GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Malmiosasto M 19/3042/94/1 3042 01 D VEHKALAHTI Kari A. Kinnunen 16.8.1994 RAPORTTITIEDOSTO N:O 3489 Selostus ja valokuvadokumentti savukvartsikiteitä sisältäneen kideluolan aukikaivamisesta ja laboratoriotutkimuksista Viipurin rapakivialueella Vehkalahden Summan Suosillanmäellä
1 Johdanto Tutkimusassistentti Matti Huuskonen löysi keväällä 1984 Summan - Haminan moottoritietyömaan laajoista kallioleikkauksista suurehkon kideluolan. Malmigeologi Paunu Oivanen kävi tarkistamassa luolan kunnon ja totesi sen koskemattomaksi. Oivanen ehdotti minulle kideluolan tarkempaa tutkimusta, koska siinä esiintyi kauniita savukvartsikiteitä (Kuva 1). Kaivoin kideluolan auki tekemällä siitä samalla tarkan valokuvadokumentoinnin ja näytteenoton myöhempiä laboratoriotutkimuksia varten (Kuva 2). Viipurin rapakivialueelta on viime vuosina kuvattu useita mielenkiintoisia onkalokiteytymiä mm. Luumäen Kännätsalon jaloberylliä sisältävästä pegmatiitista (Lahti ja Kinnunen 1993) ja Virolahden jalotopaasia sisältäneistä onkaloista (Kinnunen et al. 1987). Viipurin rapakivialueen kideluolat on yleensä kaivettu auki harrastelijavoimin korukivien toivossa ennen kuin tutkijat ovat ennättäneet paikalle. Kiteet on näin yleensä saatu kerätyksi, mutta havainnot niiden tarkasta esiintymisympäristöstä ovat jääneet tekemättä. Eräät kideluolat ovat myös täyttyneet sedimenttiaineksella, jolloin niistä ei saada kunnollisia havaintoja. Näistä syistä, ja koska Suomen luolista ollaan kokoamassa seikkaperäistä yhteenvetoa, tämän kideluolan raportointi on tarpeen. Luolaahan ei enää ole, sillä se tuhoutui tietyömaan myöhemmissä louhintatöissä vuosina 1984-1985. Kideluolan kuvaus Kideluola sijaitsi viborgiitissa Vehkalahden Summassa Suosillanmäen tietyömaan kallioleikkauksessa (peruskarttalehti 3042 01 D, X = 6717,54, Y = 507,17, luolan korkeus merenpinnasta noin 15 m). Kooltaan onkalo oli niin suuri että sinne saattoi hyvin ryömiä. Luola oli räjäytetty poikki ja sen säilyneet mitat olivat: korkeus 1,0 m, leveys 1,0 m ja pituus vaakasuunnassa noin 1,4 m. Poikkileikkaukseltaan se oli kolmiomainen (Kuva 2). Luolan säilynyt osa sijaitsi noin 3 m syvyydellä kallion pinnasta. Poislouhitun kallioseinämän alkuperäistä sijaintia ja muotoa ei kuitenkaan enää pystynyt päättelemään, joten luolan suuaukon tarkka sijainti ja alkuperäinen pituus jäi tältä osin tuntemattomaksi. Luolaa ympäröivä viborgiitti vaihettuu graafisrakenteiseksi maasälpä-kvartsiyhteenkasvettumaksi, paksuus noin 0,1 m (Kuvat 3 ja 7). Se puolestaan vaihettuu karkeaksi pegmatiitiksi, josta luola
2 on koostunut. Kideluola on alunperin ollut miaroliittinen onkalo, mutta fluiditäytteisen osan kokoa on enää mahdoton päätellä, sillä onkalo on myöhemmin voimakkaasti rapautunut ja sedimenteillä täyttynyt (Kuva 4). Luola on siten ollut jo varhain yhteydessä ulkoilmaan. Se on myös ollut vedellä täyttynyt lähes koko historiansa ajan viimeisimpiä vuosituhansia lukuun ottamatta. Jäätiköitymisten välisinä erityisen kylminä kausina luola on ollut jäässä. Tämä on pääteltävissä onkalon katon rikkoutumisrakenteista (Kuva 5) ja siitä, että onkalon suuret kiteet ovat särkyneitä eikä niiden murtopinnoilla esiinny saostumaläikkiä. Toisaalta onkalon rapautumisen ansiosta suuretkin kiteet olivat irrotettavissa helposti kuten on laita trooppisten maiden jalokivikaivoksissa. Rapautumaton pegmatiitti onkin arvokiteiden irrotuksen kannalta vaikea ja kallis työkohde, johon vain harvoin ryhdytään. Luola kaivettiin auki lapiolla ja arkeologien suosimalla muurarinlastalla. Vaikka kaivaus tehtiin käsityönä ja varovasti, niin kuitenkin lähes kaikki kiteet osoittautuivat jo alunperin jossain määrin säröytyneiksi. Onkalossa esiintyi mustaa moriontyypin kvartsia, maitokvartsia, kiillettä (biotiittia), maasälpiä ja niiden rapautumistuloksena kaoliinimaista savea ja satunnaisesti fluoriittia. Suurimmat kiteet löytyivät onkalon ytimestä hiekkakerroksen alapuolisesta pitkälle rapautuneesta pegmatiitista. Luolasta ei löytynyt topaasia, berylliä eikä muita arvomineraaleja. Niitä etsittiin myös hienoainesnäytteistä stereomikroskoopin avulla mutta tuloksetta. Savukvartsikiteet Kideluolan savukvartsikiteet ovat lähes mustaa moriontyyppiä. Niiden pituus vaihtelee 2-15 cm. Habitukseltaan ne ovat tavanomaisia savukvartsikiteitä. Bipyramidaalisten kiteiden suuri osuus on kuitenkin harvinaista (Kuva 1). Muutamien kiteiden päässä on toisen generaation kiteytymänä vuorikidehattu. Rapautunutta kiillettä on kiinnittyneenä eräisiin kvartsikiteisiin. Eräillä romboedripinnoilla on myös pois rapautuneiden kiillemineraalien jättämiä, kiilamaisen suunnikkaan muotoisia painaumia. Näitä pintarakenteita voidaan pitää tunnusomaisina juuri tämän kideluolan savukvartsikiteille, siis tavallaan tämän löytöpaikan sormenjälkinä. Ne näkyvät jo 10-kertaisella suurennuslasilla. Prismapintojen tyypilliset pintarakenteet erottuvat vasta mikroskoopilla. Ne ovat lyhdemäisiä mikroskooppisten kiteiden painaumia. Nämä mineraalit olivat pois rapautuneet.
3 Kidepinnat ovat syöpyneet himmeiksi (Kuva 1). Kidepinnoilla, yhteenkasvettumapinnoilla ja varhaisilla murtumapinnoilla näkee mikroskoopilla runsaasti pieniä syöpymiskuoppia mistä himmeys aiheutuu. Myöhäisillä murtopinnoilla niitä ei esiinny kuin aivan poikkeustapauksissa. Rikkoutuminen on siis hyvin nuorta, koska pinnat eivät ole ehtineet syöpyä. Savukvartsissa esiintyy erittäin runsaasti fluidisulkeumia (Kuva 6). Kiteiden koehionnassa nämä sulkeumaontelot osoittautuivat ongelmallisiksi, sillä ne alikiilloittuivat häiritsevästi aiheuttaen pyöröhiontaiseen kiveen appelsiinimaisen pinnan. Lisäksi koloihin jäi kiillotusainetta valkoisiksi pilkuiksi. Tämä voitaneen osittain estää muovipäällystyksellä ennen lopullista hienohiontaa ja kiilloitusta. Menetelmä on kuitenkin liian kallis savukvartsille, joka korumateriaalina on halpaa. Summan savukvartsi oli myös liian tummaa tavanomaisten viistekivien hiontaan. Tämän laatuisten savukvartsikiteiden käyttöalue jääkin keräilykiteiksi ja kokoelmanäytteiksi. Koristekivinä ne ovat näyttäviä, sillä kiteiden muoto on usein esteettisesti miellyttävä. Savukvartsissa esiintyi myös muutamia primaareiksi tulkittavia fluidisulkeumia. Kuumennusmääritysten perusteella homogenisaatiolämpötila on noin 230 C ja sulkeumien dekrepitaatiolämpötila 290-310 C. Painekorjauksen arviointi on vaikeaa, koska kiteiden syntypaineesta ei ole tietoa. Hiekkakerros Rapautuneen pegmatiitin ja rapautumattoman kattopegmatiitin välillä on noin 5 cm kerros hiekkaa (Kuvat 4 ja 5). Hiekan ja rapautuneen pohjapegmatiitin välillä puolestaan on 1-2 cm kerros savea. Liisa Ikosen vuonna 1984 tekemien mikroskooppimääritysten mukaan hiekassa on mikrofossiileina Betulan ja Myrican siitepölyjä. Vanhaa esim. tertiääristä fossiilistoa siitä ei löydetty. Hiekka koostui detritaalisista pyöristyneistä mineraalirakeista. Päämineraalit olivat kvartsi, maasälvät, amfiboli, opaakki, zirkoni ja granaatti. Hiekka on siis luolan ulkopuolelta kulkeutunutta, eikä luolan omista aineksista muodostunutta. Luola on ollut ainakin postglasiaalisaikana yhteydessä ulkomaailmaan, jolloin siihen on päässyt kerrostumaan sedimenttiainesta. Hiekkakerroksessa on nähtävissä deformaatiorakenteita, jotka ilmentävät jäätymisen
4 aiheuttamaa työntymistä ja pakkautumista myös tässä myöhäisessä vaiheessa. Tulkintaa ja johtopäätöksiä Summan kideluola on alkuperältään rapakiven pitkälle rapautunut pegmatiittilinssi, jossa mahdollisesti on ollut suurehkokin miaroliittinen keskusontelo. Luolan pegmatiitin maasälvät ja kiilteet ovat rapautuneet varsinkin pohjaosassa. Luolan vesitäyte on toistuvasti jäätynyt ja sulanut. Jäätymissykkelit ovat rikkoneet muuten rapautumattomia savukvartsikiteitä. Luolaan on veden mukana kulkeutunut savea ja hiekkaa, joka ilmeisimmin on postglasiaalista. Luolan rapautuminen sitä vastoin lienee alkanut jo preglasiaaliaikana, jolloin onkalo avautui ulkomaailmaan eli saavutti varsinaisen luolavaiheen. Arvokiteiden etsinnän kannalta mielenkiintoisella Viipurin rapakivialueella keskeinen kysymys kuuluukin: Mitkä piirteet voisivat kuvastaa kideluolien esiintymistä rapakivessä? Ja miksi arvomineraaleja kuten berylliä ja topaasia ei esiintynyt tässä luolassa? Näihin kysymyksiin tämäkään selvitys ei kykene antamaan tyhjentävää vastausta. Joitakin olettamuksia voidaan esittää. Kideluolan viereinen viborgiitti on petrograafisesti tarkasteltuna normaalia, mutta sitä leikkaavat runsaat mikrohalkeamat. Monet niistä ovat täyttyneet fluoriitilla. Lähiseudun kalliopaljastumissa on myös apofylliittitäytteisiä rakoja (Kuva 8). Nämä voivat ilmentää miaroliittisten onkaloiden syntyyn kytkeytyvää voimakasta jälkimagmaattisen fluidifaasin toimintaa. Arvomineraalien kuten topaasin ja beryllin esiintymiseen vaikuttaa lämpötilan ja paineen lisäksi tietenkin myös magman sisältämän fluorin ja berylliumin määrä. Siitä voidaan saada tietoa litogeokemiallisesti tai moreenigeokemian avulla. Tällaisia karttoja Geologian tutkimuskeskus on jo tuottanutkin, mutta onkaloiden etsintään soveltuvia riittävän tarkkoja karttoja ei vielä ole käytettävissä. Onkaloiden etsintään voisivat myös soveltua geofysikaaliset menetelmät kuten maatutka. Niistä ei kuitenkaan vielä ole riittävästi käytännön kokemusta tämän tyyppisessä kartoituksessa. Suomesta tunnetaan noin neljäsataa luolaa, mutta vain 4,5% niistä on geneettisesti luokiteltavissa magman kiteytymisen synnyttämiksi (Kejonen et al. 1990). Mineralogisesti tällaiset onkalot ja luolat ovat varsin mielenkiintoisia, sillä niihin on voinut saostua mineraaleja koko onkaloiden synnyn jälkeisen ajan. Onkalothan ovat
5 olleet ensin magmaattisten vesien ja kalliovesien, sitten pohjavesien ja lopulta pintavesien täyttämiä aina luolavaiheeseen saakka. Tavallaan ne ovat kallioperän fluidivaiheiden evoluution ja historian arkistoja (ks. Kinnunen et al. 1987) ja sisältävät joskus hyvinkin vanhoja sedimenttejä. Näitä vanhoja fluidivaiheita voidaan tutkia onkaloihin ja luoliin saostuneiden sekundaarimineraalien perusteella. Jokainen luonnonarkisto ymmärrettävästi on epätäydellinen, mutta yhdistämällä tietoa monista kohteista voidaan näin saada tietoa mm. maamme kallioperää eri geologisina kausina huuhdelleista vesistä. Kirjallisuus Kejonen, A., Kielosto, S., Lahti, S. & Salonen, V-P. (1990) Suomen luolista. Geologi 42 (9-10), 151-153. Kinnunen, K.A., Lindqvist, K. & Lahtinen, R. (1987) Fluid history from crystal cavities in rapakivi, Pyterlahti, southeastern Finland. Hull. Geol. Soc. Finland 59, Part 1, 35-44. Lahti, S.I. & Kinnunen, K.A. (1993) A new gem beryl locality: Luumäki, Finland. Gems & Gemology 29 (1), 30-37.