Geofysiikan tutkimus

Geologian tutkimuskeskus Etelä-Suomen yksikkö Geofysiikan tutkimus Toimintakertomus 2005 Toimittaneet Satu Mertanen, Ilmo Kukkonen ja Tarja Manninen Raportti Q10/2006/1

Kansi: Bouguer-anomaliakartta Satakunnasta. Kartta perustuu 5803 Geodeettisen laitoksen ja 34 364 Geologian tutkimuskeskuksen havaintopisteeseen. Kuva: S. Elo.

1 SISÄLLYS 1 KATSAUS GEOFYSIIKAN TUTKIMUS -LINJAN TOIMINTAAN V. 2005 4 1.1 Yleistä 4 1.2 Tutkimustoiminta 5 1.3 Maksulliset ja yhteisrahoitteiset hankkeet 5 2 ALUEELLISET PAINOVOIMAMITTAUKSET JA MALLINNUS 6 2.1 Johdanto 6 2.2 GTK:n alueelliset painovoimamittaukset v. 2005 6 2.3 Kartoitusohjelman mittaustulosten käsittely 8 2.4 Muut mittaukset 8 2.5 Muu tulostenkäsittely 8 2.6 Mallinnus 8 2.7 ATK 9 2.8 Maksullinen toiminta 9 2.9 GeoSatakunta-projekti 9 2.10 Muu yhteistyö 11 3 MAANKUOREN GEOFYSIIKKA (2801001) 12 3.1 Geomex: Alueellinen mallinnus ja malminetsintä Outokummun alueella 12 3.2 Syväseismiseen heijastusluotaukseen liittyvät tutkimukset 12 3.3 Toiminta muissa hankkeissa 13 3.3.1 Mosambik, LOT3 (7500004) 13 3.3.2 Arkeeisen kallioperän mallinnus (2103015) 13 3.3.3 Laxemarin lineamenttitulkinta (1803005) 13 3.3.4 Etelä ja Länsi-Suomen kultavarojen kartoitus (2108000) 13 3.4 Maailman magneettinen anomaliakartta 14 3.5 Paleomagneettiset tutkimukset 15 3.5.1 Paleomagneettinen ajoitus 15 3.5.2 Juonikivitutkimukset 16 3.5.3 Manner-rekonstruktiot 17 3.5.4 Toiminta muissa hankkeissa 17 3.5.4.1 OKU-syväreikä (2801006) 17 3.5.4.2 Suomen kultaesiintymien tutkimus (2801008) 18 3.5.4.3 Geofysiikan laboratoriot (7501002) 18 3.6 Geoterminen tutkimus 19 4 ETSINTÄ- JA YMPÄRISTÖGEOFYSIIKAN MENETELMÄKEHITYS 20 (2804003)) 4.1 Yhteenveto 20 4.4.1 Tulkinta- (mallinnus ja inversio) ja mittaustekniikoiden tutkimus ja 20 kehitys 4.1.2 Pilottihankkeet 20 4.1.3 Kehitystyö muissa hankkeissa 21 4.1.4 Muut hankkeet,joille tutkimusryhmä teki töitä 21 4.2 EM-Tulkinnan kehitys 22 4.2.1 3D-Sampo-tulkinta 22 4.2.4 TEM-tulkinta ja käyttöliittymä 24

2 4.2.3 AEM/EM-tulkinta 24 4.2.4 Porareikä-EM 25 4.2.5 Amira/CSIRO-EM-tulkintaohjelmat (Amira p223f-projekti) 26 4.2.6 EM-mallivertailu 27 4.3 Pilottihankkeet 27 4.3.1 Kaivosympäristön geofysiikka 27 4.3.2 Sulfidisavikoiden kartoitus 28 4.3.3 Ikiroudan geofysiikka 29 4.3.4 Maantiesuolan monitorointi 29 4.4 Kehitystyö muissa hankkeissa 30 4.4.1 TERO 30 4.4.2 Demo_MNA 31 4.4.3 Suurpellon pehmeikkötutkimus 31 4.4.4 Radiovarjostus-mittaus ja tulkinta (FARA) 31 4.4.5 Geonäyttely 33 4.5 Near Surface 2006-kansainvälinen geofysiikan kokous Suomessa 33 3 GEOFYSIIKAN SOVELLUKSET (7105001) 34 5.1 Osallistuminen muihin hankkeisiin 35 5.1.1 Etelä- ja Länsi-Suomen kultavarojen kartoitus (2901003) 35 5.1.2 Teollisuusmineraalivarojen kartoitus (2901002) 35 5.1.3 Etelä-Suomen maa.ainesvarojen kartoitus (2904000) 35 5.2 Tilaustyöt 35 5.2.1 Espoon Suomenojan merialue (1703003) 35 5.2.2 Mikkelin jätealue (1705005) 35 5.2.3 Olkiluodon SAMPO-monitorointimittaukset (1803021) 35 5.2.4 UXO (1804002) 35 5.2.5 Seismiset luotaukset Oulun keskustassa (1901013) 36 5.2.6 Heinolan Syrjälänkankaan pohjavesialue (1905000) 36 5.2.7 Asikkalan Hyrtiälänkankaan pohjavesialue (1905003) 36 5.2.8 Hausjärven Oitin pohjavesialue (1905004) 36 5.2.9 Virttaankankaan pohjavesialue (1905006) 36 5.3 Yhteirahoitteiset 37 5.3.1 Suurpellon pehmeikkötutkimukset (4704001) 37 5.3.2 Kallioinfo (4803002) 37 5.3.3 FARA-radiovarjostusluotaukset Posivalle (4803011) 37 5.3.4 Permafrost (4805000) 37 5.3.5 Hyvinkään-Rajamäen pohjavesialue (4905000) 38 5.3.6 Kempele/hydrogeologia (4905001) 38 5.3.7 Tuusulan pohjavesialue (4905003) 38 5.3.8 Hausjärven pohjavesialue (4905004) 38 5.4 GTK-SAMPO (4804000) 38 6 GEOFYSIIKAN LABORATORIOT (7501002) 40 6.1 Tärkeimmät tulokset 40 6.1.1 Outokummun syväreikä 40 6.1.2 Tansanian petrofysiikan laboratorio 40 6.1.3 Huokoisuustutkimukset 40 6.1.4 Petrofysiikka ja lentogeofysiikka geologisessa tulkinnassa ja 41 kartoituksessa 6.2 Toiminnan esittely ja markkinointi 41

3 6.3 Koulutus ja toiminnan kehittäminen 41 6.4 Laboratoriotoiminta 42 6.4.1 Laitteistojen kunnossapito ja ohjelmistojen kehittely 42 6.4.2 Laboratoriomittaukset 42 6.4.3 Näytteiden esikäsittely 43 6.4.4 Laatujärjestelmän ylläpito 43 6.4.5 Tutkija- ja koulutusyhteistyö 43 6.5 Toiminta muissa hankkeissa 44 6.5.2 KallioINFO II ja 2704000 Helsingin seudun taajamakartoitus (4803002) 44 6.5.2 Tansanian kartoitus (1700001) 44 6.5.3 OKU-syväreikä (2801006) 44 6.5.4 Maankuori (2801001) 44 6.5.5 Lentogeofysiikan tulkinnan kehittäminen (2804000) 44 6.6 Yhteisrahoitteinen ja maksullinen toiminta 45 7 SYVÄSEISMINEN HEIJASTUSLUOTAUS FIRE (2801000) 46 7.1 Maankuoren seismisten nopeusmallien ja seismisten heijastajien kivilajitulkinta 46 8 OUTOKUMMUN SYVÄREIKÄHANKE (2103018) 48 9 TUTKIJOIDEN TOIMINTA TIETEELLISISSÄ ELIMISSÄ 51 9.1 Kotimaassa 51 9.2 Kansainvälisissä elimissä 51 10 ULKOMAISET TUTKIJAVIERAILUT 51 11 TUTKIJOIDEN VIERAILUT JA KOKOUSMATKAT ULKOMAILLE 52 12 TIETEELLISTEN SESSOIDEN KOOLLEKUTSUMINEN JA 53 PUHEENJOHTAJATEHTÄVÄT 13 STIPENDIT JA APURAHAT 53 14 OPINNÄYTTEET,OPINNÄYTTEIDEN TARKASTUSTYÖT JA 53 SIVUTOIMINEN OPETUS 15 REFEREE-LAUSUNNOT 55 16 JULKAISUTOIMINTA 56 16.1 Julkaisut referoiduissa kansainvälisissä sarjoissa 56 16.2 Julkaisut referoiduissa kotimaisissa sarjoissa 56 16.3 Muut julkaisut 57 16.4 Editoidut julkaisut 58 16.5 Abstraktit 58 16.5.1 Kansainväliset kokousjulkaisut 58 16.5.2 Kotimaiset kokousjulkaisut 59 16.6 Arkistoidut Q-sarjan raportit 61 16.7 Muut tutkimus- ja työraportit 62 16.8 Tilaustutkimusraportit 63 16.9 ATK-tuotteet 63 16.10 Kartat 63 16.11 Esitelmät 64 16.11.1 Esitelmät ulkomailla 64 16.11.2 Esitelmät kotimaassa 64 16.12 Yleinen tiedonvälitys 67

4 1. KATSAUS GEOFYSIIKAN TUTKIMUS LINJAN TOIMINTAAN V. 2005 (Ilmo Kukkonen) 1.1. Yleistä GTK:n Etelä-Suomen yksikön geofysiikan toimiala tekee maankamaran tutkimuksia geofysiikan menetelmin. Toimiala tekee tutkimusalaan liittyviä tutkimuksia maankuoresta, litosfääristä, geofysikaalisista mittaus- ja tulkintamenetelmistä, geofysikaalisten aineistojen tulkinnoista ja osallistuu GTK:n raaka-aine-etsinnän, pohjavesitutkimusten ja ympäristötutkimuksen maastogeofysikaalisiin hankkeisiin. Toimiala pitää yllä tietoaineistoja mm. Suomen alueellisen painovoimamittauksen tuloksista, GTK:n maastogeofysiikan tietokannasta, Fennoskandian ja Suomen lentomagneettisesta, gravimetrisesta, paleomagneettisesta ja petrofysikaalisesta aineistosta sekä kallioperän geotermiikasta. Toiminnassa tapahtui olennainen muutos v. 2005 alusta, kun GTK:n organisaatiomuutoksen yhteydessä entiseen Geofysiikan linjaan siirrettiin GTK:n Geopalveluista yhdeksän työntekijää ja linjasta muodostettiin ESY:n Geofysiikan toimiala. Samalla geofysiikan hankerakennetta uudistettiin. Keskeisiä muutoksia olivat geofysiikan laboratoriotehtävien kokoaminen saman toiminnon alle ja uusien hankkeiden perustaminen etsintä- ja ympäristögeofysiikkaan sekä geofysiikan sovelluksiin. Geofysiikan toimialan henkilöresurssit olivat n. 27 htv v. 2005. Toimialan palveluksessa oli vuoden aikana 29 henkilöä. Yksi työntekijä siirtyi toisen työnantajan palvelukseen vuoden aikana, kaksi teki osa-aikatyötä, yksi oli osa-aikaeläkkeellä ja yksi osan vuotta vuorotteluvapaalla. Toimialan työyhteisössä työskenteli yksi vieraileva tutkija. Geofysiikan toimialan henkilöstö ja jakautuminen keskeisiin hankkeisiin oli seuraava: Vastuualueen 213 Geofysiikan tutkimus yhteiset Kukkonen, Ilmo (toimialapäällikkö 1.1.2005 alkaen) Alueelliset painovoimamittaukset ja mallinnus (2111000) Elo, Seppo (hankepäällikkö, sij. Sipola, Ville) Sipola, Ville-Petteri (geofyysikko, GTK:n palveluksessa 20.11.05 asti) Manninen, Tarja (Atk-suunnittelija) Maankuoren geofysiikka 2801001 Ruotoistenmäki, Tapio (hankepäällikkö, sij. Mertanen, Satu) Korhonen, Juha (geofyysikko) Mertanen, Satu (geofyysikko) Kukkonen, Ilmo Etsintä- ja ympäristögeofysiikan menetelmäkehitys 2804003 Vanhala, Heikki (hankepäällikkö, sij. Hongisto, Hannu) Jokinen, Jarkko (geofyysikko, vuorotteluvapaalla 4.1.-31.5.05) Hongisto, Hannu (geofyysikko) Huotari, Taija (geofyysikko) Korpisalo, Arto (geofyysikko) Oksama, Matti (geofyysikko, osa-aikaisena 20 h/viikko)

5 Suppala, Ilkka (tutkija) Tiensuu, Karla (geofyysikko, J. Jokisen vuorotteluvapaasijaisena 4.1.-31.5.05) Geofysiikan sovellukset 7501001 Jokinen, Tarmo (hankepäällikkö, sij. Valjus, Tuire) Jäntti, Tuula (kartanpiirtäjä) Lehtimäki, Jukka (geofyysikko) Lohva, Jaana (geofyysikko, osa-aikainen 30 h/viikko) Munne Kirsti (valmistelija) Tolonen, Pirjo (valmistelija) Valjus, Tuire (geofyysikko) Geofysiikan laboratoriot 7501002 Airo, Meri-Liisa (hankepäällikkö, sij. Säävuori, Heikki) Kivekäs, Liisa (geofyysikko, osa-aikaeläkkeellä, työssä 20 h/viikko) Leino, Matti (geofyysikko) Laine, Tuula (Atk-suunnittelija, virkavapaalla 31.12.05 saakka) Säävuori, Heikki (geofyysikko) Vuoriainen, Satu (tutkimusavustaja) Syväseisminen heijastusluotaus FIRE 2801000 Kukkonen, Ilmo (hankepäällikkö) Kuusisto, Minna (Väisälän Säätiön tutkija, ei työsuhteessa) Outokummun syväreikähanke 2801006 (Västi, Kaj, ISY, hankepäällikkö) Kukkonen, Ilmo Tarvainen, Anna-Maria (diplomityöntekijä 1.5.-31.12.05) 1.2 Tutkimustoiminta Geofysiikan tutkimustoiminta on organisoitu hankkeisiin ja toimintoihin (maankuoren geofysiikka, alueellinen painovoimakartoitus ja mallinnus, etsintä- ja ympäristögeofysiikka, geofysiikan sovellukset, geofysiikan laboratoriot, syväseisminen heijastusluotaus FIRE ja Outokummun syväreikähanke). Hankkeiden toimintaa on kuvattu yksityiskohtaisesti myöhemmissä kappaleissa. Näiden perushankkeiden lisäksi osallistuttiin luonnollisesti lukuisiin muihin GTK:n budjettirahoitteisiin, yhteisrahoitteisiin ja maksullisiin hankkeisiin. 1.3. Maksulliset ja yhteisrahoitteiset hankkeet Toimialan maksullisesta ja yhteisrahoitteisesta toimintaa olivat mm. petrofysiikan laboratorion toimitus Tansaniaan, Posiva Oy:lle tehtävät kiven lämmönjohtavuutta koskevat TERO-hankkeet, joista toinen päättyi syyskuussa, Posivalle tehty FARAradiovarjostusluotaus Olkiluodossa, lukuisat pohjavesialueiden painovoimakartoitukset, kohteelliset tulkintatehtävät malminetsintäyhtiöille, UXO-hankkeet räjähtämättömien pommien ja kranaattien paikantamiseksi, Pohjois-Kanadassa tehtävät ikiroutatutkimukset ja Ruotsiin tehdyt ydinjätteiden sijoitukseen liittyvät geofysikaaliset tutkimukset, sekä Espoon Suomenojan merivesitunnelilinjan seismiset luotaustyöt.

6 2. ALUEELLISET PAINOVOIMAMITTAUKSET JA MALLINNUS (2706000) (Seppo Elo) 2.1. Johdanto Alueelliset painovoimamittaukset (APV) on GTK:n valtakunnallinen kartoitusohjelma, josta vastaa Alueelliset painovoimamittaukset ja mallinnus -hanke. Kartoitus toteutetaan GTK:n laatujärjestelmään kuuluvan, vuosittain päivitettävän toimintakäsikirjan mukaisesti. Alueelliset painovoimamittaukset ja mallinnus -hankkeen tehtävänä on PTS- ja vuosisuunnitelmien teko; kenttätöiden valvonta; mittaustulosten prosessointi, tarkastaminen, sijoittaminen valtakunnalliseen rekisteriin ja toimittaminen käyttäjille; tulkinnan edistäminen sekä edellisiin liittyvä tutkimus- ja kehitystyö. Kenttähenkilökunta on sijoitettu Geopalveluyksikköön, joka vastaa maastotyöresursseista ja maastotyön käytännön järjestelyistä. Hankkeen henkilökunta avustaa resurssien sallimissa puitteissa GTK:n muita hankkeita. Vuonna 2005 tehtiin 2.3 henkilötyövuotta omalle hankkeelle ja 0.7 henkilötyövuotta muille hankkeille. Alueelliseen painovoimakartoitukseen käytettiin 5.9 henkilövuotta Geopalveluyksiköstä. Lisäksi Suomen Malmi Oy:ltä tilattiin Sirkan alueen mittaus. Vuonna 2005 hankkeen töitä esiteltiin 12 esitelmässä, kolmessa Q-raportissa, viidessä muussa raportissa ja kolmessa laajennetussa abstraktijulkaisussa. 2.2. GTK:n alueelliset painovoimamittaukset v. 2005 Mittaustulos oli 6534 pistettä, jotka kattavat 1609 km 2 oheisen taulukon ja indeksikartan mukaisesti. Hankesuunnitelmassa asetettu tavoite oli 7050 pistettä ja 1725 km 2, josta siis 93 % toteutui. Kartoituksen teemoja olivat Itä-Lapin kerrosintruusiot, Länsi-Lapin Suomen kultavarojen kartoitus, arkeisen ja proterotsooisen alueen raja Raahe-Laatokka-vyöhykkeellä, teollisuusmineraalien ja kullanetsintä Lounais-Suomessa ja GeoSatakunta-projekti. Vuoden lopussa GTK:n alueellisessa painovoimarekisterissä oli 253 271 havaintopistettä, jotka kattoivat 72 267 km 2. Taulukko 2.2.1. GTK:n alueellinen painovoimakartoitus 2005 Kohde Karttalehti Pinta-ala Pistemäärä Pihlava 1141 12 100 km 2 384 Huittinen 2112 02 07 200 km 2 850 Sirkka 2741 04 05 75 km 2 435 Kiuruvesi 3323 12, 3324 08 10 11 350 km 2 1313 Piippola 3411 12, 3413 03 06 180 km 2 724 Siurua 3513 06, 3514 04 05 300 km 2 1212 Salla 4713 03 06 09, 4714 01 04 07 400 km2 1616 Yhteensä 1605 km 2 6534

Kuva 2.2.1. Alueellisen painovoimamittauksen kartoitustilanne ja suunnitelma vuodelle 2006. 7

8 2.3. Kartoitusohjelman mittaustulosten käsittely Vuoden aikana tarkastettiin ja hyväksyttiin alueelliseen painovoimapisterekisteriin seuraavien 1:20 000 karttalehtien tulokset. 1141 12 2112 04 07 2132 07 08 10 2134 01 2741 04 05 3513 06 3514 04 05 4713 03 06 09 4714 01 04 07 2.4. Muut mittaukset Vastattiin kolmesta projektista (Ruotsinkylä, Tuusula; Somerharju, Luumäki; Mikkelin kaupunki), joissa arvioitiin irtomaan paksuutta painovoimamittauksilla. Tehtiin koemittauksia kahdella luonnonkivilouhoksella (Vahterikonkangas, Virolahti; Laisniemi, Muurikkala) tarkoituksena arvioida painovoimamittausten käyttömahdollisuuksia kiven rapautumisasteen arvioinnissa. YTV:n Ämmässuon kaatopaikan kokoon painumisen ja siihen liittyvien tiheyden muutosten seurantaa jatkettiin mittaamalla linjat 1 ja 2 sekä pisteet 5001 ja 5002. 2.5. Muu tulostenkäsittely Käsiteltiin tuloksia, toimitettiin alueellista painovoima-aineistoa, laadittiin karttoja tai tehtiin ohjelmointityötä seuraaville GTK:n hankkeille 1602050, 1905004, 1905003, 1905006, 2105003, 2106001, 2108002, 2408001, 2801007, 2801009, 2804003, 2901002, 2901003, 2902000, 2901000, 4704001, 4804000, 4803002, 4905000, 4905003 ja 4905004. Laskettiin topografiakorjaus Tara Mines yhtiön Irlannissa mittaamalle painovoimaaineistolle. 2.6. Mallinnus Verrattiin ModelVision-ohjelmaa ja GRABLOX-ohjelmaa 3-dimensionaalisessa gravimetrisessa irtomaatulkinnassa testiaineistona Luumäen Somerharjun mittaustulokset. Tulkittiin alueellista painovoima-aineistoa yhdessä FIRE-luotauksen tulosten kanssa kohteina Kuhmon liuskejakso, Karkkilan gabro ja Lapin granuliitti. GeoSatakunta-projektissa mallinnettiin irtomaan ja hiekkakiven paksuutta, diabaasilaattoja, rapakivigraniitteja ja Sääksjärven meteoriittikraatteria. Uusina sovelluksina arvioitiin maankuoren tiheysjakauman vaikutusta kallioperän pintaosan jännitystilaan sekä verrattiin painovoiman vaihtelusta johdettua näennäisgeoidia Porin kaupungin mittaamaan geoidiin.

9 Kuva 2.6.1. Lapin granuliittivyöhykkeen tiheysmalli (poikkileikkauksessa granuliitit on kuvattu harmaalla värillä), havaittu Bouguer-anomalia, mallille laskettu painovoima-anomalia, regionaalianomalia ja FIRE-sektio. 2.7. ATK ABAQUS-FEM-ohjelmiston lisenssiä jatkettiin vuodella eteenpäin. Ville Sipola laati ohjelman GRABLOX-tiheysmallien siirtoon ABAQUS-FEM-ohjelmistolle ja teki tällä erää viimeisiksi jääneet muutokset Painovoima-ohjelmaansa. 2.8. Maksullinen toiminta Ryhmän omien maksullisten hankkeiden kokonaislaskutus oli 9979 euroa. Asiakkaita olivat Etelä-Savon ympäristökeskus, Golder Associates Oy ja Tara Mines Ltd (NewBoliden). 2.9. GeoSatakunta-projekti GeoSatakunta -projektissa Geologian tutkimuskeskus on kartuttanut Porin seudun alueellista painovoimamittausaineistoa 822 pisteellä. Satakunnan ja ympäristön alueelliset painovoimamittaustulokset koottiin rekisteriksi, jossa on yhteensä 5803 kpl Geodeettisen laitoksen ja 34364 kpl Geologian tutkimuskeskuksen mittaamaa havaintopistettä. Gravimetrisen aineiston perusteella laadittiin uusia Satakunnan alueen painovoima-anomaliakarttoja ja tulkittiin maankuoren yläosan tiheysrakennetta. Uusina sovelluksina arvioitiin maankuoren tiheysjakauman vaikutusta kallioperän pintaosan jännitystilaan sekä verrattiin painovoiman vaihtelusta johdettua näennäisgeoidia Porin kaupungin mittaamaan geoidiin. Rapakivigraniitit, joiden tiheys on noin 100 kg/m3 ympäristöään pienempi, ulottuvat

10 vähintään 8 km:n syvyyteen ja aiheuttavat noin 30 milligalin negatiivisen painovoimaanomalian. Esimerkiksi Kokemäellä rapakiven päällä anomaalinen massa pienentää kallioperän yläosan puristusta enimmillään noin 4 MPa ja rapakiven ulkopuolella anomaalinen massa suurentaa kallioperän yläosan puristusta enimmillään noin 2 MPa. Tämä on huomattava osa kallioperän yläosan horisontaalisesta kokonaisjännityksestä. Painovoimahavainnoista on tulkittu myös irtomaan, hiekkakiven ja diabaasilaattojen paksuutta, kivilajikontakteja sekä siirros- ja hiertovyöhykkeitä ja näiden rajaamia linssejä. Sääksjärven meteoriittikraatterista on laadittu uusi malli. Satakunnan hiekkakiven pohjoisreunalla on irtomaan täyttämä kalliopinnan painauma, missä irtomaan paksuudet ovat yleisesti 50 100 m. Painovoima-anomaliakartoista selviää myös jotunisten diabaasilaattojen todellinen laajuus ja paksuus. Uuden gravimetrisen tulkinnan mukaan esimerkiksi Leistilänjärven alueella diabaasi muodostaa hiekkakiven täyttämän yhtenäisen lautasmaisen rakenteen. Sääksjärven meteoriitti-kraatterista tehtiin 3D-tiheysmalli. Geoidin arviointia varten aineisto on vielä hieman puutteellinen mutta karttalehdillä 114302 ja 114112, joilla on tehty tarkimmat alueelliset painovoimamittaukset, painovoimamittaustuloksista johdetun geoidin ja Porin kaupungin mittaaman geoidin keskiero on ±15 mm. Koko alueellisen painovoimakartan alueella keskiero on ±56 mm. Kuva 2.9.1. Bouguer-anomaliakartta Satakunnasta. Kartta perustuu 5803 Geodeettisen laitoksen ja 34 364 Geologian tutkimuskeskuksen havaintopisteeseen.

11 2.10. Muu yhteistyö Seppo Elo järjesti GTK:n ja Geodeettisen laitoksen tutkijakokouksen GTK:ssa Espoossa. Kokouksessa esiteltiin ajankohtaisia tutkimuksia ja keskusteltiin niistä. Seppo Elo ja Markku Pirttijärvi järjestivät gravimetrisen mallinnuskurssin "Blokkipaja" 25.- 26.8. GTK:ssa Espoossa, missä Markku Pirttijärvi opetti laatimiensa Bloxer- ja Grabloxohjelmien periaatetta ja käyttöä painovoima-anomalioiden 3D-tulkinnassa. Osallistujia oli yhteensä 16, joista 14 oli GTK:sta, kaksi Geodeettisesta laitoksesta ja kaksi Helsingin yliopistosta. Blokkipaja oli jatkoa GTK:n ja Oulun yliopiston yhteistyölle 3DCM-projektissa. Ville Sipola osallistui SAMPO-projektiin, jota kuvataan toisaalla vuosikertomuksessa. Ville Sipola osallistui GTK:n Espoon geonäyttelyn geofysiikan demonstraation valmistamiseen. Toimitettiin Fennoskandian Bouguer-anomaliaverkon Suomen osuus Oulun yliopiston projektiin 3D geophysical model of the crust of the Fennsoscandian Shield in northern Finland. Työryhmään kuuluvat Pertti Kaikkonen, Hanna Silvennoinen, Elena Kozlovskaya ja Markku Pirttijärvi Oulun yliopistosta sekä Seppo Elo ja Heikki Säävuori GTK:sta.

12 3. MAANKUOREN GEOFYSIIKKA (2801001) (Tapio Ruotoistenmäki) Maankuoren geofysiikka -hankkeen tavoitteena on maankuoren ja siihen liittyvien raaka-aineesiintymien kehityksen, rakenteen, termisen tilan ja koostumuksen ja mallintaminen geofysikaalisin menetelmin Suomessa ja Fennoskandian kilvellä. Keskeisinä tehtävinä on antaa perustietoa arvioitaessa kohdealueitten käyttöä yhdyskunnan tarpeisiin sekä raakaainevarojen esiintymispotentiaalin arviointi yhteistyössä GTK:n geologien ja geofyysikkojen sekä ulkoisten yhteistyökumppanien kanssa. Hanke soveltaa ja kehittää alueellisessa ja kohteellisessa mittakaavassa gravimetrisia, magneettisia, paleomagneettisia, sähkömagneettisia, radiometrisia, seismisiä, geotermisiä ja petrofysikaalisia tutkimusmenetelmiä. Hankkeen tutkijoille on ominaista kiinteä yhteistyö lukuisissa kotimaisissa ja kansainvälisissä sidoshankkeissa. Hankkeen toimintatapa on periaatteessa konsultointia, jossa tapauskohtaisesti sovelletaan erityisosaamista muiden hankkeiden geologisten ongelmien ratkaisemiseksi. Alihankkeiden priorisointi ja toiminta niissä on vaihdellut vuoden mittaan. Hyvin yleistä on myös raportoimaton, talon sisäinen, päivittäin nopeasti vaihteleva epävirallinen yhteistyö karttojen ja pikatulkintojen tuottamiseksi. Merkittäviä yhteistyöhankkeita vuoden aikana ovat olleet mm. kansainvälisen globaalin magneettisen kartan kokoamisprojekti (WDMAM), Mosambikin ja Tansanian hankkeet sekä kultatutkimukset Etelä- ja Pohjois-Suomessa. Vuoden 2005 aikana hankkeen tulokset vastasivat hyvin asetettuja tavoitteita sekä maksullisten että budjettirahoitteisten toimintojen osalta. 3.1. Geomex: Alueellinen mallinnus ja malminetsintä Outokummun alueella (Tapio Ruotoistenmäki) GEOMEX-hanke (2107002) oli GTK:n ja Outokumpu Mining Oy:n välinen, 5-vuotinen joint venture -sopimuspohjainen yhteistyöprojekti, jonka rahoituksesta vastaavat molemmat osapuolet. Projektin toiminta-alue kattoi Outokumpu-tyyppisten kivilajiassosiaatioiden esiintymisalueet ensisijaisesti Pohjois-Karjalassa. Hankkeen lopputuotteena on kattava geofysikaalinen ja petrofysikaalinen tietokanta, monipuoliset geofysikaaliset peruskartat johdannaisineen sekä alueelliset ja kohteelliset tulkinnat avainkohteista. Hanke päättyi virallisesti joulukuussa 2003. Hankkeen alueellista geofysiikkaa käsittelevää käsikirjoitusta viimeisteltiin vuoden aikana. 3.2. Syväseismiseen heijastusluotaukseen liittyvät tutkimukset (Tapio Ruotoistenmäki) Toimintavuonna 2005 jatkettiin monessa hankkeessa syväseismisten FIREheijastusluotaustulosten hyödyntämistä. Profiilien kattamilta alueilta tehtiin petrofysikaalisia yhteenvetoja, kartta-analyysejä, rakennetulkintoja sekä mallitulkintoja eri geofysikaalisin menetelmin. FIRE:n tuloksia hyödynnettiin myös Geomexin ja Padasjoki-Kaipolan alueen rakennetta ja kehitystä käsittelevissä käsikirjoituksissa. Profiilien antamaa suurruhjeiden rakenneinformaatiota hyödynnettiin myös etelä-suomen kultatutkimuksissa.

13 3.3. Toiminta muissa hankkeissa (Tapio Ruotoistenmäki) 3.3.1. Mosambik, LOT3 (7500004) Mosambikin kartoitusprojekteille tuotettiin geofysikaalisia työkarttoja johdannaisineen, suoritettiin karttatulkintaa, mallitulkintaa ja koulutettiin käyttäjiä Suomessa (11.5.2005) ja myöskin Mosambikissa (5.-12.9.2005). Lisäksi kerättiin, mitattiin ja analysoitiin petrofysikaalisia näytteitä. Kuva 3.3.1. Tuomo Manninen (vasemmalla) esittelemässä jokivarren sedimenttisarjoja. 3.3.2. Arkeeisen kallioperän mallinnus (2103015) Arkeeisen kallioperän mallinnus- hankkeessa (2103015) tuotettiin hankkeen käyttöön Arkeisen alueen geofysikaalisia karttoja johdannaisineen, petrofysikaalisia yhteenvetoja ja kohteellisia tulkintoja. Suomen kalliogeokemian aineisto muodostaa hyvin tärkeän ja kattavan petrofysikaalisen ja litogeokemiallisen tietoaineiston koko Suomen kallioperästä. Tästä aineistosta tehtiin laajoja tilastollisia analyysejä ja yhteenvetoja hankkeen käyttöön hyödyntäen itse valmistettuja ja GTK:n aineistoon sovellettuja monipuolisia ja joustavia tilastomatemaattisia ohjelmapaketteja. 3.3.3. Laxemarin lineamenttitulkinta (1803005) Ruotsin Oskarshamnin ydinvoimalan käytetyn polttoaineen loppusijoituspaikan tutkimuksessa tehtiin lineamenttianalyysi alueelta yhteistyössä Kimmo Korhosen, Aimo Kuivamäen ja Markku Paanasen kanssa. Geofysiikasta pidettiin esitelmä Oskarshamnissa 16.- 17.08. Aiheesta valmistui loppuraportti vuonna 2005. 3.3.4. Etelä ja Länsi-Suomen kultavarojen kartoitus (2108000) Etelä ja Länsi-Suomen kultavarojen kartoitus- hankkeen käyttöön tehtiin tutkimusalueilta lukuisia geofysiikan karttoja johdannaisineen. Aineistosta tehtiin edelleen alustavat rakennetulkinnat ja paikannettiin potentiaalisia tutkimuskohteita.

14 3.4. Maailman magneettinen anomaliakartta (Juha V. Korhonen) Maailman magneettinen anomaliakartta on yhteishanke IAGA:n ja CGMW:n välillä. Vuoden aikana hankkeessa valmistui puolimatkan kartta WDMAM versio 0.5, joka esiteltiin IAGA:n yleiskokouksessa Toulousessa, Ranskassa 20.7.2005, karttahankkeen tieteellisessä istunnossa GAV04. Istunnossa pidettiin kaikkiaan 32 esitystä, ja sitä pidettiin yleisesti onnistuneena. Hankkeen puheenjohtajat Juha V. Korhonen ja Colin Reeves antoivat raportin IAGA:n isäntätyöryhmälle WG V-MOD 20.7.2005, minkä jälkeen jatkotoimista päätettiin WDMAM kokouksessa 21.7.2005. Juha Korhonen jatkaa toisena puheenjohtajista. Kokousten pöytäkirjat ovat verkossa IAGA:n sivuilla. Tarkoituksena on valmistaa kartta IUGG:n kokoukseen Perugiaan 2007 ja geologiaa tukevia karttaelementtejä IGC-33 kokoukseen Osloon 2008. Kartta otetaan Maailman geologisen kartan komission (CGMW) ohjelmaan, ja sille haetaan UNESCO:n rahoitustukea 2006. IAGA:n kokouksessa IUGG:n presidentti Uri Shamir ja CGMW:n presidentti Jean-Paul Cadet lämpimästi tukivat hanketta. GTK:n ensi vuoden 2006 toimintaan sisältyy Juha Korhosen työpanos hankkeen hyväksi. Sivun mittainen ppt-yhteenveto WDMAM-hankkeesta on oheisessa kuvassa. Based on IAGA resolutions 1977, 1979, 1995, 1997 Will be done in co-operation with CGMW 2005-2008 Supported by IUGG and IUGS UNESCO-funding to be applied Will support IGY+50 activities Open project for all interested; calls of contribution in 2005 Data collection ends June 2006 World Digital Magnetic Anomaly Map (WDMAM 1.0) ready 2007 (IUGG at Perugia) Geology oriented products ready 2008 (33 rd IGC at Oslo) Data and products open for all interested, upon ready WDMAM in short by Juha V. Korhonen, GTK, Espoo; November 7 2005 Top WDMAM 0.5 (open file data index) Replacement by ranking as below. Europe North America Australia Antarctic Soviet Union East Asia South Asia Indian Ocean (East) Arctic China Project Magnet MF-3 Bottom Http://www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/WDMAM/Minutes_WDMAM_Toulouse_final.pdf Kuva 3.4.1. Yhteenveto WDMAM-hankkeesta. IAGA-2005, IDC-5 ja EGBA -kokouksissa esiteltiin alueellisten magneettisten anomalialähteiden problematiikkaa globaalin mittakaavan anomalioita tulkittaessa. Vaipanalakuoren-lähteestä peräisin olevan Väliojan juonen kairasydän preparoitiin geokronologisiin tutkimuksiin.

15 3.5. Paleomagneettiset tutkimukset (Satu Mertanen) Paleomagneettiset tutkimukset jakautuivat kolmeen pääkohteeseen vuonna 2005. 1) Paleomagneettinen ajoitus, 2) Juonikivitutkimukset ja kesällä järjestetty Kansainvälinen Juonikivikonferenssi ja 3) Arkeiset ja proterotsooiset manner-rekonstruktiot. Lisäksi paleomagneettisia tutkimuksia tehtiin GTK:n muille hankkeille. 3.5.1. Paleomagneettinen ajoitus Pääkaupunkiseudun hiertovyöhykkeiden paleomagnetismia ja niiden eri aikoina tapahtuneita reaktivoitumisia käsittelevä käsikirjoitus kävi referee-kierroksella, korjattiin ja jätettiin julkaistavaksi GTK:n Special Paperiin. Tulosten mukaan pääkaupunkiseudun paleoproterotsooisessa kallioperässä esiintyvät heikkousvyöhykkeet ovat uudelleen magnetoituneet sekä mesoproterotsooisena aikana että paleotsooisena aikana, todennäköisesti vyöhykkeissä esiintyvän fluiditoiminnan seurauksena. Viron sedimenttikiviä leikkaavien mineralisoituneiden suonien paleomagneettisia ajoitustutkimuksia jatkettiin yhteistyössä Tallinnan Teknillisen korkeakoulun (Y. Systra) kanssa. Tavoitteena on selvittää primäärien remanenttien magnetoitumien lisäksi sekundääriset remanenssit, jotka ovat saattaneet syntyä samanaikaisesti kuin Suomessa havaitut remagnetisaatiot. Geofysiikan laboratoriossa mitattiin suunnatut testinäytteet alkukeväällä ja uusia näytteitä otettiin kahdesta uudesta kohteesta loppukeväällä. Näytteenottoon osallistui S. Mertasen ja Y. Systran lisäksi myös Ulla Preeden Tarton yliopistosta (Kuva 4.2.1). Hän teki GTK:n Geofysiikan laboratoriossa neljän kuukauden ajan CIMO:n apurahan turvin väitöskirjaansa liittyviä paleomagneettisia mittauksia Viron sedimenttikivistä. S. Mertanen toimi työn ohjaajana (J. Plado toinen ohjaaja). Nordkalkin Vampulan kalkkikivikaivoksen yhteydessä esiintyvän hiekkakivimuodostuman ikä pyritään selvittämään paleomagneettisella menetelmällä. Yhteistyössä geologi Ritva Harisen (Nordkalk) kanssa otettiin muodostumasta ensimmäiset testinäytteet loppuvuonna. Mittaukset ja mahdolliset jatkotutkimukset on tarkoitus aloittaa keväällä 2006. a) b) Kuva 3.5.1. Paleomagneettista näytteenottoa Virossa. a) Ulla Preeden ottaa sunnattua näytettä Tallinnan Väon kalkkikivilouhoksessa. b) Ylo Systra tutkii näytteenottokohdetta Pakrin niemimaan ordoviikkisessa sedimenttikivessä. Kuvat: Satu Mertanen.

16 3.5.2. Juonikivitutkimukset Laatokan alueen 1.8 Ga ikäisten shoshoniittisten intruusioiden paleomagneettiset tutkimukset aloitettiin vuonna 2001 Pietarilaisen State Company Mineralin aloitteesta. Lopulliset paleomagneettiset tulokset valmistuivat vuonna 2005 ja niitä esiteltiin Helsingissä Geofysiikan Päivillä toukokuussa. Shoshoniittisiin intruusioihin liittyvien lamprofyyrijuonien ja niitä nuorempien doleriittijuonien tutkimukset aloitettiin Laatokan alueella vuonna 2002 ja niistä saatuja tuloksia esiteltiin 5:ssä Kansainvälisessä Juonikonferensissa elokuussa. Aiheesta valmistui käsikirjoitus kansainväliseen julkaisusarjaan. Laatokan alueen nuorimpia juonia tutkittiin yhteistyössä Dr. Natalia Lubninan kanssa, joka teki omista näytteistään paleomagneettisia mittauksia GTK:n Geofysiikan laboratoriossa kahden viikon ajan tammikuussa. Aiheesta valmistui yhteinen abstrakti ja esitelmä. Tutkimusta on tarkoitus jatkaa ja valmistaa yhteinen julkaisu kansainväliseen julkaisusarjaan. Tätä varten Suomen Akatemialle jätettiin tutkimussuunnitelma ja matka-apuraha-anomus S. Mertasen vastavierailusta Moskovan yliopistoon vuonna 2006. Suunnitelma hyväksyttiin ja viikon matkaapuraha myönnettiin. Heinä-elokuussa järjestettiin Rovaniemellä 5. Kansainvälinen Juonikonferenssi (IDC5). S. Mertanen toimi yhtenä kokouksen pääjärjestäjänä yhdessä Jouni Vuollon kanssa. Kokoukseen osallistui noin 50 tutkijaa 16:sta eri maasta (Kuva 4.2.2). Kokouksen esitelmistä koottiin Abstraktikokoelma ja kokouksen julkaisuista aloitettiin Proceedings volyymin toimittaminen A.A. Balkemalle (toim. E. Hanski, S. Mertanen, T. Rämö & J. Vuollo). S. Mertanen osallistui konferenssin jälkeiselle ekskursiolle, joka Suomen puolella suuntautui Taivalkoskelle ja Sallaan ja Venäjän puolella Murmanskiin ja Monchegorskiin. Eri kohteista otettiin paleomagneettisia suunnattuja testinäytteitä, jotka mitattiin Geofysiikan laboratoriossa. Kuva 3.5.2. Kansainvälisen Juonikivikonferenssin (Fifth International Dyke Conference, IDC5) osallistujat yhteiskuvassa hotelli Pohtimolammen edustalla Rovaniemellä. Kuva: Martti Melamies. Nilsiän-Juankosken lamprofyyrien ja mikrotonaliitti-juonien tutkimuksia jatkettiin. Juonista otettiin näytteitä elokuussa yhteistyössä ISY:n (O. Äikäs ja K. Kinnunen), Turun yliopiston (O. Eklund, A. Shebanov ja E.-M. Helenius) ja Ecodatan (D. Frank-Kamenetsky) kanssa (Kuva 4.2.3). Näytteiden paleomagneettiset mittaukset aloitettiin joulukuussa Geofysiikan laboratoriossa.