GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M 19/2734/-85/1/10 P13.2.068 KITTILÄ Soretiavuoma Peter Johansson, maaperäosasto Veikko Keinänen, malmiosasto 8.5.1985 RAPORTTI KITTILÄN SORETIAVUOMAN SCHEELIITTIANOMALIAN MAAPERÄTUTKIMUKSISTA VUONNA 1984
1. YLEISTÄ Geologian tutkimuskeskus on tehnyt Kittilän Soretiavuomassa malmitutkimuksia vuodesta 1983. Elokuussa 1984 suoritettiin Pohjois-Suomen malmi- ja maaperätutkimusryhmien välisenä yhteistyönä malminetsintää maaperägeologisia tutkimusmenetelmiä hyväksi käyttäen. Tavoitteena oli selvittää alueella havaitun wolframianomalian alkuperä. Maastotutkimukset, kaivinkonetyöskentely sekä moreeniaineksen seulonta ja vaskaus kestivät yhden viikon ajan. Tutkimuksiin osallistuivat malmiosastolta geologi Veikko Keinänen, tutkimusapulaiset Aki Magga, Veikko Sieppi ja Leo Siirtola, maaperäosastolta geologi Peter Johansson sekä tutkimusapulaiset Juha Palosaari ja Ahti Vuolli. Tutkimuksiin osallistui lisäksi geologi Pasi Lehmuspelto geokemian osastolta. Tutkimuskuoppien kaivuun suoritti urakoitsija Veikko Siitonen Kittilästä. Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti. Ote karttalehdistä 2734 03 ja 06.
2 2. AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Pohjoiskalottiprojektin geokemian osaprojektin ottamista purosammalnäytteistä löydettiin selvästi taustastaan korkeampia wolframipitoisuuksia Kittilän Soretiajärveen etelästä laskevasta purosta. Myöhemmin alueella suoritettiin moreeninäytteenottoa seitsemällä näytteenottolinjalla. Niissä anomalian sijainti tarkentui puron länsipuolella olevalle moreenialueelle, jonka lähteistä puro saa alkunsa (kuva 1). Anomalia-alueelta 9 moreeninäytteen W-pitoisuuksien keskiarvo oli 26.3 ppm (vaihtelurajat 2.8-109.0 ppm). Neljässä rapakallionäytteessä vastaava keskiarvo oli 8.9 ppm (0.4-22.5 ppm). Edellä mainittu alue kuuluu näytteenotossa esille tulleeseen luode-kaakko -suuntaiseen polymetalliseen anomaliavyöhykkeeseen, jossa W, Au, Mo, Cu ja Co esiintyvät kohonneina pitoisuuksina (Lehmuspelto & Vuojärvi, 1984). Keväällä 1984 malmiosasto aloitti Soretiavuoman tutkimukset analysoimalla Kaj Långin vuonna 1978 keräämiä kvartsiitti- ja adinolikivinäytteitä sekä talvella 1984 kerättyjä kloriitti-karbonaattikivi- ja kromimarmorinäytteitä. Kesän alussa anomaliaalueen moreeninäytteenottolinjalta ja sen eteläpuolelta kerättiin koenäytteitä noin 0.5-1 metrin syvyydestä moreenin sisältämän scheeliitin määrän selvittämiseksi. Myös tutkimusalueen lounaispuolelle vuonna 1979 kairattujen syväkairausreikien (R615 ja 616) kallionäytteet tutkittiin UV-lampulla, ja niissä havaittiin heikkoja merkkejä wolframista. Scheeliittipitoisia lohkareita alueelta ei ole löytynyt.
3 3. KALLIOPERÄ, SEN KIVILAJIT SEKÄ WOLFRAMIN ESIINTYMINEN NIISSÄ Kallioperän stratigrafia tutkimusalueella (kuva 2) on seuraava: - kvartsiitit - adinolikivet - karbonaatti-albiitti-kloriitti-fuksiittikivet - kloriitti-talkki-karbonaattiliuskeet - kvartsi-karbonaatti-rikkikiisujuonet - edellä mainittuja leikkaavat magnetiittipitoiset emäksiset juonet. Kvartsijuonissa sekä niiden ympärillä esiintyy rikkikiisua. Muutamissa paikoissa on havaittu myös scheeliittiä. Kun juonissa esiintyy kuparikiisua on rikkikiisu kultaanomaalinen. Kvartsiitit ovat epäpuhtaita, harmaita arkooseja, joissa maasälpien, kloriitin ja serisiitin määrät vaihtelevat. Ne kuuluvat arkeeiseen Lapponium-sarjaan. Adinolikiviä ja kromimarmorityyppisiä karbonaatti-albiitti-kloriittifuksiittikiviä esiintyy vihreäkivien ja kvartsiittien kontaktissa. Kivilajien kulku on suunnilleen lounais-koillinen kaateen ollessa 50-60 luoteeseen. Suurimpien kvartsijuonien suunta on 100-110. Aikaisempien tutkimusten perusteella wolframipitoisuudet ovat alhaiset alueen kivilajeissa: wolframia on adinolikivissä keskimäärin 1.0 ppm, kromimarmorissa 1.3 ppm ja vihreäkivissä 2.2 ppm. 4. ALUEEN KVARTÄÄRIGEOLOGIA Maaperätutkimukset liittyivät osana karttalehdellä 2734 tehtyyn 1:50 000 mittakaavaiseen maaperäkartoitukseen (Johansson & Muurinen 1984). Tutkimusalueen kvartäärigeologiaa selvitettiin ilmakuvien, maastohavaintojen sekä stratigrafisten tutkimusten avulla.
4 Tutkimusalueen pääasiallinen maalaji on pohjamoreenia, joka peittää kallioperää ohuena, noin 1-2 metrin paksuisena kerroksena. Ainekseltaan se on hiekkamoreenia, jossa särmikkäiden ja teräväkulmaisten kivien määrä on huomattavan suuri. Kalliopaljastumia on näkyvissä tutkimusalueen itäreunassa, suon laidasta kohoavina porrasmaisina seinäminä. Alueen länsipuolella on ns. Nilivaaran harju, jossa vuorottelevat sora- ja hiekkakerrokset muodostavat paksuja lajittuneen aineksen kerrostumia. Paikoitellen niitä peittää ohut moreenikerros, joka on yleinen piirre Kittilän Kaukosen alueen harjuilla (Kujansuu 1967, s. 39-44). Moreenistratigrafisissa tutkimuksissa (Hirvas et al. 1977) on todettu alueella esiintyvän yleisesti kaksi eri-ikäistä moreenipatjaa. vanhemman moreenin on kerrostanut luoteesta (noin 330 ) virrannut jäätikkö, jonka jäänjakaja on sijainnut tutkimusalueen pohjoispuolella. Tämän jäätikön virtauksen eli virtausvaiheen III aikana ovat kerrostuneet alueella esiintyvät suuntautuneet moreenimuodot. Nuorempi moreenipatja on kerrostunut jäätikön nuoremman virtauksen eli virtausvaiheen II aikana. Tällöin jäänjakajavyöhyke sijaitsi tutkimusalueella ja se vaikutti jäätikön virtaussuuntiin ja aineksen kulkeutumiseen. Moreenin kivien suuntauksissa on havaittavissa hajontaa. Selvin virtaussuunta on ollut lounaasta koilliseen (210-260 ) ja se lienee tapahtunut deglasiaatiovaiheen lopussa. 5. MAAPERÄN W-ANOMALIAT JA SIITÄ TEHDYT TUTKIMUKSET Noin 250 metriä pitkän W-anomalian tutkimuksissa käytettiin apuna traktorikaivuria. Kaivinkoneohjelman tarkoituksena oli sekä paljastaa alla olevaa kallioperää että tutkia lähemmin sitä peittävää pohjamoreenia ja sen W-pitoisuutta. Ensimmäinen tutkimuskaivanto aloitettiin näytepisteestä 8330205, missä moreenin W-pitoisuus 1,9 metrin syvyydessä oli 16.5 ppm. Kaivannosta tehtiin 48 metrin pituinen tutkimusoja ja se suunnattiin kohtisuoraan kivilajien tunnettua kulkusuuntaa vastaan (kuva 3).
5 Tutkimusojan moreeniseinämät puhdistettiin ja niistä otettiin neljän metrin välein noin 10 kg näyte. Näytteet seulottiin ja vaskattiin saman päivän aikana. Vaskoolin pohjalle jäänyt noin 30 g raskasmineraaliaines tutkittiin UV-lampulla sen sisältämien scheeliittirakeiden määrän selvittämiseksi. Moreenista tehtiin lisäksi stratigrafisia tutkimuksia, suuntauslaskuja ja kivilaskuja mannerjään virtaussuuntien ja moreeniaineksen kulkeutumismatkan selvittämiseksi. Vaskaustuloksia ja moreeniaineksen kulkeutumismatkasta saatuja tietoja käytettiin hyväksi uusien kaivantojen suunnittelussa. Noin neljän hehtaarin alueelle kaivettiin yhteensä 180 metriä tutkimusojia. Niistä viisi oli kohtisuorassa kivilajien kulkua vastaan ja yksi sen suuntainen (kuvat 2 ja 3). Lisäksi tutkimusojien eteläpuolelle kaivettiin kaksi tutkimuskuoppaa, joista tehtiin havainnot ja otettiin näytteet. Tutkimuskaivannoissa moreenipeitteen paksuus vaihteli 1-3 metrin välillä. Alla olevaa kallioperää saatiin paljastettua 140 metriä. se puhdistettiin huolellisesti ja tutkittiin UV-lampulla. Kalliosta otettiin näytteitä puolen metrin välein. Hankalista paikoista tämä suoritettiin räjäyttämällä. osa kallionäytteistä analysoitiin A 62 -menetelmällä (Co, Cu, Mn, Ni, Pb ja 2n), A 80 - menetelmällä (Au) sekä C 60 -menetelmällä (W). Vaskausnäytteitä otettiin kaikkiaan 34. Niiden sisältämien scheeliittirakeiden määrän perusteella näytteet jaettiin visuaalisesti viiteen eri luokkaan:
6
7
8 Luokka 1 ei havaittu scheeliittirakeita Luokka 2 rakeita vähän (alle 30) Luokka 3 rakeita huomattavasti (- 30-100) Luokka 4 rakeita runsaasti (satoja rakeita) Luokka 5 rakeita hyvin runsaasti (arvioiden yli1 000) Vaskausnäytteet lähetettiin edelleen mineralogiseen laboratorioon separointia ja mineraalikoostumuksen tarkempaa selvittelyä varten. Samasta kohtaa moreeniseinämää kuin vaskausnäytteet otettiin myös pienempi näyte laboratoriossa suoritettavia geokemiallisia analyysejä varten. Tästä näytemäärästä tehtiin analyysi P- ja K-fraktioille. Lisäksi näytteiden K- ja L- fraktioista laskettiin kaikki löydetyt scheeliittirakeet. K-fraktiota oli laskuissa mukana 20 g, L-fraktiosta tutkittiin kaikki sora- ja kivirakeet. 6. TUTKIMUSTULOKSET Tutkimusalueen pohjamoreeni on ainekseltaan rakenteetonta, ruskeanharmaata hiekkamoreenia. Tehdyissä suuntauslaskuissa kivien suuntaus vaihtelee 200-240o välillä. Suuntauksen perusteella tutkimusalueen pohjamoreenin on kerrostanut jäätikön nuorempi virtaus eli virtausvaihe II. Suuntauslaskutuloksissa näkyvät erot kertovat perääntyvän jäätikön reunavyöhykkeessä tapahtuneista paikallisista virtauksista. Kivien särmikkyyden ja kulmikkuuden perusteella karkein moreeniaines on kulkeutunut lyhyen matkaa ja edustaa paikallista kallioperää. Rapakallioainesta esiintyy paikoin ohuena kerroksena terveen kallionpinnan päällä ja rakoutuneissa ja ruhjeisissa kohdissa.
9 Vaskaustuloksissa scheeliitin määrä vaihtelee selvästi tutkimusojaverkoston eri osissa. Eniten rakeita löytyy näytteistä, jotka on otettu läntisistä tutkimusojista (kuva 5). Rikkaimmat kohdat esiintyvät kaivannon I luoteispäässä sekä kaivannoissa V ja VII. Tämä näkyy myös geokemian näytteiden keski (K-)fraktiosta saaduissa tuloksissa (kuvat 6 ja 7) ja kallioperänäytteissä (kuva 4). Hienossa (P-) fraktiossa kohonneita W-pitoisuuksia esiintyy tasaisemmin jakaantuneena koko alueelle. Poikkeuksena on tutkimuskaivannon I kaakkoisosa, jossa pitoisuudet ovat vähäisiä (kuva 8). Karkeasta (L-) fraktiosta ei tavattu yhtään scheeliittiraetta. Tutkimuskaivantojen pohjalta paljastetun kallioperän kivilajiyksiköt ovat karbonaatti-albiitti-kloriittikivet, adinolikivet sekä emäksinen, magneettipitoinen juoni. Kahta ensin mainittua kivilajiyksikköä leikkaavat kvartsikarbonaattirikkikiisujuonet. Näitä puolestaan leikkaa vielä em. emäksinen juonikivi, joka on ilmeisesti albiittidiabaasien emäksinen differentiaatti. Kivilajien liuskeisuuden (= K) yleinen kulkusuunta on noin 050, kaateen ollessa 50 70 /NW. Happamat kiisupitoiset juonet esiintyvät suunnassa 100-110 ja emäksinen juoni suunnassa 080. Kallioperä on paikoin kiisuuntunut usean metrin leveydeltä (kuva 4). Kiisu on lähes pelkästään rikkikiisua ja se esiintyy kvartsikarbonaattijuonissa sekä pieninä juonekkeina ja hienojakoisena pirotteena karbonaattirikkaissa adinolikivivariaatioissa. Kaikki kaivantojen pohjalta tavatut kiisuuntumat ovat emäksisen juonen pohjoispuolella. Scheeliittiä havaittiin UV-lampulla ainoastaan kaivantojen I ja VII kiisuuntumista. Mineraali esiintyy yksittäisinä 1-15 mm:n suuruisina rakeina. Analyyseissä saadut kallioperän W-pitoisuudet ovat kauttaaltaan alhaisia (alle 25 ppm). Vähäistä W-tason kohoamista todettiin kuitenkin kiisuuntuneissa kohdissa. Korkein kvartsijuonesta saatu W-pitoisuus on 540 ppm.
10 Kuva 4. Tutkimuskaivantojen pohjalta olevien kallionäytteiden W-pitoisuus (ppm), sekä niissä esiintyvät kiisuuntuneet vyöhykkeet.
11 Kuva 5. Moreeninäytteistä vaskaamalla saadut scheeliittiraetulokset. Numerot vastaavat tehtyä visuaalista viisijakoa.
12 Kuva 6. Moreeninäytteiden K-fraktiosta havaittujen scheeliittirakeiden määrä.
Kuva 7. Moreeninäytteiden K-fraktion W-pitoisuus (ppm). 13
Kuva 8. Moreeninäytteiden P-fraktion W-pitoisuus (ppm). 14
15 7. TULOSTEN TARKASTELUA JA JATKOTOIMENPIDESUOSITUKSET Tutkimusalueen esiinkaivetusta kalliosta ei löytynyt selvää lähtöaluetta, josta moreenin wolframi-anomalia olisi lähtöisin. Kallioperästä löytyi tosin kiisuuntumia, joissa havaittiin scheeliittiä, mutta nämä pistekohtaiset esiintymät eivät täysin selitä anomalian kokoa. Tämän vuoksi lähtöaluetta on pyritty hakemaan käyttämällä apuna alueelta saatuja tutkimustuloksia ja vertaamalla niitä toisiinsa. Vaskaamalla saatu scheeliitin määrä korreloi (r = 0.48) K-fraktiosta löytyneiden scheeliittirakeiden määrän kanssa. Näistä kumpikaan ei korreloi (r = <0.1) P-fraktiosta saatuihin wolframipitoisuuksiin. Yleistäen voidaan sanoa, että näytteissä, joissa on runsaasti scheeliittirakeita, on P-fraktion wolframipitoisuus kohonnut. Mutta suuri osa P-fraktion korkeista wolframipitoisuuksista ei näy lainkaan scheeliitin määrässä. Tulosten erilaisuuteen saattaa vaikuttaa kolmekin eri tekijää yhtäaikaisesti: wolframiitin määrä, scheeliitin rapautumistulokset ja moreeniaineksen erilainen kulkeutuminen eri raekokoluokissa. 1. Wolframiitti (Mn,Fe)WO 4 tulee esille geokemiallisissa analyysituloksissa, mutta koska siltä puuttuu fluoresoiva ominaisuus, niin sitä ei havaita raelaskuissa. 2. Scheeliitin rapautumista tapahtuu etenkin happamissa olosuhteissa. Kaivannossa VI W-pitoisuudet ovat merkittäviä (14, 86 ppm jne), mutta scheeliittirakeita on tavattu vähän tai ei lainkaan
16 (K-fraktiossa). Kaivanto sijaitsee alavalla maalla, suon laidassa. Kallioperä on rikkikiisupitoista. Rapauttavat vedet ovat happamia ja SO 2 -pitoisia. Moreenissa ja kallioperässä scheeliittirakeet ovat rapautuneet, ja happamat vedet ovat liuottaneet wolframaattimineraalit osaksi HWO 4 -yhdisteiksi ja osaksi erilaisiksi wolframioksideiksi (tungstiitti, hydrotungstiitti ja ferritungstiitti), jotka jäävät rapautumisvyöhykkeeseen (Rankama & Sahama 1950, s. 628-629, Krauskopf 1970). Scheeliitin on havaittu rapautuvan helpommin kuin wolframiitin. Sekundaarista rikastumista ei Krainov et al. (1965) mukaan wolframilla juurikaan esiinny, sillä liuennut wolframi adsorboituu Fe- ja Mn-oksideihin. Soretiapuljun tutkimusalueella W- ja Mn-pitoisuuksien välinen korrelaatio onkin P-fraktiossa selvä (r = 0.65). 3. Moreeniaines on yleisesti lyhytmatkaista, mutta eri fraktioiden välillä on todennäköisesti kulkeutumismatkaeroja. P-fraktiossa, joka on pisimmälle kulkeutunutta, wolframia esiintyy vaihtelevina määrinä koko tutkimusalueella. K-fraktiossa korkeimmat pitoisuudet keskittyvät alueen länsiosiin kuten vaskaustulosten scheeliittirakeetkin. Scheeliitin puuttuminen L-fraktiosta, joka edustanee lyhytmatkaisinta näyteainesta, saattaa merkitä sitä, että 200 g suuruinen näyte on liian pieni tutkimuksia varten. Se voi merkitä myös vielä löytymättömän lähdealueen sijaitsemista tutkimusalueen lounaispuolella eli jäätikön viimeisen virtauksen tulosuunnan puolella. Tutkimuksia jatkettaessa kaivantojen kaivuu tulisikin suunnata lounaaseen ja länteen Nilipään harjun itäreunalle ja vielä harjun länsipuoleisille moreenialueille. Itse harjuun tutkimuksia ei kannata suunnata, sillä glasifluviaalinen aines on kulkeutunut jäätikön sulamisvesien mukana pohjoisesta ja maapeitteet ovat liian paksuja ( > 10 m). Tulevissa jatkotutkimuksissa on hyödyllistä jatkaa moreeniaineksen vaskausta siitä nopeasti saatavien tuloksien vuoksi. Lisäksi moreenin L- fraktion tutkimista UV-lampulla on syytä lisätä, sillä L-fraktio
17 lyhyen matkaa kulkeutuneena antaa parhaimman kuvan anomalian lähdealueen läheisyydestä.
18 KIRJALLISUUSLUETTELO Hirvas, H., Alfthan, A., Pulkkinen, E., Puranen, R. ja Tynni, R., 1977: Raportti malminetsintää palvelevasta maaperätutkimuksesta Pohjois-Suomessa vuosina 1972-1976. Geologinen tutkimuslaitos. Tutkimusraportti 19. 54 s. Johansson, P. ja Muurinen, T. 1984. Selostus Kittilän Hormakummun (kl 2734) alueen maaperästä. Geologian tutkimuskeskus, maaperäosasto. Raportti P 13.1.086. 32 s. Krainov, S. R. 1965. Geochemistry of fluorine, tungsten and germanium in nitrogenous thermal waters of crystalline rocks. Geochemistry 1965, 1001-1011. Krauskopf, K. B. 1974. Tungsten, 74-N Behaviour in metamorphic reactions. Handbook of Geochemistry II/4. Berlin. Kujansuu, R. 1967. On the deglaciation of western Finnish Lapland. Bull. Comm. 9601. Finlande 232. 98 s. Lehmuspelto, P. ja Vuojärvi, P. 1984. Raportti Soretiavuoman wolframianomalian geokemiallisista kohdetutkimuksista Kittilässä karttalehdellä 2734 vuonna 1983. Geologian tutkimuskeskus, geokemian osasto. 16 s. Rankama, K. ja Sahama, Th. 1950. Geochemistry. The University of Chicago Press. Chicago, London. 788 s.