LUIKONLAHDEN SULJETUN KUPARIKAIVOKSEN YMPÄRISTÖN NYKYTILA VUONNA 2004 JA YLEISSUOSITUKSET KUNNOSTUKSEEN

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Itä-Suomen yksikkö Kuopio ARKISTORAPORTTI 50/2015 LUIKONLAHDEN SULJETUN KUPARIKAIVOKSEN YMPÄRISTÖN NYKYTILA VUONNA 2004 JA YLEISSUOSITUKSET KUNNOSTUKSEEN Marja Liisa Räisänen Kuva 1. Asuntotalon avolouhos, Luikonlahden suljettu kuparikaivos

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 KUV AILULEHTI 1.11.2004/DNRO KS/42/03 Tekijat Marja Liisa Räisänen Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Raportin nimi Luikonlahden suljetun kuparikaivoksen ympäristön nykytila vuonna 2004 ja yleissuositukset kunnostukseen Tiivisleima Sivukivien koostumusta ja kemiallista muutuntaa tutkittiin vain kolmella läjitysalueella, jotka sisälsivät merkittävässä määrin happoa tuottavia metallisulfidipitoisia kiviä. Kivien kemiallinen muutunta oli arvion mukaan kuitenkin vielä suhteellisen vähäistä. Suuri osa sulfideista oli kivissä rapautumattomana. Läjitysalueilta Myllypuroon valuvien vesien ph oli lähes neutraati ja metallipitoisuudet mangaania lukuun ottamatta olivat tutkiluissa näytteissä <1,5 mg/1 (sinkkiä ja nikkeliä <0,5 mg/1). Myllypuron ja Petkellahden veden laatua heikentävät lähinnä suotavesistä syntyvät rautasaostumat, jotka veden virtauksen kasvaessa huuhtoutuvat Petkellahteen. Avolouhoksissa vesien ph vaihteli neutraalista lievästi emäksiseen. Rauta- ja mangaanipitoisuuksia lukuun ottamatta vesien metallipitoisuudet olivat pieniä ( <0,5 mg/1). Parhaimpana vaihtoehtona alueen kunnostamiseen suositeltiin kuivapeittoaja kivikasojen tasoittamista maisemaan sopivaksi pääläjitysalueella, missä suurin osa kivitäytöstä on veden alla täyttäen Palolammen entisen lounaisosan lahden. Peitemateriaaliksi suositeltiin karbonaattipitoista, talkin rikastuksesta syntyvää magnesiittihiekkaaja sen päälle kasvien leviämistä edistävää luonnon maa-ainesta, esim. moreenia. Asiasanat (kohde, menetelmatjne.) Suljettu kuparikaivos, sivukivi, louhosvesi, pintavesi, geokemia, kaivannaisjätealueen kunnostus Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Pohjois-Savo, Kaavi, Luikonlahti Karttalehdet 4311 04 Muut tiedot Liitteitä 3 Arkistosarjan nimi Arkistotunnus 50/2015 Kokonaissivumi!ärä Kieli Hinta Julkisuus 21 suomi Julkinen arkistoraportti Yksikkö ja vastuualue Maankäyttö ja ympäristö Allekirjoitus/nimen selvcnn Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys ', ' c:r~ \'-)~--- $ C' L V/?. ~~. -. ~-- Raimo Nevalainen Toimialapäällikkö isa Räisänen Erikoistutkija, FT GTK GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOI.OGICAL SURVEY OF FINLAND

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 TAUSTAA 1 2 TUTKIMUSAINEISTO JA -MENETELMÄT 1 3 SIVUKIVIKASOJEN KEMIALLINEN NYKYTILA JA HAPONTUOTTOKYKY 3 3.1 Pääläjitysalue (W1) 3 3.2 Läjitysalue W2 5 3.3 Läjitysalue W3 6 3.4 Läjitysalueet W4 ja W5 7 3.5 Pintavesien kemiallinen laatu sivukiven läjitysalueiden ympäristössä 9 4 LOUHOSVESIEN KEMIALLINEN NYKYTILA 11 5 PALOLAMMEN JA MYLLYPURON VESIEN KEMIALLINEN NYKYTILA 12 6 JOHTOPÄÄTÖKSET JA YLEISSUOSITUKSET SULJETUN KAIVOSALUEEN KUNNOSTUKSELLE 13 KIRJALLISUUSLUETTELO 14 LIITTEET 15

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 1 1 TAUSTAA Luikonlahden suljettu kuparikaivos toimi 1968-1983. Kaivoksen silloinen omistaja oli Myllykoski Oy. Kaivos tuotti kuparirikasteen lisäksi rikkirikastetta, koboltti-nikkelirikastetta ja sinkkirikastetta. Malmin isäntäkivenä oli metallisulfidipitoinen kvartsikivi ja sivukivinä karsi- ja karbonaattikivet, graniitti, serpentiniitti ja mustaliuske (Eskelinen ym. 1983). Erilaiset karsikivet muodostavat enemmistön sivukivistä. Muiden kivien määrä vähenee edellä mainitun järjestyksen mukaan (Angelos 2000). Avolouhoksista louhitut sivukivet on läjitetty maan päälle neljään erilliseen läjityskohteeseen päälouhoksen (Asuntotalo) lähiympäristöön ja pienen Pajamalmilouhoksen viereen. Maanalaisesta kaivostoiminnasta syntyneet sivukivet on läjitetty kaivostäytöksi. Kunttisuolouhoksen ympäristössä ei ole sivukiven läjitysaluetta. Louhoksen länsipuolella on moreenimaan ottoalue. Sivukivien päämineraalit ovat kvartsi, tremoliitti, diopsidi, maasälvät, karbonaatit, serpentiini, kiilteet ja talkki. Kvartsi on piioksidia ja maasälvät ovat Ca-Na- ja/tai K-pitoisia alumiinisilikaatteja (graniitti, mustaliuskeet). Tremoliitti ja diopsidi ovat Ca- ja Mg-silikaatteja (karsikivet, karbonaattikivet), serpentiini ja talkki Mg-silikaatteja (serpentiniitti). Karbonaattimineraaleina esiintyy kalsiittia (CaCO 3 ), dolomiittia [Ca,Mg (CO 3 ) 2 ] ja magnesiittia (MgCO 3 ). Kiilteiden koostumus vaihtelee K-pitoisista (Mg, Fe)- alumiinisilikaatteista Na-pitoisiin alumiinisilikaatteihin (graniitti, mustaliuske). Sivukivissä esiintyy samoja metallisufideja kuin malmikivessä (kvartsikivi). Eniten on herkästi hapellisissa oloissa rapautuvaa magneettikiisua (FeS). Muita sulfideja ovat rikkikiisu (FeS 2 ), kuparikiisu (CuFeS 2 ), sinkkivälke [(Zn,Fe)S] ja pentlandiitti [(Ni,Fe) 9 S 8 ]. Koboltti esiintyy pentlandiitissa ja rikkikiisussa (Eskelinen ym. 1983). Sulfidimineraalien määrä vaihtelee sivukivityypin mukaan. Sulfideja on enemmän mustaliuskeissa ja karsikivissä kuin karbonaattikivissä ja serpentiniiteissä. Graniitti-kivissä niitä on ole lainkaan. Kuusiston mukaan (1991) sivukivikasat sisältävät keskimäärin rautaa 5,2 %, rikkiä 3,2 %, sinkkiä 0,39 %, kuparia 0,05 %, kobolttia 0,02 % ja nikkeliä 0,02 %. Tässä tutkimuksessa selvitetään suljetun kaivosalueen sivukiven läjitysalueiden nykytilaa, avolouhosten ja alapuolisen lähivesistön veden laatua. Tutkimuksen toisena tavoitteena oli laatia yleissuositukset sivukivialueiden kunnostamiselle. Tutkimus tehtiin Mondo Minerals Oy:n tilaustutkimuksena vuonna 2004 liittyen kaivosalueen kunnostuslupahakemukseen. 2 TUTKIMUSAINEISTO JA -MENETELMÄT Sivukivinäytteitä kerättiin niiltä läjitysalueilta (W1, W2 ja W3), missä esiintyy moroksi rapautuneita sivukiviä ja rapautumisessa syntyneitä erivärisiä saostumia (yleisin ruskea rautasaostuma). Rapautuneesta sivukivimorosta kerättiin koostenäytteitä kaikkiaan 6 kpl ja hienojakoisesta saostuma-aineksesta 2 kpl. Lisäksi otettiin pintanäyte rikastushiekasta, jota on läjitetty Palolammen eteläosan lahteen (käytetty kivitäytteen peitteenä). Rapautumanäytteet ilmakuivattiin (<25 o C), jonka jälkeen näytteet seulottiin <2,0 mm:n raekokoon. Metallien ja rikin kokonaispitoisuus määritettiin kuumalla kuningasvesi-uuttomenetelmällä. Metallien ja rikin sitoutuminen fysikaaliseen adsorptiofraktioon (potentiaalisesti vesiliukoinen) määritettiin laimealla suolaliuosuuttomenetelmällä, kemialliseen adsorptiofraktioon ammoniumasetaatti 1:60 uuttomenetelmällä ja kiteiseen saostumafraktioon oksalaattiuuttomenetelmällä (liite 1). Alkuainepitoisuudet kaikista uutteista mitattiin ICP-AES-tekniikalla. Näytteiden esikäsittely ja analyysit tehtiin GTK:n akkreditoidussa geolaboratoriossa Kuopiossa. Tulokset on esitetty liitteessä 2.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 2 Kuva 1. Sivukiven läjitysalueiden sijoittuminen Luikonlahden suljetulla kaivosalueella. Harmaalla värillä on merkitty kasvillisuudesta paljaana olevat kivikasat (W1, W2, W3) ja vihreällä värillä metsittyneet kivikasat (W2, W4, W5). Läjitysalueet on nimetty Angelosin (2000) käyttämillä kirjainlyhenteillä. Kuvaan on merkitty myös vuoden 2004 vesinäytteenottokohteet. Asuntotalo- ja Pajamalmilouhoksesta otettiin vesinäytteet 10 metrin välein Geokeskus Oy:n toimesta 9.7.2004 (V12, V3, kuva 1). Samassa yhteydessä otettiin myös pintavesinäytteet Palolammesta kahdelta eri syvyydeltä (V1: 1 m ja 5,1 m) ja kolmesta kohteesta Myllypurosta (V4, V5, V6, kuva 1). Näytteenoton yhteydessä mitattiin ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapen kyllästysaste. Palolammen ja Myllypuron vesinäytteistä vastaavat mittaukset tehtiin myös GTK:n laboratoriossa ennen näytteiden suodatusta (liite 1). Alkuainepitoisuudet mitattiin suodatetuista näytteistä GAAS ja AAS-tekniikalla PSV-Maa ja Veden akkreditoidussa laboratoriossa Oulussa (liite 1). Kivikasojen ympäristön suotovesistä ja pintavesiojista vesinäytteitä otettiin 5 kohteesta GTK:n toimesta 13.5.2004 (kuva 1). Näytteistä mitattiin laboratoriossa ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus, hapen kyllästysaste ja alkuainepitoisuudet. Mittausmenetelmät on kuvattu liitteessä 1. Tutkimuksessa käytettiin vertailuaineistona kaivosalueelta aiemmin GTK:n otettuja pintavesinäytetuloksia (liite 3).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 3 3 SIVUKIVIKASOJEN KEMIALLINEN NYKYTILA JA HAPONTUOTTOKYKY 3.1 Pääläjitysalue (W1) Sivukivikasoista laajin on Asuntotalolouhoksen pohjois- ja länsipuolen W1-läjitysalue, jonka pinta-ala on noin neljä hehtaaria (kuvat 1 ja 2). Kivet on läjitetty Palolammesta kuivattuun, lounaaseen ulottuvaan lahteen. Läjitysalue on padottu muusta Palolammesta louhoksen maanpoistoaineksella, moreenilla ja sivukivilouheella. Geokeskus Oy:n heinäkuussa tekemien kairausten perusteella kiviläjityksen paksuus vaihteli 7-10 metriin (syvin louhoksen länsipuolella). Kivitäyttö rajautuu Palolammen pohjasedimentteihin, joista ei saatu häiriintymättömiä näytteitä kemian analyyseihin. Kairauksissa ei voitu paikantaa veden yläpintaa, koska kairaus jouduttiin tekemään vesihuuhtelutekniikalla. Voidaan kuitenkin olettaa, että veden syvyys kivikasassa on samalla tasolla kuin Palolammen nykyinen veden pinnan taso eli noin 2-3 metrin syvyydellä kivikasan keskimääräisestä pinnasta. Keväällä ja runsaiden sateiden aikana vesi nousee pintaan kivenottokohteisiin jääneissä painanteissa (kuva 2). Näin ollen suurin osa kivitäytöstä on veden alla ja ilmeisesti säilynyt hapettumattomana. Kuva 2a. Näkymä sivukiven läjitysalueelle W1, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 4 Kuva 2b. Sivukiven läjitysalueen (W1) Myllypuroon rajautuvaa kivitäyttöä, Luikonlahden suljettu kuparikaivos. Ruskean väriset kasaumat ovat moroutuneita sivukiviä. Läjitysalueen kivet koostuvat Asuntotalolouhoksen erilaisista sivukivistä, karsi- ja karbonaattikivistä, serpentiniitistä, graniitista ja mustaliuskeista (Angelos 2000). Hapettuneen pintakerroksen kivistä osa on rapautunut moroksi, mistä syystä kivien raekoko vaihtelee muutaman kymmenen senttimetrin kokoista kivimoroon hienojakoiseen savirapautumaan. Voimakkaimmin rapautuneita kiviä ovat karsi- ja karbonaattikivet, mustaliuskeet ja serpentiniitit, kun taas isokokoiset graniittikivet ovat säilyneet lähes rapautumattomina (vaaleat kivet kuvassa 2). Rapautumanäytteiden perusteella kivien hapontuottokyky on kohtalaisen pieni (happopotentiaali~1), mikä selittyy karbonaattipitoisten kivien runsaudesta (taulukot 1 ja 2). Metalleista eniten on rautaa, josta suurin osa on sitoutuneena rautasulfideihin (osaksi myös silikaatteihin) ja pienempi osa saostumiin (taulukot 3 ja 4, liite 2). Kuparin kokonaispitoisuus vaihteli 2-4,8 g/kg, sinkin kokonaispitoisuus 0,2-1,6 g/kg ja nikkelin kokonaispitoisuus 0,06-0,7 g/kg (taulukko 3). Muiden raskasmetallien kokonaispitoisuudet olivat alle 0,5 g/kg. Myös värimetallit ovat pääasiassa sitoutuneet rapautumattomiin sulfidimineraaleihin (taulukko 4). Kromi esiintyy valtaosaltaan niukkaliukoisena kromioksidina. Adsorptiofraktioissa ja saostumissa esiintyvien metallien osuus niiden kokonaispitoisuudesta kuvaa kiven kemiallisen muutunnan määrää ja samalla kiven rapautumisastetta (taulukko 4). Rautasulfidien kemiallinen muutunta olisi arviolta 20 %. Muiden metallien osalta kemiallinen muutunta vaihtelee 1-20 %. Nik-

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 5 kelin osalta se olisi suurin, 35-40 %. Arvioita on pidettävä viitteellisinä, koska analysoidut näytteet edustavat massamäärältään pientä, rapautuneinta osaa koko läjitysalueen kivitäytöstä. Näin ollen johtopäätöksenä voidaan todeta, että sulfidirapautuminen ja siihen liittyen sivukivien rapautuminen on vielä vähäistä. 3.2 Läjitysalue W2 Asuntotalolouhoksen itäpuolella olevat kivikasat on läjitetty suurelta osin kallion päälle. Läjitettävä aines koostuu alhaisen asteen malmikivestä ( laiha malmi ) ja sivukivistä (Angelos 2000). Läjityksen pohjoisosan kivistä suurin osa on käytetty maarakennuskohteisiin. Tämä osa läjitysaluetta on metsittynyt. Myös eteläosan kivistä osa on käytetty ja jäljelle jäänyt osa on kasvillisuudesta paljaana peittäen kalliorinteen (kuva 3). Tässä osassa läjitystä kivien raekoko vaihtelee sorasta hiekkaan ja aina savirapautumaan saakka. Tällä alueella ei ole isoja kiviä kuten läjitysalueella W1. Läjitysalueen W2 kiviaines sisältää runsaasti rauta- ja kuparisulfidipitoisia kvartsikiviä ja vähän karbonaattipitoisia kiviä, mistä syystä läjitysalueen happopotentiaali (>1) on suuri (taulukot 1 ja 2). Kuparin kokonaispitoisuus kivirapautumanäytteissä vaihteli 1-8 g/kg, sinkin kokonaispitoisuus 0,1-9 g/kg, nikkelin kokonaispitoisuus 0,1-1,4 g/kg ja koboltin kokonaispitoisuus <0,5 g/kg (taulukko 3). Metallit olivat suurimmaksi osaksi sitoutuneet rapautumattomiin sulfidimineraaleihin (taulukko 4). Kivien kemiallisen muutunnan osuus vaihtelee värimetallien osalta 1-10 % ja raudan osalta 10-20 %. Kuten todettiin läjitysalueen W1 osalta, myös tällä läjitysalueella sulfidirapautuminen on kokonaisuudessaan vielä ollut vähäistä. Kuva 3. Läjitysalueen W2 sulfidipitoinen kivikasa, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. Kivirapautumanäytteet on otettu koostenäytteenä kuvassa näkyvästä ruskean värisestä ja tumman ruskeasta hiekasta (liite 2).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 6 Kuva 4. Läjitysalueen W3 sepelikivikasa Asuntotalolouhoksen eteläreunan kallion päällä, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. 3.3 Läjitysalue W3 Läjitysalue W3 on Asuntotalolouhoksen eteläseinämää rajaavan kallion ja sen jatkeella olevan ohutpeitteisen moreenimaan päällä. Alueella on sivukivistä murskattu sepelikasa (lähinnä louhosta, kuva 4) ja varsinainen sivukivikasa, johon on läjitetty vähän kiisuja sisältävän sivukiven lisäksi rauta- ja kuparisulfidipitoista kvartsikiveä (Angelos 2000). Tämä kivi on alkuaan luokiteltu alhaisen asteen malmikiveksi ja jätetty siksi kasaan hyödyntämättä. Läjitysalueen molempien kivikasojen happopotentiaali (<1) on suuri runsaan sulfidikiviaineksen vuoksi (taulukko 1). Sepelikivikasa sisältää kuitenkin sivukivikasaa vähemmän sulfideja (taulukko 3). Molempien kasojen kivinäytteet sisälsivät runsaasti sulfidista rautaa (taulukko 2). Karbonaattimineraaleja on enemmän sivukivi- kuin sepelikasassa. Sivukivikasan ja sepelikasan kivinäytteiden kuparin kokonaispitoisuus on 1,3-7,2 g/kg ja sinkin kokonaispitoisuus vain 0,2-0,9 g/kg (taulukko 3). Muiden metallien pitoisuudet olivat alle 0,2 g/kg. Värimetallit kuten rauta esiintyvät pääasiassa sulfideina, minkä perusteella voidaan päätellä sulfidirapautumisen olleen vielä vähäistä (taulukko 4). Kivien kemiallisen muutunnan osuus on 1-10 %, mikä viittaa kokonaisuudessaan vähäiseen sulfidirapautumiseen.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 7 Taulukko 1. Luikonlahden suljetun kaivoksen sivukiven läjitysalueilta (W1, W2, W3) kerättyjen kivirapautumien ph ja happopotentiaali [S/(Ca+Mg)] laskettuna kokonaisrikin ja karbonaattisen Ca ja Mg summan moolisuhteena (ks. liite 1). Läjitysalue W1 Happopotentiaali S/(Ca+Mg) Kivirapautuma 1 5,1 1,2 Kivirapautuma 2 4,5 0,9 Läjitysalue W2 Ruskea kivirapautuma 2,9 1,6 Tumma kivirapautuma 2,8 93,6 Läjitysalue W3 ph (CaCl 2 ) Kivirapautuma 4,3 5,7 Kivisepeli 2,9 2,9 Taulukko 2. Karbonaattisen (karb.) kalsiumin ja magnesiumin sekä sulfaattisen ja sulfidisen rikin pitoisuudet kivirapautumanäytteissä, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. Karbonaattisen magnesiumin pitoisuudesta osa voi olla sitoutuneena Mg-silikaatteihin (liite 1). Karb. Ca Karb. Mg/silik. Mg Sulfaatti-S Sulfidi-S g/kg g/kg g/kg g/kg Läjitysalue W1 Kivirapautuma 1 6,86 8,82 0,92 20,3 Kivirapautuma 2 4,40 38,0 1,76 52,2 Läjitysalue W2 Ruskea kivirapautuma 0,18 7,29 2,30 16,8 Tumma kivirapautuma <0,05 1,50 2,36 198 Läjitysalue W3 Kivirapautuma 7,84 4,74 3,44 72,9 Kivisepeli <0,05 1,89 3,63 7,85 3.4 Läjitysalueet W4 ja W5 Kivikasa W4 sisältää lähinnä kaivoskuilusta louhittuja kiviä, joiden sulfidipitoisuus on pieni (Angelos 2000). Kivet on läjitetty vanhan kaivostornimäen rinteeseen. Alue on nykyisin lähes kokonaan puuston peitossa. Läjitysalue W5 sijaitsee Pajamalmin koillispuolella. Sinne on läjitetty vähän sulfideja sisältäviä, louhoksesta nostettuja sivukiviä. Alue on nykyisin puuston peitossa. Kummallakaan yllämainituista alueista ei tavattu ruosteisia kivirapautumia eikä pintaan purkautuvia saostumapitoisia suotovesiä.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 8 Taulukko 3. Metallien kokonaispitoisuus kivirapautumanäytteissä, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. Kromipitoisuus vastaa happoliukoisiin silikaatteihin sitoutuneen kromin pitoisuutta. Läjitys W1 Läjitys W2 Läjitys W3 Fe g/kg 78-157 86,6-330 150-200 Cu g/kg 1,5-4,8 1,3-7,9 1,3-7,2 Zn g/kg 0,2-1,6 0,1-9,0 0,2-0,9 Ni g/kg 0,06-0,7 0,2-1,4 0,07-0,2 Mn mg/kg 90-220 70-210 30-100 Co mg/kg 60-120 130-420 20-150 Cr mg/kg 60-110 5-120 80-110 Taulukko 4. Metallien sitoutuminen geokemiallisiin fraktioihin Luikonlahden suljetun kuparikaivoksen sivukivirapautumanäytteissä. Fys. adsorptio = fysikaalinen adsorptio (potentiaalisesti vesiliukoinen), kem. adsorptio = kemiallinen adsorptio (liite 1). Kiteiset saostumat ovat pääasiassa rautasaostumia. Fys. adsorptio Kem. adsorptio Kiteinen saostuma Sulfidi/ silikaatti Fys. adsorptio Kem. adsorptio Kiteinen saostuma Sulfidi/ silikaatti Läjitysalue W1 Kivirapautuma 1 Kivirapautuma 2 Fe mg/kg <2 394 13506 64100 5 374 21521 118100 Al mg/kg <1 39 178 2653 3,7 14 133 2589 Cu mg/kg 1,4 15 22 1922 3,5 10 50 4707 Zn mg/kg 9,7 8 13 222 36 9 35 1471 Ni mg/kg 52 61 141 477 51 10 159 368 Mn mg/kg 6,2 14 0 115 19 9 5 182 Co mg/kg 4,5 3 9 68 4,3 1 11 98 Cr mg/kg <0,1 <1 6 58 <0,1 <1 6 102 Läjitysalue W2 Ruskea kivirapautuma Tumma kivirapautuma Fe mg/kg 45 591 17464 68500 288 554 20458 305700 Al mg/kg 52 49 212 2557 4,8 <15 45 894 Cu mg/kg 14 1 26 1210 13 0 48 7820 Zn mg/kg 6,9 1 4 91 66 22 48 6794 Ni mg/kg 19 0 4 163 18 0 5 317 Mn mg/kg 1,5 0 0 66 1 0 0 93 Co mg/kg 8,4 1 3 115 8,9 1 4 170 Cr mg/kg 0 1 12 110 <0,1 <1 <1 10 Läjitysalue W3 Kivirapautuma Kivisepeli Fe mg/kg 50 496 20754 174700 523 0 22692 130000 Al mg/kg 5,6 <15 73 2047 10 <15 83 1247 Cu mg/kg 4,5 12 50 7154 18 0 50 1193 Zn mg/kg 11 3 10 850 2 1 9 186 Ni mg/kg 12 2 8 160 2,1 0 3 64 Mn mg/kg 15 29 0 90 0,5 <1 <1 33 Co mg/kg 3,7 1 3 138 <1 <1 2 20 Cr mg/kg <0,1 <1 8 100 0,2 <1 9 68

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 9 3.5 Pintavesien kemiallinen laatu sivukiven läjitysalueiden ympäristössä Kuvan 5 karttaan on merkitty sivukiven läjitysalueilta poistuvien suotovesien virtaussuunnat. Pintaan purkautuvia suotovesiä esiintyi varsinaisesti vain pääläjitysalueella (W1) Myllypuroon rajautuvassa kivipenkereessä. Asuntotalolouhokseen rajautuvan kivitäytön yläosasta vedet suotautuvat Palolammen ja tiepenkereen väliin syntyneeseen kosteikkoon ja kivitäytön alaosasta Palolammen syvänteeseen (ks. seuraavat kappaleet). Suurin osa suotautuvasta vedestä on lähtöisin louhoksesta. Läjitysalueelta W1 purkautuu lievästi happamia tai lähes neutraaleja suotovesiä Myllypuroon (tarkkailussa käytetty nimeä Palopuro). Suotovedet sisälsivät runsaasti saostuvaa rautaa ja rikkiä. Mangaanipitoisuus vaihteli 10 7 mg/l, sinkkipitoisuus 1,4-1,6 mg/l, nikkelipitoisuus 1,0-1,2 mg/l ja kobolttipitoisuus 0,2-0,3 mg/l (taulukko 5). Kuparin, arseenin, kadmiumin ja kromin pitoisuudet ovat olleet pieniä. Metalli- ja rikkipitoisuudet olivat hieman pienempiä läjitysalueen painanteen seisovassa vedessä kuin kasasta puroon suotautuvissa vesissä. Vesinäytteiden suuret Ca-, Mg-, K- ja Na-pitoisuudet heijastavat karbonaatti- ja silikaattimineraalien rapautumista ja sen myötä metallisulfidien rapautumisessa vapautuvan happamuuden neutraloitumista. Tämä selittää vesien lähellä neutraalia olevat ph-arvot (taulukko 5, liite 3). Kuva 5. Pinta- ja suotovesien kulkeutumissuunnat sivukiven läjitysalueiden ympäristössä, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. Punaruskealla nuolella on merkitty pintaan purkautuvat suotovedet, keltaisella nuolella avolouhoksiin tai maa- ja kivitäyttöön kulkeutuvat suotovedet. Asuntotalolouhoksen vedet suotautuvat kivitäytön läpi kosteikkoalueelle ja Palolampeen (syvänteeseen).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 10 Läjitysalueen W2 ympäristön sadevesilammikossa vesi oli hapanta ja sisälsi runsaasti alumiini, sinkkiä, kuparia, nikkeliä ja kobolttia (taulukko 5). Läjitysalueen ympäristön pintavesiä keräävässä ojassa pitoisuudet olivat lähes sadasosan pienempiä. Oja laskee Palolampeen (kuva 1), jonka kaakkoisosan vedessä ei juuri erota tältä läjitysalueelta tulevaa vähäistä metallikuormitusta (liite 3). Läjitysalueiden W3-W5 ympäristössä ei esiintynyt pintaan purkautuvia suotovesiä. Läjitysalueille satavat vedet kulkeutuvat alustan kallion pintaa pitkin läheisiin avolouhoksiin ja mahdollisesti myös kallioon rakoja pitkin. Taulukko 5. Läjitysalueiden W1 ja W2 ympäristön pintavesien laatu, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue (ks. liite 1). Näytteet on otettu 13.5.2004. Läjitysalue W1 Suotovesi ph (lab.) Sähkönjohtokyky Happi Hapen kyllästysaste Al K Ca Mg Na ms/m mg/l % µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l LUI 06 1) 6,6 - - - <1 17,0 453 344 13,6 LUI 7 6,6 204 3,3 46 <5 12,7 429 246 9,01 Suotovesilammikko LUI 5, 2004 6,8 173 5,0 70 <5 12,3 376 196 9,24 Läjitysalue W2 (2004) LUI 3, lätäkkö 4,4 94,3 4,4 59 57600 3,58 66,8 87,8 3,90 LUI 2, oja 6,6 33,8 5,5 74 49 2,92 46,2 24,4 3,43 Palolampeen laskeva oja LUI 4 6,6 39,3 5,3 70 33 3,1 55,4 30,4 3,67 As Cd Co Cu Ni Zn Fe Mn S µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Läjitysalue W1 (2001, 2004) Suotovesi LUI 06 1) <0,2 <0,03 290 0,5 1,20 1,58 23,8 10,2 744 LUI 7, 2004 <0,2 <0,03 239 <0,5 0,98 1,37 24,9 6,60 677 Suotovesilammikko LUI 5, 2004 <0,2 1,6 181 9,4 0,52 0,90 <0,03 4,35 557 Läjitysalue W2 (2004) LUI 3 (lätäkkö) 1,4 32 1710 5080 3,54 19,7 5,72 4,65 283 LUI 2 (oja) 0,1 0,4 24 33 0,10 0,27 0,04 0,05 61,2 Palolampeen laskeva oja LUI 4 0,1 0,4 27 114 0,15 0,24 0,47 0,08 78,6 1) Räisänen 2001

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 11 4 LOUHOSVESIEN KEMIALLINEN NYKYTILA Asuntotalouhoksen vesi oli neutraali tai lievästi emäksinen (7,0-7,8, taulukko 6a). Tästä poikkeava vyöhyke oli 30 metrin syvyydellä, missä veden ph oli 9. Tulos viittaa kallioperän koostuvan karbonaattikivistä. Veden emäksisyys ei kuitenkaan näy liuenneen kalsiumin tai magnesiumin pitoisuuksien kasvuna (taulukko 6b). Hapellista vettä on pintaosassa, 20 metrin syvyydellä ja pohjaosassa. Hapellista vettä purkautuu alempiin vesikerroksiin kallioruhjeista (taulukko 6a). Happipitoisuuden vaihtelu näkyy vain rautapitoisuuksissa lähinnä ferrorauta (Fe 2+ )-pitoisuuksien pienenemisenä (taulukko 6b). Sen sijaan muiden metallien osalta pitoisuudet eivät merkitsevästi muutu syvyyssuunnassa. Hapellisen pintaveden alapuolella oli happiköyhävyöhyke noin 10 metrissä. Sen sijaan vastaavaa muutosta ei esiintynyt alemmissa vesikerroksissa. Asuntotalolouhosveden nikkelipitoisuudet vaihtelivat 0,27-0,34 mg/l, sinkkipitoisuudet 0,17-0,27 mg/l. Kuparin ja koboltin pitoisuudet olivat pieniä (<0,1 mg/l). Mangaanipitoisuudet olivat 3,0-4,3 mg/l (taulukko 6). Pajamalmilouhoksen veden ph vaihteli myös neutraalista lievästi emäksiseen (7,0-8,1, taulukko 6a). Louhoksen vedessä happipitoisempaa vettä oli vain pintaosassa. Alemmissa vesikerroksissa happipitoisuus säilyi mittausajankohtana lähes vakiona. Nikkeli- ja sinkkipitoisuudet olivat pintavedessä lähes kaksinkertaiset (~0,3 mg/l) verrattuna alempana olevan veden Ni- ja Zn-pitoisuuksiin (<0,1 mg/l, taulukko 6b). Kupari- ja kobolttipitoisuudet olivat pieniä (Co<0,04 mg/l, Cu<0,005 mg/l). Taulukko 6. Asuntotalo- ja Pajamalmilouhosten veden laatu, a) ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapen kyllästysaste sekä b) keskeisten alkuaineiden pitoisuudet, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue. Ferrorauta (Fe 2+ )-pitoisuudet ovat viitteellisiä (ks. liitteet 1 ja 3). Näytteet on otettu 9.7.2004. a) Syvyys Lämpötila ph Sähkönjohtoky ky Happi Hapen kyllästysaste m C ms/m mg/l % Asuntotalon louhos V2 1 19,8 7,8 22,7 10,3 113 V2 10 10,1 7,4 25,6 4,3 39 V2 20 13,6 7,3 23,6 8,8 85 V2 30 8,7 9,3 26,1 6,5 53 V2 40 7,8 7,1 26,2 6,5 53 V2 50 9,1 7,1 25,2 6,5 56 V2 58 8,9 7,1 24,9 8.0 69 Pajamalmi louhos V3 1 16,9 8,1 11,6 11,4 118 V3 10 9,1 7,5 15,7 5,3 44 V3 20 7,2 7.0 16,4 5,3 42 V3 30 7,1 7,1 16,5 5,4 43

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 12 Taulukko 6b. Syvyys Al Ca Mg Fe, tot. Fe 2+ Mn Co Cu Ni Zn m µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l Asuntotalon louhos V2 1 36 300 190 <0.1 <0.01 3.0 59 <5 270 170 V2 10 13 340 210 14 19 4,1 71 <5 280 180 V2 20 21 320 200 4,3 0,6 3,5 68 <5 280 190 V2 30 26 340 230 11 15 4,2 97 16 330 270 V2 40 30 340 220 11 14 4,3 94 35 340 260 V2 50 24 350 220 12 15 4,2 91 25 330 250 V2 58 12 330 210 7,2 1 3,8 79 12 300 200 Pajamalmi louhos V3 1 23 160 71 <0,1 <0,01 0,2 21 5 290 300 V3 10 78 210 97 12 16 1,5 35 <5 110 75 V3 20 16 220 110 19 25 1,5 25 <5 100 <20 V3 30 26 220 110 22 29 1,4 19 <5 52 21 5 PALOLAMMEN JA MYLLYPURON VESIEN KEMIALLINEN NYKYTILA Palolammen veden ph vaihteli maastossa mitattuna pintaosan emäksisestä vedestä (ph 8) pohjaosan neutraaliin veteen (ph 7, taulukko 7a). Vastaavasti Palolammen laskupurossa, Myllypurossa veden ph oli neutraali (7,3). Kiintoaineksen laskeutuksen jälkeen, laboratoriossa mitatut Palolammen veden ph-arvot hieman pienenivät (6,4-6,5) ollen samalla tasolla kuin Myllypuron veden ph. Ero kuvaa saostuvan raudan vaikutusta veden happamuuteen. Palolammen pintavedessä happipitoisuus oli samaa tasoa kuin Myllypurossa. Sen sijaan Palolammen syvänteessä pohjan vesi on happiköyhää. Palolammen syvänteen veden laadun heikkoon tilaan vaikuttaa läjitysalueen W1 kivitäytön läpi suotautuvat Asuntotalolouhoksen vedet. Tästä viitteenä ovat kohonneet Ca-, Mg-, Fe-, Mn- ja sulfaattipitoisuudet (taulukko 7b). Nikkeli- ja kobolttipitoisuudet olivat pieniä ollen vain hieman suurempia pohjaosan kuin pintaosan vedessä. Kivitäytön yläosassa suotautuvista vesistä metallit pidättyvät tiepenkereen pohjoispuolen kosteikkosedimentteihin (kuva 5). Kosteikolta purkautuvissa vesissä metallipitoisuudet olivat useimpien osalta kymmenesosa louhoksen vedestä mitatuista pitoisuuksista ja huomattavasti pienempiä kuin läjitysalueen suotovesien metalli-pitoisuudet (liite 3, taulukot 5-7). Myllypuron yläosan veden kemiallinen laatu on lähes samanlainen kuin Palolammen pintaosan veden laatu. Ero näkyi selvimmin rikkipitoisuuksissa (taulukko 7b). Puroveden laatu muuttuu merkittävästi vasta kun siihen sekoittuu läjitysalueen W1 suotovedet. Muutos näkyy lähinnä nikkelin, sinkin, mangaanin ja raudan kohonneina pitoisuuksina. Pitoisuuden kasvu on lähes kaksinkertainen. Nikkelipitoisuus oli 0,1-0,2 mg/l, sinkkipitoisuus 0,2-0,5 mg/l, mangaanipitoisuus 0,8-2,2 mg/l (taulukko 7, liite 3). Koboltin pitoisuus oli <0,1 mg/l ja kuparin pitoisuus <0,01 mg/l.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 13 Taulukko 7. Palolammen ja Myllypuron veden laatu, a) ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapenkyllästysaste sekä b) keskeisten alkuaineiden liukoiset pitoisuudet, Luikonlahden suljettu kuparikaivosalue (ks. liite 1). Näytteet on otettu 9.7.2004. a) Palolampi b) Syvyys Lämpötiljohtokyky kyllästysaste Sähkön- Hapen ph Happi maasto maasto lab. maasto lab. maasto lab. maasto lab. m C ms/m ms/m mg/l mg/l % % V1 pintaosa 1 18 8,0 6,5 35 38,3 10,2 4,4 108 64 V1 pohjaosa 5,1 9,0 7,0 6,4 215 205 4,4 2,0 38 30 Myllypuro V4 yläosa 0,1 18 7,3 6,4 52,9 49,6 9,4 4,0 99 59 V5 keskiosa 0,1 17 7,3 6,3 73,5 67,1 9,4 4,0 98 60 V6 laskuosa 0,1 17 7,3 6,5 76,4 71,8 11,3 5,0 114 70 Palolampi Al Ca Mg Fe Mn Co Cu Ni Zn SO 4 µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l V1 pintaosa 190 39 24 0,7 0,3 <5 6 27 34 180 V1 pohjaosa 8 270 180 45 4,6 35 <5 51 23 1300 Myllypuro V4 yläosa 170 53 31 1,3 0,5 <5 5 23 28 250 V5 keskiosa 160 81 47 3,8 0,8 23 6 100 220 360 V6 laskuosa 140 86 48 4,4 0,9 37 8 140 310 390 6 JOHTOPÄÄTÖKSET JA YLEISSUOSITUKSET SULJETUN KAIVOSALUEEN KUNNOSTUKSELLE Sivukivien koostumusta ja kemiallista muutuntaa tutkittiin vain kolmella läjitysalueella, jotka sisälsivät merkittävässä määrin happoa tuottavia metallisulfidipitoisia kiviä. Kivien kemiallinen muutunta oli arvion mukaan kuitenkin vielä suhteellisen vähäistä. Suuri osa sulfideista oli kivissä rapautumattomana. Sulfidirapautumisessa vapautuvan hapon neutralointikyky on parhain pääläjitysalueella W1 (Asuntotalolouhoksen ympäristö) ja pienin louhoksen itäpuolella, läjitysalueella W2. Läjitysalueelta (W1) Myllypuroon valuvien vesien ph oli lähes neutraali ja metallipitoisuudet mangaania lukuun ottamatta olivat tutkituissa näytteissä <1,5 mg/l (eniten sinkkiä ja nikkeliä). Myllypurossa sinkin ja nikkelin pitoisuudet olivat <0,5 mg/l. Myllypuron ja Petkellahden veden laatua heikentävät lähinnä suotovesistä syntyvät rautasaostumat, jotka veden virtauksen kasvaessa huuhtoutuvat Petkellahteen. Saostumien mukana kulkeutuu myös osa rapautumisessa liuenneista metalleista. Osa metalleista pidättyy läjitysalueelle saostuneisiin hydroksioksidimineraaleihin. Happamia suotovesiä esiintyi vain läjitysalueella W2, kalliorinteeseen läjitetyn kivikasan ympäristössä. Happamat vedet sekoittuvat muualta ympäristöstä tuleviin pintavesiin ja neutraloituvat. Vesitulosten pe-

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 14 rusteella niiden vaikutus alapuolisen Palolammen veteen ei erottunut muualta tulevasta kuormituksesta (läjitysalue W1). Läjitysalueilla W3, W4 ja W5 ei esiintynyt pintaan purkautuvia vesiä. Näiltä alueilta vedet kulkeutuivat osittain avolouhoksiin ja osittain ilmeisesti alla olevaan kallioon (maanalaiseen kaivokseen). Avolouhoksissa vesien ph vaihteli neutraalista lievästi emäksiseen. Rauta- ja mangaanipitoisuuksia lukuun ottamatta vesien metallipitoisuudet olivat pieniä (<0,5 mg/l). Sivukivien läjittämistä louhosten täytteeksi ei suositeltu. Keskeisenä perusteena oli hapellisen pohjaveden purkautuminen kallioruhjeista kahdelta syvyydeltä (20 m:n syvyydeltä ja pohjalta) tilavuudeltaan suurimmassa Asuntotalon avolouhoksessa, mikä voisi edistää kivitäytön sulfidihapettumista. Pajamalmi- ja Kunttisuolouhoksen tilavuus on liian pieni sivukivitäyttöön. Parhaimpana vaihtoehtona alueen kunnostamiseen suositeltiin kuivapeittoa ja kivikasojen tasoittamista maisemaan sopivaksi läjitysalueilla W1 ja W3. Suurin osa läjitysalueen W1 kivitäytöstä on veden alla täyttäen Palolammen entisen lounaisosan lahden. Hapellisen kivikerroksen paksuus oli arvion mukaan vajaa 1/3 osa koko kivitäytöstä. Läjitysalue W3 on Asuntotalolouhoksen eteläpuolella olevan kallion päällä, mistä kivikasan vajovedet kulkeutuivat osittain rakoja pitkin kallioon (maanalainen kaivos) ja osittain kallion pintaa pitkin Asuntotalolouhokseen, mistä vedet suotautuivat edelleen läjitysalueen W1 kivitäyttöön, mistä ne ohjautuivat puhdistettavaksi. Läjitysalueen W2 sulfidipitoinen kivikasa (eteläinen osa) suositeltiin uudelleen läjitettäväksi läjitysalueen W1 painanteisiin. Tällä toimenpiteellä vähennettäisiin happamien vesien kulkeutumisriskiä Palolampeen. Läjitysalueet W4 ja W5 olivat metsittyneet. Näiltä alueelta valumavedet kulkeutuivat osin maanalaiseen kaivokseen ja osin pintavesinä W1-läjitysalueelle. Näiden alueiden kunnostusta ei tehdyn tutkimuksen perusteella katsottu tarpeelliseksi. Peitemateriaaliksi suositeltiin karbonaattipitoista, talkin rikastuksesta syntyvää magnesiittihiekkaa ja sen päälle kasvien leviämistä edistävää luonnon maa-ainesta, esim. moreenia. Aiempien tutkimusten perusteella magnesiittihiekan routivuus oli huono ja vedenläpäisevyys kohtalaisen pieni (10-6 -10-7 m/s). Magnesiittihiekan läpi suotautuvan veden ph oli lievästi emäksinen, mikä parantaisi läjitysalueen neutralointikapasiteettia. Peittorakenteella ei täysin pystytä estämään sulfidirapautumista. Tavoitteena oli hidastaa rapautumista ja parantaa happamuuden neutralointia pitkällä aikavälillä, mikä edesauttaisi metallien pidättymistä osittain jo läjitysalueelle. Magnesiittihiekalla ja kasvukerroksella tulisi uudelleen peittää myös Palolammen kaakkoisosan rantaalue, mihin on läjitetty rautasulfidipitoista rikastushiekkaa. Suljettu kaivosalue kunnostettiin yllä mainittujen yleisehdotusten perusteella Mondo Minerals Oy:n toimesta vuonna 2007 (ISY 2006). KIRJALLISUUSLUETTELO Angelos, M. 2000. Rehabilitation options for the Luikonlahti Copper Mine. Diplomityö, Tampereen teknillinen korkeakoulu, rakennustekninen osasto, rakennusgeologinen laboratorio, 117 s. Doležal, J., Povondra, P., Šulcek, Z., 1968. Decomposition techniques in inorganic analysis. Iliffe Books, London.Eskelinen, E. Huopaniemi, P. & Tyni, M. 1983. Myllykoski Oy:n Luikonlahden kuparikaivos 1968-1983. Vuoriteollisuus 41, 94-98. ISY 2006. Luikonlahden kuparikaivoksen ja rikastamon toiminnan lopettamisen jälkeisiä velvoitteita koskeva ympäristölupahakemus ja toiminnan aloittamislupa, Kaavi. Itä-Suomen ympäristölupavirasto. Päätös Nro 31/06/2 (Drno ISY-2004-Y-238), 12.4.2006. 54 s.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 15 Kuusisto, E. 1991. Metalli- ja rikkimalmikaivosten ja -louhosten jätealueiden ja jätekivikasojen vaikutusta ympäristöön tutkivaan hankkeeseen liittyvä esiselvitys. Julkaisematon raportti, Geologian tutkimuskeskus, Espoo, 88 s. Räisänen, M. L. & Carlson, L. 2003. Selective extraction methods applied for secondary precipitates in the mining environment. Nordic Society for Clay Research. Newsletter No 14 February 2003, 6-7. LIITTEET Liite 1. Kivirapautuma- ja vesinäytteiden kemian analysointimenetelmät. Liite 2. Kivirapautumien kemian analyysit Liite 3. Pintavesinäytteiden kemian analyysituloksia vuosilta 2001, 2003 ja 2004.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 16 Liite 1. Kivirapautuma- ja vesinäytteiden kemian analysointimenetelmät. Kivirapautumanäytteet Kivirapautumanäytteet ilma kuivattiin <25 o C:ssa, jonka jälkeen ne seulottiin <2,0 mm raekokoon. Näytteistä määritettiin happoliukoisten alkuaineiden kokonaispitoisuudet kuumalla kuningasvesiuuttomenetelmällä. Uutossa käytettiin 0,75 g:n näytepunnitusta ja 12 ml happomäärää. Kuuma kuningasvesiliuos hajottaa täysin trioktahedriset kiilteet (esim. biotiitin), 2:1 ja 1:1 savimineraalit, saostumamineraalit ja useimmat suolamineraalit kuten apatiitti, karbonaatit (kalsiitti, dolomiitti, magnesiitti), titaniitti ja sulfidimineraalit (Doležal et al. 1968). Uutossa eivät hajoa kvartsi, maasälvät, amfibolit ja pyroksenit (esim. diopsidi), talkki ellei ne ole rapautuneita. Rapautumattomien mineraalien pinnalta liukenee uutossa etsautumisen kautta alkuaineita kuten Ca, Na ja K. Geokemialliset fraktiot määritettiin kolmella heikkouuttomenetelmällä, jotka on kuvattu alla olevissa kappaleissa. Kaikista uutteista alkuainepitoisuudet mitattiin ICP-AES-laitteella. Uutot ja alkuainemittaukset tehtiin GTK:n akkreditoidussa geolaboratoriossa Kuopiossa. Heikkouuttomenetelmät Bariumkloridiuutto Laimealla (0,01 M) bariumkloridiuutolla uutettiin kiinteän partikkelin pintaan fysikaalisesti adsorboituneita alkuaineioneja. Fraktio kuvaa maapartikkeleihin sitoutuneiden alkuaineiden potentiaalista vesiliukoisuutta. Fraktiota voidaan kuvata myös termeillä herkästi liukeneva fraktio tai biosaatavuus. Uutossa kiinteän näyteaineksen ja uuttoliuoksen suhde oli 1:10 ja ravisteluaika 2 tunti. Ammoniumasetaattiuutto Kiinteän partikkelin pintaan kemiallisesti adsorboituneita alkuaineita uutettiin 1 M ammoniumasetaattiuuttoliuoksella. Uuttoliuoksen ph puskuroitiin etikkahapolla ph 4,5:een. Näytteitä uutettiin kiinteänäyteuuttoliuos-suhteessa 1:60:een. Uuttosuhteen ollessa 1:60:een uutetaan lähes maksimimäärä kiinteän partikkelin pintaan kemiallisesti adsorboituneista ioneista (Räisänen & Carlson 2003). Uutossa liukenevat näytetyypin mukaan kationinvaihtokykyiset ja kiinteän mineraaliaineksen pintakomplekseihin sitoutuneet alkuaineet, karbonaatit (kalsiitti, dolomiitti, ei magnesiitti) ja hydroksidisaostumat, kuten heikosti kiteytynyt ferrihydriitti. Uuton ravisteluaika oli 2 tuntia. Oksalaattiuutto Hapan ammoniumoksalaatti hajottaa täysin heikosti kiteytyneet ja täysin kiteiset saostumamineraalit (Räisänen & Carlson 2003). Uutossa ei liukene silikaatti- ja sulfidimineraalit. Uutossa käytettiin 0,2 M ammoniumaksaattiliuosta, joka oli puskuroitu oksaalihapolla ph 3,0:aan. Kiinteä aines-uuttoliuossuhde oli 1:100. Ravisteluaika oli 4 tuntia pimeässä. 6.1 Geokemiallisten fraktioiden määrittäminen Geokemialliset fraktiot määritettiin laskemalla alkuainepitoisuudet uuttoliuosten uuttotehon mukaisessa järjestyksessä: Fysikaalinen adsorptio fraktio = alkuainepitoisuus bariumkloridiuutteessa Kemiallinen adsorptio fraktio = asetaatti- ja bariumkloridiliukoisten alkuainepitoisuuksien erotus Kiteinen saostumafraktio = oksalaatti- ja asetaattiliukoisten alkuainepitoisuuksien erotus Sulfidi/silikaatti fraktio = oksalaatti- ja kuningasvesiliukoisten alkuainepitoisuuksien erotus.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 17 Liite 1 jatkuu Neutralointikykyisten karbonaattimineraalien määrän arvioinnissa on käytetty karbonaatteihin sitoutuneen kalsiumin ja magnesiumin pitoisuuksia, jotka on laskettu seuraavasti: - Kalsiumin pitoisuus karbonaattimineraaleissa on määritetty ammoniumasetaatti-liukoisena Capitoisuutena. Määritys perustuu kalsiitin (ja myös kalsiumia sisältävän dolomiitin) hajoamiseen asetaattiuutossa. - Karbonaatteihin sitoutuneen magnesiumin pitoisuus on määritelty kuningasvesi-liukoisena Mgpitoisuutena. Kuningasveteen liukenee magnesiitti ja Mg-sisältävä dolomiitti. Osa kuningasvesiliukoisesta magnesiumista voi olla sitoutunut kiilteisiin ja savimineraaleihin, jotka myös hajoavat kuumassa kuningasvesiuutossa. Silikaattien neutralointikyky on heikompi kuin karbonaattimineraalien. Kuningasvesiliukoisia silikaatteja on W2 ja W3 läjitysalueiden näytteissä. Happopotentiaali on määritetty kuningasvesiuuttoisen rikin (sulfaattinen + sulfidinen S) ja karbonaattisen (Ca+Mg) moolisuhteena. Jos suhde on <1, rapautuvissa kivissä on riittävästi karbonaattimineraaleja neutraloimaan sulfidien hapettumisessa syntyvän happolisän. Jos suhde on >1, rapautuman vajovesi ja ulos suotautuva vesi ovat happamia. Jälkimmäisessä tapauksessa vajoveden happamuus voi pitkän ajan kuluessa käynnistää silikaattisten mineraalien rapautumista ja siten edesauttaa mm. alumiinin vapautumista veteen. Louhosvesinäytteet Jaakko Pöyry Infra Maa ja Veden toimesta Geokeskus Oy otti vesinäytteet Asuntotalo- ja Pajamalmilouhosvedestä kymmenen metrin välein rutner-näytteenottimella (9.7.2004). Näytteenoton yhteydessä vesinäytteistä mitattiin ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapen kyllästysaste. Näytteistä suodatettiin 0,45 m:n kertakäyttösuodattimella kaksi osanäytettä, joista toinen näyte kestävöitiin suolahapolla (4 ml suolahappoa /100 ml vesinäyte) ja toinen näyte suprapurtyppihapolla (0,5 ml happoa /100 ml vesinäyte). Vesinäytteiden kemialliset analyysit tehtiin PSV-Maa ja Veden akkreditoidussa laboratoriossa Oulussa. Suolahapolla kestävöidystä vesinäytteestä määritettiin ferro (Fe 2+ )-rautapitoisuus spektrofotometritekniikalla (SFS 3028). Typpihapolla kestävöidyistä näytteistä määritettiin Muut alkuainepitoisuudet SFSstandardimenetelmillä käyttäen GAAS- ja AAS-tekniikkaa. Alkuperäinen PSV-Maa ja Vesi laboratorion tulosraportti on liitteessä 3.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 18 Liite 2. Kivirapautumien kemian analyysit Kivinäytteiden ph-arvot (0,01 M CaCl 2 uutto) Kivikasa W1 Kivikasa W2 Kivikasa W3 Peitemaa 1) Rapauma 1 Rapauma 2 Saostuma Tumma rap. Ruskea rap. Rikkisaostuma Rapautuma Sepeli RHK-rapautuma ph 5,06 4,52 3,55 2,78 2,87 2,38 4,32 2,91 2,65 Bariumkloridiuutto, ICP-AES-määritys (fysikaalinen adsorptio) Al mg/kg <1 3,7 14,8 4,8 51,8 862 5,6 10,1 20,3 As mg/kg <2 <2 <2 <2 <2 9,5 <2 <2 <2 Ca mg/kg 999 1450 374 9,9 66,1 3690 2300 30,1 37,8 Cd mg/kg <0.1 0,1 <0.1 0,1 <0.1 1,1 <0.1 <0.1 <0.1 Co mg/kg 4,5 4,3 <1 8,9 8,4 330 3,7 <1 <1 Cr mg/kg <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 0,1 2,2 <0.1 0,2 0,1 Cu mg/kg 1,4 3,5 52,3 13,1 13,5 1070 4,5 18,0 4,1 Fe mg/kg <2 5 14 288 45 135000 50 523 519 K mg/kg <5 5 51 <5 <5 <5 <5 9 <5 Mg mg/kg 108 193 161 23 221 3620 131 33 44 Mn mg/kg 6,18 19,00 3,34 1,03 1,47 141,0 15,00 0,48 1,63 Mo mg/kg <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 Na mg/kg <3 <3 8,6 3,3 3,5 <3 6,4 13,9 4,8 Ni mg/kg 52,3 50,7 0,9 18,0 19,0 1200 11,7 2,1 0,8 P mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 Pb mg/kg <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 1,9 <0.5 <0.5 <0.5 S mg/kg 3,9 3,6 <2 47,2 6,7 80200 6,9 16,3 12,2 Sr mg/kg 0,72 0,70 0,23 <0.05 <0.05 <0.05 0,42 0,08 <0.05 V mg/kg 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 6,1 0,8 0,5 0,3 Zn mg/kg 9,68 35,70 2,33 66,20 6,87 5460 10,80 1,97 3,37 Ammoniumasetaattiuutto, ICP-AES-määritys Kivikasa W1 Kivikasa W2 Kivikasa W3 Peitemaa 1) Rapauma 1 Rapauma 2 Saostuma Tumma rap. Ruskea rap. Rikkisaostuma Rapautuma Sepeli RHK-rapautuma Al mg/kg 39,4 17,9 22,4 <15 101 1060 <15 <15 15,4 As mg/kg <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 B mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 Ba mg/kg <1 <1 5,6 <1 <1 <1 <1 1,2 1,3 Be mg/kg <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 Ca mg/kg 6860 4400 375 <50 183 4260 7840 <50 <50 Cd mg/kg <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 2,31 <0.5 <0.5 <0.5 Co mg/kg 7,8 5,7 <1 9,4 9,1 348,0 4,8 <1 <1 Cr mg/kg <1 <1 <1 <1 1,3 2,5 <1 <1 <1 Cu mg/kg 16,4 13,5 62,6 11,9 14,7 3,2 16,4 16,7 2,9 Fe mg/kg 394 379 419 842 636 149000 546 308 584 K mg/kg <10 <10 64 <10 <10 <10 <10 11 <10 Mg mg/kg 122 180 148 <10 216 4900 286 12 17 Mn mg/kg 20,0 27,6 3,51 1,4 1,7 162 43,7 <1 1,3 Mo mg/kg <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 Na mg/kg <20 <20 <20 <20 <20 <20 <20 <20 <20 Ni mg/kg 113 60,7 <1 16,5 17,4 1200 13,6 1,7 <1 P mg/kg <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 Pb mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 S mg/kg 918 1760 3110 2360 2300 95100 3440 3630 2020 Sb mg/kg <15 <15 <15 <15 <15 <15 <15 <15 <15 Si mg/kg 40,5 51,7 227 <20 96,1 <20 49,7 73,7 25,9 Sr mg/kg 6,42 2,90 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 Ti mg/kg <2 <2 <2 <2 <2 18,5 <2 <2 <2 V mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 6,2 <5 <5 <5 Zn mg/kg 17,9 44,2 3,54 88,0 7,9 5790 14,0 2,77 3,36 1) Palojärven rannassa oleva peitemaa (maisemoitu osa)

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 19 Liite 2. Jatkuu Oksalaattiuutto, ICP-AES-määritys Kivikasa W1 Kivikasa W2 Kivikasa W3 Peitemaa 1) Rapauma 1 Rapauma 2 Saostuma Tumma rap. Ruskea rap. Rikkisaostuma Rapautuma Sepeli RHK-rapautuma Al mg/kg 217 151 358 45,2 313 1320 73,0 83,4 35,7 As mg/kg <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 B mg/kg <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 Ba mg/kg 1,5 1,8 2,2 <1 1,2 <1 1,2 <1 2,3 Be mg/kg <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 Co mg/kg 17,2 17,1 1,3 13,0 11,8 35,2 7,5 2,2 2,0 Cr mg/kg 6,2 5,6 9,9 <0.5 13,0 4,3 8,1 9,1 1,1 Cu mg/kg 38,1 63,5 169 60,3 40,2 173 66,3 66,6 17,0 Fe mg/kg 13900 21900 23800 21300 18100 116000 21300 23000 11800 K mg/kg <20 <20 101 <20 <20 271 21 24 <20 Mn mg/kg 10,6 32,6 3,2 1,2 1,9 25,4 6,0 <1 1,8 Mo mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 Na mg/kg <30 <30 <30 <30 <30 114 <30 <30 <30 Ni mg/kg 254 220 <2 21,2 21,1 198 22,0 4,9 <2 P mg/kg <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 <50 Pb mg/kg <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10 S mg/kg 786 1680 3320 2320 2110 106000 2990 3350 1760 Si mg/kg 393 487 918 159 336 157 159 240 89 Sr mg/kg <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 Ti mg/kg 5,2 35,3 399 8,9 65,3 60,4 132 206 184 V mg/kg <5 6,2 34,1 <5 5,2 10,9 13,7 10,3 9,4 Zn mg/kg 31,20 79,10 15,90 136,0 11,70 568,0 24,10 11,30 13,10 1) Palojärven rannassa oleva peitemaa (maisemoitu osa)

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 20 Liite 3. Pintavesinäytteiden kemian analyysituloksia vuosilta 2001, 2003 ja 2004. Sähkönjohtokyky Happi Hapen kyllästysaste Päiväys ph maasto ph lab. ms/m mg/l % Palolampi V1, syv. 1 m* heinäk04 8,0 6,5 38,3 4,4 64 V1. syv. 5.1 m* heinäk04 7,0 6,4 205 2,0 30 Palolampi, kaakko 01 LUI 02 syksy 01 6,9 6,5 - - - Myllypuro, Palolammen suu 01 LUI 04 syksy 01 7,0 6,9 - - - Myllypuro, kosteikon alapuoli 01 LUI 05 syksy 01 6,7 6,5 - - - 03 M-puro loka03 6,3 6,3 73,1 7,9 67 04 Mpuro/3 kesä04 6,8 6,5 30,1 5,2 79 V4 yläosa* heinäk04 7,3 6,4 49,6 4,0 59 Myllypuro (W1 suotovesien vaikutusalue) 01 LUI 07 syksy 01 6,9 6,5 - - - 01 LUI 08 syksy 01 6,7 6,5 - - - V5 keskiosa* heinäk04 7,3 6,3 67,1 4,0 60 Myllypuro (maantiesillan alapuoli) 01 LUI 10 syksy 01-6,6 - - - 03 Mpuro (32) loka03 6,7 6,2 75,2 8,5 78 V6 laskuosa* heinäk04 7,3 6,5 71,8 5,0 70 * analysoitu PSV-Maa ja Vedessä, Oulussa, muut GTK:n geolaboratoriossa (ks. liite 1) Päiväys Al Ca Mg K Na As Co Cu Fe Mn Ni Zn S SO 4 µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l µg/l µg/l mg/l mg/l Palolampi V1, syv. 1 m* heinäk04 190 39 24 - - - <5 6 0,7 0,3 27 34-180 V1. syv. 5.1 m* heinäk04 8,0 270 180 - - - 35 <5 45 4,6 51 23-1300 Palolampi, kaakko 01 LUI 02 syksy 01 25 54 39 3,1 3,5 0,2 1,0 4,0 0,3 0,1 27 27 88 - Myllypuro, Palolammen suu 01 LUI 04 syksy 01 23 49 38 3,0 3,5 0,1 0,7 2,5 0,3 0,1 25 27 84 - Myllypuro, kosteikon alapuoli 01 LUI 05 syksy 01 4,8 136 101 5,8 6,0 0,1 12 2,5 0,7 1,6 57 90 227-03 M-puro loka03 71 127 77 5,4 5,1 0,1 38 4,4 3,4 1,4 125 0,9 203-04 Mpuro/3 kesä04 122 35 21 1,7 2,7 <0.2 2,8 5,2 0,4 0,4 30 31 54 - V4 yläosa* heinäk04 170 53 31 - - - <5 5 1,3 0,5 23 28-250 Myllypuro (W1 suotovesien vaikutusalue) 01 LUI 07 syksy 01 3,6 154 116 6,0 6,4 0,1 37 0,7 3,6 2,1 143 280 255-01 LUI 08 syksy 01 2,5 153 116 5,4 6,4 0,1 49 0,8 4,9 2,2 170 480 253 - V5 keskiosa* heinäk04 160 81 47 - - - 23 6 3,8 0,8 100 220-360 Myllypuro (maantiesillan alapuoli) 01 LUI 10 syksy 01 <1 151 115 7,3 6,6 <0.2 63 1,7 1,4 2,1 225 455 242-03 Mpuro (32) loka03 14 132 76 5,3 6,5 <0.05 66 7,9 0,5 1,3 178 0,5 204 - V6 laskuosa* heinäk04 140 86 48 - - - 37 8 4,4 0,9 140 310-390 * analysoitu PSV-Maa ja Vedessä, Oulussa, muut GTK:n geolaboratoriossa (ks. liite 1)

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ARKISTORAPORTTI 50/2015 21 Liite 3. Jatkuu ph maasto ph lab. Sähkönjohtokyky Happi Hapen kyllästysaste ms/m mg/l % Avolouhoksen suotoalue, kosteikko Kosteikkoalue, pintavesi 01 LUI 03 syksy 01 6,9 6,7 - - - 04 LU kost/3 kesä04 6,9 6,8 207 5,2 73 Kosteikon ylivuoto-oja 01 LUI 01 syksy 01 6,7 6,2 - - - Al Ca Mg K Na As Co Cu Fe Mn Ni Zn S µg/l mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l µg/l µg/l mg/l Avolouhoksen suotoalue, kosteikko Kosteikkoalue, pintavesi 01 LUI 03 syksy 01 1,6 381 260 16 13 <0.2 40 <0.2 6,7 5,1 149 66 554 04 LU kost/3 kesä04 16 346 206 13 10 0,9 31 3,4 6,7 3,9 192 83 577 Kosteikon ylivuoto-oja 01 LUI 01 syksy 01 11 133 95 6,0 6,1 0,1 7,1 1,6 1,1 1,5 45 40 213