Ranuan Sääskilampien alkalikivi-intruusion petrografia, mineralogia ja geokemia Pro gradu -tutkielma Oulun yliopisto Kaivannaisalan tiedekunta Päivi Haaranen 2016
Oulun yliopisto Kaivannaisalan tiedekunta Pääaine Geologia ja mineralogia TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ (liite FM-tutkielmaan) Maisterintutkinnon kypsyysnäyte Tekijä (Sukunimi ja etunimet) Haaranen Päivi Johanna Työn nimi Ranuan Sääskilampien alkalikivi-intruusion petrografia, mineralogia ja geokemia Asiasanat: Alkalikivi, feniitti, jacupirangiitti, geokemia, mineralogia, Ranua, Pudasjärven pohjakompleksi Tiivistelmä Tutkielman sivumäärä 88 + liitteet Tutkielman tarkoituksena oli tarkentaa Sääskilampien alkalikivi-intruusion petrografiaa, mineralogiaa ja geokemiaa uusien tulosten pohjalta. Tutkimuksessa selvitettiin myös intruusion malmipotentiaalia sekä sen suhdetta muihin vastaaviin alkalikivi-intruusioihin lähialueella. Aineistona oli 31 lyhyttä kairasydäntä sekä niistä otetut kuvat, 18 kiillotettua ohuthiettä, 134 kokokivianalyysiä ja n. 70 mineraalianalyysiä. Ohuthieet tutkittiin polarisaatiomikroskoopilla ja mikroanalyysit tehtiin röntgenmikroanalysaattorilla. Sääskilampien alkalikivi-intruusio sijaitsee Ranuan keskustasta 13 km pohjoisluoteeseen. Tutkimusalue on osa Pudasjärven arkeeista pohjakompleksia, joka koostuu etupäässä gneisseistä ja granitoideista. Sääskilampien intruusion sivukiviä ovat pääasiassa erilaiset dioriitit. Intruusio on muodoltaan piippumainen ja maanpintaleikkaukseltaan soikio, jonka pituus on 1,3 km ja leveys 0,7 km. Alkalikivi-intruusio koostuu erilaisista alkalisyeniiteistä sekä intruusion ytimessä olevista ultramafisista alkalikivistä. Intruusiota reunustaa vaihtelevan laajuinen feniittikehä, jonka joukossa voi olla feniittibreksioita. Alkalisyeniitit ovat mm. larvikiitteja, porfyyrisiä syeniittejä ja tasarakeisia syeniittejä. Ultramafisiin kiviin kuuluu jacupirangiitteja, melteigiitteja ja ijoliitteja. Intruusiossa on myös tummia leikkaavia juonia, kuten gabroja ja metadiabaaseja. Sen sijaan happamien juonten ei ole havaittu leikkaavan intruusion kiviä. Sääskilampien alkalikivet muodostuvat useimmiten alkalimaasälvästä, kuten albiitista, Na-Ca-amfibolista ja biotiitista. Joskus kivissä on mm. egiriiniaugiittia, maasälvänsijaisia ja zeoliittimineraaleja. Yleisimpiä aksessorisia mineraaleja ovat alkalikiville tyypilliset apatiitti ja titaniitti. Porfyyrisissä syeniiteissä on myös pieniä määriä REE-mineraalia allaniittia. Tämän tutkimuksen tulosten pohjalta intruusion malmipotentiaali on heikko. Feniitissä on korkeahkot Ba-, Srja Zr-pitoisuudet (Ba 1280 ppm, Sr 1980 ppm ja Zr 257 ppm), kun taas alkalikivissä on kohonneita Cu- ja V-pitoisuuksia (syeniittien Cu-pitoisuus max. 500 ppm ja V-pitoisuus max. 410 ppm, jacupirangiitin Cu-pitoisuus max. 690 ppm ja V- pitoisuus max. 640 ppm). kondriittinormalisoidulla REE-diagrammilla kivet ovat rikastuneita keveistä lantanideista raskaisiin lantanideihin nähden. Lähellä Sääskilampien intruusiota sijaitsevat Kokalmuksen ja Simontaipaleen alkalikivi-intruusiot ovat todennäköisesti samaa alkuperää Sääskilampien alkalikivien kanssa. Hieman kauempana sijaitsevat, mutta myös Pudasjärven kompleksiin kuuluvat Kortejärven, Laivajoen ja Petäikkö-Suvantovaaran karbonatiitit, ovat paleoproterotsooisia iältään. Geneettistä yhteyttä näihin karbonatiitteihin ei voitu todistaa, mutta esim. zirkonin ikämääritys jostain Ranuan alueen alkalikivi-intruusiosta auttaisi asiaa. Muita tietoja Päiväys: / 201 Laatijan allekirjoitus:
Sisällysluettelo 1. JOHDANTO...1 2. ALKALIKIVET JA FENIITIT...2 3. TUTKIMUSALUEEN GEOLOGIA...5 3.1 Yleinen geologinen kuvaus tutkimusalueelta...5 3.2 Sääskilampien alkalikivikompleksin geologia...8 4. TUTKIMUSAINEISTO JA -MENETELMÄT...10 5. KIVIEN LUOKITTELU...12 6. PETROGRAFIA...15 6.1 Sivukivet...15 6.1.1 Sivukivien ohuthiekuvaukset...16 6.2 Feniitti ja feniittibreksia...19 6.2.1 Feniitin ohuthiekuvaus...19 6.2.2 Feniittibreksian ohuthiekuvaukset...23 6.3 Metadiabaasi ja muut leikkaavat juonet...27 6.3.1 Tumman juonen ohuthiekuvaus...28 6.4 Syeniitit...30 6.4.1 Larvikiittien ohuthiekuvaukset...30 6.4.2 Porfyyristen syeniittien ohuthiekuvaukset...36 6.4.3 Tasarakeisten syeniittien ohuthiekuvaukset...42 6.5 Ultramafiset kivet...46 6.5.1 Jacupirangiitin ohuthiekuvaus...47 7. MINERALOGIA...50 8. GEOKEMIA...61 8.1 Sivukivet, feniitti ja feniittibreksia...61 8.2 Metadiabaasi ja muut leikkaavat juonet...65 8.3 Syeniitit...67 8.4 Ultramafiset kivet...70
9. TULOSTEN TARKASTELU...71 9.1 Vertailu aiempiin tutkimuksiin Sääskilammeilla...71 9.1.1 Feniitti ja feniittibreksia...71 9.1.2 Metadiabaasi ja muut leikkaavat juonet...72 9.1.3 Syeniitit...73 9.1.4 Ultramafiset kivet...74 9.1.5 Mineralogia...75 9.2 Sääskilampien intruusion suhde muihin Pudasjärven kompleksin alkalikiviintruusioihin...76 9.2.1 Kokalmus...77 9.2.2 Simontaival...80 9.2.3 Kortejärvi, Laivajoki ja Petäikkö-Suvantovaara...84 10. JOHTOPÄÄTÖKSET...85 11. KIITOKSET...86 12. VIITTEET...87 LIITTEET LIITE 1. Amfibolien koostumuslaskujen tulokset LIITE 2. Sivukivien, feniitin ja feniittibreksian kokokivianalyysit LIITE 3. Syeniittien kokokivianalyysit LIITE 4. Jacupirangiitin, tummien juonten ja metadiabaasin kokokivianalyysit
1. JOHDANTO Pohjois-Suomessa Ranuan alueella tehtiin vuosina 1999-2008 geologisia tutkimuksia (esim. lohkare-etsintää ja syväkairausta), jotka kohdistettiin matalalentomittauksissa todettuihin magneettisiin anomalioihin (Mutanen 2008). Näiden tutkimusten myötä Ranualta on löytynyt mm. alkalikivi-intruusioita. Alkalikivet ovat suhteellisen harvinaisia kiviä muihin magmakiviin nähden, mutta niihin voi liittyä harvinaisten metallien esiintymiä (Kogarko 2005), joiden vuoksi alkalikivien tutkimus on tärkeää. Etenkin ns. high-tech-metallien etsinnän kannalta alkalikivillä on suuri merkitys (Sarapää et al. 2015). Sääskilampien alueelta on tehty aiemmin tutkimustyöselostus GTK:n toimesta (Mutanen 2008). Sen mukaan Sääskilampien alkalikivi-intruusio koostuu ultramafisista alkalikivistä ja alkalisyeniiteistä. Intruusiota ympäröi feniittikehä. Aiemmissa tutkimuksissa alueen kivien petrografia, mineralogia ja geokemia on kuvailtu kairasydämien perusteella. Kairasydämistä on tehty useampia kokokivianalyysejä eri menetelmillä sekä EMP-analyysejä ohuthieistä. Alueelta on tehty aiemmin myös yksinkertaistettu kallioperäkartta. GTK teki alueelle lisäkairauksia vuonna 2013. Ne tehtiin intruusion rajojen tarkentamista varten sekä intruusion eteläpuolelle, missä turpeessa on havaittu korkeita fosforipitoisuuksia. Kairatut kivet on analysoitu kemiallisesti, ja tässä tutkimuksessa ohuthieet on käyty läpi polarisaatiomikroskoopilla sekä valikoituja mineraaleja on analysoitu lähinnä niiden tunnistamismielessä. Tutkielman tarkoituksena on tehdä tarkka petrografinen, mineraloginen ja geokemiallinen kuvaus Sääskilampien intruusiosta aikaisemman tutkimustyöselostuksen sekä uudempien kairausten perusteella. Intruusion malmipotentiaalia tarkastellaan uusien kairasydämien antaman tiedon perusteella. Intruusiota myös verrataan muihin vastaaviin ja läheisiin alkalikivi-intruusioihin ja pohditaan intruusioiden 1
samankaltaisuuksia ja eroavaisuuksia. Intruusiosta olisi voitu tehdä iänmääritys, mikäli syeniiteistä olisi löytynyt tarkoitukseen sopivia zirkoneita. 2. ALKALIKIVET JA FENIITIT Alkalikivi-termiä on käytetty aina 1800-luvun lopulta lähtien useammalla eri tavalla termin muokkautuessa ajan saatossa nykyiseen muotoonsa. Shandin (1922, Sørensenin 1974 mukaan) määritelmässä alkalikiville niiden koostumusta verrataan alkalimaasälvän (Na 2 O+K 2 O):Al 2 O 3 :SiO 2 -suhteeseen 1:1:6. Alkalikivissä alkalioksidien (Na 2 O + K 2 O) molaarinen summa on suurempi kuin Al 2 O 3 :n moolimäärä tai 6x(Na 2 O + K 2 O) on suurempi kuin SiO 2 :n moolimäärä, jolloin voi muodostua alkalikiville ominaisia mineraaleja. Määritelmä on poikinut myös useampia yksityiskohtaisempia luokitteluja alkalikiville. Yksinkertaistettuna IUGS:n (The International Union of Geological Sciences) mukaan alkali-etuliite voidaan antaa kivelle, jossa on joko 1) modaalista maasälvänsijaista ja/tai alkaliamfibolia tai -pyrokseenia tai 2) normatiivista maasälvänsijaista tai akmiittia (Le Maitre et al. 2002). Alkalikiviin luetaan kuuluviksi mm. karbonatiitit, lamproiitit, lamprofyyrit ja kimberliitit, joista kolme jälkimmäistä ovat K 2 O-rikkaita alkalikiviä (Winter 2010). Na 2 O-rikkaat silikaattiset alkalikivet ovat paljon yleisempiä kuin K 2 O-rikkaat alkalikivet. Suurinta osaa karbonatiiteista ei voida laskea alkalikiviksi, mutta koska ne esiintyvät tyypillisesti alkalikivien kanssa, ne käsitellään usein samassa yhteydessä. Karbonatiiteilla ja alkalikivillä onkin todennäköisesti geneettinen yhteys toisiinsa. Vaikka alkalikiviä on hyvin vähän suhteessa muihin magmakiviin, niihin liittyy lukuisia erikoisia mineraaleja, jotka ovat ominaisia juuri alkalikiville. Alkalikivet voivat olla rikastuneita harvinaisista metalleista (Nb, Ta, Zr, REE, Sr, Ba), radioaktiivisista alkuaineista, fosforista ja alumiinista (Kogarko 2005). Alkalimagmatismia alkoi esiintyä 2,5-2,7 miljardia vuotta sitten 2,7 miljardia vuotta vanhojen alkalikivien ollessa erittäin harvinaisia (Kogarko 2005). Varhaisimmat prekambriset alkalikivet ovat todennäköisesti muodostuneet merellisen kuoren kuumista 2
pisteistä (Blichert-Toft et al. 1996). Nykyisin alkalimagmatismia tapahtuu melkein kaikilla tektonisilla alueilla lukuunottamatta valtamerten keskiselänteitä. Alkalikiviä esiintyy niin mannerrepeämillä, merellisillä laatoilla kuin myös subduktiovyöhykkeillä. Laattatektoniikan merkitys alkalikivien syntyyn on huomattava. Vasta laattatektoniikkatoiminnan alettua alkalikivien muodostumiselle tärkeä vaipan metasomatoosi oli mahdollista (Kogarko 2005). Prosessissa merellinen hapettunut ja runsaasti volatiileja yhdisteitä (H 2 O ja CO 2 ) sisältävä kuori subduktoituu aiheuttaen volatiilien virtauksen vaippaan ja siitä seurauksena olevan vaipan metasomatoitumisen. Metasomatoituneen vaipan osittaissulaminen pluumitoiminnan johdosta voi johtaa alkali- ja karbonatiittimagmojen syntyyn. Todennäköisesti itse pluumi on rikastunut harvinaisista metalleista, jotka ovat peräisin poikkeavasta vaipan alaosasta. Myös volatiilit voivat kuljettaa harvinaisia metalleja ja alkaleja magmaan, jolloin alkalimagman alkuperäinen metallipitoisuus kasvaa. IUGS:n mukaan (Le Maitre et al. 2002) feniitti on metasomaattinen kivi, joka esiintyy yhdessä mm. karbonatiittien, ijoliittien ja nefeliinisyeniittien kanssa usein näitä reunustaen. Feniiteissä päämineraaleina ovat alkalimaasälpä, Na-pitoinen pyrokseeni (egiriini, egiriini-augiitti) ja/tai alkaliamfiboli. Myös nefeliiniä ja flogopiittia voi muodostua, ja yleisiä aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti ja apatiitti (Vartiainen ja Woolley 1976, Sindern ja Kramm 2000). Tyypillinen feniitti koostuu hienorakeisista pyrokseeni+amfibolijuonistoista, jotka muodostavat verkostoja intruusiota ympäröivään kiveen (Sindern ja Kramm 2000). Feniittiytyminen alkaa alkalimagman intrudoitumisella. Alkalirikkaan magman koostumus voi kiteytymisprosessissa fraktioitua jopa ijoliittiseksi (Le Bas 1987). Feniittikehä syntyy intruusiota ympäröiviin kiviin kiteytymisprosessissa vapautuvien fluidien vaikutuksesta. Fluidit ovat usein Na-, K-, Mg- ja Fe-pitoisia (Winter 2010). Intruusion jäähtyessä volatiilit keskittyvät intruusion yläosaan johtuen niiden pienemmästä tiheydestä. Metasomatoosin vaikutuksesta sivukiven alkuperäinen koostumus voi muuttua radikaalisti, kun kiveen tunkeutuvat fluidit reagoivat kiven alkuperäisten mineraalien kanssa ja muodostavat uusia mineraaleja (Le Bas 1987). 3
Sindern ja Kramm (2000) ovat ehdottaneet seuraavanlaisia vaiheita feniittiytymiselle Iivaaran intruusiota ympäröivän granodioriitin feniittiytymisen perusteella: 1. Maasälvät alkavat korvautua pseudomorfisesti mosaiikkimaisella Na-rikkaalla maasälvällä. (Korvautuminen rajoittuu usein alkuperäisen maasälvän reunoille muodostaen reunuksen ja säilyttäen rakeen alkuperäisen muodon.) 2. Biotiitti korvautuu K-rikkaalla alkalimaasälvällä (myös muskoviitti korvautuu, jos sitä on). 3. Kvartsi alkaa korvautua asteittain egiriini-augiitilla (SiO 2 -pitoisuus laskee feniittiytymisen edetessä). 4. Aiemmin muodostunut Na-rikas maasälpä voi muuttua toiseksi alkalimaasälväksi päätejäsenten NaAlSi 3 O 8 ja KalSi 3 O 8 välillä. 5. Kankriniittia alkaa muodostua maasälpärakeiden keskelle. 6. Voi muodostua aksessorista kalsiittia. (Le Basin (1987) mukaan karbonaattimineraalit ovat harvinaisia, ellei intruusioon liity nuorempaa karbonatiittista faasia.) Reaktiot 1-4 voidaan esittää yhdistettynä seuraavassa muodossa (Sindern ja Kramm 2000): 41.1Na 0.8 Ca 0.2 Al 1.2 Si 2.8 O 8 + 18.6KAlSi 3 O 8 + 3.4K(Mg,Fe) 3 [(OH) 2 /AlSi 3 O 10 ] + 147.1SiO 2 + 12.318Na + + 3.822K + + 6.858Ca 2+ + 2.439Mg 2+ + 2.439Fe 2+ + 6.462Fe 3+ + 19.36O 2-64.56Na 0.6 K 0.4 AlSi 3 O 8 + 21.54Na 0.3 Fe 0.3 Ca 0.7 (Mg,Fe) 0.7 Si 2 O 6 + 6.762Al 3+ + 91.42SiO 2 + 3.4H 2 O. Lisäksi maasälpien muuttuminen kankriniitiksi voidaan esittää seuraavasti (Sindern ja Kramm 2000): 6Na 0.6 K 0.4 AlSi 3 O 8 + 2.4Na + + 2Ca 2+ + 2CO 3 2- + 2H 2 O Na 6 Ca 2 Al 6 Si 6 O 24 (CO 3 ) 2 * 2H 2 O + 2.4K + + 12SiO 2. 4
Feniittiytymisessä syntyneet kivet ovat mineralogialtaan usein kvartsisyeniittisiä tai syeniittisiä, joten näiden feniittien erottaminen alkuperältään syeniittisistä magmakivistä tulee tehdä kivien erilaisten tekstuurien ja rakenteiden perusteella (Le Bas 1987, Sindern ja Kramm 2000). Syeniittiset feniitit ovat asultaan usein heterogeenisia, ja niissä näkyy matalan lämpötilan deformaatiorakenteita tai pirstaleisuutta (Le Bas 1987). Lisäksi lähellä intruusion kontaktia feniiteistä tulee karkearakeisia. Myös feniittisen kehän laajuus itsessään on vaihtelevan kokoinen, joten feniittiytymisen aste ei välttämättä kuvaa suoraan etäisyyttä intruusiosta (Sindern ja Kramm 2000). Muuttujia, jotka vaikuttavat feniittiytymiseen, ovat (Le Bas 1987): 1) metasomatoosin aiheuttavan magman geokemia, 2) magmasta lähtevien fluidien koostumus, 3) magman intrudoitumissyvyys, 4) feniittiytyvien sivukivien huokoisuus ja rakenne, 5) sivukivien mineralogia ja geokemia ja 6) vesi-kivireaktiot. 3. TUTKIMUSALUEEN GEOLOGIA Tutkimusalue on Ranuan keskustasta 13 km pohjoisluoteeseen ja 2 km kaakkoon Ranuan Rovaniemen tieltä (kuva 1). Alue sijaitsee Sääskisuolla, joka on rimpinen avosuo (Mutanen 2008). Suolla on pieniä metsäsaarekkeita ja suolampia, joista nimitys Sääskilammit tulee. 3.1 Yleinen geologinen kuvaus tutkimusalueelta Pudasjärven kompleksi rajoittuu idässä Koillismaan ja Kiannan arkeeisiin alueisiin sekä paleoproterotsooiseen Kainuun liuskejaksoon (kuva 1) (Sorjonen-Ward ja Luukkonen 2005). Pudasjärven kompleksin ja sen itäpuolella olevien alueiden välissä ovat paleoproterotsooiset Hirvaskosken ja Oulujärven hiertovyöhykkeet. Lounaassa ja luoteessa pohjakompleksi häipyy paleoproterotsooisten sedimenttisten ja vulkaanisten kivien alle. Pudasjärven kompleksi tunnetaan heikosti mm. huonosti paljastuneen kallioperänsä takia. Kompleksi koostuu suurimmaksi osaksi arkeeisista gneisseistä ja granitoideista. Alueella esiintyy myös Oijärven N-S-suuntainen vihreäkivivyöhyke. 5
Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti ja siellä esiintyvien alkalirikkaiden intruusioiden sijainnit rajattuina. Sääskilampien alkalikivikompleksi sijaitsee punaisella rajatulla Sääskisuolla. Kallioperäkarttaa 1:1 000 000 muokattu GTK:n aineston pohjalta Geologian tutkimuskeskus 1997. Noin 20 km:n säteellä Ranuan kirkonkylältä on magneettisia anomalioita, joiden aiheuttajiin kuuluu piippumaisia ja juonimaisia, magnetiittipitoisia intrusiivisia magmakiviä, alkalikiviä, silikokarbonatiitteja, syeniittejä, ferropikriittejä, komatiittisarjan serpentiniittejä, magnetiittipitoisia plagioklaasihornblendiitteja ja yksi mafis-ultramafinen juonikompleksi (Mutanen 2008). Intruusioiden sivukivet ovat arkeeisen gneissikompleksin kiviä, etupäässä dioriitteja. Sääskilampien intruusiota ympäröi dioriitti, jota kutsutaan myös Ranuan dioriitiksi (Mutanen 2008). Korkean magneettisen tason alueilla (Eläinpuisto-Kivijärvi) dioriitti on lohkarehavaintojen mukaan tummaa, biotiittipitoista sarvivälkedioriittia. Dioriittipaljastumat Sääskilampien ja Ranuan kylän välillä ovat vaaleampia ja epämagneettisia. Pohjoisessa ja lännessä dioriitti tunnetaan vielä huonosti. Idässä 6
dioriitti ei ole kovin yhtenäinen, vaan siinä on arkeeiseen gneissikompleksiin kuuluvia amfiboliittijaksoja. Etelässä dioriitin kontakti gneissikompleksin kivien kanssa on magneettisella kartalla terävä. Ranuan alueen dioriitista on määritetty kaksi zirkonin kiteytymisikää: 2703 miljoonaa vuotta (Mutanen ja Huhma 2003) ja 2699 ± 10 miljoonaa vuotta (Lauri et al. 2011). Vaikka monet alueen tutkituista ultramafisista kivistä ja alkalikivi-intruusioista esiintyvätkin dioriittiympäristössä, dioriittien ja erilaisten ultramafiittien ja alkalikivien välille ei ole löytynyt luontevaa petrologista yhteyttä (Mutanen 2008). Dioriittia pilkkoo useat siirroslinjat, joista yksi katkaisee myös n. 180 km pitkän diabaasijuonen. Ranuan alueen intruusioita leikkaavat mm. erilaiset diabaasijuonet, gabrodiabaasijuonet, albiitti-kvartsipegmatiittijuonet, albitiittijuonet, albiitti-biotiittigraniittijuonet ja lamprofyyrit (Mutanen 2008). Alueella on myös trondhjemiittis-tonaliittisia kiviä ja graniittipegmatiitteja. Sääskilammeilla ja läheisellä Simontaipaleella ei ole havaittu alkalikiviä leikkaavia happamia juonia. Sen sijaan Sääskilammeilla massamainen, basalttinen ja deformoitumaton juoni leikkaa alueen syeniittejä, jotka ovat tektonisoituneita. Juonella on pienirakeiset jäähtymisreunukset, ja täten juoni on nuorempi kuin syeniitit. Toisaalta Simontaipaleella jacupirangiittissa oleva metadiabaasijuoni esiintyy murskalemaisesti, ja siinä on voimakasta feniittiytymistä, jolloin juoni olisi alkalikivikompleksia vanhempi. 7
3.2 Sääskilampien alkalikivikompleksin geologia Aiemmissa kairauksissa ja geofysikaalisissa mittauksissa alueella on selvinnyt, että Sääskilampien alkalikompleksi on maanpintaleikkaukseltaan soikio, jonka pituus on 1,3 km ja leveys 0,7 km (Mutanen 2008). Intruusio on muodoltaan piippumainen ja kaatuu kohti länsilounasta. Kerrosmaisen rakenteen ultramafinen ydin kaatuu kohti etelää n. 50 asteen kaateella. Intruusion muoto kartalla muuttui vain hieman tämän tutkimuksen tuloksien pohjalta. Kuvassa 2 on päivitetty geologinen kartta alkalikivikompleksista. Sääskilampien intruusio ei ole paljastunut, vaan vaihtelevan paksuinen (2,20 17,35 m) maapeite peittää kallion pinnan. Intruusion dioriittista sivukiveä on paljastuneena kompleksista pohjoiseen n. 80 m päässä (Mutanen 2008). Sivukivinä on myös arkeeisia gneissigraniitteja, sillä kompleksia reunustavassa feniittibreksiassa on havaittu ksenoliitteina ja ksenokrysteinä gneissigraniittiainesta. Intruusio katkaisee magneettisen juovan, jonka on arveltu johtuvan amfiboliittijaksoista. Kompleksia reunustaa heikosti magneettinen feniittikehä (feniitti ja feniittibreksia), jonka leveys on 60-170 m (Mutanen 2008). Feniittikehän leveys voi siis vaihdella paljonkin, ja siinä voi olla aukkoja (kuva 2). Feniittikehän ja intruusion ytimen välissä oleva epämagneettinen osuus koostuu albiittirikkaista syeniiteistä (larvikiitteja, nefeliini-kankriniittisyeniittejä, syeniittigneissejä ja -porfyyrejä, tasarakeisia syeniittejä ja vesuvianiittisyeniittejä) ja lopulta keskellä kompleksia on mafisia-ultramafisia kiviä, jotka aiheuttavat voimakkaan magneettisen anomalian (jacupirangiitti, melteigiitti, algarviitti ja ijoliitti). Alueella on aiemmin kairattu myös metadiabaasiin ja kankriniittijuoneen. Kompleksin pohjois- ja eteläreunalla on lisäksi matalan sähköisen ominaisvastuksen alueita, jotka voivat johtua joko savimineraaleista suonpohjalla tai alkalikompleksin mineralogiasta eli siellä esiintyvistä zeoliittimineraaleista. 8
Kuva 2. Sääskilampien intruusion geologinen kartta. Vanhat kairatut reiät ovat kolmenumeroisia ja uudet reiät ovat yksi- tai kaksinumeroisia. Kairareiät R9, R15 ja R17 eivät välttämättä ole feniittejä, vaikka ne sijoittuvat aiemmin arvioidulle feniittikehälle. 9
4. TUTKIMUSAINEISTO JA -MENETELMÄT Geologian tutkimuskeskus kairasi kevättalvella 2013 Sääskilampien alueella 31 lyhyttä, lähes pystyä kairareikää. Reikien syvyydet vaihtelevat 8,20 metristä 26,20 metriin maapaksuuksien vaihdellessa 2,20 metristä 17,35 metriin. Tässä työssä kairareikien tunnusnumero on lyhennetty alkuperäisestä. Esim. S4442013R1 on R1. Taulukossa 1 on esitetty reikien kairaustiedot ja kuvassa 2 reikien sijainnit kartalla. Käytetty koordinaattijärjestelmä on EUREF FIN TM35FIN. Kairasydämistä on tehty kiillotettuja ohuthieitä 13 kappaletta ja myöhemmin tämän tutkimuksen alettua ohuthieitä on tehty vielä 5 kpl lisää rei'istä, joista ei ole aiemmin tehty ohuthiettä. Geologian tutkimuskeskuksen erikoistutkija Olli Sarapää on raportoinut kairareiät, ja niistä on otettu kuvat sekä kuivina että märkinä. Taulukko 1. Reikien kairaustiedot ja tehdyt ohuthieet. Reikä, no. x (itä) y (pohjoinen) Suunta Kulma Syvyys, m Maata, m Hie, kpl S4442013R1 471668,74 7324453,91 180 80 17,2 7 S4442013R2 471856,66 7324328,96 180 80 14 3,9 2 S4442013R3 471981,61 7324328,96 180 80 26,2 17,35 1 S4442013R4 472106,56 7324328,96 180 80 22,4 11,15 2 S4442013R5 471418,84 7324204,01 30 80 17,3 8,6 S4442013R6 472168,53 7324204,01 180 80 16,7 6,8 1 S4442013R7 472373,45 7324285,98 180 80 20,25 10,5 2 S4442013R8 471418,84 7323954,11 230 80 17,3 6,3 S4442013R9 471543,79 7323954,11 230 80 13,6 3,1 S4442013R10 472168,53 7323954,11 180 80 17,25 6,8 1 S4442013R11 472418,43 7323954,11 180 80 15,8 5,2 S4442013R12 472088,57 7323811,17 180 80 19,2 7,85 1 S4442013R13 472356,46 7323829,16 180 80 13,9 5,15 1 S4442013R14 471418,84 7323704,21 180 80 15,2 4,7 S4442013R15 471543,79 7323704,21 180 80 16,1 5,6 S4442013R16 471668,74 7323704,21 180 80 14,1 2,8 1 S4442013R17 472043,59 7323704,21 180 80 19,45 8,2 2 S4442013R18 472293,48 7323704,21 180 80 15,8 5 S4442013R19 471481,81 7323579,26 180 80 16,2 4,8 S4442013R20 472356,46 7323579,26 180 80 15 4,6 S4442013R21 471418,84 7323454,31 180 80 17,3 6,7 1 S4442013R22 471543,79 7323454,31 180 80 18,5 7,6 S4442013R23 471606,76 7323329,36 180 80 15,9 4,8 S4442013R24 471856,66 7323329,36 180 80 15,9 4,9 1 S4442013R25 472106,56 7323329,36 180 80 13,55 2,2 S4442013R26 471418,84 7323204,41 180 80 18,5 6,7 1 S4442013R27 471543,79 7323216,41 180 80 16 3,7 S4442013R28 471793,69 7323204,41 180 80 14,2 3,65 S4442013R29 471981,61 7323079,46 180 80 16,6 4,8 1 S4442013R30 472106,56 7323079,46 180 80 18,1 7,2 S4442013R31 471668,74 7324454,91 360 90 8,2 6,95 yht 515,7 10
Kaikista kairasydämistä on tehty kokokivianalyysit Labtium Oy:ssä seuraavanlaisesti: monialkuainemääritys XRF-tekniikalla (menetelmätunnus 175X), hivenalkualkuaineiden määritys ICP-MS-tekniikalla (menetelmätunnus 307M), alkuainemääritys GFAAS-tekniikalla (menetelmätunnus 521U) ja hiilen määritys hiilianalysaattorilla (menetelmätunnus 811L). Analyysimenetelmien määritysrajat ja analysoidut alkuaineet näkyvät taulukossa 2. Analyysejä on tehty yhteensä 134 kpl pääasiassa 2-3 metrin näytevälillä. Taulukko 2. Analyysimenetelmien määritysrajat Labtium Oy:n mukaan. Arvot on ilmoitettu ppm:na ellei toisin ilmoiteta. Menetelmätunnus: 175X Menetelmätunnus: 307M Menetelmätunnus: 521U alkuaine määritysraja alkuaine määritysraja alkuaine määritysraja Al 100 As 0,5 Au 0,0005 As 20 Ba 20 Pd 0,005 Ba 30 Be 1 Te 0,002 Bi 30 Bi 0,1 Ca 30 Cd 0,1 Ce 30 Co 5 Menetelmätunnus: 811L Cl 60 Cr 4 alkuaine määritysraja Cr 20 Cu 2 C 0,05% Cu 20 Li 10 Fe 100 Mo 0,5 Ga 20 Ni 4 K 30 Pb 10 La 30 Rb 1 Mg 200 Sb 0,1 Mn 60 Sn 2 Mo 10 Ti 50 Na 500 Tl 0,1 Nb 7 V 5 Ni 20 Zn 5 P 60 Ce 0,5 Pb 20 Dy 0,05 Rb 10 Er 0,05 S 60 Eu 0,02 Sb 100 Gd 0,05 Sc 20 Ho 0,01 Si 100 La 0,3 Sn 20 Lu 0,01 Sr 10 Nd 0,3 Th 10 Pr 0,05 Ti 30 Sc 0,3 U 10 Sm 0,05 V 30 Tb 0,01 Y 7 Th 0,1 Zn 20 Tm 0,05 Zr 10 U 0,05 Y 0,2 Yb 0,1 11
Kiillotetut ohuthieet on tutkittu polarisaatiomikroskoopilla ja valikoiduista mineraaleista on tehty EMP-analyysejä. Analyysit on tehty Oulun yliopiston Mikroskopian ja nanoteknologian keskuksen Jeol JXA-8200 -röntgenmikroanalysaattorilla. Analysaattorin kiihdytysjännite on ollut 15 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus 15 na ja elektronisäteen halkaisija pääasiassa 10 µm. Pienissä kohteissa on käytetty 5 µm:n läpimittaa. Diagrammit ja kuvaajat on tehty useimmiten MinPet-ohjelmalla. 5. KIVIEN LUOKITTELU Tutkimuksen kivet on luokiteltu pääasiassa niiden geokemian perusteella. Sivukivet, feniitit, erilaiset juonet, intrudoituneet syeniitit sekä ultramafinen ydin on erotettu toisistaan vertailemalla kivien geokemiaa mm. variaatiodiagrammeilla, ja useimmissa tapauksissa kaksi trendiä on erotettavissa (kuva 3). Kivet muodostavat selvästi rautarikkaamman ja rautaköyhemmän sarjan. Tämän sekä ohuthietutkimusten perusteella tehtyjen havaintojen mukaan alempi, rautaköyhempi sarja koostuu sivukivistä (mm. dioriitista), joiden joukossa voi olla feniittiytyneitä kiviä, sekä muista Sääskilampien intruusioon kuulumattomista kivistä (esim. metadiabaasi). Sen sijaan myöhemmin intrudoituneet kivet muodostavat rautarikkaamman sarjan, jossa rauta- ja magnesiumrikkaimmat näytteet edustavat ultramafiitteja. De la Rochen et al. (1980) R1-R2-luokitteludiagrammissa kivilajit jaotellaan pääasiassa nefeliinisyeniitteihin ja muihin maasälvänsijaisia sisältäviin kiviin sekä erilaisiin gabroihin, dioriitteihin, jne. (kuva 4). Juonikivistä oranssit neliöt ovat metadiabaaseja ja mustat neliöt ovat erilaisia gabrojuonia. Sivukivet ovat enimmäkseen dioriitteja, mutta joukossa voi olla myös todennäköisesti gneissigraniitteja (kuva 4, violetti neliö). Feniitti ja feniittibreksia sijoittuvat luokittelussa nefeliinisyeniittien joukkoon, mutta kuvassa 3 ne sijoittuvat joko sivukivien joukkoon tai nefeliinisyenittien ja sivukivien välille. 12
Kuva 3. FeO tot vs. MgO diagrammi, jossa on näkyvissä kaksi päätrendiä. Katkoviivalla rajattu alue on pääasiassa intruusion kiviä ja yhtenäisellä viivalla rajattu alue sivukiviä. Kuvassa käytetään samoja symboleita kuin kuvassa 4. Kuva 4. Kivien luokittelu de la Rochen et al. (1980) R1-R2-diagrammilla. 13
Samasta kairasydämestä tehdyt analyysit (1-8 kpl) ovat useimmiten koostumukseltaan homogeenisia, mutta joissain tapauksissa osa analyyseistä voi poiketa muista ja esim. näkyä kuvassa 3 eri sarjassa. Tällöin kyse on yleensä kiveä leikkaavasta juonesta. Samassa kairareiässä voi mahdollisesti olla myös sekä feniittiytyneitä kiviä että intrudoituneita kiviä. Eri värikoodein merkityt analyysit onkin yhdistelty samanlaisen geokemian perusteella, ei niinkään reikäkohtaisesti. Feniittibreksia on tosin esitetty kuvassa 3 yhdellä symbolilla (salmiakkikuvio), vaikka kivilajin kemiallinen koostumus onkin hyvin vaihteleva. Myös normatiivisen nefeliinin tai kvartsin esiintyminen on otettu huomioon kiviä luokitellessa. Sivukivet (mm. dioriitit) ja muut Sääskilampien intruusioon kuulumattomat kivet esiintyvät kokonaan kairareissä R1, R5, R8 ja R17-R31. Intruusion kiviin puolestaan kuuluvat selkeästi kokonaan kairareikien R3, R4, R6, R10-R14 ja R16 kivet. R2, R7, R9 ja R15 ovat hieman ongelmallisempia sijoittaa sellaisenaan kokonaan kumpaankaan luokkaan. R2 on hyvinkin breksioitunut ja sisältää alkalikivikappaleita. Kuvassa 3 näkyy, että R2:n analyysit (salmiakkisymboli) ovat hyvin vaihtelevia. Ulkomuodoltaan kivi vastaa parhaiten Mutasen (2008) kuvailemaa feniittibreksiaa, joten kivi kuvataan feniittibreksian yhteydessä. R7:ssa on sekä intrudoitunutta kiveä että feniittiytynyttä sivukiveä. Kairasydänkuvassa näkyy selkeä raja näiden kahden kivilajin välillä. Myös R9:ssä voi olla sama tilanne, vaikka raja ei näytäkään yhtä selkeältä. R15:sta kuvista erottuvat sen sijaan selkeästi tummemmat kiveä leikkaavat juonet. Kuvassa 3 (musta ympyrä) yksi näistä kolmesta juonesta sijoittuu rautarikkaampien intrudoituneiden syeniittien joukkoon, kun taas kuvassa 4 tämä juoni sijoittuu syenodioriitteihin. Muut R15:sta juonet ovat gabrojuonia. R15 sijoittuu kartalla lähelle intruusiota, joten kivi on mahdollisesti feniittiytynyt. 14
6. PETROGRAFIA 6.1 Sivukivet Makroskooppisesti tarkasteltuna tämän tutkimuksen sivukivet vaikuttavat pääasiassa melko suuntautumattomilta ja homogeenisilta (kuvat 5 ja 6). Osa kivistä voi tosin olla gneissimäisiä ja suuntautuneita (gneissigraniitti). Väriltään kivet ovat harmaita, ja niissä voi olla vaaleanpunertavia maasälpärakeita sekä vaaleita leikkaavia juonia (kuva 5). R15:ssa ja R21:ssä on myös tummia leikkaavia juonia (kuva 5). Osassa näkyy kloriittiutumista ja epidoottiutumista. Ohuthieitä on kairasydämistä R17, R21, R24, R26 ja R29, joista R21:sen ohuthie on kiveä leikkaavasta tummemmasta juonesta, joten se kuvataan toisessa kappaleessa myöhemmin. Kuva 5. Kairasydänkuva sivukivestä, jossa on sekä tummia että vaaleita leikkaavia juonia. 15
Kuva 6. Skannattu kuva sivukiven ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R24 (9,10 m) 6.1.1 Sivukivien ohuthiekuvaukset Sivukivet ovat hieissä hieno-keskirakeisia ja melko tasarakeisia (kuva 6). Välillä maasälvät ja kvartsi tosin muodostavat hajarakeita. Päämineraalit ovat kvartsi, plagioklaasi ja muut maasälvät, biotiitti ja amfiboli. Aksessorisia mineraaleja ovat apatiitti, titaniitti, epidootti, zirkoni, usein myös karbonaatti (todennäköisesti kalsiitti), kuparikiisu, magnetiitti, rikkikiisu, hematiitti, arseenikiisu ja ilmeniitti. Kvartsin määrä vaihtelee parista prosentista jopa 20 prosenttiin. Useimmiten kvartsia on 10-15 %. Eniten kvartsia on kairasydämen R29 ohuthieessä. Rakeet ovat vierasmuotoisia, aaltosammuvia, ja niissä on fluidisulkeumia sekä jonoina että yksittäisinä sulkeumina. Kvartsi on puhtaan näköistä verrattuna esim. maasälpiin. Kvartsi voi esiintyä uudelleenkiteytyneinä raerykelminä, joissa rakeet ovat tiiviisti toistensa vieressä. Raeryppäät ovat kooltaan useita millimetrejä. Yksittäiset kvartsirakeet ovat suurimmillaan 1 mm:n luokkaa ja usein paljon tätä pienempiä. 16
Maasälpärakeet ovat usein hieman muita rakeita suurempia, halkaisijaltaan 1-3 mm ja muuttuneen näköisiä. Rakeissa voi olla myös mineraali- ja fluidisulkeumia. Hajarakeet voivat olla muuttuneita, jolloin on hankala sanoa pelkkien tekstuurien perusteella mitään koostumuksesta, tai rakeissa ei muuten vain näy mitään kaksostumista tai muuta erottavaa piirrettä. Ohuthieestä riippuen rakeet ovat muuttuneita joko keskeltä tai muuttuminen rajoittuu rakeiden reunoille. Maasälpärakeissa voi näkyä esim. plagioklaasille tyypillinen albiittilain mukainen kaksostuminen ja mikrokliinille ominainen ristikkorakenne ( tartan twinning). Plagioklaasi on vallitseva maasälpä. Hienorakeisessa massassa ja suurempien rakeiden väleissä olevat pienet maasälpärakeet ovat todennäköisesti albiittia. Rakeet ovat hyvin pieniä, kooltaan <0,1 mm, ja ainakin perusmassassa tiiviisti toisissaan kiinni olevia. Nämä pienet rakeet ovat joskus sumuisen näköisiä, mutta useimmiten kuitenkin paljon kirkkaampia ja puhtaampia kuin suuremmat maasälpärakeet. Biotiitin määrä ja raekoko vaihtelee paljon. Enimmillään biotiittia on parikymmentä prosenttia, ja kooltaan rakeet ovat halkaisijaltaan jopa 2 mm, mutta yleensä <0,5 mm. Väriltään biotiitti voi olla hyvinkin tummanruskeaa, mutta valtaosa rakeista on väriltään vaaleanruskeita tai ruskeita. Biotiitti voi esiintyä suuntautuneina, jonomaisina osioina, yksittäisinä rakeina siellä täällä tai omina raeryppäinään. Rakeet voivat olla paikoin rikkonaisia ja vääntyneitä. Amfiboli on pleokroisesti vaihtuvaa värin ollessa vaaleanruskean, metsänvihreän ja sinertävänvihreän välillä. Mineraali esiintyy usein yhdessä biotiitin kanssa. Amfibolirakeista voi paikoin havaita toisiaan leikkaavat lohkosuunnat n. 60 ja 120 asteen kulmassa. Rakeet vaihtelevat ohuthieestä riippuen omamuotoisista vierasmuotoisiin. Ne voivat olla reikäisiä, ja joskus niissä voi näkyä vyöhykkeellisyyttä. Amfibolirakeet ovat kooltaan useimmiten <1 mm. Amfibolin määrä vaihtelee muutamasta yksittäisestä rakeesta jopa 20 prosenttiin. Kairasydämessä R29 amfibolirakeet voivat olla hyvinkin suuria, jopa 5 mm pituussuunnassaan, ja rikkonaisia. 17
Apatiittirakeet ovat osittain omamuotoisia ja kooltaan pituussuunnassaan <0,5 mm. Rakeissa on paikoin fluidisulkeumia, ja pienet epidoottikiteet voivat ympäröidä apatiittirakeita. Apatiittia ei ole kovin paljoa, ja kairasydämen R29 ohuthieessä ei ollenkaan. Titaniitti esiintyy omina raerykelminään, joissa rakeet ovat vierasmuotoisia, tai osittain omamuotoisina yksittäisinä rakeina. Raeryppäillä on paikoin selkeä tummempi reunus. Suurimmat rykelmät ovat kooltaan 1 mm:n luokkaa, mutta usein kuitenkin reilusti alle tämän. Yksittäiset, osittain omamuotoiset rakeet ovat kooltaan jopa 0,5 mm, mutta useimmiten kuitenkin reilusti pienempiä. Titaniitti esiintyy yleensä tummien mineraalien kanssa (biotiitti ja amfiboli), eikä sitä ole apatiitin tapaan kovin paljoa. Väritön tai hieman kellertävä/vihertävä epidootti esiintyy hyvinkin pieninä rakeina (<0,1 mm) sekä suurempina (<1 mm) rakeina siellä täällä tai juonina. Rakeet ovat usein vierasmuotoisia ja rikkoutuneita. Reiässä R29 epidoottirakeet ovat osittain omamuotoisia. Zirkonia on muutamia kappaleita lähes jokaisessa ohuthieessä. Rakeet ovat usein osittain omamuotoisia ja rikkoutuneita (Kuva 7). Suurin zirkonirae on kooltaan 0,5 mm, mutta usein ne ovat pienempiä, alle 0,1 mm. Kuva 7. Mikroskooppikuva rikkoutuneesta zirkonirakeesta. Kuvissa on myös mm. amfibolia (vihreät mineraalit), biotiittia ja maasälpiä. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,2 mm. Ohuthie 1316912. 18
Karbonaattia on hieissä vain vähän. Rakeet esiintyvät maasälpien ja kvartsin joukossa. Kooltaan karbonaattirakeet ovat pieniä, usein 0,1-0,2 mm, ja osittain omamuotoisia tai vierasmuotoisia. Opaakkeja mineraaleja on vähän ja usein ne ovat pieniä. Mineraalit vaihtuvat paljonkin ohuthieen mukaan. Yleistäen sivukivissä esiintyy usein pienirakeista kuparikiisua, jonka kanssa tai erikseen magnetiittia ja rikkikiisua. Lisäksi on pienirakeista ilmeniittiä titaniitin sisällä, hematiittia esim. biotiitissa lamelleina ja arseenikiisua, jossa voi olla rautaoksidisuotaumia. Rakeet ovat kooltaan usein alle 0,1 mm, mutta joskus voi olla suurempiakin (0,5 mm) rakeita. 6.2 Feniitti ja feniittibreksia Tässä tutkimuksessa feniiteistä on vain yksi ohuthie kairareiästä R7 ja feniittibreksiasta kaksi ohuthiettä kairareiästä R2. Mutanen (2008) on jaotellut feniitit happamiin leukosyeniitteihin sekä emäksisiin alkaligabromaisiin feniitteihin. Lisäksi Sääskilammeilla voi olla porfyyrisiä feniittejä sekä feniittien seassa olevia tummia alkaligabroja ja massamaisia syeniittejä (Mutanen 2008). Tämän tutkimuksen feniitti ja feniittibreksia ovat syeniittisiä (kuva 4). 6.2.1 Feniitin ohuthiekuvaus Feniitti on melko tasarakeinen ja siinä on ohuita vaaleita juonia (kuvat 8 ja 9). Feniitin päämineraalit ovat albiitti, muut maasälvät (jotka ovat mahdollisesti muuttuneet albiitiksi), amfiboli ja biotiitti. Aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti, apatiitti, kalsiitti, zirkoni ja kuparikiisu. Muuttumattomiin sivukiviin verrattuna feniitissä ei ole kvartsia eikä epidoottia. Myöskin opaakkeja mineraaleja feniitissä on hyvin vähän ja nekin pieninä rakeina (kuparikiisu). 19
Kuva 8. Kairasydänkuva feniitistä, jossa on ohuita vaaleita juonia. Feniittiytynyt kivi on vihreiden nuolten osoittamalla alueella. Kuva 9. Skannattu kuva feniitin ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R7 (17,00 m) 20
Albiitti esiintyy perusmassassa pieninä rakeina. Rakeet ovat utuisen näköisiä ja paikoin granuloituneen oloisia. Ohuthieessä on myös albiittirakeita suurempia (kooltaan n. 1-2 mm) muita maasälpärakeita, kuten albiittikaksostunutta plagioklaasia ja pertiitiltä näyttävää maasälpää. Nämä muut maasälpärakeet ovat muuttuneita ja sisältävät useita pieniä mineraalisulkeumia. Muuttuminen rajoittuu usein rakeiden keskiosiin (kuva 10). Plagioklaasi on todennäköisesti muuttunut koostumukseltaan albiittiseksi samalla, kun itse kivi on muuttunut syeniittiseksi kiven altistuessa mm. Na-pitoiselle fluidille. Kuva 10. Mikroskooppikuva keskustastaan muuttuneesta plagioklaasista. Kuvissa on lisäksi vasemmalla kalsiittia, ylhäällä biotiittia ja alhaalla sekä alaoikealla amfibolia. Värittömät mineraalit ovat albiittia tai muita maasälpiä. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316906. Amfiboli on kalsium-amfibolia ja hyvin samankaltaista sivukivien amfibolin kanssa (kuva 11). Rakeet ovat omamuotoisia tai osittain omamuotoisia ja kooltaan yleensä alle 1 mm. Amfibolirakeet ovat usein rikkonaisia, reikäisiä, sisältävät mineraalisulkeumia (esim. apatiitti, kalsiitti) ja ovat muuttuneita. 21
Kuva 11. Mikroskooppikuva amfibolirakeista feniitissä. Kuvissa lisäksi maasälpiä sekä biotiittia oikeassa ylänurkassa. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,3 mm. Ohuthie 1316906 Biotiittia esiintyy kauttaaltaan ympäri ohuthiettä pieninä rakeina (<0,5 mm). Biotiitti voi myös muodostaa useammasta rakeesta koostuvia raeryppäitä. Titaniittia esiintyy hieessä melko paljon hyvin pieninä osittain omamuotoisina tai vierasmuotoisina rakeina usein tummien mineraalien (biotiitti, amfiboli) yhteydessä. Ohuthieessä on myös muutama suurempi raekasauma (kooltaan n. 0,3 mm). Näissä raekasaumissa titaniitti on vierasmuotoista. Apatiitti on osittain omamuotoista tai omamuotoista ja kooltaan suurimmillaankin vain n. 0,3 mm pituussuunnassaan. Apatiittirakeita esiintyy kauttaaltaan hieessä, usein myös toisissa mineraaleissa sulkeumina. Kalsiitti on vierasmuotoista ja jakaantunut ohuthieessä hyvin epätasaisesti välillä puuttuen kokonaan näkökentästä ja välillä sitä on n. 2 %. Kooltaan rakeet ovat alle 0,5 mm. Zirkonia on pieninä rakeina pleokroisen kehän perusteella biotiitissa sekä muutamina suurempina rakeina tummien mineraalien joukossa. Suurin näistä rakeista on pituussuunnassaan kooltaan lähes 0,5 mm. 22
6.2.2 Feniittibreksian ohuthiekuvaukset Kairareikä R2 on feniittibreksiaa, jossa on eri koostumuksellisia ja -kokoisia alkalikivikappaleita albiittirikkaassa iskoksessa (kuvat 12 ja 13). Kivi on vihertävää ja hyvin heterogeenista pyöristyneiden breksiakappaleiden koon vaihdellessa muutamasta millimetristä 10 cm:iin. Erilaiset kivikappaleet ovat yleensä pienirakeisia ja ultramafisia (kuva 13). Sääskilammeilla esiintyvässä feniittibreksiassa voi olla myös sarvivälkepitoisia ultramafisia, happamia ja syeniittisiä, mikrogabroja ja pienirakeisia tai albiittifyyrisiä vaaleita murskaleita (Mutanen 2008). Kuva 12. Kairasydänkuva feniittibreksiasta. 23
Kuva 13. Skannattu kuva feniittibreksian ohuthieestä, jossa on ultramafinen kivikappale. Ohuthie kairasydämestä R2 (13,70 m) Kairasydämestä R2 on kaksi ohuthiettä, joista toisessa on ultramafista kappaletta ja toisessa kvartsirikasta kappaletta. Breksian perusmassan muodostaa hieissä albiitti, mahdolliset muut maasälvät, egiriini-augiitti, augiitti ja joskus amfiboli. Aksessorisia mineraaleja ovat molemmissa hieissä apatiitti ja titaniitti ja vaihdellen kuparikiisu, ilmeniitti, magneettikiisu, mahdollinen hematiitti, arseenikiisu, rikkikiisu ja magnetiitti. Raekoko vaihtelee paljon. Ultramafinen kappale koostuu biotiitista, augiitista ja vähemmissä määrin todennäköisesti albiitista. Mukana on myös apatiittia. Vaaleassa kappaleessa on kvartsihajarakeita. Makroskooppisesti tarkasteltuna maasälpähajarakeet ovat vaaleanpunertavia. Hieissä albiitti on osana iskosta sekä muodostaa hajarakeita. Pienet albiittirakeet ovat kirkkaita. Hajarakeet ovat kooltaan <2 mm, ja joitain rakeita ympäröi pienempien rakeiden joukko. Albiitti voi muodostaa myös raekasaumia. Muissa hajarakeissa näkyy mm. 24
mikrokliinille ominaista ristikkorakennetta ja plagioklaasin albiittikaksostumista. Joskus hajarae koostuu pienistä liistakkeisista albiittirakeista. Maasälpähajarakeet ovat usein keskustastaan muuttuneita ja sisältävät pieniä mineraalisulkeumia (esim. augiitti, biotiitti). Egiriini-augiitti esiintyy ympäri hiettä osittain omamuotoisina rakeina, joista suurimmat ovat kooltaan noin 0,5 mm. Suurimmat rakeet ovat rikkonaisia. Mineraali muodostaa myös maasälpien tapaan suurempia hajarakeita, jotka koostuvat useammasta pienestä rakeesta (kuva 14). Suurin raekasauma on kooltaan 5 mm pituussuunnassaan, mutta useimmiten ne ovat 1-2 mm luokkaa. Suurimmat rakeet ovat raekasauman keskellä. Kyseessä on todennäköisesti uudelleenkiteytyminen. Egiriini-augiitin väri vaihtelee toisessa ohuthieessä vaaleanruskean, oliivinvihreän ja vihreän välillä, ja toisessa kellertävän vihreän ja vihreän välillä. Rakeet voivat olla vaihtelevasti ja epäsymmetrisesti vyöhykkeellisiä. Kuva 14. Mikroskooppikuva egiriini-augiittirakeista koostuvasta hajarakeesta. Ympäröivät pienikokoiset mineraalit ovat todennäköisesti albiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,3 mm. Ohuthie 1316903. Augiitti on usein vyöhykkeellistä, ja rakeita reunustaa erivärinen augiitti- tai egiriiniaugiittireunus. Suurimmat rakeet ovat kooltaan lähes 2 mm, mutta usein n. 0,5 mm. Väriltään augiitti on vaaleaa, hieman kellertävää tai violetin sävyistä. Toisessa ohuthieessä augiittia on lähinnä ultramafisen kappaleen ympäristössä. Osassa augiittirakeista on yksinkertaista kaksostumista (kuva 15). 25
Kuva 15. Mikroskooppikuva kaksostuneesta augiittirakeesta. Ympärillä pieniä augiitti- tai egiriini-augiittirakeita sekä maasälpärakeita. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316903. Amfibolia on vain ohuthieessä, jossa on vaalea kivilajikappale, ja siinäkin hyvin vähän. Väriltään amfiboli vaihtelee vaaleanruskean, sinertävänvihreän ja harmahtavan välillä. Rakeet ovat osittain omamuotoisia ja kooltaan useimmiten alle 0,5 mm. Joitain suurempiakin, n. 1 mm kokoisia, rakeita esiintyy, ja tällöin ne ovat usein rikkonaisia ja esiintyvät egiriini-augiitin ja augiitin ympärillä. Amfibolia on usein kvartsirakeiden vierellä niitä reunustaen. Vaaleassa kivilajikappaleessa oleva kvartsi esiintyy raekasaumina, jotka koostuvat useammasta pienemmästä kvartsirakeesta. Kooltaan raekasaumat ovat <2 mm, kuten maasälpähajarakeetkin. Kvartsi on aaltosammuvaa, ja rakeissa on fluidisulkeumajonoja. Ultramafinen kivilajikappale on hienorakeinen. Kappaleessa esiintyvää biotiittia on myös kappaleen reunamilla ja sen ulkopuolella suurempina (0,2 mm) rakeina. Jotkut rakeista ovat väriltään vihertäviä, ja muutamassa näkyy todennäköisesti zirkonin aiheuttama tumma pleokroinen kehä. Kappaleessa esiintyvät augiitti, albiitti ja apatiitti ovat myös todella pieniä raekooltaan. Kappaletta reunustavalla vyöhykkeellä esiintyy myös titaniittia biotiitin yhteydessä, ja apatiittirakeet ovat suurempia kuin perusmassassa. 26
Titaniitti on rusehtavaa ja vierasmuotoista. Titaniitti esiintyy useimmiten raekasaumina, jotka ovat kooltaan <0,3 mm. Myös yksittäisiä pieniä rakeita on. Apatiittia on vain vähän, ja rakeet ovat pieniä, n. 0,2 mm. Apatiitti on omamuotoista tai osittain omamuotoista. Osa rakeista on väriltään hieman rusehtavia tai punertavia. Ohuthieessä on myös yksittäisiä, erilaisia mineraaleja, joita on hankala tunnistaa lähinnä niiden pienen koon vuoksi. Opaakeista mineraaleista pienirakeista kuparikiisua esiintyy ympäri hiettä. Ilmeniitti esiintyy usein titaniitin sisällä. Siellä täällä on myös esim. erilaisissa raoissa esiintyvää ja joskus hapettuneelta vaikuttavaa magneettikiisua, mahdollista hematiittia, arseenikiisua, rikkikiisua ja magnetiittia. 6.3 Metadiabaasi ja muut leikkaavat juonet Kairareikä R22 edustaa kokonaan basalttista diabaasijuonta. Kivi on vihertävänharmaa, hienorakeinen, homogeeninen ja massamainen (kuva 16). Diabaasista ei ole ohuthiettä, mutta Mutanen (2008) on havainnut kiven koostuvan albiittisesta plagioklaasista ja vihreästä sarvivälkkeestä, jossa on relikteinä augiittia sekä vähemmissä määrin karbonaattia, titaniittia, apatiittia, kuparikiisua, rikkikiisua ja arseenikiisua. Mutanen (2008) on lisäksi todennut diabaasin olevan uraliittiutunut. 27
Kuva 16. Kairasydänkuva metadiabaasista. Sivukiviä leikkaavia tummia juonia on kairasydämistä otettujen kuvien perusteella kairasydämissä R15 ja R21 sekä syeniittejä leikkaavia tummia juonia on kairasydämessä R16. Vaaleista juonista ei ole analyysejä eikä ohuthieitä. Mutasen (2008) mukaan feniiteissä voi olla kvartsi-maasälpäjuonia, pegmatiittijuonia ja graniittijuonia. Kairasydämissä R15 ja R16 juonet erottuvat selvästi muusta kivestä, kun taas R21:ssä juonet vaikuttavat enemmän muuhun kiveen vaihettuvilta (kuva 5). Ohuthieitä on vain yksi kairasydämestä R21. Tummat juonet ovat erilaisia gabroja. 6.3.1 Tumman juonen ohuthiekuvaus Juonikivi on tumma ja väriltään vihertävä (kuva 5). Kivi on keskirakeinen ja melko tasarakeinen (kuva 17). Silloin tällöin maasälpärakeet tosin voivat olla suurempia kuin amfibolirakeet. Nämä kaksi mineraalia dominoivat hieessä. Hieen halkaisee n. 1,5 mm leveä juoni (kuva 17), joka koostuu pääasiassa epidootista. Päämineraaleja ovat maasälvät (mm. plagioklaasi), amfiboli ja biotiitti. Aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti, apatiitti, kalsiitti, epidootti, ilmeniitti, kuparikiisu ja mahdollisesti hematiitti. 28
Kuva 17. Skannattu kuva tummasta juonesta ja sitä halkovasta epidoottijuonesta koostuvasta ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R21 (12,30 m) Maasälpärakeet ovat hyvin muuttuneita, ja onkin hankala sanoa tekstuurien puolesta, mitä maasälpää on kyseessä. Monessa rakeessa tosin näkyy plagioklaasin albiittikaksostusta sekä joissain näkyy yksinkertaista carlsbad kaksostusta. Kooltaan rakeet vaihtelevat parin mm molemmin puolin. Ohuthieessä on myös pienempiä maasälpärakeita, jotka todennäköisesti ovat albiittia. Myös nämä rakeet ovat paikoin muuttuneita. Nämä pienet rakeet esiintyvät pääasiassa hiettä leikkaavassa juonessa ja sen reunoilla. Amfibolit ovat tuttuun tapaan sinivihreän, metsänvihreän ja vaaleanruskean värisiä. Rakeet ovat vierasmuotoisia, hieman sälömäisiä, ja joistain on havaittavissa kaksi leikkaavaa lohkosuuntaa. Kooltaan rakeet ovat usein 1-2 mm, mutta myös tätä pienempiä rakeita on. Rakeissa voi olla reikiä ja ne ovat hyvin muuttuneita. Biotiitti esiintyy useimmiten yhdessä amfibolin kanssa. Biotiittirakeet muodostavat myös pari ohutta juonta, joissa biotiitit vaikuttavat litistyneiltä. Suurimmat biotiittirakeet ovat kooltaan n. 0,5 mm. Biotiittia on hieessä vain muutama prosentti. 29
Titaniitti on rusehtavaa ja esiintyy usein useamman rakeen kasaumana. Myös yksittäisiä osittain omamuotoisia rakeita on. Yleensä titaniitti esiintyy yhdessä tummien mineraalien kanssa. Apatiittia esiintyy yksittäisinä rakeina siellä täällä. Rakeet ovat osittain omamuotoisia. Karbonaattia, todennäköisesti kalsiittia, on muutamia rakeita. Rakeet ovat osittain omamuotoisia. Titaniitti-, apatiitti- ja kalsiittirakeet ovat kaikki kooltaan <0,5 mm. Hiettä leikkaavan juonen koostaa pääasiassa epidootti. Rakeet ovat vierasmuotoisia, ja suurin rae on kooltaan n. 0,2 mm. Epidoottia on myös yksittäisinä rakeina siellä täällä amfibolien ja maasälpien joukossa. Opaakit mineraalit ovat pieniä. Ilmeniittiä esiintyy titaniitin sisällä ja kuparikiisua on ohuthieessä siellä täällä. 6.4 Syeniitit Tässä tutkimuksessa syeniitteihin lukeutuu ohuthieitä kairasydämistä R3, R4, R6, R7, R12, R13 ja R16. Syeniitit ovat larvikiitteja, porfyyrisiä syeniittejä ja tasarakeisia syeniittejä. Sääskilammeilla on aiemmin raportoitu olevan myös nefeliinikankriniittisyeniittejä, syeniittigneissejä, syeniittigneissiporfyyrejä, vesuvianiittisyeniittejä, tummia syeniittiporfyyreitä, tummia syeniittejä ja nefeliinisyeniittejä (Mutanen 2008). Koostumukseltaan syeniitit ovat melkolailla samanlaisia, ja jaottelu niiden välillä tapahtuukin pääasiassa erilaisten rakenteiden ja tekstuurien perusteella. 6.4.1 Larvikiittien ohuthiekuvaukset Ohuthieet kairasydämistä R6 ja R16 edustavat larvikiitteja. Harmaa-vaalearaitaisissa kivissä on magmaattinen virtausrakenne ja melko suuntautuneita parin senttimetrin pituisia albiittiliistakkeita (kuvat 18 ja 19). Mutanen (2008) on todennut, ettei larvikiittinimitys ole petrografisesti kovin hyvä, sillä nämä kivessä esiintyvät magmavirtauksen suuntaiset maasälpäporfyyriliistakkeet ovat olleet alunperin Na-K-maasälpää ja muuttuneet albiitiksi. Voimakkaimmin muuttuneita larvikiitteja on nimitetty 30
metalarvikiiteiksi, ja paikoin kivi on tektonisoitunut larvikiittigneissiksi (Mutanen 2008). Kuva 18. Kairasydänkuva larvikiitista. 31
Kuva 19. Skannattu kuva larvikiitin ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R6 (13,40 m) Mikroskooppisesti tarkasteltuna kivi on hieno- ja tasarakeista, sillä albiittiliistakkeet koostuvat pienistä rakeista, eli albiitti on granuloitunut osaksi tai kokonaan. Näissä kahdessa ohuthieessä mineraalikoostumus vaihtelee siten, että molemmissa päämineraaleina ovat albiitti, biotiitti, amfiboli sekä aksessorisina mineraaleina titaniitti, apatiitti, zirkoni, ilmeniitti, kuparikiisu ja rikkikiisu. R6:ssa on päämineraalina edellisten lisäksi nefeliini, kankriniitti ja egiriini-augiitti, ja aksessorisina mineraaleina lisäksi zeoliittimineraali ja magneettikiisu. Sen sijaan R16:ssa on aksessorisina mineraaleina lisäksi karbonaattia ja magnetiittia. Kiveä kairasydämessä R6 voisi mineralogiansa puolesta kutsua myös nefeliinikankriniittisyeniitiksi. Kuten aiemmin kuvailtiin, albiitti muodostaa liistakkeisia, parinkin senttimetrin pituisia hajarakeita, joissa albiittirakeet ovat pieniä (0,2 mm), kirkkaita ja mosaiikkimaisia (kuva 20). Joissain rakeissa on havaittavissa yksinkertaista kaksostumista ja myös albiittikaksostuneita plagioklaasirakeita on. Nämä plagioklaasit ovat kuitenkin koostumukseltaan albiittisia. Myös mikrokliinimaista, pertiittimäistä, läikikästä ja useasta rakeesta koostuvaa maasälpää esiintyy pienten albiittirakeiden joukossa. Suurin tällainen maasälpärae on kooltaan 1,5 mm R6:ssa ja 4 mm R16:ssa. Mutanen (2008) 32
onkin maininnut raportissaan, että ristikkorakenteisia mikrokliinin pseudomorfeja voi olla kivessä todisteena mineraalin muuttumisesta. Maasälpärakeilta muuten näyttäviä, mutta isotrooppisia, zeoliittimineraaleja esiintyy albiitin joukossa. Kuva 20. Mikroskooppikuva albiittihajarakeesta. Ympärillä on mm. biotiittia, amfibolia ja näiden kanssa esiintyvää titaniittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,2 mm. Ohuthie 1316910. Biotiittirakeet ovat kooltaan jopa 1 mm, mutta usein <0,5 mm. Biotiitti esiintyy egiriiniaugiitin tai amfibolin kanssa, mutta myös albiittirakeiden joukossa voi olla pieniä rakeita. Joskus biotiitissa voi huomata pienen, todennäköisesti zirkonin aiheuttaman, pleokroisen kehän. Amfibolirakeet ovat osittain omamuotoisia molemmissa hieissä. R6:ssa rakeet ovat kooltaan 0,5 mm luokkaa, kun taas R16:ssa jopa puoli senttimetriä pituussuunnassaan. Väri vaihtelee vaaleanruskean, metsänvihreän ja sinertävänvihreän välillä feniiteissä esiintyvien amfibolien tapaan. Kuitenkin R6:ssa väri voi olla harmahtava ja koostumuskin täten erilainen (kuva 21). Samaisessa ohuthieessä amfibolia on huomattavasti vähemmän kuin R16:ssa. 33
Kuva 21. Mikroskooppikuva tummista amfibolirakeista, jotka reunustavat albiittirakeita. Suurimman osan kuvista täyttää biotiitti, jonka kanssa esiintyy egiriini-augiittia ja titaniittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,3 mm. Ohuthie 1316904. Esiintyessään kivessä egiriini-augiitti on biotiitin ja amfibolin seurassa. Rakeet ovat väriltään kellertävän vihreän ja vihreän välillä vaihtuvia, ja kooltaan biotiittirakeiden luokkaa. Egiriini-augiittirakeet ovat osittain omamuotoisia tai vierasmuotoisia ja suurimmat rakeet voivat olla rikkonaisia. Nefeliiniä esiintyy tasarakeisessa albiittimassassa halkaisijaltaan <0,5 mm olevina rakeina. Nefeliini on usein muuttunutta, ja rakeissa on pienen pieniä mineraalisulkeumia. Mutanen (2008) mainitsee raportissaan nefeliinin joskus muuttuneen jopa kokonaan vaaleanruskeaksi hydronefeliiniksi. Yksittäisten nefeliinirakeiden lisäksi mineraalia esiintyy myös omina raekasauminaan, jotka voivat olla jopa 3 mm pituisia (kuva 22). Raekasaumat todennäköisesti kertovat uudelleenkiteytymisestä. 34
Kuva 22. Mikroskooppikuva nefeliinihajarakeesta. Rakeen alapuolella pääasiassa albiittia ja yläpuolella biotiittia ja egiriini-augiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316904. Kankriniittia on usein vaaleiden ja tummien mineraaliseurueiden reunamilla muiden mineraalien väleissä. Myös pieniä yksittäisiä rakeita esiintyy albiittirakeiden joukossa. Kankriniittirakeet ovat vierasmuotoisia (kuva 23). Suurin rae on kooltaan lähes 2 mm, kun taas pienimmät rakeet ovat alle 0,5 mm. Kuva 23. Mikroskooppikuva vierasmuotoisesta kankriniittirakeesta. Rakeen ympärillä biotiittia, egiriini-augiittia ja albiittia. Keskellä kuvaa myös titaniittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316904. Molemmissa hieissä on titaniittia ja apatiittia melko runsaasti. Titaniitti esiintyy tummien mineraalien seurassa. Yksittäiset titaniittirakeet ovat useimmiten 35
omamuotoisia, ja raekasaumissa vierasmuotoisia. Suurimmat titaniittiraekasaumat ovat kooltaan 1 mm luokkaa yksittäisten rakeiden ollessa paljon pienempiä. Apatiittia esiintyy siellä täällä omamuotoisina ja alle 0,5 mm kokoisina rakeina. R16:ssa esiintyvät karbonaattirakeet (todennäköisesti kalsiitti) ovat kooltaan <0,3 mm. Opaakeista mineraaleista ilmeniittiä on titaniittirakeiden sisäosissa. Kuparikiisua esiintyy siellä täällä pieninä rakeina. R6:ssa kuparikiisun kanssa esiintyy usein magneettikiisua, ja rakeet voivat olla 0,5 mm:n kokoisia. Sen sijaan R16:ssa kuparikiisun kanssa on magnetiittia ja myös rikkikiisua, joita molempia on omina yksittäisinä rakeinaankin. R6:ssa on myös rikkikiisua. Opaakit mineraalit keskittyvät usein tummien mineraalien joukkoon ja varsinkin titaniittiin. 6.4.2 Porfyyristen syeniittien ohuthiekuvaukset Ohuthieet kairasydämistä R12 ja R13 edustavat porfyyrisiä syeniittejä (kuvat 24 ja 25). Sääskilammeilla on aiemmin raportoitu olevan porfyyrisistä kivistä syeniittiporfyyrejä, syeniittiporfyyrigneissejä ja tummia syeniittiporfyyrejä (Mutanen 2008). Näistä porfyyrisistä kivistä tämän tutkimuksen kivilajeja kuvaa ehkä parhaiten syeniittiporfyyri tai -gneissi. Ohuthieet eivät sellaisenaan tunnu sopivan kumpaankaan Mutasen (2008) aikaisemmin kuvailemaan luokkaan, joten ne kuvataan yhdessä vain porfyyrisinä syeniitteinä. R12 on hiertynyt, mutta ei ehkä kuitenkaan aivan gneissiytynyt. Molemmat kivet ovat väriltään vihertävän harmaita ja hieman suuntautuneita. R13:ssa hajarakeet erottuvat selkeämmin vaaleamman värityksensä johdosta (kuva 24). 36
Kuva 24. Kairasydänkuva porfyyrisestä syeniitistä. Kuva 25. Skannattu kuva porfyyrisen syeniitin ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R13 (7,30 m) 37
Molempien kairasydänten ohuthieissä päämineraaleja ovat albiitti, biotiitti ja amfiboli sekä R12:ssa augiitti ja/tai diopsidi ja R13:ssa egiriini-augiitti. Albiittihajarakeet muodostuvat useasta pienestä albiittirakeesta. Yhteisiä aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti, apatiitti ja allaniitti. Lisäksi R12:ssa on andradiittista granaattia, kuparikiisua, sinkkivälkettä ja rikkikiisua sekä R13:ssa jotain kiillemineraalia ja hematiittia tai muuta rautaoksidia. Albiittia on hienorakeisessa perusmassassa mosaiikkimaisesti. Rakeet ovat kirkkaita ja kooltaan 0,2-0,1 mm. Joskus on havaittavissa yksinkertaista kaksostumista sekä albiittikaksostumista. Albiittirakeet muodostavat myös useista pienistä rakeista koostuvia hajarakeita. Hajarakeet voivat olla kooltaan jopa 1 cm, mutta usein muutaman mm luokkaa (kuva 25). Hajarakeissa voi olla mineraalisulkeumia ja muita epäpuhtauksia. R12:ssa hajarakeet ovat kokonaisia ja niissä näyttäisi olevan pertiittisuotaumia. Näissä hajarakeissa voi olla edellä mainittujen sulkeumien lisäksi myös toisia pieniä maasälpärakeita. Biotiittia esiintyy siellä täällä erikokoisina rakeina suurimpien ollessa 0,5 mm:n kokoisia. R12:ssa biotiittia on albiittihajarakeiden sisällä ja näiden väleissä reunustaen niitä ja muodostaen juonistoja. Väriltään biotiitti on vihertävää. R13:ssa biotiitti muodostaa yksittäisten pienten rakeiden lisäksi raekasaumia, jotka ovat kooltaan yleensä 1-2 mm. Väriltään vaaleanruskean, metsänvihreän ja sinertävänvihreän välillä vaihtuva amfiboli muodostaa omamuotoisia tai osittain omamuotoisia rakeita. R13:ssa rakeet ovat omamuotoisia (kuva 26). Raekoko vaihtelee paljon suurimpien rakeiden ollessa 2 mm. Rakeet voivat olla rikkoutuneita ja reikäisiä, ja niissä on mineraalisulkeumia. R12:ssa rakeet voivat biotiitin tapaan reunustaa albiittihajarakeita ja näyttää litistyneiltä. R13:ssa amfibolirakeet muodostavat yksittäisten rakeiden lisäksi raekasaumia. 38
Kuva 26. Mikroskooppikuva omamuotoisista amfibolirakeista. Kuvissa myös pienikokoista albiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,3 mm. Ohuthie 1316909. R12:ssa on muutamia pyöreähköjä, värittömiä tai heikosti vihertäviä augiitti- ja/tai diopsidirakeita. Rakeet ovat rikkonaisia ja esiintyvät tummien mineraalien seurassa (kuva 27). Kooltaan rakeet ovat usein 0,5 mm suurimman rakeen ollessa lähes 2 mm. Kuva 27. Mikroskooppikuva rikkonaisesta diopsidirakeesta. Rakeen raoissa on biotiittia ja ympäristössä biotiittia, amfibolia ja albiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316908. R13:ssa on väriltään kellertävän vihreän ja vihreän välillä vaihtuvaa egiriini-augiittia. Egiriini-augiitti esiintyy yhdessä biotiitin kanssa näiden muodostamissa raekasaumissa, mutta myös yksittäisinä pienempinä ja hajanaisina rakeina. Kooltaan rakeet ovat <0,3 mm. Joissain rakeissa on havaittavissa kaksostumista ja vyöhykkeellisyyttä. 39
R13:ssa on albiitin joukossa hajarakeissa isotrooppiselta vaikuttavaa, kulmikasta ja väritöntä mineraalia (kuva 28). Kooltaan rakeet ovat albiitin kanssa samaa luokkaa, ja ne vaikuttavat muuttuneilta. Mineraalia käsitellään enemmän mineralogiaa käsittelevässä kappaleessa. Kyseessä voisi olla jokin Na-K-Al-pitoinen kiille- tai savimineraali. Kuva 28. Mikroskooppikuva pienistä kulmikkaista ja muuttuneen näköisistä mineraaleista (rusehtavia vasemman puoleisessa kuvassa). Lisäksi kuvissa on värittömiä albiittirakeita. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,1 mm. Ohuthie 1316909. Titaniittia on melko runsaasti osittain omamuotoisina tai vierasmuotoisina rakeina. Titaniitti esiintyy tummien mineraalien kanssa raekasaumissa. Nämä kasaumat voivat olla kooltaan jopa 2 mm ja rikkonaisia. Yksittäiset rakeet ovat paljon pienempiä. Titaniitin lisäksi aksessorisista mineraaleista eniten on omamuotoista tai osittain omamuotoista apatiittia, joka esiintyy ympäri hiettä. Apatiittirakeet ovat kooltaan <0,5 mm. R12:ssa esiintyy osittain omamuotoista andradiittista granaattia usein biotiitin kanssa. Rakeet ovat muodoltaan pyöreähköjä tai puikulan mallisia (kuva 29). Andradiitti on väritöntä tai hieman rusehtavaa. Suurimmat rakeet ovat halkaisijaltaan 0,2 mm. 40
Kuva 29. Mikroskooppikuva granaattirakeista kuvan keskellä. Kuvissa lisäksi erikokoisia albiittirakeita sekä kuvissa ylhäällä ja alhaalla biotiittia ja amfibolia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316908. Molemmissa ohuthieissä näkyy tummia pleokroisia kehiä biotiitissa. Mineraali esiintyy biotiitin ja mahdollisen egiriini-augiitin seurassa. Kyseessä on todennäköisesti REEmineraali allaniitti. Hieissä allaniitti esiintyy hieman eri tavalla. R13:sta ohuthieessä rakeet ovat selvästi ruskeita, ja usein niitä reunustaa jonkinlainen vaalea muuttumiskehä (kuva 30). Suurin rae on pituussuunnassaan 0,2 mm. R12:ssa rakeet ovat epäselvempiä, mutta kuitenkin rusehtavia väritykseltään (kuva 31). Kuva 30. Mikroskooppikuva allaniitista kairasydämen R13 ohuthieessä. Vihreät mineraalit ovat amfibolia ja värittömät mineraalit albiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,1 mm. Ohuthie 1316909. 41
Kuva 31. Mikroskooppikuva allaniitista kairasydämen R12 ohuthieessä. Vihreät mineraalit ovat amfibolia ja värittömät mineraalit albiittia. Kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa. Mittajana 0,1 mm. Ohuthie 1316908. Opaakit mineraalit vaihtelevat ohuthieen perusteella. R12:ssa on rikkikiisua ja kuparikiisua, jonka kanssa esiintyy joskus sinkkivälkettä. R13:ssa on todennäköisesti hematiittia tai jotain muuta rautaoksidia, jolla on sisäinen heijastus. 6.4.3 Tasarakeisten syeniittien ohuthiekuvaukset Ohuthieet kairasydämistä R3, R4 ja R7 edustavat tasarakeisempia syeniittejä (kuvat 32 ja 33). Sääskilammeilla myös karkearakeiset ja massamaiset syeniitit ovat mahdollisia (Mutanen 2008). Tasarakeiseissa syeniiteissä voi olla pieniä mm. maasälpä- tai biotiitti+amfibolihajarakeita, mutta suhteessa muihin ohuthieessä oleviin mineraaleihin nämä eivät ole läheskään yhtä suuria kuin edellisissä porfyyrisissä syeniiteissä on kuvattu. Lisäksi R3 on suuntautunut ja R7 breksioitunut. Kivet ovat väriltään vihertävän harmaita. 42
Kuva 32. Kairasydänkuva tasarakeisesta syeniittistä, jossa on kahta eri raekokoa. Kuva 33. Skannattu kuva tasarakeisen syeniitin ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R4 (16,20 m) 43
Päämineraaleina ohuthieissä on albiitti, biotiitti, amfiboli ja egiriini-augiitti, joista kaksi jälkimmäistä voi myös puuttua. Aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti, apatiitti, karbonaatti R3:n ohuthieessä, zeoliittimineraali R3:n ja R4:n hieissä (ainakin thomsoniitti), ilmeniitti, kuparikiisu, magnetiitti, rikkikiisu, hematiitti tai muu rautaoksidi ja arseenikiisu. Albiittia esiintyy pieninä (n. 0,2 mm), kirkkaina rakeina perusmassassa, mutta myös hieman suurempina, jopa 1 mm kokoisina, rakeina. R4:ssa on toisessa ohuthieessä harvakseltaan suurempiakin, lähemmäs yhden senttimetrin pituisia plagioklaasirakeita. Pienissä rakeissa voi näkyä yksinkertaista kaksostumista ja kaikissa kiteissä myös plagioklaasille ominaista albiittikaksostusta. Myös mikrokliinin näköisiä rakeita on paikoin, mutta nämä ovat todennäköisesti pseudomorfeja. Pienet hajarakeet voivat olla muuttuneita, ja niissä voi olla pieniä mineraalisulkeumia. R3:ssa albiittihajakeessa on rakoja, jotka ovat kiillemineraalia (kuva 34). Hajarakeet eivät ole granuloituneet. Kuva 34. Mikroskooppikuva albiittihajarakeesta, jonka raoissa on kiillemineraalia. Vihreät mineraalit ovat amfibolia, ruskeat biotiittia ja värittömät albiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,3 mm. Ohuthie 150345. Biotiitti voi muodostaa egiriini-augiitin tai amfibolin kanssa hajarakeita tai raekasaumia sekä esiintyä siellä täällä omina rakeinaan. Hajarakeita muodostaessaan biotiittirakeet ovat suurempia kuin perusmassassa. Hajarakeet ovat kooltaan jopa 5 mm, mutta usein parin mm:n luokkaa. Kasaumissa biotiittirakeet ovat kooltaan <0,5 mm ja yksittäisinä noin 0,2 mm. 44
Esiintyessään ohuthieessä egiriini-augiitti muodostaa biotiitin kanssa raekasaumia sekä on pieninä rakeina perusmassassa. Biotiitin kanssa ollessaan egiriini-augiittirakeet ovat kooltaan 0,2 mm:n luokkaa ja perusmassassa vielä tätäkin pienempiä. Väriltään rakeet vaihtelevat kellertävänvihreän ja vihreän välillä. Amfiboli esiintyy sekä yksittäisinä rakeina että muodostaa biotiitin kanssa raekasaumia. Väriltään rakeet vaihtuvat tuttuun tapaan vaaleanruskean, metsänvihreän ja sinertävänvihreän välillä. Amfiboli voi olla osittain omamuotoista tai pientä tikkumaista raetta. Suurimmat, usein rikkonaiset, rakeet ovat pituussuunnassaan 4 mm, mutta usein kuitenkin alle 2 mm. Titaniitti esiintyy tummien mineraalien (biotiitti, egiriini-augiitti, amfiboli) kanssa jopa 0,5 mm kokoisina raekasaumina sekä siellä täällä pieninä osittain omamuotoisina tai vierasmuotoisina rakeina. Apatiittirakeet ovat osittain omamuotoisia tai omamuotoisia ja kooltaan alle 0,5 mm. Apatiittia esiintyy hieissä kaikkialla vaihtelevin määrin. Karbonaatti on todennäköisesti kalsiittia. Rakeet ovat vierasmuotoisia ja kooltaan alle 0,5 mm. Zeoliittimineraali esiintyy albiittirakeiden joukossa vierasmuotoisina rakeina. Rakeissa voi näkyä epäselvää kaksostumista, ja raetta reunustaa usein pienempien rakeiden joukko (kuva 35). Kooltaan zeoliittirakeet ovat <0,5 mm. Kairasydämen R3 ohuthieestä on yksi analyysi, jonka mukaan zeoliitti on thomsoniittia. 45
Kuva 35. Mikroskooppikuva zeoliittirakeesta kuvan keskellä. Ympärillä on väritöntä albiittia, vihreää egiriini-augiittia sekä tummaa biotiittia. Vasemmalla oleva kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa ja oikealla oleva kuva on otettu ristipolarisoidussa valossa. Mittajana 0,1 mm. Ohuthie 150345. Opaakit mineraalit voivat vaihdella ohuthieestä riippuen. Raekoko on pieni, 0,2 mm:n luokkaa. Yleisesti ottaen ilmeniittiä on usein titaniitin sisällä. Kuparikiisua esiintyy siellä täällä pieninä rakeina, joiden reunamilla on usein magnetiittia ja rikkikiisua. Magnetiittia voi esiintyä myös omina rakeinaan. Usein biotiitissa näkyy läpivalolla tarkasteltuna punaisia viivoja, jotka heijastavalla valolla vaikuttavat hematiitilta tai muulta rautaoksidilta, jolla on sisäisen heijastus. Myös magneettikiisua ja arseenikiisua esiintyy paikoin. Arseenikiisua on yleensä vähän, mutta R7:ssa rakeita on enemmän, ja ne ovat suurempia (0,5 mm). Kuparikiisun sisällä on paikoin borniitilta vaikuttavaa ruskeaa mineraalia, joka tosin EMP-analyysin perusteella on kuparikiisua. 6.5 Ultramafiset kivet Kaireikä R10 edustaa tämän tutkimuksen tumminta kiveä. Kivi on visuaalisesti määritelty jacupirangiitiksi ja geokemiallinen analyysi tukee tätä. Jacupirangiittien lisäksi Sääskilampien intruusiossa esiintyy ijoliitti-melteigiittisarjan kiviä, ja siellä voi esiintyä myös algarviittia, joka on kalirikasta melteigiittiä (Mutanen 2008). Näihin kiviin ei ole kuitenkaan uudemmissa tutkimuksissa kairattu. Aiemmissa tutkimuksissa on paljastunut, että ultramafiset kivet esiintyvät intruusion ytimessä sekä mahdollisina juonina tai ksenoliitteinä feniittibreksiassa (Mutanen 2008). 46
6.5.1 Jacupirangiitin ohuthiekuvaus Makroskooppisesti tarkasteltuna jacupirangiitiksi luokiteltu kivi vaikuttaa enemmänkin amfiboliitilta. Kivi on keskirakeinen, homogeeninen ja väriltään lähes musta (kuvat 36 ja 37). Jacupirangiitissa näkyy muutamia kapeita vaaleita juonia, jotka Mutasen (2008) mukaan voivat olla joko natroliitti-sodaliittijuonia, natroliitti-kankriniittijuonia, kankriniitti-karbonaattijuonia, karbonaattijuonia tai pektoliittijuonia. Amfibolit näkyvät kivessä neulasmaisina rakeina, ja siellä täällä näkyy myös pieniä vaaleampia kohtia (kuva 37). Kuva 36. Kairasydänkuva jacupirangiitista. 47
Kuva 37. Skannattu kuva jacupirangiitin ohuthieestä. Ohuthie kairasydämestä R10 (16,10 m). Hietutkimuksessa päämineraaleiksi osoittautuivat amfiboli, biotiitti ja Ti-andradiittinen granaatti (kuva 38). Aksessorisia mineraaleja ovat titaniitti, apatiitti, magnetiitti, kuparikiisu ja Ni-Fe-Co-sulfidi. Kuva 38. Mikroskooppikuva jacupirangiitin mineraaleista. Kivessä on vihreää amfibolia, ruskeaa biotiittia, punaruskeaa Ti-andradiittia, vaaleaa titaniittia ja opaakki magnetiitti. Kuva on otettu tasopolarisoidussa valossa. Mittajana 0,5 mm. Ohuthie 1316907. 48