Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Mineraalivarat tulosyksikkö Kuopio Arkistoraportti 9/2016 Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015 Perttu Mikkola, Sami Niemi

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Tekijät Perttu Mikkola, Sami Niemi Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Kairaukset Toivakan Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa vuonna 2015 Tiivistelmä Tässä raportissa kuvataan lyhyesti Keski-Suomen malmipotentiaalin kartoitus -hankkeen (1.10.2015 alkaen projekti) kesällä 2015 kallioperäkairaukset Toivakan kunnassa Hamperinjoella ja Toivakanlehdossa. Kairausten tavoitteena oli perustiedon lisääminen peitteisillä alueilla hyödynnettäväksi alueen mineraalipotentiaalin arvioinnissa. Hamperinjoella kohteena oli pitkänomainen aeromagneettinen anomalia, jonka aiheuttajaksi varmistui vulkaaninen/subvulkaaninen yksikkö. Toivakanlehdossa tutkittiin muutamalla paljastumalla tavattujen poikkeuksellisen hyvin säilyneiden paraliuskeiden levinneisyyttä ja tulosten perusteella ne saattavat muodostaa yllättävä suuren osan alueen peitteisistä osista. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Hamperinjoki, Toivakanlehto, kairaus, kallioperäkartoitus, vulkaniitti, paraliuske Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Keski-Suomi, Toivakka, Hamperinjoki, Toivakanlehto Karttalehdet N434 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Arkistotunnus Arkistoraportti??/2016 Kokonaissivumäärä 6 + 1 liite Kieli Suomi Hinta ---- Julkisuus Julkinen Tulosyksikkö Mineraalivarat Hanketunnus 50402-20007 Allekirjoitus/nimen selvennys Allekirjoitus/nimen selvennys Perttu Mikkola

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Kohteiden valinta ja työvaiheet 1 2 Tulokset 2 2.1 Hamperinjoki 2 2.2 Toivakanlehto 5 3 Yhteenveto 6

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 1 1 KOHTEIDEN VALINTA JA TYÖVAIHEET Tässä raportissa kuvataan Keski-Suomen malmipotentiaalin kartoitus hankkeen (1.10.2015 jälkeen projekti) Toivakan kunnassa kahteen eri paikkaan touko-kesäkuussa 2015 suorittamat profiilikairaukset. Kairausten tavoitteet liittyivät ensisijaisesti geologisen perustiedon päivittämiseen peitteisellä alueella. Hamperinjoella (Kuva 1) pyrkimyksenä oli selvittää n. 600 m leveän lounas-koillisen magneettisen anomalian aiheuttaja. Toivakanlehdossa puolestaan selviteltiin muutamalla paljastumalla esiintyvien kerroksellisten hyvin säilyneiden sedimenttien levinneisyyttä alueella, joka aeromagneettisella kartalla on erittäin monotoninen. Kuva 1. Kairauskohteiden sijainti. Tutkimusalueilla tehtiin profiilimuotoisia magneettisia mittauksia GEM-systemsin GSM19Woverhausermagnetometrillä lähes jatkuvana mittauksena siten, että magnetometri tallensi maan magneettikentän totaalivuontiheyden ja GPS-koordinaatit puolen sekunnin välein. Maan magneettikentän ajallinen vaihtelu tallennettiin maa-asemana toimineella Scintrexin Envimag protonimagnetometrillä.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 2 Kaikki kairaukset suoritettiin GTK:n omalla kalustolla. Hamperinjoella kairattiin 4 reikää, yhteispituudeltaan 436,80 m ja Toivakanlehdossa 3 reikää, yhteispituudeltaan 430,50 m (Taulukko 1). Raportoinnin tueksi näytteiden suskeptibiliteetti mitattiin metrin välein KT-10 mittarilla ja kemiallinen koostumus määritettiin alustavasti käsi-xrf laitteella. Kemiallisia analyysejä teetettiin Labtium Oy:ssä 27:stä näytteestä: 24 kpl XRF-analyysejä menetelmällä 175X, 6 kpl hivenaineanalyysejä ICP-MS menetelmällä 308PM ja 12 kpl Au-analyysejä menetelmällä 705P. Kairasydänraportit on tallennettu GTK:n tietokantaan ja kaikki näytelaatikot on valokuvattu. Laboratoriossa tehtyjen petrofysikaalisten mittausten tulokset ovat Liitteessä 1. Reikä Kohde Pituus Suunta Lähtökaade Maata X Y Z N4342015R16 Hamperinjoki 101.50 135 45.0 7.30 453630 6887010 103 N4342015R17 Hamperinjoki 36.70 135 45.0 14.50 453389 6887191 101 N4342015R18 Hamperinjoki 200.30 135 45.7 12.00 453778 6886908 104 N4342015R19 Hamperinjoki 98.30 135 45.0 9.20 453371 6887226 101 N4342015R20 Toivakanlehto 128.50 170 45.0 14.80 456176 6889844 128 N4342015R21 Toivakanlehto 149.50 170 45.0 4.00 456195 6889624 131 N4342015R22 Toivakanlehto 152.50 170 44.1 14.90 456232 6889390 128 Yhteensä 867.30 76.70 Taulukko 1. Kairareikien hallinnolliset tiedot. 2 TULOKSET 2.1 Hamperinjoki Magneettinen maastomittausprofiilin perusteella anomalia rajautuu ympäristöönsä selkeästi (Kuva 2), mutta on voimakkuudeltaan pienipiirteisesti vaihteleva. Suskeptibiliteetin nopea vaihtelu on havaittavissa myös kairasydämistä tehdyissä mittauksissa (Kuva 3). Hamperinjoella reikä N4342015R19 alkaa magneettisen anomalian luoteispuolelta ja lävistää alussa alueelle tyypillistä biotiitti-sarvivälkekvartsidioriittia ja porfyyristä biotiittigraniittia. Kontaktissa vulkaniitteihin (27,00 m) on myöhäisenä 80 cm leveänä juonena leukograniittia, jota esiintyy ohuempina suonina myös alla olevassa vulkaniitissa. Kontakti ei ole tarkalleen magneettisen anomalian reunassa, vaikka itse anomalia vulkaniiteista aiheutuukin, vulkaniittien suskeptibiliteetti nousee vasta noin 80 metrin syvyydellä. Reiän kivet ovat pääosin melko piirteettömiä plagioklaasiporfyriittejä, joko massiivisia kidetuhkia tai subvulkaanisia happamia intruusioita. Niiden joukossa esiintyy muutaman kymmenen sentin vahvuisia, asultaan hieman vaihtelevia amfiboliitteja, joista osa on selkeitä juonia, mutta osa vaikuttaa vanhempien emäksisten yksiköiden sulkeumilta. Kairasydän lävistää useita voimakkaasti ruhjeisia, hematiitin punaiseksi värjäämiä osioita. Alun perin luoteispuolen kontaktin paikantamiseksi suunniteltu reikä N4342015R17 jouduttiin jättämään kesken kivilajin rikkonaisuuden johdosta syvyydellä 36,70. Kairanäyte koostuu

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 3 homogeenisesta plagioklaasiporfyriitistä ja sitä leikkaavasta 30 cm leveästä leukograniittijuonesta. Anomalian keskiosaan kairattu N4342015R16 lävistää koko pituudeltaan hapanta plagioklaasiporfyriittiä, jossa selviä primääripiirteitä ei ole havaittavissa. Tässäkin reiässä esiintyy jonkin verran <50 cm leveitä, mineralogialtaan amfiboliittisia, osueita joista ei varmuudella voi sanoa ovatko ne juonia vai vanhemman materiaalin sulkeumia. Kuva 2. Hamperinjoen kairareikien sijainti, geofyysikan maastomittauslinja mustalla viivalla ja magneettinen profiili punaisella aeromagneettisella kartalla. Anomalian voimakkaimman osan ja kaakkoispuolen kontaktin läpäiseväksi suunniteltu N4342015R18 koostuu pääosin intermediäärisiä-happamia plagioklaasiporfyriittejä, joissa muista rei istä poiketen on selkeitäkin kerroksellisia piirteitä. Kontakti ympäröiviin syväkiviin on syvyydellä 191,90, ja kuten toisessakin kontaktissa vulkaniittien suskeptibiliteetti laskee voimakkaasti jo noin 40 metriä ennen varsinaista kontaktia. Asultaan vaihtelevia <50 cm leveitä mafisia juonia sulkeumia esiintyy vaihtelevasti.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 4. Kuva 3. Hamperinjoen kairausprofiili, kivilajipylväät ja maastomitattu magneettivuon tiheys. Mittarilla KT-10 kairasydämestä metrin välein mitattu suskeptibiliteetti mustana profiilina kivilajipylväiden vieressä (puuttuu R17:sta).

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 5 Kaikki kairareikien kivilajit, leukograniitteja lukuun ottamatta, ovat voimakkaasti liuskeisia ja osin voimakkaasti hiertyneitä, etenkin vulkaniittivyöhykkeen kontaktien läheisyydessä. Suunnattujen kairasydänten perusteella liuskeisuuden, ja myös kontaktien, kaateet ovat usemmiten jyrkällä kulmalla (70 80 ) suuntaan 320 330 eli kulut ovat anomalian pituussuunnan mukaisia. 2.2 Toivakanlehto Toivakanlehdon alueelle mitatut magneettiset linjat vahvistavat aeromagneettisesta aineistosta tehdyn havainnon. Alueen kivien suskeptibiliteetti on tasainen ja matala (Kuva 4). Havaittavissa on ainoastaan vähäistä vaihtelua ja sekin vain toisella mittauslinjalla, huomaa lisäksi että kuvassa 4 profiili on skaalattu kuvaan 2 verrattuna eri tavalla. Myös kairasydämistä sekä KT-10 mittarilla, että laboratoriossa saadut tulokset ovat erittäin matalia (Liite 1), lukuun ottamatta reiässä N4342015R22 syvyydellä 124 esiintyvää lyhyttä piikkiä, joka ei kuitenkaan osu yhteen maastomittausten pienten piikkien kanssa. Kuva 4. Toivakanlehdon kairareikien (mustat rastit) ja paljastumien sijainti (punaiset rastit) sekä geofysiikan mittauslinjat (musta viiva) ja magneettiset profiilit (punainen viiva) aeromagneettisella kartalla.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Arkistoraportti 9/2016 6 Kaikki kolme Toivakanlehtoon kairattua kairareikää lävistävät sedimenttikiviä, joista pääosa on kerroksellisia biotiittiparaliuskeita, jonkin verran karkeampia massiivisia kerroksia esiintyy myös. Paksuimmillaan 20 cm vahvoja kalkkipitoisia karsikerroksia esiintyy etenkin rei issä N4342015R20 ja R22. Enimmillään 2 m, useimmiten 10 50 cm, leveitä plagioklaasiuraliittiporfyriitti- ja uraliittiporfyriittijuonia esiintyy puolestaan kaikissa rei issä. Sedimentit ovat erittäin hyvin säilyneitä, täysin migmatisoitumattomia, toisin kuin Makkolan vulkaniittijakson pohjoispuolisten alueiden metasedimentit yleensä. Kivien voimakkaasta poimutuksesta johtuen kairasydämistä havainnoidut kerrosten nuorenemissuunnat vaihtelevat. Poimutuksen seurauksena suunnatuista näytteistä mitattujen, kerroksellisuuteen yhtyvien, pohjoiseen kaatuvien liuskeisuuksien suunta vaihtelee välillä 304 041 ja kaade välillä 53 73. Kuva 5. Toivakanlehdon kairausprofiili. 3 YHTEENVETO Molemmat kairausprofiilit täyttivät niille asetetut tavoitteet tuottamalla tietoa kyseisten peitteisten alueiden kivilajistosta. Hamperinjoen vulkaanisesta/subvulkaanisesta yksiköstä saatiin lisävarmuutta muidenkin ympäristössä sijaitsevien peitteisten lounas-koillinen suuntaisten magneettisten anomalioiden tulkintaan. Toivakanlehdon tulosten perusteella voidaan taas arvioida sitä kuinka paljon Toivakka-Lievestuore-Hankasalmi alueen aeromagneettisella kartalla piirteettömistä peitteisistä alueista todellisuudessa on granitoideja ja kuinka paljon Toivakanlehdon kaltaisia hyvin säilyneitä sedimenttikiviä. Molemmilla tuloksilla on oleellista merkitystä alueen sekä kallioperän kehityksen ymmärtämiselle että siihen läheisesti liittyvälle malmipotentiaalisuuden arvioinnille. Liite 1: Kairasydännäytteistä tehtyjen petrofysikaalisten laboratoriomittausten tulokset

Liite 1: Petrofysiikan laboratoriomittausten tulokset GTK arkistoraportti 9/2016 Näyte Kivilaji D(kg/m3) K_V(uSI) J(mA/m) Q N4342015R16 29.90 Plagioklaasiporfyriitti 2748 295 27 2.17 N4342015R16 50.00 Plagioklaasiporfyriitti 2737 26488 527 0.48 N4342015R16 92.00 Plagioklaasiporfyriitti 2736 16009 522 0.79 N4342015R18 15.30 Plagioklaasiporfyriitti 2760 18243 512 0.68 N4342015R18 24.90 Plagioklaasiporfyriitti 2742 5667 583 2.49 N4342015R18 50.40 Plagioklaasiporfyriitti 2758 13006 548 1.02 N4342015R18 67.55 Plagioklaasiporfyriitti 2655 7916 451 1.37 N4342015R18 77.15 Amfiboliitti 2821 514 18 0.82 N4342015R18 95.60 Mafinen juonikivi 2759 9415 44 0.11 N4342015R18 98.40 Plagioklaasiporfyriitti 2718 40875 714 0.42 N4342015R18 128.40 Plagioklaasiporfyriitti 2715 27470 342 0.30 N4342015R18 143.90 Intermediäärinen vulkaniitti 2751 3116 30 0.23 N4342015R18 153.90 Intermediäärinen vulkaniitti 2721 22174 300 0.33 N4342015R18 164.90 Intermediäärinen vulkaniitti 2704 3195 423 3.20 N4342015R18 180.80 Intermediäärinen vulkaniitti 2782 376 8 0.54 N4342015R18 188.90 Plagioklaasiporfyriitti 2730 303 19 1.53 N4342015R18 192.65 Granodioriitti 2719 857 35 0.98 N4342015R19 9.90 Biotiitti-sarvivälkekvartsidioriitti 2804 439 18 1.02 N4342015R19 26.30 Leukograniitti 2613 544 46 2.04 N4342015R19 38.40 Plagioklaasiporfyriitti 2722 617 37 1.44 N4342015R19 42.10 Mafinen juonikivi 2892 963 25 0.62 N4342015R19 55.00 Plagioklaasiporfyriitti 2651 1392 31 0.54 N4342015R19 83.90 Plagioklaasiporfyriitti 2704 4884 69 0.34 N4342015R19 98.00 Intermediäärinen vulkaniitti 2741 16349 474 0.70 N4342015R20 33.00 Paraliuske 2738 268 54 4.85 N4342015R20 55.00 Paraliuske 2716 282 33 2.85 N4342015R20 84.90 Paraliuske 2752 182 13 1.78 N4342015R20 102.00 Paraliuske 2717 194 15 1.89 N4342015R20 123.85 Paraliuske 2822 167 30 4.31 N4342015R21 13.00 Paraliuske 2704 280 23 2.01 N4342015R21 66.00 Paraliuske 2646 125 15 2.89 N4342015R21 127.70 Paraliuske 2790 306 19 1.53 N4342015R21 146.00 Paraliuske 2735 217 7 0.82 N4342015R22 17.90 Paraliuske 2686 166 10 1.39 N4342015R22 23.30 Plagioklaasi-uraliittiporfyriitti 2893 528 14 0.65 N4342015R22 46.45 Vakka 2748 374 50 3.20 N4342015R22 87.00 Paraliuske 2702 166 39 5.71 N4342015R22 101.90 Muskoviitti-biotiittiparaliuske 2785 342 30 2.09 N4342015R22 108.65 Paraliuske 2726 265 110 10.04 N4342015R22 123.90 Paraliuske 2703 163 29 4.32