GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M19/3232/-92/1/82 VIRTASALMI Hyvä järvi Mauri Niemelä 31.5.1992 VIRTASALMEN HYVÄJÄRVEN KAOLIINITUTKIMUKSET VUOSINA 1989-1992 Valtausalue Hyväjärvi 1-2, kaivosrekisteri n :ot 4922/1-2
TIIVISTELMÄ Hyväjärven alueelle kairattiin ensimmäiset reiät syksyllä 1989 kevyellä iskuporakoneella. Vuosina 1990 ja 1992 jatkettiin kairauksia raskaalla iskuporakoneella. Yhteensä alueelle on kairattu 12 reikää, yhteispituudeltaan 629 metriä. Painovoimamittausten mukaan Hyväjärven alueella on kaksi rapautuma-allasta. Näistä pohjoisempi on lähes 1500 metriä pitkä ja eteläisempi vajaat 1000 metriä pitkä. Leveyttä kummallakin altaalla on noin 400 metriä ja syvyyttä noin 100 metriä. Painovoimamittausten tulkinnan perusteella pohjoisen altaan rapautuman massa-arvio on 25 miljoonaa tonnia ja eteläisen 14 miljoonaa tonnia. Laboratoriotutkimuksissa iskukairausnäytteistä on määritetty raekokojakauma, eri fraktioiden mineraloginen ja kemiallinen koostumus sekä vaaleus- ja keltaisuusarvot. Rapautuman kaoliniittipitoisuus on korkeahko, noin 50 %, mutta sen vaaleus on alhainen, keskimäärin 45 %. Väriltään vaaleasta rapautumasta on tehty yksi rikastuskoe, jonka mukaan se ei sovellu paperinvalmistukseen. Koska Hyväjärven alueelta ei ole löydetty vaaleaa kaoliinia, ehdotetaan valtauksesta luopumista, vaikka näytteenotto ei kata koko laajaa rapautuma-aluetta.
SISÄLLYSLUETTELO 1. JOHDANTO 4 1.1 Tutkimusten tausta 4 1.2 1.3 Tutkimuskohteen sijainti 4 Aikaisemmat tutkimukset, 4 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET 7 2.1 Geofysikaaliset tutkimukset 7 2.2 Iskukairaus 7 2.3 Näytteenkäsittely 8 3. TUTKIMUSKOHTEEN GEOLOGIASTA 8 3.1 Alueen kivilajit 8 3.2 Kaoliini ja muut rapautumat 9 4. KAOLIININ OMINAISUUDET JA LAATU 9 4.1 Raekokojakauma 9 4.2 Vaaleus ja keltaisuus 9 4.3 Mineraalikoostumus 9 4.4 Kemiallinen koostumus 10 4.5 Rikastuskokeet 10 5. AIHEEN ARVIOINTI 11 6. KIRJALLISUUS 12 7. LIITTYY 13 8. LIITTEET 14
4 1. JOHDANTO 1.1 Tutkimusten tausta Virtasalmen kaoliinitutkimukset aloitettiin syksyllä 1986 valtakunnallisen kaoliiniprojektin yhteydessä. Lähtökohtana tutkimuksille olivat Hällinmäen malmitutkimusten aikana kairatuista rei'istä havaitut lukuisat, pitkät sydänhukkapätkät ja niihin liittyvät kaoliinia sisältävät rapautumanäytteet. Kaoliiniviitteet sijoittuivat alueen painovoimaminimeihin. Hyväjärven kaoliini löydettiin vuonna 1989 vanhojen painovoimamittausten perusteella. 1.2 Tutkimuskohteen sijainti Hyväjärven valtausalue sijaitsee Mikkelin läänin pohjoisosassa olevan Virtasalmen kunnan Längelmäen ja Montolan kylissä kuusi kilometriä Virtasalmen kirkolta luoteeseen. Lähin kaupunki on Pieksämäki luoteessa (20 km) (kuva 1). Karttalehtijaotuksen mukaan valtausalueet Hyväjärvi 1 ja 2 ovat karttalehden 3232 04D kaakkoisnurkassa (liite 1). Hyväjärvi on lähes kolme kilometriä pitkä ja puolisen kilometriä leveä järvi, joka on 103.5 metriä merenpinnan yläpuolella (mpy) (kuva 2). Vettä siinä on noin viisi metriä ja liejua 3-6 metriä. Se laskee Hyväjokea pitkin Salmenjärveen (99.1 m mpy), joka on Uitonsalmen kautta yhteydessä Längelmäenjärveen (99.0 m mpy). 1.3 Aikaisemmat tutkimukset Geologinen tutkimuslaitos suoritti 1960-luvulla Virtasalmen alueella systemaattisia malmitutkimuksia (Hyvärinen 1970).
5 - RAUTATIE JA SEISAKE * KAOLIINIESIINTYMÄT 1. LITMANEN 2. VUORIJOKI 3. UKONKANGAS 4. KAHDEKSAISIENSUO 5. MONTOLA 6. NIITTYLAMPI 7. ETELAKYLA 8. HYVAJARVI 0 10 20 30 40km 9. MONTILANLAMPI 10. TERVAJOENSUO Kuva 1. Tutkimuskohteen sijainti. Tällöin tehtiin mm. laaja-alaisia painovoima-, magneettisiaja slingram-mittauksia (Siikarla 1970). Kaoliinin etsinnässä nämä mittaustulokset ovat olleet ensiarvoisen tärkeitä, samoin kuin 1 :20 000 -mittakaavaiset matalalentokartat, alueellinen painovoimamittauskartta ja Pieksämäen kivilajikartta (Vorma 1971). Hyväjärven kaoliinitutkimuksia sivutaan myös kaoliiniprojektin vuosien 1989 ja 1990 yhteenvetoraporteissa (Niemelä 1990, Niemelä ja Kuivasaari 1991).
6 l Montola 12-16_ n 1.4 tob.o K etjaä v ^- - Viimkan gas i,~ Peltola HurS aal -20 op a""åtelätalo? Kil npeito \ n u s puro a\ A 8rt kk la - - - 0 ~L JI 11 M Ilåla I A ~ranta~, AV Sauc,a~aata Välipelto n -3 n M A K \ T 1 n 0 Falkka,2 6895' Y elä 0Tf7 ra 1 Pölkön5etär ne n n Pai kas rnä ki 103s t Kuva 2. Hyväjärven rapautuma-alue peruskartalla 3232 04D (1 :20 000)
7 2. SUORITETUT TUTKIMUKSET 2.1 Geofysikaaliset tutkimukset Talvella 1990 tehtiin painovoimamittauksia Hyväjärven alueella yhteensä 6.58 profiilikilometriä. Mittausten mukaan järven alueella on kaksi rapautuma-allasta (kuva 2). Pohjoinen allas on lähes 1500 metriä pitkä ja 400 metriä leveä. Eteläinen allas on hieman pienempi. Sillä on pituutta vajaat 1000 metriä ja leveyttä 400 metriä. Syvyyttä pohjoisella rapautuma-altaalla on reilut 100 metriä ja eteläisellä altaalla noin 100 metriä. Geofyysikko Jukka Lehtimäen tekemien tulkintojen perusteella pohjoisen altaan rapautuman massa-arvio on 25 miljoonaa tonnia ja eteläisen 14 miljoonaa tonnia. 2.2 Iskukairaus Vuonna 1989 Hyväjärven pohjoisrannalle tehtiin kevyellä iskuporakoneella (Geologian tutkimuskeskuksen Illern) kolme reikää (R 149 - R 151) (taulukko 1 ja liite 2). Syksyllä 1990 kairattiin raskaalla iskuporakoneella (Maa ja Vesi Oy :n Valmet) yksi reikä (R 400) reiän R 149 lähelle (taulukko 1 ja liite 2). Järvimittausten tulosten saavuttua kairattiin raskaalla iskuporakoneella (Maa ja Vesi Oy :n Geocommando-300) talvella 1992 jäältä käsin viisi reikää (R 411 - R 415) pohjoiseen rapautuma-altaaseen ja kolme reikää (R 416 - R 418) eteläiseen altaaseen (taulukko 1 ja liite 2). Kairausten mukaan rapautuman päällä on ensiksi noin 5 metriä vettä, sitten liejua 3-6 metriä ja maata 12-23 metriä pohjoisen altaan kohdalla ja 10-16 metriä eteläisen altaan kohdalla.
8 Taulukko 1. Hyväjärven kairaukset vuosina 1989-1992. Laite Yhtiö Vuosi Reikä- Kairausmäärä metrit Illern GTK 1989 3 76.30 Valmet Maa ja Vesi Oy 1990 1 49.50 Geocommando-300 Maa ja Vesi Oy 1992 8 503.00 Yhteensä 12 628.80 2.3 Näytteenkäsittely Kairasydännäytteiden käsittely on tapahtunut samoin kuin aikaisemmin raportoitujen esiintymien kohdalla (kts. esim. Y. Pekkala ym. 1989). Hyväjärven näytteistä on laboratoriotutkimuksissa määrätty raekokojakauma, eri fraktioiden mineraloginen ja kemiallinen koostumus sekä vaaleus- ja keltaisuusarvot (liite 4). Lisäksi joistakin näytteistä on määrätty kaoliinin kiteisyyttä kuvaava Hincleyn indeksi. 3. TUTKIMUSKOHTEEN GEOLOGIASTA 3.1 Alueen kivilajit Pieksämäen kallioperäkartan (3232) mukaan Hyväjärven itäpuolella on amfiboliittia ja länsipuolella kiillegneissiä (Vorma 1971). Lisäksi järven itärannalla on kallioperäkartan mukaan pienellä järveen rajoittuvalla alalla granodioriittia. Kiillegneissin liuskeisuuden kulku on yleensä luode-kaakko ja kaade jyrkkä koilliseen. Sensijaan amfiboliitin liuskeisuuden kulku ja kaade vaihtelevat huomattavasti.
9 3.2 Kaoliini ja muut rapautumat Kairauksissa rapautuma-altaista tavattiin kaoliniittipitoisia, savimaisia rapautumia, joissa on ohuita vaaleita kaoliiniraitoja. Rapautumat ovat useimmiten väriltään harmaita, paikoin ruskehtavia tai vihertäviä, joskus tummia. Niiden vaaleus-arvo alle 20 µm :n fraktiossa on keskimäärin 45 % ja keltaisuus 33 %. Rapautuma-alueen itäreunassa on kapea vyöhyke vaaleaa hiekkamaista rapautumaa, jonka vaaleus alle 20 µm :n fraktiossa on yli 50 % ja keltaisuus korkeintaan 24 %. 4. KAOLIININ OMINAISUUDET JA LAATU 4.1 Raekokojakauma Kaoliniittipitoisessa rapautumassa on alle 2 mikronin fraktiota keskimäärin 21 % (vaihteluväli 9-36 %) ja alle 20 mikronin fraktiota 52 % (31-70 %) (liite 4a). 4.2 Vaaleus ja keltaisuus Kaoliniittipitoisen rapautuman vaaleus alle 20 µm :n fraktiossa on keskimäärin 45 % (vaihteluväli 22-71 %) ja keltaisuus 33 % (13-58 %) (liite 4b). Rapautuma-alueen itäreunassa olevan vaalean rapautuman vaaleus on yli 50 % ja keltaisuus korkeintaan 24 % (liite 4b). 4.3 Mineraalikoostumus Rapautuman kaoliniittipitoisuus on korkeahko, keskimäärin 47 % (vaihteluväli 10-75 %) (liite 4a). Muina päämineraaleina
1 0 ovat kvartsi (24 %) ja kalimaasälpä (12 %). Lisäksi hematiittia on keskimäärin 2 % ja plagioklaasia esiintyy paikotellen. Vallitsevana kiillemineraalina pohjoisessa rapautuma-altaassa on biotiitti (6 %) ja eteläisessä muskoviitti (4 %). Eteläisessä altaassa on lisäksi montmorilloniittia ja satunnaisesti karbonaattia. Alle 20 mikronin fraktiossa on kaoliniitin (75 %, vaihteluväli 30-99 %) lisäksi kvartsia (5 %) (liite 4b). Kalimaasälpää ja plagioklaasia esiintyy paikotellen. Kiilteenä pohjoisessa rapautumassa on biotiitti (6 %) ja eteläisessä rapautumassa muskoviitti (7 %). Eteläisessä rapautumassa on lisäksi montmorilloniittia. Vaaleassa rapautumassa (R 411) on kaoliniittia raakanäytteessä vain 35 % ja alle 20 µm :n fraktiossa 80 % (liite 4b). Lisäksi siinä on kvartsia, kalimaasälpää ja biotiittia. 4.4 Kemiallinen koostumus Hyväjärven rapautumassa on hematiittia keskimäärin 2 %. Se näkyy erittäin korkeana rautapitoisuutena sekä raakanäytteessä (11 %) (liite 4a) että alle 20 µm :n mikronin fraktiossa (6 %) (liite 4b). Se on moninkertainen verrattuna Virtasalmen kaoliineihin (ks. esim. Pekkala ym. 1989). Alle 20 µm :n fraktiossa aiheuttavat epäpuhtauksina esiintyvät mineraalit (muskoviitti, kalimaasälpä ja montmorilloniitti) korkeita MgO- ja K20-pitoisuuksia (liite 4b). 4.5 Rikastuskokeet Reiän R 411 vaaleasta rapautumasta teetettiin rikastuskoe Kemira Oy :ssä, mutta sen vaaleus jäi alhaiseksi, joten se ei sovellu vaaleutensa puolesta paperinvalmistukseen.
1 1 5. AIHEEN ARVIOINTI Painovoimamittausten perusteella Hyväjärvellä on kaksi rapautuma-allasta, joiden kummankin poikki on tehty yksi profiili raskaalla iskuporakoneella. Pohjoinen rapautuma-allas on lähes 1500 metriä pitkä ja 400 metriä leveä. Eteläinen allas on pienempi. Sen pituus on vajaat 1000 metriä ja leveys 400 metriä. Syvyyttä pohjoisella rapautuma-altaalla on reilut 100 metriä ja eteläisellä altaalla noin 100 metriä. Painovoimamittausten tulkintojen perusteella pohjoisen altaan rapautuman massa-arvio on 25 miljoonaa tonnia ja eteläisen 14 miljoonaa tonnia. Kumpikin allas koostuu näytteenoton perusteella kaoliniittipitoisesta rapautumasta, jonka kaoliniittipitoisuus on raakanäytteessä 47 % ja alle 20 mikronin fraktiossa 75 %. Sen vaaleus alle 20 mikronin fraktiossa on 45 % ja keltaisuus 33 %. Vaaleaa rapautumaa lävistettiin noin 10 metriä paksu kerros pohjoisemman altaan itäreunassa. Sen kaoliniittipitoisuus on raakanäytteessä vain 35 % ja alle 20 mikronin fraktiossa 80 %. Vaaleus on vähän yli 50 %. Yhden rikastuskokeen perusteella se ei sovellu paperin valmistukseen. Koska Hyväjärven alueelta ei ole löydetty vaaleaa kaoliinia, jonka laatu olisi riittävä paperinvalmistukseen ja esiintymän tarkempi tutkiminen ja hyödyntäminen on vaikeaa, koska se sijaitsee järven alla, ehdotan valtauksesta luopumista, vaikka raskaalla iskuporakoneella suoritettu näytteenotto ei kata koko laajaa rapautuma-aluetta. Geologi -~V+ 0 Mauri Niemelä
e 12 6. KIRJALLISUUS Hyvärinen, Lauri, 1970. Selostus Juvan - Virtasalmen alueen malmitutkimuksista v. 1964-1970. x = 6880.0 pohjoispuoli. Geologinen tutkimuslaitos, raportti M19/3232/-70/1/1. Niemelä, Mauri, 1990. Uusien kaoliinikohteiden tutkimukset karttalehdillä 3231 ja 3232 vuonna 1989. Geologian tutkimuskeskus, raportti M19/3231-3232/-90/2/82. Niemelä, Mauri ja Kuivasaari, Tapio,1991. Kaoliinitutkimukset Virtasalmella ja sen ympäristössä vuonna 1990. Geologian tutkimuskeskus, raportti M19/3231-3232/-91/3/82. Pekkala, Yrjö, Kuivasaari, Tapio, Lehtimäki, Jukka ja Sarapää, Olli, 1989. Virtasalmen Litmasen kaoliiniesiintymän tutkimukset vuosina 1986-1989. Geologian tutkimuskeskus, raportti M19/3231/-89/1/82. Siikarla, Toivo, 1970. Selostus geofysikaalisista tutkimuksista Virtasalmen - Juvan tutkimusalueen pohjoisosassa vuosina 1963-1970. Geologinen tutkimuslaitos, raportti M19/3232/-70/3/10. Vorma, Atso, 1971. Kallioperäkartta, lehti 3232, Pieksämäki. Suomen geologinen kartta 1 :100 000.
13 7. LIITTYY Kairausraportit M19/52/3232/-90/R 400 M19/52/3232/-92/R 411 - R 418
14 8. LIITTEET 1. Hyväjärven valtausaluekartta 2. Kairanreikien sijainti painovoimakartalla 3. Kairausprofiilit M 52.7/3232/-90/R 400 M 52.7/3232/-92/R 411 R 415 M 52.7/3232/-92/R 416 R 418 4. Analyysituloksia
6 :19 Hartikk la\- ^\ 12 :123 3' 12-13 : 1'Ny\ssöjä. 121 Mmilala Rdnta a ;;'14 :4' \\ 2 :47 :47 i <,;\ 13 rin~rita 3 2:13~ 12 :102 ~~ ` Saun ~i atlta HYVAJARVI 1 14 :15 Valipelto S 1 4 Yht. (12...) (2 : 4 12 :125 12 - n Q C!) d PaivOi 2 1 Virtasalmi Yht. 413(3...) \ Y Y A 14 :29 / 1415 AA Valtausalueen raja - - - Tilan raja Kylän raja GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Malmiosasto Kartta HYVAJARVI 1-2 nimisistä valtausalueista Mikkelin läänissä Virtasalmen kunnan Längelmäen, Montolan Virtasalmen kylissä 1 : 10 000 M06.11/ 3232 04 C,D/91
a5 Nl t"4 '~ (D P) r- K fi r rt rf r rtcd (D ct Pi r rf N w: ~c -- i b x M. (D O a w: r. r O ". NNOw: NF-, CD fi pi w:--. c (D 11 ~, bb xx (D w fl fi r o : o : fi r r (D w F-' t- F-' fl w : w : w : (D r. u. X Pi r r 01 (D n r' i Pw G lo U) X 0 r. ti U. ww i~ X r I- o :3 ~l rt (D r r (D x~ro t w o b ~T Lim rt w (D ~J x ~31 w o P. < b rt w r N fi p (D 0 wc Pw: 0 rt rt r (D 5 ~3' o w I 0 1