GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Kuopio 74/2015 Geokemialliset maaperätutkimukset ja geofysikaaliset maastomittaukset Hiekkapohjan alueella Jyväskylässä ja Laukaassa Esa Heilimo ja Sami Niemi
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 TAUSTA 2 TUTKIMUKSEN TARKOITUS 3 TUTKIMUKSET 3.1 Geofysikaaliset tutkimukset 3.2 Geologiset maastotyöt 3.3 Maaperänäytteenotto ja analyysimenetelmät 4 TULOKSET 5 JOHTOPÄÄTÖKSET KIRJALLISUUSLUETTELO
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 2 1. TAUSTA Raportissa kuvataan GTK:n vuosina 2013-2015 Hiekkapohjan alueella Jyväskylässä ja Laukaassa suorittamat geokemialliset maaperätutkimukset ja geofysikaaliset, jotka ovat olleet kiinteä osa Keski-Suomen mineraalipotentiaalin arviointi hanketta. Keski-Suomen granitoidikompleksin alue on kivilajistoltaan potentiaalinen porfyyri-tyypin malmi- esiintymiin (Nurmi, 1984). Hiekkapohjan (Palokan) alueelta on aikaisemmissa tutkimuksissa havaittu useita pieniä malmiesiintymiä ja malmiviitteitä (Oivanen, 1962; Ikävalko, 1986a), jotka ovat pääasiassa kertyneet ns. Puula-Päijänne projektista 1980-luvulta, sekä GTK:n ja Outokumpu Oy:n Malminetsinnän kansannäytetoiminnasta. Parhaiten tutkittuja kohteita ovat Riuttamäen ja Karhumäen esiintymät (kuva 1), joissa molemmissa on lyhyillä reikäprofiileilla varmennettu arseeni- ja kuparikiisu mineralisaatiot. Riuttamäen esiintymässä on seuraavat keskiarvopitoisuudet Cu 0,7 %, Zn 230 ppm, Ag 17 ppm, lisäksi anomaalisen korkeat pitoisuudet Mo ja W. Riuttamäen pirotemineralisaatio on alle 3 m paksu ja esiintyy muutaman kymmenen metrin pituisina esiintyminä voimakkaasti muuttuneen granaatti-sillimaniittikiven ja pegmatiitin välissä. Karhumäen ja läheisen Karhujärven esiintymät ovat pääasiassa mobilisoituneita arseeni- ja kuparikiisu mineralisaatioita, jotka ovat heterogeenisen harmaan hienorakeisen hiertyneen graniitin rakopinnoilla (Ikävalko, 1981; Hangala, 1982; Laitakari, 1985; Ikävalko, 1986a). Alueella on samaan aikaan suoritettu malminetsintää tukevaa maaperätutkimusta lohkareiden kuljetus suuntien selvittämiseksi (Hirvas ja Nenonen, 1981; Hirvas ja Huhta, 1982), lisäksi valuma alueelta on koetettu selvittää maannosprofiilin avulla arseenin esiintymistä laajemmalla alueella Riuttamäen esiintymän lähistöllä (Ikävalko, 1983). Läheiseltä Sulunperän alueelta Outokumpu Oy:hyn lähetetty pyrokseeni-pitoinen granitoidi kansannäyte sisälsi kohonneita molybdeeni- ja wolframipitoisuuksia (4,5 % Mo ja 1,75 % W). Tästä syystä Outokumpu Oy:n Malminetsintä suoritti alueella runsaasti lohkare-etsintää (Huhtala, 1982) ja kallioperäkartoitusta (Rantala, 1982). Myös GTK selvitti maaperätutkimuksilla lohkareen kulkeutumissuuntaa ja paikkaa erilaisin menetelmin (Nenonen ja Huhta 1982; Ikävalko, 1984 ja 1986b). Tutkimuksissa löydettiin alueelta lisää Mo- ja W -pitoisia lohkareita. Lohkareiden kivilajit vaihtelivat dioriitista, porfyyriseen graniittiin ja tasarakeiseen graniittiin. Yhdistävä tekijänä oli granitoidien pyrokseeni ja tumma kalimaasälpä (todennäköisesti ortoklaasi).
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 3 Halsvuoren arseenikiisu- ja hopeaesiintymä on edellä mainittujen aiheiden lisäksi merkittävin kohde Hiekkapohjan lähellä, ja sitä on 1700-luvulla louhittu pienimuotoisesti. Ikävalkon (1981) mukaan kohde sisältää noin 20 cm paksun arseenikiisu juonen, joka leikkaa terävästi karkearakeista porfyyristä granitoidia. Halsvuoren alueella on museo viraston suojelukohteita kalliomaalauksen ja vanhan kaivostoiminnan merkkien säilyttämiseksi, joiden takia kyseiseen alueeseen ei keskitytty tässä tutkimuksissa. Edellä mainittujen kohteiden lisäksi Hiekkapohjan alueelta on saatu useita mielenkiintoisia kuparia, molybdeenia, lyijyä, hopeaa, kultaa ja sinkkiä sisältäviä kansannäytteitä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 4 Kuva 1. Tutkimushankkeen kallioperäkartta Hiekkapohjan alueelta ja tunnetut malmiviitteet. Ympyrä symboloi malmimineraalipitoista paljastumaa ja neliö lohkareviitettä. Värien selitykset; sininen Zn±Ag, punainen As, keltainen Au, vihreä Cu+Ag, violetti Mo.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 5 Kuva 2. Aeromagneettinen matalentokartta, jossa on edellisen kuvan malmiviitteet ja ruhjeet
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 6 2. TUTKIMUKSEN TARKOITUS Keski-Suomen mineraalipotentiaali -hankkeessa pyrittiin luomaan kokonaiskuva Hiekkapohjan alueen malmiviitteistä, koska niitä ko. alueelta tiedettiin vanhastaan huomattavasti tiheämmässä kuin muualta Keski-Suomen granitoidikompleksin alueelta. Aeromagneettisen matalalentoaineiston perusteella syntyy alueellinen minimi, jota leikkaavat nuoret kallioperän liikunnot, ja tunnetut malmiviitteet asettuvat sen ympärille. Monimetalliset kallio- ja lohkareaineistot saattaisivat muodostaa porfyyrimalmeille tyypillisen kehämäisen rakenteen, jossa sisältä ulospäin lueteltuna ovat seuraavat taloudellisesti potentiaaliset alkuaineet Cu-Ag, Mo, Ag-Zn, As, Au. Olemassa oleva kallio- ja lohkareaineisto jäätikön kuljetussuunnan huomioiden sopivat ideaan. Jotta pienemmistä aiheista tulisi taloudellisesti merkittävä, alueen keskeltä pitäisi löytyä merkittävä Cu tai Mo -esiintymä. Koska paljastuma olosuhteet ovat rajalliset ja alue on kooltaan kymmeniä neliökilometrejä, päätettiin tehdä kohdentavaa linjamuotoista moreeninäytteenottoa. Tällä mahdollisesti pystytään selvittämään onko pienempien esiintymien keskellä löytymätön suurempi Cu tai Mo-mineralisaatio. Lisäksi opiskelija Sini Halonen Oulun yliopistossa tekee Hiekkapohjan mineralisoituneista näytteistä malmimineralogista Pro-gradua Esa Heilimon ja Professori Eero Hanskin ohjauksessa. 3. TUTKIMUKSET 3.1. GEOFYSIKAALISET TUTKIMUKSET Riuttamäen alueelle tehtiin geofysikaalisia mittauksia loka-marraskuussa 2013. Mittauksilla pyrittiin selvittämään jo tunnettujen mineralisaatioiden erottumista geofysikaalisilla mittauksilla ja paikantamaan mahdollisia uusia mineralisaatioita alueelta. Riuttamäen näytteistä tehtyjen petrofysikaalisten mittausten perusteella mineralisaatiot ovat sähköäjohtavia ja ne polaroituvat voimakkaasti, jolloin niiden voidaan olettaa aiheuttavan anomalioita sähköisiin ja sähkömagneettisiin mittauksiin. Mineralisaatioiden tiheys on korkeimmillaan jopa luokkaa 3800-4000 kg/m 3, minkä perusteella massaltaan riittävän suuri mineralisaatio voidaan havaita painovoimamittauksella. Petrofysiikan mittausten perusteella mineralisaatioiden Könisbergerin Q-suhde on korkea, luokkaa 20-50, eli niiden remanenssi magnetoituma on suuri. Tällä perusteella mineralisaatiot aiheuttavat magneettiseen mittaukseen anomalian, jonka suuruus ja suunta on voimakkaasti riippuvainen remanenssista magnetoitumasta eikä siis suskeptibiliteetin vaikutuksesta syntyvästä indusoituneesta magnetoitumasta. Riuttamäen alueella tehtiin magneettisia-, Indusoidun Polarisaation- (IP), painovoima- ja sähkömagneettisia MaxMin-mittauksia syksyllä 2013. Mittauksista ja niiden suunnittelusta vastasivat geofyysikko Sami Niemi ja geologi Aimo Hartikainen. Mittauksia tehtiin neljällä linjalla, joista jokaisen pituus oli 350 metriä. Mittauslinjojen sijainti on esitetty kuvassa 3.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 7 Kuva 3. Riuttamäen mittauslinjojen sijainti. Sinisellä kolmiolla merkitty Riuttamäen mineralisaatioiden sijainti Ikävalkon (1986a) mukaan. Magneettiset mittaukset tehtiin GSM19W-Overhauser magnetometrillä, joka tallensi lukemia automaattisesti kaksi kertaa sekunnissa. Maa-asemana käytettiin Scintrexin Envimag protonimagnetometriä, joka tallensi maa-asemalukeman 30 sekunnin välein. IP-mittaukset tehtiin Scintrexin IPR10-a vastaanottimella ja IPC-8/250W lähettimellä, dipoli-dipolikonfiguraatiolla N=2 ja a=10 arvoilla. Pisteväli oli kymmenen metriä. Painovoimamittaukset tehtiin Worden gravimetrillä ja korkeudet mitattiin Leican VRS-GPS-laitteella ja Levaletkuvaa alla. Pisteväli oli kymmenen metriä. MaxMin mittaukset tehtiin Apexin MaxMinlaitteistolla. Pisteväli oli kymmenen metriä, kelaväli 60 metriä ja mittaustaajuudet 0.8, 3.5 ja 14 khz.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 8 Kuva 4. Linjan 6915250 mittaustulokset. Kuva 5. Linjan 6915200 mittaustulokset.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 9 Kuva 6. Linjan 6915150 mittaustulokset. Kuva 7. Linjan 6915100 mittaustulokset.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 10 Linjan 6915250 mittaustulokset profiiliesityksenä on esitetty kuvassa 4. Linjalla ei havaita anomalioita, jotka viittaisivat Riuttamäen tyyppisiin mineralisaatioihin. Linjan 6915200 mittaustulokset profiiliesityksenä on esitetty kuvassa 5. Linjalla ei havaita anomalioita, jotka viittaisivat Riuttamäen tyyppisiin mineralisaatioihin. Linjan 6915150 mittaustulokset profiiliesityksenä on esitetty kuvassa 6. Linjalla havaitaan selkeä magneettinen anomalia x- koordinaatin 48320 läheisyydessä. Tähän anomaliaan liittyy heikko sähkönjohtavuus anomalia, joka voidaan havaita IP ja Maxmin-mittauksen tuloksissa. Selkeää painovoimaanomaliaa tähän ei liity, millä perusteella anomalian aiheuttaja tulkitaan massaltaan ja kooltaan pieneksi. Anomalia havaitaan kohdassa, jonka läheisyydessä on Ikävalkon (1986a) mukaan mineralisaatio. Myös linjan länsipäässä havaitaan samantyyppinen anomalia. Myös tällä kohdalla on Ikävalkon (1986a) mukaan pienikokoinen mineralisaatio. Linjan 6915100 mittaustulokset profiiliesityksenä on esitetty kuvassa 7. X-koordinaatin 438350 itäpuolella voidaan havaita samantyyppinen anomalia kuin linjalla 6915150. Tällä linjalla magneettinen anomalia on negatiivinen, mikä voi viitata anomalian aiheuttajan voimakkaaseen remanenttiin magnetoitumaan tai anomalian aiheuttajan sijaintiin linjan vieressä. Anomalia aiheuttaa myös IP ja MaxMin-mittaukseen heikon anomalian, joka voidaan tulkita johtuvan ympäristöä suuremmasta sähkönjohtavuudesta. Riuttamäen tulosten perusteella Riuttamäen mineralisaatiot voidaan havaita mittaustuloksista magneettisena, varautuvuus- ja sähkönjohtavuusanomalioina, mutta koska anomaliat ovat kapeita, erottuvat mineralisaatiot 10 metrin pistevälillä tehdyistä mittauksista piikkimäisinä ja heikkoina anomalioina. Tarkempi tutkimus vaatisi jopa alle viiden metrin pistevälein tehtyjä mittauksia. Koska anomalioihin ei liity selkää painovoima-anomaliaa, tulkitaan mineralisaatiot pienikokoiksi. Tulosten perusteella linjan 6915100 anomalian aiheuttajaa voisi selvittää tarkemmin. 3.2. GEOLOGISET MAASTOTYÖT Geologisiin maastotöihin osallistuivat geologit Aimo Hartikainen, Esa Heilimo ja Marjaana Ahven, sekä kokeneet tutkimusavustajat Tuomo Stranius ja Rauli Lempiäinen. Vanhojen tutkimusten perusteella pari kymmentä mielenkiintoisinta kohdetta käytiin tarkistamassa vuonna 2013, sekä vuosina 2013 sekä 2014 alueen kivilajit kartoitettiin systemaattisesti. Kaikki kallioperähavainnot on tallennettu maastotyöohjeen mukaisesti GTK:n tietokantoihin 3.3. MAAPERÄNÄYTTEENOTTO JA ANALYYSIMENETELMÄT Moreeninäytteenoton suunnittelivat geologit Aimo Hartikainen ja Esa Heilimo teiden lähelle, sekä alueilta joille saatiin maanomistajien lupa. Näytteet otti konsernipalvelujen tutkimustyöntekijä Kari Jauhiainen parannetulla GM 50 porauskalustolla tammikuussa 2015 ja huhtikuussa 2015. Moreeninäytteet otettiin 0,5 m syvyydeltä kallionpinnasta
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 11 läpivirtausterällä. Näytteitä otettiin yhteensä 178 reiästä 3,56 km matkalta n. 20m välein. Yhteensä näistä kertyi 173 moreeninäytettä ja 73 kallionappia. Moreeni-näytteiden rakeisuuden, tyypin ja värin määrityksen jälkeen valittiin näytteet analyysiin, valinta periaatteena oli joka toinen ellei näytteissä ollut huomattavaa värin vaihtelua. Näytteistä 95 lähetettiin Labtium Oy:hyn analysoitavaksi, joista kolme oli kiisupitoisia kallionappia. Näytteet on tallennettu GTK:n Pikkumaapeli ohjelmistolla. Näytteet analysoitiin osittaisliuotusta käyttäen ICP-OES menetelmällä (Labtium koodi 511PM), ja kallionapit analysoitiin käsikäyttöisellä XRF-laitteella. 4. TULOKSET Maastotöissä tai geofysiikan maastomittauksilla ei löydetty merkittäviä uusia malmimineralisaatiota. Kuitenkin paikannettiin muutama uusi lohkareviite ja Karhuvuoren läheisyydestä mobilisoitunutta kuparikiisua sisältänyt paljastuma, jossa oli pienellä alalla parhaimmillaan hopeaa 3,38 ppm (TOS$-2014-187). Moreeninäytteenotossa saadut kallionäytteet olivat pääasiassa erilaisia granitoideja, mutta mukana oli myös muutamia kvartsidioriittinäytteitä, jotka muodostivat pienen alueen. Analysoitujen moreeninäytteiden taloudellisesti kiinnostavien alkuaineiden pitoisuudet eivät olleet merkittäviä. Korkeimmat pitoisuudet olivat: Cu 46 ppm, Zn 169 ppm, Ag 0,65 ppm, Pb 13 ppm, ja Mo 308 ppm. Mielenkiintoisin tulos oli kahdelta eri linjalta otetut näytteet, joissa oli kohonneet wolframi pitoisuudet 15,56 ppm ja 22,30 ppm. Aikaisemmissa Sulunperän alueelle tehdyissä moreenitutkimuksissa löydetyt korkeimmat wolframi-pitoisuudet ovat olleet 19 ppm, kun keskiarvo pitoisuudet moreenissa ovat alle yleensä alle 10 ppm:ää (Huhtala,1982; Ikävalko 1984). Koska käytetyt Labtiumin käyttämät jauhatus-menetelmät eivät aiheuta W- kontaminaatiota eikä käytetyissä läpivirtausterässä valmistajan mukaan ole käytetty wolframia, pitoisuuksia voidaan pitää todellisina. 5. JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimuksen perusteella Jyväskylän Hiekkapohjan alueelta aikaisemmin havaittujen malmi viitteiden keskellä ei ole selkeää porfyyristä kupari ja/tai molybdeenimineralisaatiota. Mahdollisuus pienimittakaavaisiin hopea ja wolframi esiintymiin alueella on kuitenkin olemassa. Granitoidi-valtaisen kivilajiston wolframi pitoisuuden perusteella Hiekkapohjan seutu osoittaa jonkin verran yhtäläisyyksiä Lahnasen esiintymään Viitasaarella, (Oivanen ja Eskola, 1972; Nikander, 1989) jossa on kiisupesäkkeitä ja -juonia pyrokseeni-pitoisessa graniitissa. Erona Hiekkapohjan ja Lahnasen välillä on kuitenkin kivien uudelleen kiteytyminen Hiekkapohjan kivet ovat selkeästi hydratoituneita ja deformoituneita, jolloin mahdolliset pyrokseeni, magnettiitti ja ortoklaasi ovat hajonneet. Kuitenkin Hiekkapohjan seudun wolfarami-pitoiset lohkareet ja kansannäytteet ovat pyrokseeni- ja ortoklaasi-pitoisia.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 12 Keski-Suomen mineraali potentiaali -hankkeessa mielenkiinto Hiekkapohjan alueeseen on tästä eteenpäin perustieto painotteista. KIRJALLISUSSLUETTELO Hangala, S.L. 1982. The Plutonic rocks and the associated ore mineralizations at Palokka, Jyväskylä, Central Finland. Pro Gradu, Helsingin yliopisto, geologian ja mineralogian laitos, 1982. Hirvas,H. ja Nenonen, K. 1981 Malminetsintää palvelevat maaperätutkimukset Uuraisissa ja Jyväskylän ympäristössä. GTK:n arkisto raportti P13.2.034. 14 s. 7 liitettä. Huhtala, T. 1982. Tutkimusraportti Jyväskylän Sulunperän Mo-W-lohkareen aiheuttamista töistä. Outokumpu Oy:n malminetsinnän raportit 001/3212/ 05/TEH/82, 4s. + liitteet Ikävalko, O. 1981. Malmitutkimukset Jyväskylän alueella kesällä 1981. GTK:n arkistoraportti M 19/321206/-81/1/10, 25 s., 26 liitettä. Ikävalko, O. 1983. Tutkimus moreenin maannosprofiilin B-horisontin arseenigeokemian soveltuvuudesta malminetsintämenetelmäksi käytettäessä puolikvantitatiivista (Gutzeitin) analyysimenetelmää Jyväskylän mlk:n Palokan alueella. GTK:n arkisto raportti M16/3212/- 83/1/30, 23 s., 5 liitettä. Ikävalko, O. 1984. Jyväskylän mlk:n Sulunperän molybdeeniaiheen tutkimukset vuosina 1982-1983. GTK:n arkisto raportti M19/3212/-84/1/10, 21 s., 11 liitettä. Ikävalko, O. 1986a. Jyväskylän mlk:n Riuttamäen ympäristön arseenikiisumineralisaatioiden tutkimuksista 1981-1983. GTK:n arkisto raportti M19/3212 06/-86/2/10. 9 s., 16 liitettä. Ikävalko, O. 1986b. Jyväskylän mlk:n Sulunperän molybdeenitutkimukset, jatkoraportti. GTK:n arkisto raportti M19/3212/-86/3/10. 1 s., 8 liitettä. Laitakari, A.J. 1985. Tutkimukset Jyväskylän mlk:ssa, Korttajärven kylässä, valtausalueella Riuttamäki 1 kaivosrekisteri No 3235/1. GTK:n arkisto raportti M06/3212/-85/1/10. 9 s., 13 liitettä. Nenonen,K. ja Huhta, P. 1983. Maaperägeologinen lausunto Jyväskylän mlk:n Sulunperän molybdeenilohkareen kulkeutumisolosuhteista. P 13.2.0423 s., 15 liitettä. Nikander, J. 1989. Volframimalmitutkimukset Viitasaaren kunnan Lahnasella valtausalueella Kolulahti 1 (kaiv. rek.n:o 3584/1). GTK:n arkisto raportti M06/3311/-89/1/10.6 s., 4 liitettä. Oivanen, P. 1962. Selostus malmi- ja kansanaihetutkimuksista Korpilahdella ja Muuramessa v. 1961. GTK:n arkisto raportti M17/Kor,Mu-62/18 s., 2 liitettä.
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 13 Oivanen, P. ja Eskola, L. 1972. Selostus Lahnasen MoS2-aiheen johdosta suoritetuista tutkimuksista Viitasaarella vv. 1969-1971. GTK:n arkistoraportti M19/3311/72/4/10, 22 s., 12 liitettä. Rantala, O. 1982. Raportti kallioperä kartoituksesta Jyväskylän kaupungin Palokankaalla kesällä 1982. Outokumpu Oy:n raportti 020/3212005/OPR/82. 4 s.