarakeisista ja porfyyrisistä rapakivimuunnoksista. Kokonaisuudessaan jakso on varsin heterogeeninen ja kivilajivaihtelu sen alueella runsasta. Alkaen kairaussyvyydeltä 540 m hallitsevana kivilajina on porfyyrinen, vaaleahko rapakivimuunnos, jonka lomassa on viborgiitteja ja pyterliittejä sekä tasarakeisia rapakiviä vain vähän. Kairausnäytteen kivilajit on kuvattu yksityiskohtaisesti taulukossa 2- ja yksinkertaistetussa graafisessa muodossa kuvassa 2-. Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit Syv. (m)kuvaus 40,24-52,60-55,75-68,50-72,80 alku PYTERLllTTI, homogeeninen. Ovoidit ovat läpimitaltaan - 3 cm kokoisia. Sisäosastaan homogeenisten ovoidien lisäksi kivessä on satunnaisesti n. 5 cm läpimittaisia, konsentrisia ovoideja. RAP AKIVIGRANllTTI, punainen, keskirakeinen, tasarakeinen, alakontaktiltaan vaihettuva. Keskimääräinen raekoko n. - 2 mm. PYTERLIITTI, jonka ovoidit ovat tyypillisesti läpimitaltaan - 3 cm kokoisia. Kontaktit ovat vaihettuvia. RAP AKIVIGRANIITTI, punainen, keskirakeinen, jossa muutamia läpimitaltaan n. 5 mm kokoisia kvartsi- ja maasälpähajarakeita.

9 0 00 200 II II II II. 300-400 -.. -. -.-. ~ - 4 500 - II II II II II II 600 - II II ~ Pyterliitti [ii~, Viborgiitti 700 II - Tasarakeinen rapakivi 800 ~ ~ Vaalea, heikosti porfyyrinen rapa](ivi Porfyyrinen rapakivi 900 Breksia/ kataklastii tti 000 Kuva 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit

20 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 50,50 PYTERLIITTI, ovoidit ovat tyypillisesti läpimitaltaan - 3 cm kokoisia. Syvyydeltä 35,50 m alkaen ovoidit ovat suurempia, läpimitaltaan 2-4 cm, niiden määrä on suurempi (50-70 % massasta), ja ne ovat vallitsevasti kehällisiä eli kivi on VffiORGIITTINEN. Väleillä 6,50-7,50 m, 20,80-24,00 m ja 50,00-50,50 m on hematiitti-iskoksisia breksioita ja kivi on niiden alueella sekä myös ympäristössä hematiittiutunutta (etenkin ovoidien kehien osalta). - 5,26 RAP AKIVIGRANIITTI, keskirakeinen, jakson keskiosassa on suuria rakeita sisältävä pegmatiittimainen osa. Kokonaisuutena kivi vaalea eikä sisällä juurikaan tummia mineraaleja. - 79,86 PYTERLIITTI, jonka ovoidit ovat tyypillisesti läpimitaltaan - 3 cm kokoisia, ja valtaosa niistä on kehättömiä. Välillä: 63,00-63, 5 m on hematiittiutunut breksiavyöhyke, jonka ympärillä ja koko jakson lopussa kivi on läpikotaisesti hematiittiutunut. - 84,2 HEMATIITTIUTUNUT BREKSW RUHJEVYÖHYKE -23,75 PYTERLIITTI, ovoiditovatläpimitaltaan -3 cm. VffiORGIITTISIAjaksoja esiintyy satunnaisesti ja keskirakeinen graniittijuoni välillä: 203,00-203,30 m. -25,70 HEMATIITTI-ISKOKSINEN BREKSW RUHJE/ HEMATIITTIUTUNUT PYTERLIITTI - 220,20 RAP AKIVIGRANIITTI, keskirakeinen, osn porfyyrispiirteinen, jossa hajarakeiden läpimitat ovat jopa 5 cm. - 23,95 PYTERLIITTI, joka paikoin VffiORGIITTINEN. - 233,35 RAPAKIVIGRANIITTI, tasarakeinen, keskirakeinen. - 239,75 PYTERLIITTI - 280,50 RAPAKIVIGRANIITTI, tasarakeinen, heikosti porfyyrinen. Sisältää vaihtelevasti tummia mineraaleja ja satunnaisesti, mutta vain hyvin vähän ovoideja välillä 27,0-280,50 m. Paikoin kivi muistuttaa vaaleaa heikosti porfyyristä rapakiveä, mutta paikoin se on tasarakeinenja suuntautumaton. Väriltään kivi on punainen, vähän violettiin vivahtava. - 294,45 RAP AKIVIGRANIITTI, keskirakeinen vihertävänsävyinen, heikosti porfyyrispiirteinen. Jakson loppuosassa, syvyydeltä 290,45 m alkaen kivi sisältää satunnaisesti ovoideja.

2 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 295,82 RAPAKIVIGRANllTTI, sekavapiirteinen, osin pegmatiittimainenja karkearakeinen. - 297,30 RAPAKIVIGRANllTTI, punainen, tasarakeinen, keskirakeinen (keskimääräinen raekoko - 2 mm). - 345,00 RAPAKIVIGRANIITTI, vaalea, heikosti porfyyrinen, joka vaihettuu punaiseksi, tasarakeisemmaksi ja homogeeniseksi graniitiksi syvyydellä 308,00 m. - 346,88 VIBORGIITTI, tumma. - 376,0 RAPAKIVIGRANIITTI, heikosti porfyyrinen, keskirakeinen ja sisältää muutamia ovoidimaisia kappaleita. Väriltään kivi on violetinsävyinen punainen. - 377,20 VIBORGIITTI, tumma. - 4, 98 RAP AKIVIGRANIITTI, lohen punainen, vaalea, keskirakeinen, rakeiden läpimitta keskimäärin 3-5 mm, paikoin epäselviä pyöreitä ovoidimaisia rakenteita sisältävä (vrt. vaalea heikosti porfyyrinen rapakivi). - 43,45 PYTERLllTTI, tummahko. -434,20 RAPAKIVIGRANIITTI, lohenpunainen, vaalea, keski- ja tasarakeinen tai heikosti porfyyrinen. Alakontaktin läheisyydessä on n. m pituinen PYTERLIITTI-jakso. - 438,04 VIBORGIITTI, tumma, sisältää runsaasti ovoideja. - 440,50 RAP AKIVIGRANllTTI, keskirakeinen, hematiittiutunut. - 469,30 VIBORGllTTI, tumma, joka vaihettuu loppuosastaan PYTERLllTIKSI. -475,20 RAPAKIVIGRANIITTI, alkuosastaan tasarakeinen ja osin karkearakeinen pegmatiittimainen. Keskiosastaan kivi on PYTERLllTTINEN ja loppuosastaan suuntautunut, porfyyrinen. - 507,25 PYTERLllTTI, joka sisältää välillä 487-493 m vain vähän ovoideja, mutta siitä eteenpäin myös VIBORGllTTISIA jaksoja. - 57,55 RAP AKIVIGRANllTTI, keskirakeinen, lohen punainen, jossa on 0,2 -,0 m pitkiä PYTERLIITIST Ä ja porfyyrisestä RAPAKIVIGRANllTIST A koostuvia jaksoja. - 59,20 PYTERLllTTI.

22 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 52,0 RAPAKIVIGRANllTTI, keskirakeinen ja suuntautunut, jossa erilaisia juonia ja kappaleita. - 524,80 RAP AKIVIGRANllTTI, porfyyrinen, perusmassasta heikosti erottuvia - 2 cm läpimitaltaan olevia maasälpähajarakeita. - 525,80 VffiORGllTTI. - 53,00 RAP AKIVIGRANIITTI, osin viborgiittimainen, ostn porfyyrinen, osin breksioitunut ja kauttaaltaan hematiittiutunut. - 543,75 RAPAKIVIGRANIITTI, osin tasarakeinen, osin porfyyrinen satunnaisesti vaihdellen. Kivessä on lisäksi 0-20 cm leveitä pegmatiittiosueita. - 624,35 RAPAKIVIGRANllTTI, porfyyrinen ja vaalea, osin harmaa, osin punainen, jossa epäselviä perusmassasta erottuvia läpimitaltaan - 2 cm olevia maasälpähajarakeita. Perusmassa sisältää runsaasti kvartsia. -684,55 PYTERLllTTI,joka on pääsääntöisesti kehättömien ovoidien hallitsema, mutta jossa on satunnaisesti viborgiittisia jaksoja ( ovoidit läpimitaltaan - 2 cm). Välillä 653,50-656,90 m on punasävyinen, osin hematiitin pigmentoima kivi. Välillä 658,95-66,70 m on tasa- ja keskirakeinen, harmaa, epämääräisiä pyöreäpiirteisiä kasaumia sisältävä graniitti ja välillä 669,55-67,76 m on perusmassaltaan punasävyinen, tasa- ja keskirakeinen, satunnaisesti ovoideja sisältävä graniitti. - 74, 0 RAP AKIVIGRANIITTI, punainen, tasarakeinen tai heikosti porfyyrinen. Kivi sisältäää muutamia hajarakeita, jotka ovat läpimitaltaan korkeintaan cm kokoisia. Lisäksi kivessä on satunnaisesti epämääräisiä pyöreäpiirteisiä kasaumia (vrt. vaalea heikosti porfyyrinen rapakivi). - 722,50 VffiORGIITTI, punainen, sisältää verrattain vähän ovoideja ja niiden lisäksi myös normaaleja hajarakeita. - 723,05 RAPAKIVIGRANIITTI, tasa- ja keskirakeinen. - 735,35 VffiORGllTTI, alku- ja loppupäästään punainen, keskeltä harmaa. Kivi sisältää satunnaisesti läpimitaltaan yli 7 cm:n kokoisia konsentrisia ovoideja ja paikoin runsaasti tavallisia hajarakeita.

23 Taulukko 2-. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajit, jatko. Syv. (m) Kuvaus - 7 56,06 RAP AKNIGRANITTTI, keskirakeinen, homogeeninen, alkuosaltaan punainen ja loppuosaltaan harmaa. - 000,99 RAP AKIVIGRANIITTI, porfyyrinen, jossa perusmassasta vaihtelevasti erottuvia hajarakeita (läpimitaltaan 5-0 mm) ja muutamia ovoideja (läpimitaltaan 2-5 cm). Satunnaisesti kivi on selvästi pyterliittinen. Väli 867,70-869,35 m on keskirakeista rapakivigraniittia, joka on kontakteissaan karkearakeinen. Välillä 870,55-87,42 m on keskirakeinen punainen graniitti, jonka kontaktit ovat terävät (50 ). Väli 925,0-927,50 m on pegmatiittigraniittia, jossa on levymäisiä biotiittikasaumia (mitaltaan 5-8 mm), väli 992,00-993,25 m on hajarakeita sisältäväägraniittiaja väli 996,25-997,0 m sisältää loivasti Ieikkaavia kapeita graniittijuonia. 2.. Modaalinen mineraalikoostumus ja tekstuuri Kairausnäytteestä HH-KR4 on valmistettu 3 kiillotettua ohuthiettä. Näytteet HH.95 ja HH.98 ovat viborgiitteja. Pyterliittejä edustavat näytteet HH.90 ja HH.96. Porfyyrisiä rapakivigraniitteja ovat näytteet HH.00 sekä HH.0 ja tasarakeisia rapakivigraniitteja näytteet HH.89, HH.93, HH.97 sekä HH.99. Näytteet HH.9, HH.92 ja HH. 94 ovat eri syvyystasoilta otettuja vaaleita, heikosti porfyyrisiä rapakivigraniitteja. Näytteiden modaaliset mineraalikoostumukset on esitetty taulukossa 2-2 ja kvartsimaasälpäsuhteisiin perustuva luokitusdiagrammi kuvassa 2-2. Viborgiitti ViborgiittinäytteistäHH.95 jahh.98 ensin mainittu on selvästi mafisempi sisältäen tummia mineraaleja yhteensä lähes 5 %. Toisessa näytteessä tummien mineraalien yhteismäärä on vain 6% luokkaa, eli se edustaa hyvin vaaleaa muunnosta ovoideja sisältävien rapakivien joukossa. QAP-suhteittensa perusteella niin viborgiitit kuin pyterliititkin luokittuvat graniiteiksi (kuva 2-2). Yksittäisten näytteiden mineraalisuhteet voivat poiketa merkittävästikin toisistaan, mutta on syytä muistaa, että suurten hajarakeiden olemassaolo ja esiintyminen tutkitussa näytekappaleessa vaikuttaa normaalista hienäytteestä määritettyyn koostumukseen merkittävästi. Molemmissa viborgiittinäytteissä esiintyy suurehkojen kalimaasälpäovoidien lisäksi myös raekooltaan pienempiä, 3-6 mm kokoisia ja terä-

24 Taulukko 2-2. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajien modaaliset mineraalikoostumukset. LR =vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi, PR = porfyyrinen rapakivi, PY = pyterliitti, TR = tasarakeinen rapakivi, VI= viborgiitti, x = aksessorinen mineraali tai tunnistettu opaakki. Näyte HH.89 HH.90 HH.9 HH.92 HH.93 HH.94 HH.95 Kivilaji TR PY LR LR TR LR VI Syvyys (m) 70,43 74, 254,94 269,00 28,50 394,80 442,06 Kvartsi 33,9 24,9 33,4 40,8 37 46,3 24,6 Plagioklaasi 5,8 4,2 24,8 20,7 8,7 5,3 30,6 Kalimaasälpä 4,4 43, 37,8 32,7 38,8 35 27 Biotiitti 7,4 4,8 3,5 3,9 4,5 4,2 Sarvivälke 0 2,4 0 0 0 0 Saussuriitti X X 0,2 X X X 0,2 Karbonaatti X X 0,2 X X X X Fluoriitti 0,5 X X X 0,2 X Muut 0,9 0,3 0 0,8 0,7,4, Opaakit 0,2 0,2 0,2 0 0,7 0,3,2 Rikkikiisu X X X X X X X Magneettikiisu X X X Kuparikiisu X X X X Ilmeniitti X X X X X X X Magnetiitti X X X X X Hematiitti X X Götiitti X Näyte HH.96 HH.97 HH.98 HH.99 HH.00 HH.0 Kivilaji py TR VI TR PR PR Syvyys (m) 649,3 706,7 728,60 753,82 788,92 964,73 Kvartsi 34,6 39 2, 28,7 3,2 35,7 Plagioklaasi 32,3 5 8,8 28,7 25,3,8 Kalimaasälpä 2,2 33,9 53,3 37,9 28,3 43,7 Biotiitti 3,7 9,7 4 3,7 6,4 3,4 Sarvivälke 7,8 0 2,3 0 8,2 5,2 Saussuriitti X X X 0, 0, X Karbonaatti X X 0,2 0, X 0, Fluoriitti X X X X X X Muut X 2,4 0,2 0,7 0,3 0, Opaakit 0,3 0 0 0 0, 0 Rikkikiisu X X X X X X Magneettikiisu X X X X X Kuparikiisu X Ilmeniitti X X X X X X Magnetiitti X X X X X X Hematiitti X ~x X X X X Götiitti X

25 Q A p Kuva 2-2. Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajien QAP-suhteetja nimitysperusteet Numero projektiopisteen vieressä viittaa näytenumeroon. väreunaisia kvartsi-, plagioklaasi- ja kalimaasälpähajarakeita. Mikroskooppisesti tarkasteltuna kalimaasälpähajarakeissa tai ovoideissa nähdään sulkeumina pyöreitä kvartsirakeita tai pitkänomaisia kvartsiluiroja sekä sarvivälkettä. Lisäksi niissä on satunnaisesti biotiittia ja plagioklaasia sekä selvinä sulkeumina että pertiittisuotaumina. Kalimaasälpähajarakeet rajoittuvat ovoidin ulkoreunalla näytteessä HH.95 teräväpiirteisesti pienistä plagioklaasirakeista koostuvaan kehään tai joskus suoraan välimassaan. Näytteessä HH. 98 kalimaasälpäovoidin ulkokehällä on kvartsin ja maasäl vän muodostama pienirakeinen, granofyyrinen sauma. Ovoidia reunustavan plagioklaasikehän leveys vaihtelee 0, 7-2,5 mm. Plagioklaasihajarakeet ovat läpimitaltaan 0-20 mm kokoisia, teräväreunaisia, ja ne ovat muuttuneet vain vähän saussuriitiksi. Pagioklaasihajarakeiden reunoilla esiintyy usein sulkeumina pieniä, pyöreitä kvartsirakeita, ja itse plagioklaasihajarakeet ovat vain vähän saussuriittiutuneita. Hajarakeiden lomassa oleva perusmassa sisältää kaikkia kiven päämineraaleja, ja se on keskirakeista raekoon vaihdellessa 0,2-3,0 mm. Kalimaasälpärakeet ovat läpimitaltaan 0,4-3,0 mm kokoisia, pyöreitä ja varsin teräväreunaisia. Sulkeumina niissä esiintyy usein kvartsia ja pertiittisuotaumia. K vartsirakeiden koko vaihtelee 0,2-3,0 mm ja nekin ovat muodoltaan pyöreähköj ä. K vartsirakeiden reunat ovat lähes poikkeuksetta terävät. Plagioklaasirakeet ovat 0,4-3,0 mm kokoisia, ja ne esiintyvät pyöreähköinä rakeina tai

26 teräväreunaisina liistakkeina, joiden pinta-alasta on 20-40 % saussuriitin ja serisiitin peittämää. Sarvivälkerakeet ovat 0,4-4,0 mm kokoisia ja repaleisia. Muuttumattomien rakeiden osalta raerajat ovat lähes poikkeuksetta terävät, mutta muuttuneissa rakeissa raerajat ovat epämääräisiä ja joskus sahanterämäisiä. Rakeet ovat muuttuneet lohkoraoista ja/tai reunailta alkaen osittain biotiitiksi ja kloriitiksi. Sarvivälkerakeissa esiintyy sulkeumina runsaastikivenkaikkia muita mineraaleja. Biotiittisuomujen koko vaihtelee 0,4 -,5 mm. Ne ovat osittain omamuotoisia, tavallisesti teräväreunaisia ja paikoin vähän kloriittiutuneita suomupinkkoja. Näytteen HH.98 perusmassassa kvartsi ja kalimaasälpä ovat usein raerajoillaan yhteenkasvettuneita. Perusmassan aksessoriset mineraalit, opaakki, kloriitti, karbonaatti, fluoriitti, apatiitti, zirkoni ja titaniitti esiintyvät satunnaisesti joko sulkeumina suuremmissa rakeissa tai rakeiden väli tiloissa. Opaakkimineraalit ja fluoriitti esiintyvät lähes poikkeuksetta biotiitti-sarvivälkeraekasaumien yhteydessä. Pyterliitti Näytteet HH.90 ja HH.96 edustavat kairausnäytteestä valittuja pyterliittejä, joiden kalimaasälpäovoidit eivät ole useinkaan plagioklaasin kehystämiä. Näyte HH.90 sisältää verrattain runsaasti eli 2,4% sarvivälkettäja biotiittiakin siinä on lähes 5 %. Toinen näyte on tältä osin lähempänä pyterliittien keskiarvokoostumusta sisältäen tummia mineraaleja kymmenisen prosenttia. QAP-suhteittensa perusteella molemmat näytteet luokittuvat graniiteiksi, vaikkakin HH.96 on suurten plagioklaasihajarakeittensa takia lähes granodioriittinen ja HH.90 puolestaan hyvin alkalinen graniitti (kuva 2-2). Mikroskooppisesti pyterliittien kalimaasälpähajarakeet ovat joko pyöreäpiirteisiä tai hieman kulmikkaitaja läpimitaltaan 7-23 mm kokoisia. Kalimaasälpähajarakeiden sulkeumina on pyöreitä kvartsirakeita ja -luiroja, vyöhykkeenisiä plagioklaasirakeita, sarvivälkettä ja paikoin biotiittia sekä runsaasti pertiittisuotaumia. Kalimaasälpähajarakeiden raerajat ovat aaltomaisia ja paikoitellen raerajat ovat hyvin epäselviä. Plagioklaasihajarakeet ovat joko pyöreäpiirteisiä tai pitkänomaisia liistakkeita ja läpimitaltaan 4-7 mm kokoisia. Rakeet ovat osaksi poikiliittisia sisältäen sulkeuminaan runsaasti kvartsi-, sarvivälke- ja opaakkirakeita. Raerajat ovat aaltomaisiaja paikoitellen epämääräisiä. Plagioklaasihajarakeiden pinta-alasta on noin 0-40 % hienon saussuriittipigmentin peitossa ja paikoin rakeet ovat muuttuneet myös selvästi tunnistettavaksi epidootiksi ja karbonaatiksi. Lisäksi näytteissä esiintyy pyöreäpiirteisiä, raerajailtaan teräviä kvartsihajarakeita, joiden läpimitta vaihtelee 3,5-6,0 mm. Pyterliittien perusmassa on keskirakeista rakeiden läpimitan vaihdellessa 0,3-3,5 mm. Perusmassaan sisältyy pääosakiventummista mineraaleista ja lisäksi kvartsia, plagioklaasia ja kalimaasälpää. Perusmassan kvartsirakeet ovat pyöreitä, raerajailtaan teräväreunaisia ja

27 läpimitaltaan 0,3-3,5 mm kokoisia. Plagioklaasirakeet esiintyvät kulmikkaina, kuitenkin kulmistaan pyöristyneinä rakeina, joiden läpimitta on 0,4-2,5 mm. Rakeiden pinta-alasta on 0-40% hienon saussuriittipigmentin peitossa. Kalimaasälpärakeet ovat pyöreäpiirteisiä, raerajailtaan usein aaltomaisesti muihin mineraaleihin lomittuvia. Niiden läpimitta vaihtelee 0,4-2,5 mm. Valtaosa kalimaasälpärakeista on hienon saussuriitin peitossa. Sarvivälkerakeet ovat läpimitaltaan 0,4-3,3 mm kokoista ja ne esiintyvät vierasmuotoisina ja repalaisina raekasoina. Usein niiden yhteydessä on biotiittia ja opaakkimineraaleja. Sarvivälkerakeet ovat muuttuneet paikoitellen lohkoraoista ja reunailta alkaen pieneltä osin biotiitiksi ja kloriitiksi. Muuttumattomat sarvivälkerakeet ovat raerajailtaan teräväpiirteisiä, mutta muuttuneiden rakeiden raereunat ovat usein sahamaisia. Biotiitti esiintyy osittain omamuotoisina, läpimitaltaan 0,4-2,0 mm kokoisina suomuina, ja usein se esiintyy sarvivälkkeen muuttumistuloksena. Porfyyrinen rapakivi Näytteet HH.00 ja HH.0 ovat porfyyrisiä rapakiviä eivätkä ne eroa modaalisen koostumuksensa tai QAP-suhteittensa perusteella merkittävästi muista rapakivityypeistä (kuva 2-2). Hajarakeina porfyyrisissä rapakivissä esiintyy kalimaasälpää, kvartsia ja plagioklaasia. Kalimaasälpähajarakeiden koko vaihtelee 4,0-2,0 mm ja ne ovat muodoltaan pääasiassa pyöreähköjä. Niissä esiintyy sulkeumina runsaasti pyöreitä kvartsirakeita ja -luiroja, runsaasti pertiittisuotaumia sekä yksittäisiä plagioklaasirakeita. Kalimaasälpähajarakeiden raerajat ympäröiviin mineraaleihin ovat paikoin epäselviä ja aaltoilevia, koska rakeiden reunoilla esiintyy usein granofyyrinen yhteenkasvettuma kvartsin kanssa. K vartsihajarakeet ovat läpimitaltaan 2,5-6,0 mm kokoisia, pääasiassa pyöreäpiirteisiä, ja niiden raerajat ovat terävät. Plagioklaasihajarakeet esiintyvät osittain omamuotoisina, läpimitaltaan 3,5-3,0 mm kokoisina pitkänomaisina liistakkeina, jotka ovat nurkistaan pyöristyneitä. Rakeet ovat usein voimakkaasti vyöhykkeellisiä siten, että rakeiden keskiosat ovat selvästi anortiittisempia kuin reunaosat Plagioklaasihajarakeiden raerajat ovat teräväpiirteisiä ja niiden pinta-alasta on tavallisesti 0-30 % hienon saussuriittipigmentin peitossa. Perusmassa on porfyyrisissä rapakivissä keskirakeista yksittäisten rakeiden läpimittojen vaihdellessa 0,2-3,5 mm. Perusmassa koostuu pääosin kalimaasälvästä, kvartsista, plagioklaasista, sarvivälkkeestä ja biotiitista. Kalimaasälpärakeet esiintyvät läpimitaltaan 0,4-2,0 mm kokoisinaja tavallisesti vierasmuotoisina rakeina, jotka ovat lähes kauttaaltaan hyvin pienirakeisen saussuriittipigmentin peitossa. Kalimaasälpärakeiden rajat ympäröiviin mineraaleihin ovat aaltoilevia ja epäteräviä. K vartsirakeet ovat kooltaan 0,2-2,0 mm kokoisia, muodoltaan pyöreähköjä ja raerajailtaan teräväpiirteisiä. Plagioklaasirakeet ovat läpimitaltaan 0,5-2,2 mm kokoisia ja muodoltaan pyöreähköjä. Niiden pinta-alasta on 0-

28 40 % hienon saussuriittipigmentin peitossa. Raerajat ovat pääasiassa teräviä, mutta myös epämääräisesti polveilevia raerajoja tavataan. Sarvivälkerakeet ovat 0,4-3,0 mm kokoisia, pääasiassahyvin repaleisia, ja niiden raerajat ovat satunnaisesti mutkittelevia, mutta teräviä. Biotiittisuomut ovat osittain omamuotoisia, raerajoiltaan teräväpiirteisiäja läpimitaltaan 0,4-3,5 mm kokoisia. Niiden yhteydessä esiintyy usein opaakkisulkeumia sekä biotiittisuomuja. Muut perusmassassa vähäisemmässä määrin esiintyvät mineraalit ovat opaakit, epidootti, kloriitti, serisiitti, karbonaatti, apatiitti, titaniitti ja zirkoni. Tasarakeinen rapakivi Näytteet HH.89, HH.93, HH.97 ja HH.99 edustavat kairausnäytteen tasarakeisia rapakivimuunnoksia. Modaalisen koostumuksensa perusteella ne luokittuvat keskimääräisiksi ja keskenään lähes samankoostumuksisiksi graniiteiksi (kuva 2-2). Silmämääräisesti tarkasteltuna valitut näytteet ovat vaaleanpunertavia, keskirakeisia ja homogeenisia. Joihinkin niistä sisältyy muutamia suurehkoja hajarakeilta vaikuttavia kvartsi- ja maasälpärakeita, mutta kokonaisuudessaan tämän ryhmän kivet ovat varsin tasarakeisia. Mikroskooppisten ominaisuuksiensa perusteella näytteet voidaan jakaa kahteen luokkaan. Näytteet HH.89 ja HH.97 sisältävät runsaammin biotiittia ja ovat tekstuuriltaan epähomogeenisempia kuin selvemmin tasarakeiset ja vaaleammat, alle 5 % biotiittia sisältävät näytteet HH.93 ja HH.99. Tummemmissa muunnoksissa maasälpärakeet esiintyvät täysin satunnaisen muotoisina ja tavallisimmin - 4 mm läpimittaisina. Satunnaisesti niitä tavataan myös suurempina, yli 5 mm mittaisinaja runsaasti kvartsisulkeumia sisältävinä rakeina. Plagioklaasirakeissa on runsaasti antipertiittisuotaumia ja kalimaasälvässä pertiittisuotaumia sekä itsenäisiä, piirteiltään omamuotoisia plagioklaasisulkeumia. Niissä on myös runsaasti pieniä, pyöreitä kvartsisulkeumia. Maasälpärakeet ovat pääsääntöisesti teräväreunaisia ja kauttaaltaan ruskehtavan saussuriittimassan pigmentoimia. K vartsirakeet ovat pyöreäpiirteisiä ja läpimitaltaan alle mm kokoisia. Biotiittisuomut ovat molemmissa näytteissä - 2 mm pitkiä ja reunoiltaan hyvin repaleisia sekä runsaasti sulkeumia sisältäviä. Biotiittirakeet ovat verrattain voimaakkaasti muuttuneita. Suomujen lomissa tavataan satunnaisesti hematiittilamellejajajoskus rautaoksihydroksidipigmenttiä muutoinkin kauttaaltaan kloriittiutuneessa massassa. Rautahydroksideja tavataan myös itsenäisinä kasaumina mahdollisesti alkuperäisten biotiittisuomujen tai muiden tummien mineraalien paikalla. Vaaleammat rapakivinäytteet, HH.93 ja HH.99 koostuvat läpimitaltaan - 3 mm kokoisista maasälpärakeista sekä vähän pienemmistä ja piirteiltään pyöreämmistä kvartsirakeista. Plagioklaasissa on runsaasti antipertiittisuotaumia ja kalimaasälvässä pertiittisuotaumia.

29 Molemmat maasälvät ovat tasaisen, ruskehtavan saussuriittikatteen pigmentoimia. Biotiittisuomut ovat 0,5 - mm pitkiä ja selvästi vähemmän sulkeumia sisältäviä kuin tummemmissa muunnoksissa. Biotiittisuomut ovat lähes poikkeuksetta ainakinjoitain osin vihertäväksi biotiitiksi tai kloriitiksi muuttuneita. Joissain rakeissa on myös selvä rautahydroksidipigmentti ja joskus niissä on myös hematiittisia lamelleja kiillesuomujen lomassa. Aksessorisista mineraaleista fluoriitti esiintyy joskus jopa puolen millimetrin läpimittaisina rakeina kiven vaaleiden mineraalien lomassa. Vaalea, heikosti porfyyrinen rapakivi Kairausnäytteen vaaleita, heikosti porfyyrisiä rapakiviä edustavat näytteet HH.9, HH.92 ja HH.94. Nämä rapakivet ovat homogeenisia ja piirteiltään yllätyksettömiä kivilajeja. Joskus niihin sisältyy selvästi tunnistettavia, konsentrisia ovoideja, mutta tämän kairausnäytteen osalta ne ovat lähes homogeenisia ja vain epäselvästi erottuvia, pyöreäpiirteisiä hajarakeita tai raekasaumia sisältäviä. Mineraalikoostumuksensa perusteella näytteet luokittuvat tasarakeisten rapakivien tavoin hyvin tavanomaisiksi graniiteiksi. Mikroskooppisesti näyte HH.9 on pienirakeisin koostuen 0,5 - mm pitkistä maasälpärakeista ja 0,2-0,4 mm läpimittaisista, pyöreäpiirteisistä kvartsirakeista. Lisäksi siinä on satunnaisesti suurempia, 2-3 mm pitkiä ja runsaasti sulkeumia sisältäviä maasälpärakeita. Näytteen HH.92 maasälpärakeet ovat pääosin 0,5 -,5 mm pitkiä, ja satunnaisesti siinä esiintyy myös suurempia, 3-4 mm läpimittaisia ja runsaasti sulkeumia sisältäviä kalimaasälpärakeita. HH.94 on karkearakeisin koostuen 4-6 mm pitkistä maasälpärakeista ja pyöreäpiirteisistä, 2-3 mm läpimittaisista kvartsirakeista. Muilta piirteiltään näytteet ovat melkolailla toistensa kaltaisia. Maasälpärakeet ovat reunoiltaan terävärajaisia ja suurimmissa niistä on runsaasti kvartsisulkeumia. Kalimaasälvässä on paljon pertiittisuotaumia ja plagioklaasissa vastaavasti antipertiittisuotaumia. Molemmat maasälvät ovat tasaisen saussuriittipigmentin samentamia. Biottiittisuomut sisältävät runsaasti sulkeumia. Ne ovat repaleisia ja suomujen väleissä on runsaasti vaaleita mineraaleja. Tavallisesti biotiittisuomut ovat ainakin jossain määrin kloriittiutuneita, ja osittain niihin liittyy rautaoksideista tai -oksihydroksideista koostuvia muuttumisreunuksia tai lamelleja suomujen lomassa.

30 2..2 Mineraalikemia Kairausnäytteen HH-KR4 kivilajien mineraaleista on tehty 5 mineraalianalyysiä. Viborgiitista on analysoitu yksi plagioklaasi-, yksi biotiitti- ja yksi sarvivälkerae. Pyterliiteistä on tehty kaksi plagioklaasi-, kaksi biotiitti- ja kaksi amfibolianalyysiä. Porfyyrisestä rapakivestä on analysoitu yksi amfiboli- ja yksi biotiittirae. Tasarakeisesta rapakivestä ja vaaleasta, heikosti porfyyrisestä rapakivestä on tehty yksi plagioklaasianalyysi ja yksi biotiittianalyysi kummastakin. Tulokset on esitetty taulukossa 2-3. Viborgiitista analysoitu plagioklaasi sijoittuu Ab-An-Or-diagrammilla (kuva 2-3.B) viborgiiteille tyypilliseen tapaan oligoklaasikenttään anortiittipitoisuuden ollessa 24 %. Pyterliittien plagioklaasit ovat osittain vyöhykkeellisiä, ja toinen analysoitu plagioklaasi edustaa rakeen anortiittista, oligoklaasikoostumuksista (An 3 ) sydän osaa. Toinen rae edustaa välimassan ja suurempien rakeiden ulkokehille tyypillistä oligoklaasista koostumusta, jonka anortiittipitoisuus on 20 %. Tasarakeisen rapakiven plagioklaasi on myös oligoklaasia, mutta sen anortiittipitoisuus on hieman pienempi eli 2 %. Kaikkien esitettyjen analyysien oksidisumma on 98 % tasolla, mikä osoittaa niiden edustavan verrattain vähän muuttuneita plagioklaasirakeita. Vaalean, heikosti porfyyrisen rapakiven maasälvät ovat kauttaaltaan muuttuneita, ja analysoitu rae on koostumukseltaan lähes puhdasta albiittia. Sen ortoklaasikomponentin osuus on poikkeuksellisen suuri (Or 68 ),ja mikroskooppisestikin rae vaikuttaa uudellenkiteytyneeltä, muihin kiven plagioklaasirakeisiin verrattaessa vähän saussuriittiselta faasilta. Analyysin oksidisumma on pienempi kuin muista kivilajeista analysoitujen rakeiden oksidisummat, eli vaaleiden rapakivien plagioklaasirakeet ovat parhaiten säilyneiden ja myös voimakkaimmin uudelleenkiteytyneiden rakeidenkin osalta varsin muuttuneita, sekundääristen mineraalien pigmentoimia. Biotiitti K(Mg,Fe) 3 (OH,F)iAl,Fe)Si0 0 Viborgiittista, pyterliittistäja porfyyrisistä rapakivistä analysoidut muuttumattomat biotiitit ovat rautarikaita FeO-pitoisuuden ollessa terveissä rakeissa vähintään 33 % luokkaa. Tasarakeisen rapakiven biotiitti sisältää lähes yhtä paljon rautaa eli lähes 30 % FeO (taulukko 2-3). Pyterliittisen näytteen HH.96 ja vaalean rapakivinäytteen HH.92 biotiittien FeO-pitoisuudet ovat alle 30 % ja oksidisummat 88 % tuntumassa, mikä osoittaa parhaitenkin säilyneiden biotiittirakeiden olevan näissä näytteissä muuttuneita, usein pitkälle kloriittiutuneita suomuja. Näiden luokittelu ja kaavan esittäminen terveiden biotiittien tavoin ei siksi ole perusteltua. Vähemmän muuttuneissa biotiittirakeissa kaavaan

3 Eastonite Siderophyllite 3 r--,--~---r--~--~--r-~~~---r--~ A. Or ~ 0 2 ~~--_.--~--~--._--~~~_.--~--~ 0 Phlogopite Fe/(Fe+Mg) Annite 0 8.0 c. Silicic Edenite Silicic Ferro-Edenite 7.5.. Edenite Edenite Ed Hbl Fe Ed Hbl Par Hbl Fea Par Hbl Fe Par tr-bl Pargasite Ferroan Pargasite Pargasite 7.0 6.5 6.0 5.5 TSi 0 8.0 D. Silicic Edenite Silicic Ferro-Edenite 7.5 Edenite Edenite Ed Hbl Fe Ed Hbl 7.0 6.5 TSi Mg Has Hbl Mga Has Hbl Has Hb~ Ferro- Ferro- Ferro- Magnesio- Hastingsite Magnesian Hastingsite Hastingsite. 6.0 5.5 0 Viborgiitti + Porfyyrinen rapakivi ~ Vaalea rapakivi e Pyterliitti 0 Tasarakeinen rapakivi Kuva 2-3. A. Kairausnäytteen HH-KR4 biotiittien luokitusdiagrammi. B. plagioklaasien luokitusdiagrammi. C. ja D. amfibolien luokitusdiagrammi.