Kuhmon Romuvaaran tarkentava litologinen kalliomallinnus

Työraportti 98-55 Kuhmon Romuvaaran tarkentava litologinen kalliomallinnus Kai Front Seppo Paulamäki Markku Paananen Elokuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 3719

Työ raportti 98-55 Kuhmon Romuvaaran tarkentava litologinen kalliomallinnus Kai Front Seppo Paulamäki Markku Paananen Elokuu 1998

TEKIJÄORGANISAATIOT: VTT Yhdyskuntatekniikka Väylät ja ympäristö PL 19041 02044 VTT Geologian tutkimuskeskus Ydinjätteiden sijoitustutkimus PL96 02151 ESPOO TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: TILAUSNUMEROT: VTT:n YHDYSHENKILÖ: GTK:n YHDYSHENKILÖ: tkw/(- Ff Aimo Hautajärvi 9620/98/ AJH 9625/98/ AJH - FL Kai Front... jp FM,Seppo Paulamäki VTT GTK POSIV A TYÖRAPORTTI 98-55 KUHMONROMUVAARANTARKENTAVA LITOLOGINEN KALLIOMALLINNUS TARKASTAJA: Ff Pekka Anttila IVO POWER ENGINEERING

Työraportti 98-55 Kuhmon Romuvaaran tarkentava litologinen kalliomallinnus Kai Front VTT Yhdyskuntatekniikka Seppo Paulamäki Markku Paananen Geologian tutkimuskeskus Ydinjätteiden sijoitustutkimukset Elokuu 1998 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

2 Front, K., Paulamäki, S. & Paananen, M., 1998. Kuhmon Romuvaaran tarkentava litologinen kalliomallinnus. Posiva Oy, työraportti 98-55, 45 s. TIIVISTELMÄ Teollisuuden Voima Oy:n Olkiluodon sekä Imatran Voima Oy:n Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. Tähän liittyviä Posiva Oy:n toimeksiantona tehtäviä yksityiskohtaisia sijoituspaikkatutkimuksia tehdään Kuhmon Romuvaaran, Äänekosken Kivetyn ja Eurajoen Olkiluodon sekä Loviisan Hästholmenin alueilla vuosina 1997-2000. Romuvaaran tutkimusalue sijaitsee arkeeisen, presvekokarjalaisen pohjakompleksin alueella. Sen kallioperä koostuu harmaista, migmatiittista tonaliittigneisseistä, vaaleista, usein edellisiä vähemmän migmatiittisista leukotonaliittigneisseistä ja kiillegneisseistä sekä näitä leikkaavista vaaleista ja tummista juonikivilajeista, graniiteista, granodioriiteista, tonaliiteista ja metadiabaaseista. Metadiabaaseja lukuun ottamatta kivilajit ovat läpikäyneet monivaiheisen deformaation. Kallion pintarakoilussa ovat vallitsevia jyrkkäkaateiset (70-90 ) raot, jotka ovat suurinpiirtein kahdessa kohtisuorassa suunnassa, koillinen-lounas ja luode-kaakko. Suunnatuissa kairausnäytteissä tyypillisintä rakosuuntaa edustaa lähes vaaka tai loivasti koilliseen viettävä rakoilu. Leukotonaliittigneississä on lisäksi toinen laiva-asentoinen rakosuunta, joka kaatuu lounaan ja luoteen välille (240-320/0-30 ), ja tonaliittigneississä on puolestaan lounais-eteläinen kaadesuunta (180-210/10-30 ). Keskikaateisista suunnista yleisin on lounais-läntinen suunta 230-280/30-70, joka tavataan tonaliittigneississä. Jyrkkäasentoisista rakosuunnista yleisin on tonaliittigneissille tyypillinen, lähes etelään kaatuva 170-180/80-90. Leukotonaliittigneissille on puolestaan tyypillinen rakosuunta 210-230/60-80 o. Avokallioilla kivilajien rakotiheydet ovat alle 1 rako/m, kun taas tutkimuskaivannoissa ne ovat välillä 1-3 rakoa!m. Kairausnäytteissä pääkivilajien rakotiheys on yleensä 2-4 rakoa!m. Kivilajimallissa pääkivilajina on tonaliittigneissi, joka muodostaa kallion syvälle ulottuvan perusmassan. Tutkimusalueen keskiosassa esiintyy pohjoisluode-eteläkaakko -suuntainen kappale vaaleaa leukotonaliittigneissiä, jonka itäinen kontakti viettää 30-45 o :en kaateella länteen. Sen läntisen kontaktin on tektonisten havaintojen perusteella tulkittu kaatuvan 75 o :en kaateella länteen. Granodioriittia esiintyy pohjois-etelä - suuntaisina juonina, joiden kaade on 65-75 o länteen. Kairanrei'issä KR1 ja KR2 tavattavan juonen läntisessä kontaktissa on muutamia metrejä leveä myloniittinen vyöhyke. Tutkimusalueen keskellä SIJaitsevan luode-kaakko -suuntaisen metadiabaasijuonen kaade on KR3:n kohdalla 55 lounaaseen. Reiässä KR5 metadiabaasi esiintyy siirrostumisen takia kahtena kappaleena, joista toinen on pysty ja toinen kaatuu 85 o lounaaseen. Tutkimusalueen pohjoisosaan on tulkittu kaksi rinnakkaista metadiabaasijuonta, joista eteläisemmän kaade on noin 85 o lounaaseen ja pohjoisemman noin 70 koilliseen. Tutkimusalueen länsiosassa olevat metadiabaasijuonet on geofysikaalisen tulkinnan perusteella mallinnettu kaatuvaksi jyrkästi (75 ) lounaaseen.

3 Front, K. Paulamäki, S. & Paananen, M., 1998. Updated lithological bedrock model of theremuvaara study site, Kuhmo, northeastero Finland. Posiva Oy, work report 98-55, 45 p. ABSTRACT The Finnish power companies, Teollisuuden Voima Oy and Imatran Voima Oy, are preparing for the disposal of spent nuclear fuel in a repository deep in the Finnish bedrock. The detailed site investigations, carried out by Teollisuuden Voima and Posiva Oy, has been in progress in Äänekoski Kivetty, Eurajoki Olkiluoto and Kuhmo Remuvaara sites since 1993 and in Loviisa Hästhomen since 1997. This report describes the updated conceptual bedrock model of the Olkiluoto site, which supplements and revises the model of the detailed site investigations 1993-1996. The Remuvaara study site is located in the eastem part of the so-called Presvecokarelian basement complex, over 2500 million years in age. Most of the bedrock studied consists of Archaean banded, migmatitic tonalite gneisses and leucotonalite gneisses. The gneisses are cut by north-south trending Archaean granodiorite dykes and northwest-southeast trending Proterotzoic metadiabase dykes. The bedrock, exluding the metadiabase, have undergone a complex polyphasic deformation. On the basis of refolding and cross-cutting relationships, six plastic Archaean deformational phases have been defined, after which sharp faults were developed by at least four brittle deformation phases. According to outcrop data steeply (70-90 ) dipping fractures trending about northeastsouthwest and northwest-southeast dominate within the study site. In oriented cores the fractures are typically horizontal or gently dipping to NE. The other directions are 240-320/0-30 in leucotonalite gneiss and 180-210/10-30 in tonalite gneiss. The most common fracture orientations with medium or steep dip are 170-180/80-90 and 230-280/30-70 in tonalite gneiss and 210-230/60-80 in leucotonalite gneiss. The fracture frequency in the outcrops, representing the most intact parts of the bedrock, is less than 1 pcs/m, while in two research trenches opened in the soil covered areas it's 1-3 pcs/m. In core samples the fracture frequency is usually 2-4 pcs/m. In the bedrock model the principal component of the rock mass is tonalite gneiss. In the middle of the tonalite gneiss there is a NNW -SSE trending body of leucotonalite gneiss, the eastem and westem contacts ofwhich are dipping 30-45 and 75 W, respectively. The westem contact is chracterized by blastomylonitic rock. Both gneisses are cut N-S striking granodiorite dykes dipping 65-75 o W. The contacts of the dykes are either very sharp or brecciated. The westem contact of the granodiorite dyke in boreholes KRl and KR2 is mylonitic. The metadiabase dyke in the middle of the study site is dipping 55 SW in borehole KR3 and 85 SW in borehole KR5. The dykes in the northem part of the area are dipping 70 o SW and 85 o NE, while the dykes in the southwestero part are dipping 75 o SW.

o----------------------- 4 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ... 2 ABSTRACT... 3 1 JOHDANT0... 5 2 ALUEELLINEN GEOLOGIA... 6 2.1 Tutkimusalueen sijainti ja topografia... 6 2.2. Kallioperä... 6 2.3. Maaperä... 10 3 ROMUV AARAN TUTKIMUSALUEEN KALLIOPERÄ... 12 3.1 Kivilajit... 12 3.2 Tektoniikka... 17 3.3 Rakoilu... 19 3.3.1 Kallion pintarakoilu... 19 3.3.2 Kairausnäytteiden rakoilu... 24 3.3.3 Rakoaineistojen yhdistäminen... 29 4 KIVILAJIMALLI... 33 4.1 Yleistä... 33 4.2 Kivilajit... 33 5 YHTEENVETO... 39 6 VIITELUETTELO... 41 LIITTEET'... 45

5 1 JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy (TVO) aloitti valmistautumisen käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen 1980-luvun alussa. Valmisteluvaiheiden jälkeen käynnistyivät vuonna 1987 alustavat paikkatutkimukset, joiden perusteella valittiin vuonna 1992 viidestä tutkimusalueesta kolme soveliainta tutkimusaluetta, Romuvaara, Kivetty ja Olkiluoto, yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin. Kivilajimalleihin liittyen alustavien paikkatutkin1usten perustyöt käsittivät geologisten olosuhteiden selvittämisen alueellisesti ja syvyyden suhteen. Erityisesti keskityttiin kivilajitietojen, kivilajien tektonisten suureiden ja rakoilutietojen (määrän, laadun ja kolmiulotteisen asennon) selvittämiseen sekä kallioperän deformaatiohistorian tulkintaan. Alustavien paikkatutkimusten tulokset on esitetty Romuvaaran tutkimusalueen osalta seikkaperäisesti yhteenvedoissa (Anttila et al. 1990, Saksa et al. 1991, 1992, Teollisuuden Voima Oy 1992). Yksityiskohtaisten paikkatutkimusten ( 1993-1996) tavoitteena oli täydentää ja varmentaa alustavien paikkatutkimusten tuloksia sekä lisätä tietoja keskeisistä kallioperätekijöistä (Teollisuuden Voima Oy 1993). Työ jakautui kolmeen perustehtävään: kallioperän perustilan tutkimukseen, tutkimusalueen karakterisointitutkimuksiin ja tutkimustulosten ja oletusten testaamiseen. Romuvaaran tutkimusalueelle laadittiin paikkaspesifinen, alueen erityispiirteet huomioon ottava tutkimusohjelma (Teollisuuden Voima Oy 1994). Tutkimukset käsittivät mm. uusien syvien reikien kairauksia (KR7 - KR11) ja yhden vanhan reiän (KR2) syventämisen sekä kahden tutkimuskaivannon avaamisen ja kartoittamisen peitteisillä alueilla. Kivilajimallin kannalta merkittävät tulokset ja arviot on esitetty yhteenvetoraporteissa (Front et al. 1996, Okko & Paulamäki 1996, Posiva Oy 1996). Tämän raportin tarkoituksena on esittää alustavien ja yksityiskohtaisten paikkatutkimusten pohjalta integroitu käsitys kivilajeista, niiden esiintymisestä ja rakoilusta Kuhmon Romuvaaran tutkimusalueelia huomioon ottaen myös ne tutkimukset, jotka olivat edellisen tutkimusvaiheen loppuessa epätäydellisiä tai tulkintatyöltään keskeneräisiä. Tällaisia töitä ovat mm. viimeisten kairanreikien KR10 ja KR11 reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus (Luukkonen et al. 1997), reiän KR11 sydännäytteen petrologisetja rakomineraalitutkimukset (Kärki et al. 1997), reikien KR1, KR8 ja KR10 TV-kuvaus (Stråhle 1996a ja b), yksityiskohtainen rakotiedon keruu ja analysointi (Hellä et al. 1997, Labbas 1997) sekä tutkimusalueiden kalliomallien rakennemalleihin liittyvät muutokset (Saksa et al. 1998). Yhteenveto liittyy PARVI-projektin englanninkielisen paikkakohtaisen yhteenvetoraportoinnin valmisteluun.

6 2 ALUEELLINEN GEOLOGIA 2.1 Tutkimusalueen sijainti ja topografia Romuvaaran tutkimusalue sijaitsee Kuhmon kaupungin alueella, noin 30 km keskustasta koilliseen (kuva 1). Alueen koko on noin 7 km 2 Topografialtaan tutkimusalue on loivapiirteistä suhteellisten korkeuserojen ollessa luokkaa 10-30m. Alueen korkein kohta, Romuvaaran kallioalue, on noin227m meren pinnan yläpuolella. Avokalliot ovat keskittyneet alueen länsi- ja lounaisosiin muun osan aluetta ollessa jokseenkin paljastumatonta moreeni- ja suomaastoa. Paljastumien osuus koko alueen pinta-alasta on vain noin 1%. Maaperä koostuu pääasiassa moreenista, jonka paksuus kairausten perusteella on yleensä vain muutamia metrejä, mutta voi paikoin olla jopa yli 25 m. Soistuneilla alueilla moreenia peittää turve, jonka paksuus on 1-2 m tai sen alle. Alueen eteläosaa rajaa länsiluode-itäkaakko -suuntainen harjumuodostuma, jossa aines on hiekkaa ja soraa. Tutkimusalue sijaitsee ns. korkeimman rannan yläpuolella, joten se ei ole ollut veden peitossa viimeisen jääkauden jälkeen (Eronen & Lehtinen 1996). Vuotuinen jääkauden jälkeinen maankohoaminen alueella on nykyisin noin 6 mm (Kakkuri 1987). 2.2. Kallioperä Suomen kiteinen kallioperä (kuva 2) on osa laajaa prekambrikautista Fennoskandian kilpialuetta. Suomen vanhinta kallioperää on Itä- ja Pohjois-Suomessa sijaitseva arkeeinen alue, jossa kivet ovat iältään 3100-2500 miljoonaa vuotta vanhoja (Korsman & Koistinen 1998). Se koostuu suurimmaksi osaksi tonaliitti- ja granodioriittikoostumuksellisista gneisseistä ja granitoideista. Alueella on paikoin kapeita vihreäkivivyöhykkeitä, jotka koostuvat emäksisistä metavulkaniiteista ja metasedimenteistä. Pääosan Suomen kallioperästä muodostaa maan etelä- ja keskiosat käsittävä varhaisproterotsooinen alue. Sen pitkä geologinen kehitys, joka käsittää sedimentaatiota ja vulkanismia, kulminoitui svekofennialaiseen vuorijonomuodostukseen 1900-1800 miljoonaa vuotta sitten (Korsman & Koistinen 1998). Samanaikaisesti tunkeutui kuoreen suuri määrä lähinnä kvartsidioriitti- ja granodioriittikoostumuksellisia syväkiviä. Myöhemmässä vaiheessa syntyi kalirikkaita graniitteja, jotka muodostavat migmatiitteja vanhempien kivilajien kanssa. Vuorijonomuodostuksen jälkeisiä muodostumia ovat rapakivigraniitit (1650-1540 miljoonaa vuotta) ja ns. jotunilaiset sedimenttikivet (1400-1300 miljoonaa vuotta), joita leikkaavat 1270-1250 miljoonaa vuotta vanhat oliviinidiabaasijuonet. Nuorimpia peruskallioon kuuluvia kiviä ovat Sallan ja Laanilan 11 00 ja 1000 miljoonaa vuotta vanhat juoniki vet. Kambrikauden alkuun mennessä (noin 600 miljoonaa vuotta sitten) kallioperä oli eroosion vaikutuksesta kulunut jo lähes nykyiseen tasoonsa.

7 MERKINTÖJEN SELITYKSET Kallionäytekairaus (KR) Kuva 1. Remuvaaran tutkimusalue.

8 Suomen kallioperä 1:5 000 000 Kaledoniidien vuonjonoon kuuluvat muodostumat: 1 - Eri alkuperii olevia &uskeita, gneissajl jl intrusivikivil Paleotsooiset muodostumat: 2 - Alklicivel (livaara) ja karbonatittia (SoldQ 3 Kll!lbrikauden hiekklkivel jl uviiusketta Myöhiisproterotsooiset muodostumat 4 Vandikludan hiekkakival ja saviuskatta Keskiproterotsooiset muodostumat: 5 Dolerittijuonia, Pohjois-Suomi 8 Jotunisil doleriittisia karrosmybtlisil juonia 7 Jotunista hiekkakivel ja saviliusketta 8 Rapakival 9 Gabro anortosiittil 1 0 Alajotunisil dolariittijuoniparvil Varhaisproterotsooiset muodostumat: 11 KY1rtsiittia ja konglomaraattia, Lapin molassi 12 Postorogaanisil granittisia kivil, n. 1800 mil v. 13 MyBhlisorogaanisia graniittaja, 1850.1800 nilj. v. 14 Graniittil ja granodioriittia, 1880 1880 mij. v. 15 Pyroksaanipitoista graniittil ja montsoniittil, 1885 1 18 Granodioriittia, 1890 mi. v. 17 Gabro dioriittil, 1890 1870 milj. v. 18 Tonaittia, 1920-1910 milj. v. 19 Killliuskattl ja migmatiittia, Lounais-Suomi 20 Kratonillueen kiilaliuskatta 21 MatiYulkaniittaja, 1920.1880milj. v. 22 Serpentinittil ja muita ofioliittikomplaksin kivil, n. 1980 milj. v. 23 Granaattignaissil ja dioriittia; Lapin granulittivybhyka 24 Anortosiittia 25 Suuntautunutta gabroa ja granodioriittia, 1950 1930 milj. v. 28 Gneissinlistl granittil ja sarvivllkagneissil 27 Kvartsiittia jl konglomaraattia 28 Metavulkaniittia ja kiiltliuskattl, Kittiiin muodostuma 29 KalkkiSilikaattildval, ITIIStaliuskatta, vulkaanisia vlfikerroksil 30 Kvartsiittia vl&karroksin, n. 2300-2000 mil v. 31 Karrosintruusioita, 2440 miij. v. 32 Matavulkaniittaja, 2500.2000 milj. v. Arkeeiset muodostumat: 33 CJ MyBhlisarkaaisia graniittisil kivil 34 D Viilrelkiviusosiaation matavulkaniittaja 35 CJ Vilualkiviassosiaation rnetasadimanttajl 38 CJ Biotitti ± sarvivllkagneissil jl migmatiittia 37 CJ Tonaitti-trondhjamiittigneissil ja mif'lltiittia..._ Sirroksil jl ylityantbvybhykkaiti C> Kinberlittialuaita * lmpaktilaavaa tai mataoritin iska1mlklmt=j1"f-:7-=j5j', J. 80 E=======100t======5200 c Gtological Survey of F11land, Espoo, Filland 1998 Kuva 2. Suomen kallioperän pääpiirteet.

9 Romuvaaran tutkimusalue sijaitsee arkeeisen, presvekokarjalaisen pohjakompleksin alueella. Ympäristön kallioperä (liite 1) koostuu valtaosin raitaisista amfiboliiteista ja migmatiiteista, granitoideista ja Kuhmon-Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeen metavulkaniiteista ja metasedimenteistä, joiden ikä vaihtelee välillä 3100-2650 miljoonaa vuotta, ja jotka ovat läpikäyneet myöhäisarkeeisen, monivaiheisen deformaation (Luukkonen 1988, 1992a). Arkeeisia kivilajeja leikkaavat lähes deformoitumattomat varhaisproterotsooiset kaligraniitit (ikä 2435 ± 12 miljoonaa vuotta) ja metadiabaasit (ikäryhmät 2500-2400 miljoonaa vuotta ja 2200-2100 miljoonaa vuotta). Alueen vanhimmat kivet ovat yli 2843 miljoonaa vuotta vanhoja, mahdollisesti jopa 3100 miljoonaa vuotta vanhoja, voimakkaasti deformoituneita, raitaisia amfiboliitteja, jotka ovat jäänteitä vanhimmasta mafisesta kuoresta pohjakompleksin alueella (Luukkonen 1992a). Suurimman osan alueen kallioperästä muodostavat poimuttuneet raitaiset, migmatiittiset tonaliitit/trondhjemiitit, jotka ovat syntyneet edellä mainitun varhaisen, nyt jo lähes täysin tuhoutuneen mafisen kuoren osittain sulaessa ja uudelleenkiteytyessä. Siirryttäessä kohti Kuhmon vihreäkivivyöhykettä tonaliitit/trondhjemiitit vaihettuvat ilman rajaa leukotonaliiteiksi tai leukogranodioriiteiksi, joita esiintyy satoja metrejä leveänä vyöhykkeenä vihreäkivivyöhykkeen molemmin puolin. Leukotonaliitit ovat kataklastisia, paikoin jopa blastomyloniittisia vihreäkivivyöhykkeen kontaktin lähellä, ja edustavat tonaliittien/trondhjemiittien uudelleenkiteytymistä ja/tai osittaista sulamista (Luukkonen 1989a, Luukkonen 1992a). Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen kontakti ympäröiviin tonaliitteihin/trondhjemiitteihin ja leukotonaliitteihin nähden on tektoninen ja terävä. Vyöhykkeen alaosan kivilajit ovat veden alle tai kuivalle maalle purkautuneita komatiittisia ja tholeiittisia metavulkaniittej a. Niiden lisäksi esiintyy vähäisessä määrin raitaisia rautamuodostumia, kiilleliuskeita ja kloriittiliuskeita. Vyöhykkeen yläosa koostuu syvään veteen tai kuivalle maalle kerrostuneita metasedimenteistä (konglomeraatteja, metapeliittejä, serisiittikvartsiitteja) sekä felsisistä pyroklastisista breksioista ja vulkaniiteista (Luukkonen 1989a, 1992b). Alueella yleisimmin esiintyvät granitoidit ovat 2740-2690 miljoonaa vuotta vanhoja tonaliitteja, kvartsidioriitteja ja granodioriitteja. Nämä ns. Konivaara -tyyppiset granitoidit ovat syntyneet tonaliittien/trondhjemiittien ja raitaisten amfiboliittien osittaisen sulamisen kautta (Luukkonen 1988). Varhaisproterotsooista, mineralogialtaan ja rakenteeltaan "rapakivi" -tyyppistä kaligraniittia (ikä 2435 ± 12 miljoonaa vuotta) esiintyy kolmena intruusiona vihreäkivivyöhykkeen itäpuolella. Kaligraniittien oletetaan syntyneen, kun kuumaa, välikehästä peräisin olevaa materiaalia nousi ruhjevyöhykkeitä pitkin kuoren alaosaan, missä se aiheutti osittaista sulamista. Myöhemmin näin syntynyt kevyempi sula nousi nykyiselle eroosiotasolle (Luukkonen 1988, 1989a). Kartta-alueen itäosassa sijaitseva varhaisproterotsooinen Saari-Kiekin vihreäkivivyöhyke koostuu itä-läntisten siirrosten rajaamaan altaaseen, veteen ja kuivalle maalle purkautuneista ja kerrostuneista metavulkaniiteista ja metasedimenteistä

10 (Luukkonen 1989b). Vyöhykettä leikkaavat luode-kaakko -suuntaiset metadiabaasijuonet, joiden perusteella vyöhyke muodostui yli 2200 miljoonaa vuotta sitten. Varhaisproterotsooisia metadiabaasijuonia esiintyy suunnissa itä-länsi, luode-kaakko ja koillinen-lounas. Vanhemmat (2500-2400 miljoonaa vuotta) itä-länsi -suuntaiset juonet ovat runsaasti pyrokseenia sisältäviä metadiabaaseja, joita tavataan vain vihreäkivivyöhykkeen itäpuolella. Nuorempia (2200-2100 miljoonaa vuotta) luodekaakko- ja koillinen-lounas -suuntaisia sarvivälkediabaaseja esiintyy vihreäkivivyöhykkeen molemmin puolin. Nuorin Kuhmon alueella tavattu kivi on iältään alle 2100 miljoonaa vuotta oleva ultrakalinen breksiajuoni, joka Iitageokemian perusteella voidaan korreloida Kuolan alkalikiviin (Luukkonen 1992b ). Kuhmon vihreäkivivyöhyke ja sitä ympäröivät kivilajit ovat metadiabaasijuonia ja kaligraniittia lukuun ottamatta, läpikäyneet monivaiheisen deformaation. Alueen kallioperästä on havaittu vähintään kuusi myöhäisarkeeista deformaatiovaihetta, minkä lisäksi proterotsooiset deformaatiot ovat aiheuttaneet vanhojen arkeeisten hierto- ja heikkousvyöhykkeiden avautumista ja uudelleenaktivoitumista (Luukkonen 1985, 1988, 1992). Liitteessä 2 on esitetty Romuvaaran ympäristön kallioperän huomattavimmat ruhjerakenteet kivilajipohjalla. Rakenteet perustuvat vinovalaistujen 1:400 000 mittakaavaisien topografisten reliefikarttojen tulkintaan. 2.3 Maaperä V altaosan tutkiinusalueen ympäristön j äätikkösyntyisistä maalajeista käsittää kallioperää muutaman metrin paksuisena kerroksena peittämä moreeni (liite 3). Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen ympäristössä tehtyjen maaperägeologisten tutkimusten mukaan Kuhmon länsipuolisella Outojärven-Kellojärven alueella on kolme moreenikerrosta (Saamisto et al. 1980, Saamisto & Peltoniemi 1984). Päällimmäisenä on usein löyhä, heikosti suuntautunut ablaatiomoreeni, joka paikoin vaihettuu jääjärvisedimenteiksi (lajittunutta soraa ja hiekkaa). Sen on tulkittu muodostuneen lähes paikallaan olevan jäätikön päällä olleesta aineksesta erityisesti alueilla, missä jäätikkö päättyi jääjärveen. Sen päällä on alueen kattavin, yleensä massiivinen moreeni, jonka yleisin suuntaus on 290-310 o. Alin kerros on tiiviistä, runsaasti alla olevasta kallioperästä peräisin olevia rapautumisjäännöksiä sisältävää moreenia, jonka suuntaus on noin 300. Moreenikerrosten rajat ovat selvästi havaittavia, mikä indikoi selviä muutoksia ja katkoksia kerrostumisessa. Kaksi ylintä kerrosta on syntynyt viimeisen Weichsel-jäätiköitymisen sulamisvaiheen aikana noin 10 000 vuotta sitten. Alimman moreenikerroksen ikää ei sen sijaan varmuudella tiedetä. Alimman ja sen päällä olevan moreenikerrostuman välissä on paikoin lajittuneita kerroksia, jotka saattavat merkitä jäätikön viimeistä sulamisvaihetta vanhempaa vetäytymistä (Saarnisto & Peltoniemi

11 1984). Jäätikön sulamisvaiheessa laajat alueet Kainuussa olivat jääjärvien peitossa. Niinpä ylimpänä moreenistratigrafiassa ovat jääjärvisedimentit (Saamisto et al. 1980). Ne koostuvat rantakerrostumista (usein puhdasta hiekkaa) ja syvään veteen kerrostuneista savista ja silteistä. Alueen länsiosassa on moreeni monin paikoin kasaantunut drumliineiksi, joilla usein on kalliosydän (Gluckert 1976). Nämä jäätikön virtaussuunnan mukaiset, luode-kaakko - suuntaiset moreeniselänteet ovat muutamasta kymmenestä metristä yli kilometriin pitkiä ja muutamasta metristä pariinkymmeneen metriin korkeita. Kuhmon drumliinikenttä jatkuu edelleen itään Venäjän Karjalaan, missä ne muodostavat säteittäisen verkoston jäätikön ulointa reuna-asemaa osoittavan Kuittijärven päätemoreenikaaren sisäpuolella. Kuhmon luoteispuolella on laaja, nuorimmasta ablaatiomoreenista muodostunut kumpumoreenivyöhyke, jossa moreenikumpujen korkeus on yleensä alle 10 metriä. Ne ovat syntyneet jäätikön sulamisvaiheessa kuolleen J aan kumpumoreeneina. Kumpumoreenimuodostumat esiintyvät usein harjujen suuntaisina pitkänomaisina jaksoina (Uusikartano 1981). Jäätikön perääntymisvaiheessa Kuhmoon alue kuului ns. Pohjois-Karjalan kielekevirtaan, jonka virtaussuunta oli länsi-luoteinen (Eronen & Lehtinen 1996). Selviä jäätikönreunan väliaikaista pysähtymistä osoi ttavia päätemoreenimuodostumia ei alueella kuitenkaan ole. Osin yhtenäisten, osin katkeilevien harjujaksojen suunta on yleensä luoteesta kaakkoon, mikä heijastaa jäätikkövirtauksen suuntaa. Kuhmon lounaispuolella oleva pohjois-etelä -suuntainen harju edustaa myöhäisintä, paikallista virtaussuuntaa (Saamisto & Peltoniemi 1984). Suurta osaa alueesta peittävät turvekerrostumat, jotka usein esiintyvät moreeniselänteiden välisissä laaksoissa (Häikiö et al. 1982).

12 3 ROMUV AARAN TUTKIMUSALUEEN KALLIOPERÄ 3.1 Kivilajit Kivilajikuvauksen pohjana ovat maanpintakartoitukset (Paulamäki 1987, 1995, Kärki 1990, 1995) ja kairausnäytteiden petrografiset ja geokemialliset tutkimukset (Lindberg & Kukkonen 1988, Lindberg & Paananen 1989, 1990, 1991, Gehör et al. 1996a, b). Tutkimusalueen kivilajit on esitetty kuvassa 3. Remuvaaran kallioperä koostuu harmaista, migmatiittista tonaliittigneisseistä, vaaleista, usein edellisiä vähemmän migmatiittisista leukotonaliittigneisseistä ja kiillegneisseistä sekä näitä leikkaavista ja migmatisoivista vaaleista ja tummista juonikivilajeista. Tonaliittigneissit ovat väriltään harmaita, selvästi raitaisia ja migmatiittisia kivilajeja, jotka koostuvat kahdesta eri kivilajikomponentista (migmatiitti = seoskivilaji). Migmatiittien vanhin osa, paleosomi, muodostuu muutamia millimetrejä tai korkeintaan muutamia senttimetrejä leveistä kvartsi-maasälpävaltaisista raidoista ja kapeammista, korkeintaan muutamia millimetrejä leveistä tummemmista raidoista, joihin kiven biotiitti ja joskus sarvivälke ovat keskittyneet. Raitaisuuden suhteen tonaliittigneissit vaihtelevat lähes homogeenisista tyypeistä selvästi ja terävärajaisesti raitaisiin tyyppeihin. Paleosomin tyypillinen tumma (mafinen) mineraali on biotiitti, jota on tavallisesti 5-15%. Sarvivälkettä esiintyy harvoin ja sen määrä on aina alle 1%. Vaaleista mineraaleista plagioklaasia on tyypillisesti 35-50%, kvartsia 25-45% ja kalimaasälpää 5-40%. Kiven modaalisen mineraalikoostumuksen ja kvartsi-maasälpäsuhteisiin perustuvan luokittelumenetelmän perusteella paleosomit ovat tonaliitteja, granodioriitteja ja joskus graniitteja. Graniittiutuminen on todennäköisesti sekundäärisen kalimetasomatoosin tulos. Mineraalikoostumukseltaan tonaliittisten ja granodioriittisten tonaliittigneissien plagioklaasi on koostumukseltaan oligoklaasia. Anortiittipitoisuudet ovat välillä 17-26% keskiarvon ollessa 21,5%. Graniittisten näytteiden An-pitoisuuksien vaihteluväli on laaja (8-23% ), keskiarvopitoisuus on 15%. Tonaliittigneissien biotiitti on kemiallisen koostumuksen perusteella jokseenkin muuttumaton ta. Tonaliittigneissin nuorempana komponenttina (neosomi) tavataan tonaliittisiagraniittisia kivilajeja. Ne koostuvat usein pelkästään vaaleista mineraaleista ja esiintyvät muutaman senttimetrin tai korkeintaan kymmenen senttimetrin levyisinä juonina. Selvän neosomimateriaalin osuus koko kiven tilavuudesta on tyypillisesti korkeintaan 10-15%. Eri tyyppiset neosomiosat ovat selvästi eri kehitysvaiheiden tuotteita; neosom1a on muodostunut ainakin viiden eri deformaatiovaiheen tuotteena (Kärki 1990).

-< w 6' e; s- (/) C'D g e:.. -"""'. 0 : KUHMO ROMUVAARA TUTKIMUSALUEEN KALLIOPERÄ GEOLOGY OF THE STUDY SITE Tonaliitligneissi Tonalite gnei 11 Leukotonaliitti pssi Leucotonaiite gneiss Arrllbol i itti hnphibolite Kiillegneissi Oil gneiss Or.,.;doriilti Gr.-.odlorite Onniitti Ornte Mtltadllbaasi Wadllbue BiotiiWtonaiiittigNissiä tai IMifisia sulkeumia liotite toniite pss or lmfic lnclusions.luona tai sulkeumia v.in a inctusions Jv. Blutomoniitti #" ilastomonit / Siirros tai rul"'je / Fault or fraoture zone TK1 / TlMcirnuskaivno / Ruearoh trench w & & Klinrv-eiki Borehote.... -;._--:. :-- - h=-.:. -:\ -, Seppo Paul amiiki lllarkku Geologian tlmci nuskukus Geologioli Survey d Finlwd Aulis Kirki KiYitilto Oy 1.4 u km PohJak-tanCIIIIaanmittwsilitos. 1 rv-o 1Unarl'98 c:tlll'tlilroiimp

14 Mineraalikoostumukseltaan tonaliitteja ja granodioriitteja olevat tonaliittigneissit ovat pääalkuainepitoisuuksiltaan lähellä tyypillisiä arkeeisia tonaliittisia ja trondhjemiittisia gneissejä (Martin 1994), jotka sisältävät noin 70% Si0 2 :ta, yli 15% Al203:a, omaavat alhaisen K 0/Na 0-suhteen ja sisältävät Na O:a yli 3,5%. Tonaliittikoostumukselliset 2 2 2 paleosominäytteet sisältävät alle 69% SiO :ta ja muiden pääalkuaineiden pitoisuudet 2 vaihtelevat SiO -pitoisuuden myötä verrattain systemaattisesti. 2 Granodioriittikoostumukselliset näytteet sisältävät 68-70% SiO :ta ja sen sekä muiden 2 pääalkuaineiden pitoisuusvaihtelut ovat vähäisiä. Molemmat ovat kokonaisuudessaan lähinnä tonaliittisten gneissien kaltaisia. Modaaliselta koostumukseltaan graniittisiksi lukeutuvat paleosominäytteet ovat myös kemiallisesti graniitteja. Ne sisältävät 69-75% SiO :ta ja 3-6% K O:ta ja ovat koostumukseltaan muita tonaliittigneissien näytteitä 2 2 vaihtelevampia. Hivenalkuaineiden osalta tonaliittiset tonaliittigneissit ovat samoilla pitoisuustasoilla tyypillisten arkeeisten harmaiden gneissien kanssa, mutta granodioriittikoostumuksisten näytteiden pitoisuudet poikkeavat niistä jonkin verran ja graniittisten näytteiden hivenalkuainepitoisuudet jo merkittävimmin. Tutkimusalueen keskiosassa reikien KR1 ja KR4 välissä on keskirakeista, melko homogeenista ja vain vähän migmatiittista kiillegneissiä. Kairanreikä KR1 lävistää kiillegneissin välillä 90-316 m. Kairasydännäytteiden paleosomissa on biotiittia 13-41,5%, plagioklaasia 30-54% ja kvartsia 20-28% (Lindberg & Kukkonen 1988). Kalimaasälpää ei esiinny. Kiillegneissit sisältävät noin 64% SiO :ta, 16,5% Al 0 :a, 2 2 3 3-4,6% CaO:ta, noin 3,5% Na O:ta, 2-3% K O:ta ja yli 6% Fe 0 :a ja MgO:ta 2 2 2 3 yhteensä. Kiillegneissiin sisältyy pesäkkeitä, joissa ainoana tummana mineraalina on amfiboli. Tästä syystä on mahdollista, että kiillegneissi olisi jossain määrin alkuperältään amfibolipitoista tonaliittia tai tonaliittigneissiä (Kärki 1990). Leukotonaliittigneissit ovat keskirakeisia ja tyypillisesti vain heikosti raitaisia. Ne ovat osaksi lähes homogeenisia ja deformoitumattomilta vaikuttavia, mutta toisaalta esiintyy voimakkaasti liuskettuneita, raitaisia muunnoksia. Selvimmin raitaisissa muunnoksissa vaaleat, 5-10 mm leveät raidat vaihtuvat asteittain tummemmiksi raidoiksi, jotka ovat leveydeltään korkeintaan pari millimetriä. Muutamissa reikäjaksoissa migmatisoivan granitoidiaineksen määrä on merkittävä, mutta tyypillisesti neosomin osuus on vähäinen. Mineraalikoostumuksen perusteella leukotonaliittigneissit ovat tonaliittisia tai granodioriittisia. Paleosomin tummina mineraaleina esiintyy biotiittia (3-10% ), muskoviittia (1-5%) ja sarvivälkettä (alle 1 %). Plagioklaasia on 45-50%, kvartsia 30-40% ja kalimaasälpää 5-10%. Plagioklaasin anortiittipitoisuus vaihtelee välillä 18-23% keskiarvon ollessa 21%. Leukotonaliittigneissit sisältävät 70-74% SiO :ta, 1,5-2 4% CaO:ta, 4,4-4,5% Na O:ta, 1,5-4,2% K O:ta ja alle 2% Fe 0 :aja MgO:ta 2. 2 2 3 yhteensä. Pitoisuudet ovat samalla tasolla kuin tyypillisillä trondhjemiittisilla kivilajeilla (ks. Barker & Arth 1976). Hivenalkuainepitoisuuksiltaan leukotonaliitit poikkeavat varsin selvästi tyypillisistä arkeeisista tonaliittigneisseistä.

15 Sekä tonaliittigneississä että leukotonaliittigneississä tavataan keskirakeisia, melko homogeenisia, niitä heikommin raitaisia biotiittitonaliittisia osueita, jotka ovat muutaman metrin, mahdollisesti jopa kymmenien metrien läpimittaisia. Maastohavaintojen perusteella ei kivilajin esiintymisalueita tai muotoja ole pystytty määrittämään tarkasti. Kallioperäkartalle ne on piirretty geofysikaalisen tulkinnan (Kukkonen 1988) perusteella. Biotiittitonaliittigneissi vaikuttaa muita gneissejä yksinkertaisemmin deformoituneelta. Kivestä ei ole selvästi löydettävissä kolmatta deformaatiovaihetta (ks. luku 3.2) vanhempia rakennepiirteitä (Kärki 1990). Ikäeroa tonaliitti- ja leukotonaliittigneisseihin ei voida kuitenkaan kiistatta osoittaa. Muutamasta metristä useaan kymmeneen metriin leveinä leikkaavina juonina tavataan pieni- tai keskirakeisia, suuntautumattomia kivilajeja, jotka alustavissa paikkatutkimuksissa vakiintuneen käytännön mukaisesti on nimetty granodioriiteiksi, vaikkakin mineraalikoostumukseltaan yksittäiset näytteet voidaan luokitella graniiteiksi. Maanpintaleikkauksessa näitä juonia tavataan pohjois-etelä -suuntaisena juonisysteeminä, joka aeromagneettisella kartalla erottuu selvänä anomaliana. Muutamat kairanrei'issä tavattavat karkeampirakeiset tonaliittijuonet saattavat liittyä läheisesti granodioriittijuoniin tai olla jopa saman magmaattisen tapahtuman tuotteita. Paljastumahavaintojen perusteella pohjois-eteläsuuntaisen juonen kontaktit ympäröiviin kivilajeihin nähden ovat joko hyvin terävät tai breksiamaiset, jolloin juonessa on murtokappaleina vanhempaa kivilajia. Kairanrei'issä KR1 ja KR2 juonen läntiseen kontaktiin on havaittu liittyvän muutamia metrejä leveä myloniittinen vyöhyke. Juoni jakaantuu kahteen eri generaatioon. Vanhempi osa on silmäkkeinen, ja siinä tavataan selvähkö raitaisuus ja deformoituneita, Ieikkaavia juonia. Juonen nuoremmat osat ovat porfyyrisiä ja vanhempia osia selvästi heikommin deformoituneita. Niiden voidaan tulkita edustavan viidettä deformaatiovaihetta (ks. luku 3.2) tai sitä nuorempia deformaatiovaiheita (Kärki 1990). Granodioriitit ovat kemialliselta luonteeltaan ja SiO -pitoisuudeltaan (63-66%) varsin 2 paljon tyypillisten granodioriittien kaltaisia (Gehör et al. 1996). Merkittävimmät erot ovat melko korkea K-pitoisuus (3-4,9%) ja alhainen Ca-pitoisuus (2,3-2,8%). Keskimääräisiin arkeeisiin gneisseihin verrattuna merkittävin ero edellisten lisäksi on Na-pitoisuudessa (noin 3,5%), joka arkeeisissa gneisseissä on usein selvästi korkeampi. Hivenalkuainepitoisuuksiltaan granodioriitit poikkeavat selvästi tyypillisistä arkeeisista gneisseistä, joihin verrattuna ne sisältävät selvästi enemmän alkuaineita Rb, Ba, Th, K, Zr ja Y ja vähemmän U:a, Sr:a ja Cs:a. Kairanreiän KR9 modaalikoostumukseltaan graniittinen näyte sisältää SiO :ta yli 70%, mutta muiden alkuaineiden perusteella se 2 voidaan kuitenkin sijoittaa samaan kalkki-alkaliseen differentiaatiosarjaan kuin granodioriittiset näytteet. Näytteen hivenalkuainepitoisuudet ovat lähes kaikkien alkuaineiden osalta alempia kuin granodioriittikoostumuksellisten näytteiden tyypilliset pitoisuudet. Tonaliitteja ja graniitteja tavataan joissakin kairanrei'issä sekä keskirakeisina, biotiittia sisältävinä syväkivimäisinä muunnoksina että pelkästään vaaleista mineraaleista koostuvina apliittisina juonikivinä. Modaaliselta mineraalikoostumukseltaan kivet ovat

16 alkalimaasälpägraniittisia, graniittisia tai granodioriittisia. Yhden graniittisen, syväkivimäisen näytteen koostumus poikkeaa migmatiittien paleosomien koostumuksista merkittävimmin korkean Na 0-pitoisuuden ja vähäisen Ca0-2 pitoisuuden takia. Hivenalkuainepitoisuudet sen sijaan ovat hyvin tarkasti samalla tasolla kuin gneissien paleosomien pitoisuudet. Granodioriitti- ja graniittipegmatiittinäytteissä ovat P-, Ti- ja jossain määrin myös Y-pitoisuudet ovat alempia kuin keskimääräisissä arkeeisissa gneisseissä, mutta pitoisuuserot eri näytteiden välillä ovat huomattavia. Tummat ( mafiset) kivet ovat valtaosin alkuperältään eri ikäisiä diabaasej a. Nykyasussaan ne ovat vaihtelevasti raitaisia ja suuntautuneita tai migmaattisia amfiboliitteja tai keskirakeisia, lähes deformoitumattomia metadiabaaseja. Amfiboliitteja tavataan kalliopaljastumilla kapeina juonimaisina osueina ja suurempina breksiamigmatiittisina yksiköinä. Juonimaisesti esiintyvät amfiboliitit noudattavat kiven muun raitaisuuden suunta, ja ne lienevät ainakin osaksi mafisia juonia. Suurempina yksiköinä esiintyvät amfiboliitit ovat voimakkaasti migmaattisia ja breksioituneita. Niitä leikkaavat graniittiset ja tonaliittiset juonet ilman selvää systematiikkaa. Kairanreikien KR2 ja KR9 kahdessa analysoidussa amfiboliitissa toisessa plagioklaasi on andesiinia, toisessa oligoklaasia. An-pitoisuuksien keskiarvo on kivilajille tyypillinen 30%. Molemmissa näytteissä amfiboli on sarvivälkettä. Kairanreiän KR2 näytteessä sarvivälke on osittain muuttunut biotiitiksi ja KR9:n näytteessä valtaosin. Kairanrei'issä KR2 ja KR9 voimakkaimmin deformoituneet ja muuttuneet mafiset kivet esiintyvät biotiittia ja kloriittia sisältävinä liuskeina. Osaksi ne ovat selvästi migmatiittisia kiviä, joissa neosomina on eri tyyppisiä granitoideja, osaksi taas paikoin voimakkaasti biotiittiutuneita ja hiertyneitä myloniittisia liuskeita. Reiän KR1 amfiboliitit väleillä 800-840 m ja 940-960 m ovat sekä mineralogisesti että geokemiallisesti tutkimusalueen nuorimpien mafisten kivien, proterotsooisten metadiabaasien kaltaisia. Hivenalkuainepitoisuuksien perusteella näyttäisi kuitenkin siltä, että ne eivät ole syntyneet samasta sulasta kuin metadiabaasit (Saksa et al. 1991). Ne ovat myös metadiabaaseja voimakkaammin deformoituneita. Metadiabaasijuonet on valtaosin piirretty aeromagneettisen kartan tulkinnan ja kairanreikälävistysten perusteella, paljastuneina niitä tavataan vain kolmessa kohdassa. Juonet ovat pääosin luode-kaakko -suuntaisia ja korreloituvat siten ympäristössä esiintyviin 2200-2100 miljoonaa vuotta vanhoihin metadiabaasijuoniin. Ainoana poikkeuksena vallitsevasta suuntauksesta on alueen kaakkoisosassa paljastuneena esiintyvä koillis-lounas -suuntainen juoni. Juonien kontaktit vanhempiin kivilajeihin nähden ovat yleensä rikkanaiset ja välittömässä kontaktissa on usein kapea hiertynyt kontaktisauma. Toisinaan metadiabaasissa on kontaktin läheisyydessä gneissisulkeumia. Mineraalikoostumuksen perusteella on tutkituissa metadiabaaseissa havaittavissa kaksi ryhmää. Kairanreiän KR3 näytteissä on plagioklaasia 15% ja amfibolia 74-76% ja reiän KR5 näytteissä plagioklaasia 24-37% ja amfibolia 56-72%. Reiän KR5 metadiabaaseissa on lisäksi runsaasti titaniittia (2,3-2,9%), joka reiän KR3 näytteistä

17 puuttuu kokonaan. Kemiallisesti reikien metadiabaasit ovat varsin lähellä toistaan. Reiän KR5 metadiabaasit eroavat KR3 :n metadiabaaseista lähinnä vain korkeampi en FeO-, MgO- ja Ti0 2 -pitoisuuksien suhteen. Analysoitujen näytteiden Si0 2 -pitoisuus on 49,5-51,6%, Al 2 0 3 -pitoisuus 13-13,9%, FeO-pitoisuus 10,9-13,7%, MgO-pitoisuus 4,9-5,9%, CaO-pitoisuus 9,4-9,9%, NO-pitoisuus noin 2,5 %ja K 2 0-pitoisuus 0,6-0,9%. Hivenalkuainepitoisuudet ovat hieman korkeammat kuin gneisseissä. 3.2 Tektoniikka Kallioperän rakennetulkinta (Kärki 1990) on tehty paljastumakohtaisten analyysien, olemassa olevan geofysikaalisen tulkinta-aineiston, kairaustulosten ja ilmakuvatulkinnan pohjalta. Deformaatiovaiheet on asetettu suhteelliseen ikäjärjestykseen keskinäisten leikkaus- ja deformointisuhteiden perusteella. Ensimmäisessä deformaatiovaiheessa tonaliittisiin gneisseihin on kehittynyt raitaisuus S 1. Tonaliittigneississä S 1 on selvästi kehittynyt raitaisuus, mikä havaitaan ohuina biotiitti- ja/tai sarvivälkepitoisina tasoina kvartsista ja maasälvistä koostuvien tasojen välissä. Leukotonaliittigneississä raitaisuus ei ole yhtä selvästi tasomainen kuin tonaliittigneississä, vaan tummat mineraalit muodostavat epämääräisempiä tasomaisia rakennepiirtei tä. Toinen deformaatiovaihe (D2) on poimuttanut S 1 :tä isokliinisesti. Poimurakenteet ovat joko juurettomia, hyvin terävähuippuisia pienoispoimuja ja/tai suurempia, pyöreämmät piirteet omaavia poimurakenteita. F2:n akselitasoon ei näytä kehittyneen selvää Iäpikataista akselitasoliuskeisuutta. Käytännössä nähtävänä liuskeisuutena esiintyy yhdistelmärakenne S 1/2. Migmatiittiutuminen on alkanut viimeistään tämän deformaatiovaiheen aikana. Toisen deformaatiovaiheen merkkejä tavataan ainoastaan tonaliitti- ja leukotonaliittigneisseissä ja vanhimmissa amfiboliiteissa. Näitä nuoremmat kivilajit ovat asettuneet paikoilleen vasta tämän deformaatiovaiheen jälkeen. Kolmannen deformaatiovaiheen (D3) elementit ovat poimurakenteita (F3) Ja poimutuksen akselitason suuntaisia siirroksia. Siirrosten synnyttämiin rakoihin on purkautunut tonaliittikoostumuksellisia pegmatiitteja. Poimutuksen F3 rakenteet vaihtelevat tiukoista tai isokliinisistä, pyöreäharjaisista poimuista suorakylkisiin, terävähuippuisiin poimuihin. Leukotonaliittigneississä tavataan chevron-tyyppisiä poimuja. Poimujen akselitasoon ei näytä kehittyneen silminnähtävää akselitasoliuskeisuutta. Akselitason (S3) suuntausmaksimi on 125 /85 o Neljännen deformaatiovaiheen (D4) poimurakenteet (F 4) vaihtelevat suhteellisen kiillerikkaiden kivilajien epäsymmetrisistä, verrattain pyöreäpiirteisistä poimuista teräväpiirteisiin ja -huippuisiin, vyöhykkeinä esiintyviin poimurakenteisiin. F4:n intensiteetti vaihtelee vyöhykkeellisesti erittäin voimakkaasti. Akselitason suuntaan ei eräitä poikkeuksia lukuun ottamatta ole kehittynyt silminhavaittavaa akselitasoliuskeisuutta. Akselitason (S4) suunta on pohjois-eteläinen, ja deformaatiovaiheen synnyttämät, selvästi poimutukseen liittyvät, oikea- tai vasenkätiset siirrokset sijoittuvat

18 pääasiallisesti poimutuksen akselitason suuntaan. Ne ovat luonteeltaan osaksi hauraita, osaksi plastisia. Siirrostasoon liittyy tyypillisesti alle 5 cm:n levyisiä pegmatiittijuonia. Deformaatiorakenteiden muodon perusteella siirtyminen ei ole aina ollut pelkästään horisontaalista. Viidennen deformaatiovaiheen (D5) merkittävimpiä rakenne-elementtejä ovat koillislounaissuuntaiset siirrokset, hiertovyöhykkeet ja saman suuntaisen akselitason omaavat poimurakenteet. Luonteeltaan D5 muistuttaa suuresti D4:ää, muuta siirrokset ja hiertyminen ovat hallitsevammin esillä. Deformaation intensiivisyys vaihtelee alueellisesti paljon. Poimutuksen F5 rakenteet ovat verrattain avoimia, joskin usein epäsymmetrisiä ja selvästi siirrostukseen liittyviä. Akselitason suuntaiset repeämät ovat yleisiä ja näihin avautuneet raot ovat yleisesti pegmatiittitäytteisiä. Akselitason (S5) suuntausmaksimi on selvästi suunnassa 300 /90. Akselitasosta ei löydy makroskooppisesti havaittavaa akselitasoliuskeisuutta. Deformaatiovaiheen D5 siirrokset ovat yleensä suoraviivaisia, tyypiltään vaihtelevia, siirros- tai hiertovyöhykkeitä sekä yksittäisiä siirroksia, jotka noudattavat F5 :n akselitason suuntaa. Kuudes deformaatiovaihe (D6) on synnyttänyt vasenkätisiä, pohjois-eteläsuuntaisia siirros- tai hiertovyöhykkeitä (ST6). Siirrosvyöhykkeet ovat leveydeltään muutamista kymmenistä senteistä ilmeisesti kymmeniin metreihin. Tämän perusteella voidaan ainakin merkittävin1pien vyöhykkeiden olevan kulkunsa suunnassa vähintään useita kilometrejä jatkuvia. Siirrosvyöhykkeet rajoittuvat teräväpiirteisesti ympäristön kivilajeihin. Hiertovyöhykkeen alueella ei ole nähtävissä mitään vanhempia rakenteita, vaan kivi on deformaatiossa täydellisesti myloniittiutunut. Hiertovyöhykkeen kivilajeihin liittyy läpikotainen, verrattain suoraviivainen myloniittinen raitaisuus tai liuskeisuus, jonka suunta noudattaa ST6:n suuntaa. Hiertovyöhykkeissä tavattavien suurten maasälpäporfyroblastien käyttäytymisen ja siirrossysteemiin muodostuvien linssirakenteiden perusteella siirtymän on päätelty olevan vasenkätinen. Tutkimusalueen viimeisiä deformaatiotapahtumia ovat terävät siirrokset, joiden synnyttämät raot ovat usein täytteisiä. Keskinäisten leikkaussuhteiden, siirroksen luonteen ja mahdollisen rakotäytteen laadun perusteella nuorimmat siirtymät on asetettu keskinäiseen järjestykseen, mikä ei välttämättä ole keskinäinen ikäjärjestys, sillä sama defonnaatiovaihe voi synnyttää eri suuntaisia, toisiaan leikkaavia yksittäisiä siirroksia. Siirrosvaiheen d7 siirrokset, joiden suunta on 60/90, ovat luonteeltaan pääasiassa plastisia. Siirroksen suuntaiset juonet ovat yleisimmin pegmatiittigraniittia. Epidoottia tavataan vain harvoin. Vaiheen d8 siirrokset (suunta 330/90 ) ovat puoliksi plastisia ja puoliksi hauraita. Pegmatiittigraniitti on yleisin rakotäyte. D9-siirrokset (suunta 30/90 ) ovat hieman yleisemmin hauraita kuin plastisia. Pegmatiitin osuus siirrostasoon liittyvissä rakojuonissa on vain kolmannes loppuosan ollessa epidoottia ja kvartsia. Siirrokset ovat pääosin vasenkätisiä. D 1 0-siirrokset (suunta 0/90 ) ovat pääosin hauraita ja verrattain teräväpiirteisiä. Maasälvät ja epidootti ovat yleisimpiä siirroksen suuntaisissa rakojuonissa. Kaikkiin nuoriin siirroksiin liittyy horisontaaliliikunnon lisäksi myös pysty liike, mutta sen osuutta ja määrää on vaikea määrittää tarkasti.

19 3.3 Rakoiin 3.3.1 Kallion pintarakoilu Rakokartoituksessa rakohavaintoja on tehty sekä avokallioilta (Paulamäki 1987) että kahdesta tutkimuskaivannosta, TK1 (Kärki 1995) ja TK2 (Paulamäki 1995). Kartoituksissa mitattiin kaikki 1 metrin ja sitä pidemmät raot, joista kustakin havainnoitiin kaade ja kaateen suunta, pituus, jatkuvuus, muoto, laatu, leveys ja rakotäyte. Rakojen suuntausta tutkittiin pinta-alatarkalla alapalloprojektiolla, jossa kunkin rakotason normaalin ja pallopinnan alapuolikkaan leikkauspiste projisoidaan vaakatasolle. Projektiatasolle saatavasta pistejoukosta lasketaan pistetiheyden samaarvokäyrät Diagrammilla olevat pisteet edustavat rakojen kaateiden suuntia ja suuruuksia. Diagrammeissa rakojen suunta on esitetty kompassilukemana ja pohjoissuunta on siten magneettinen pohjoissuunta. Karttapohjoisen mukaisen suunnan saa lisäämällä kompassisuuntaan neulaluvun korjauksen eli erannon, joka Romuvaaran alueella on tällä hetkellä noin 9. Kuvissa 4 ja 5 on esitetty tutkimusalueen kaikkien rakojen suuntajakauma sekä suuntajakaumat kivilajeittain alapalloprojektioina ja suuntaruusuina. Koko rakoaineistossa ei voi erottaa mitään selviä päärakosuuntia, vaan raot ovat tasaisesti jakaantuneet eri suuntiin (kuva 4). Vasta kun rakoaineistoa tarkastellaan kivilajeittain (kuvat 4 ja 5) tulee esiin selvempiä päärakosuuntia (taulukko 1). Tonaliittigneissillä on voimakas koillisen ja idän välinen päärakosuunta, jossa maksimisuunta on 65-85. Sitä vastaan kohtisuorassa on heikohko kaksiosainen rakomaksimi 350-005 oja 320-345 o. Leukotonaliittigneissillä on noin luode-kaakko -suuntainen päärakosuunta (maksimisuunta 290-310 ) ja sitä vastaan kohtisuora päärakosuunta (maksimisuunta 20-45 ). Myös pohjois-etelä- ja itä-länsi -suuntaisia rakoja on runsaasti. Kiillegneissillä on hyvin selkeä liuskeisuutta seuraava pohjoisluode-eteläkaakko - suuntainen, länsilounaaseen kaatuva rakoilu ( maksimisuunta 345 ) ja sitä vastaan kohtisuorat rakosuunnat Granodioriitilla on kaksi kohtisuoraa rakosuuntaa 265-31 oo ja 0-35 o sekä niitä vinosti leikkaavat heikot rakosuunnat Metadiabaasilla rakohavaintojen vähäisyys estää luotettavan tilastollisen käsittelyn. Juonissa on kuitenkin havaittavissa sekä juonen kulun suuntainen rakoilu että sitä kohtisuoraan ja vinosti leikkaavat rakosuunnat Suurin osa mitatusta rakoilusta on jyrkkäkaateista, mikä näkyy diagrammeissa rakojen tasonormaalien projisoitumisena ympyrän ulkokehälle tai lähelle sitä.

20 Taulukko 1. Romuvaaran pintakartoituksissa mitattujen rakojen pääsuunnat. TONGN = tonaliittigneissi, LTONGN = leukotonaliittigneissi, GRDR = granodioriitti, KGN = kiillegneissi. Kivilaji Päärakosuun ta( 0 ): maksimi Ja Kaadesuunta/kaade ( 0 ): vaihteluväli maksimi ja vaihteluväli TONGN I 065-085 (032-110) 332-358/78-88(302-020/70-90) (N = 310) 153-178/80-88(122-197/76-90) II 350-005 260-276/78-90 LTONGN (N = 899) III 320-345 050-075/69-86 I 290-310 (255-320) 164-23072-90 347-050/70-90 II 020-045 (01 0-075) 110-135/83-90(100-157/76-90) 292-302/86-90(280-34 7 /80-90) III 335-360 243-270/70-90 GRDR I 265-310 173-220/65-88 (N = 115) 351-042/76-86 II 000-035 089-131/76-90 269-307/80-90 KGN I 345 (320-012) 255/69 (230-282/35-80) (N = 170) II 030-055 120-143/76-88 III 065-085 154-173)/79-88 Kalliopaljastumilla mitatuista raoista 76% on tiiviitä, 19% avoimia ja 5% täytteisiä. Tutkimuskaivannossa TK2 vastaava jakauma on 53,9%, 39,1% ja 7,0%. Avoimien rakojen osuus tutkimuskaivannossa on suuri, ja niistä suuri osa on ilmeisesti avautunut pakkasen vaikutuksesta. Rakojen avoimuus olisi siten vain aivan kallion pintaosaan rajoittuva. Avoimissa raoissa on usein "ruosteiset" (Fe-hydroksidi) rakopinnat Avoimien rakojen reunat ovat toisinaan muuttuneita, jolloin tyypillinen muuttumistapahtuma on tuottanut 1-2 mm leveän punertavan vyöhykkeen raon reunalle. Silmämääräisesti tarkasteltuna muuttunut mineraali on todennäköisesti maasälpää. Fe-hydroksidin lisäksi muita nuorempia raontäytteitä ei ole havaittu. Täytteisiksi raoiksi on kartoituksissa laskettu myös vanhat rakojuonet, joista yleisimpiä

21 ovat epidoottijuonet. Muita rakotäytteitä ovat maasälpä, biotiitti ja kvartsi. Täytteiset raot ovat yleensä noin pari millimetriä leveitä. Joihinkin epidootti- ja kvartsitäytteisiin rakoihin liittyy selvä siirrostus. Kalliopaljastumilla rakotiheys (kpl/m) mitattiin kohtisuoriita pohjois-etelä- ja itä-länsi - suuntaisilta Iinjoilta paljastuman yli. Tutkimuskaivannoissa raot laskettiin pitkin kaivannon keskilinjaa. Avokallioilla eivät pääkivilajien rakotiheydet juurikaan poikkea toisistaan. Pohjois-etelä - ja itä-länsi -suuntaisilta Iinjoilta mitattujen rakotiheyksien aritmeettinen keskiarvo on tonaliittigneissillä 0,4 kpl/m, leukotonaliittigneissillä 0,5 kpl/m ja granodioriitilla 0, 7 kpl/m. Metadiabaasijuonien rakoilu on muita kivilajeja runsaampaa, 1,2 rakoa/m. Leukotonaliittigneissistä koostuvassa tutkimuskaivannossa TK1 keskimääräinen rakotiheys on 3,0 kpl/m. Tutkimuskaivannossa TK2 tonaliittigneissin rakotiheys on 1, 7 kpl/m, leukotonaliittigneissin 3,0 kpl/m, kiillegneissin 3,1 kpl/m ja granodioriitin 1,8 kpl/m. Rakoluvut tutkimuskaivannoissa ovat selvästi korkeampia kuin avokallioilla, mikä kertoo siitä, että kalliopaljastumat edustavat kallioperän ehjimpiä osia. Tutkimuskaivannotkaan eivät tosin edusta keskimääräistä kalliota, sillä ne on suunnattu leikkaamaan todennäköisiä rikkonaisuusvyöhykkeitä. Rakopituuksien suhteen kivilajit eivät merkittävästi poikkea toisistaan. Keskimääräinen rakopituus on 1,8 m sekä tonaliittigneississä että leukotonaliittigneississä, 1,9 m kiillegneississä ja 1,5 m granodioriitissa ja metadiabaasissa. Havainnoiduista raoista 36% on näkyvissä koko pituudeltaan, 49%:11a on toinen pää on peitossa ja 15 %:11a molemmat päät ovat peitossa.

22 a) b) c) Kuva 4. Romuvaaran pintarakojen suuntajakauma pintanormaalien alapalloprojektioinaja suuntaruusuina: a) kaikki raot (N = 1553), b) tonaliittigneissin raot (N = 310), c) leukotonaliittigneissin raot (N = 899). Rakoruusun ympyrän säde kattaa 5 % arvoista.

23 a) b) Kuva 5. Romuvaaran pintarakojen suuntajakauma pintanormaalien alapalloprojektiona ja suuntaruusuina: a) kiillegneissin raot (N = 170), b) granodioriitin raot (N = 115). Rakoruusun ympyrän säde kattaa 5% arvoista.

24 3.3.2 Kairausnäytteiden rakoilu Kallioperän rakoiluominaisuuksien arvioimiseksi syvyyssuunnassa on kairasydännäytteet jaettu rikkanaiseen ja eheään kallio-osuuteen rakotyyppi en, rakolukujen ja rapautuneisuuden perusteella. Rikkanaiseksi on määritetty suomalaiseen rakennusgeologiseen luokitukseen perustuen (Gardemeister et al. 1976) kairausnäyte, jos sen rakoluku on yli 10 kpl/m ja sitä dominoivat täytteiset ja/tai avoimet raot tai se on silmämääräisesti tarkasteltuna rapautunut. Romuvaaran kairasydännäytteissä (KR 1-KR 11) on rikkanaisiajaksoja noin 9% näytteiden kokonaispituudesta (5579,47 m). Jaksoista suurin osa (86%) on murrosrakenteisia (Ri III) ja niiden osuus koko reikäpituudesta vaihtelee rei'ittäin välillä 1,0-19,4% (taulukko 2). Noin 14 % rikkonaisuusjaksoista on ruhjerakenteista kalliota (Ri IV), jota luonnehtivat savitäytteiset raot. Taulukko 2. Romuvaaran kairanreikien KRJ-KRJJ rikkonaisuusluokat (Okko & Paulamäki 1996). Kairanreikä Rikkonaisuus Yhteispituus % kokonaisluokka (m) pituudesta KR1 Ri III 51,64 5,3 RiiV 12,20 1,3 KR2 Ri III 78,34 7,1 RiiV 5,60 0,5 KR3 Ri III 4,42 1,0 RiiV - - KR4 Ri III 15,70 3,4 RiiV - - KR5 Ri III 4,50 1,0 RiiV - - KR6 Ri III 42,37 14,5 RiiV - - KR7 Ri III 43,88 14,6 RiiV 0,42 0,1 KR8 Ri III 50,43 17,0 RiiV 32,23 10,8 KR9 Ri III 53,60 19,4 RiiV 4,73 1,7 KR10 Ri III 31,74 5,5 RiiV 6,09 1,1 KR11 Ri III 48,69 8,7 RiiV 4,83 0,9

25 Hydraulisesti merkityksellisten avoimien rakojen määrä on suurimmillaan reiän yläosassa. Tyypillisesti Romuvaarassa esiintyy avorakoja kaikissa rei'issä kaikilla reikäsyvyyksillä. Kivilajien välillä ei ole suuria eroja rakoluvuissa, mutta metadiabaasin ja amfiboliittien lyhyet reikälävistykset ovat jonkin verran rakoilleempia kuin laaja-alaiset gneissit (Anttila et al. 1990). Täytteiset raot ovat useimmiten arkeeiselle kallioperälle luontaiseen tapaan moni vaiheisen deformaation ja metamorfoosin jäljiltä kiinnihitsautuneita ja siten hydrauliselta kannalta tarkasteltuna vettäjohtamattomia. Taulukkoon 3 on koottu kairanreikien keskimääräiset rakoluvut rakotyypeittäin niin kuin ne on eheän kiven osalta luokiteltu. Kokonaisrakoluvuissa tiiviiden rakojen määrä on suurin ja avointen vähäisin. Romuvaarassa on havaittavissa heikko kokonaisrakolukujen väheneminen syvyyden suhteen kairauspituuksien ollessa yli 500 m lukuun ottamatta reikää KR2, jonka jatko-osan kohonnutta rakoilua selittää paikallisen ruhjeen vaikutus. Kairasydännäytteistä tehtyjen rakohavaintojen perusteella pääkivilajien rakoluku on eheän kiven osalta keskimäärin 2-4 kpl/m (Pitkänen et al. 1989, 1990; Front et al. 1995; Luukkonen et al. 1997). Suurin keskimääräinen rakoluku on ollut 5,38 kpl/m reiässä KR8, joka on kairattu alueellisen ruhjerakenteen (R2 - R3) vaikutuspiiriin ainoastaan 300 m:n pituisena (taulukko 3). Taulukko 3. Romuvaaran kairanreikien KRJ-KRJJ avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen keskimääräiset rakoluvut eheän kallion osuuksilta. Rakoluvut on laskettu kairauspituuksille 0-500 mja 500 m:stä reiän loppuun. Reikä Syvyysluokka Av Tä Ti Tot KR1 0-500 0,31 0,59 1,50 2,40 500-974 0,04 0,66 1,61 2,31 KR2 0-500 0,16 0,18 1,59 1,93 500-1100 0,40 0,63 1,84 2,87 KR3 0-477 0,34 0,36 1,82 2,52 KR4 0-500 0,35 0,34 1,97 2,66 KR5 0-500 0,25 0,17 2,03 2,45 KR6 ei analysoitu KR7 0-302 1,17 0,52 2,03 3,72 KR8 0-301 0,90 0,67 3,81 5,38 KR9 0-300 0,88 0,83 2,29 4,00 KR10 0-500 0,35 0,61 2,10 3,05 500-618 0,27 0,25 1,67 2,19 KR11 0-500 0,51 1,92 1,62 4,05 500-604 0,00 0,60 0,95 1,55

26 Yksittäiset kairasydännäytteet vaihtelevat syvyydestä ja kivilajeista riippumatta satunnaisesti vähärakoisista (1-3 kpvm) kivilajijaksoista aina runsasrakoisiin (3-10 kpvm) osuuksiin kuten reiän KR10 rakoluvut osoittavat (taulukko 4). Eheään kalliolohkoon kairatun reiän KR1 0 rakoluvut osoittavat sen odotetun kallioperän piirteen, että avorakojen määrä on suurimmillaan lähellä kallion pintaosaa ja pienenee syvyyden lisääntyessä. Taulukko 4. Romuvaaran kairanreiän KRJ 0 avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut ja rikkanaisten kalliojaksojen osuus kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: LTONGN = leukotonaliittigneissi, TONGN = tonaliittigneissi, GB = gabro, AMF = amjiboliitti (Luukkonen et al. 1997). Kivilaji Syvyys Rakoluku [kpvm] Rikkonaisuus näytteessä [ m] [%] av tä ti tot LTONGN 40,46-57,25 2,71 0,41 2,13 5,25 27,4 TONGN - 73,40 1,59 1,10-2,69 49,3 GB -74,40 1,00 2,00 1,00 4,00 - TONGN -270,20 0,30 0,61 2,12 3,03 1,4 AMF - 290,30 0,00 0,25 1,50 1,75 0,5 LTONGN - 299,95 0,31 1,14 2,80 4,25 - TONGN - 317,00 0,25 1,04 4,42 5,71 4,5 AMF - 359,00 0,02 0,93 2,66 3,62 3,2 TONGN - 618,10 0,28 0,37 1,73 2,37 6,5 keskimäärin 0,33 0,54 2,01 2,88 5,9 Suunnattua kairasydännäytettä on Romuvaarassa saatu yleensä vain lyhyitä jaksoja. Rei'ittäin analysoituja rakosuuntia ovat leimanneet paikalliset tai kivilajeihin liittyneet piirteet, rakotiedon keskittyminen pääasiassa gneisseihin sekä kairanreikien suuntaus (Saksa et al. 1991, Front et al. 1996). Tyypillisintä rakosuuntaa on edustanut lähes vaaka tai loivasti koilliseen viettävä rakoilu. Tutkimusalueen länsiosan leukotonaliittigneississä on tavattu toinen laiva-asentoinen rakosuunta, joka kaatuu lounaan ja luoteen välille (240-320/0-30 ). Alueen itäosan tonaliittigneississä on tavattu puolestaan lounais-eteläinen kaarlesuunta (180-210110 - 30 ). Keskikaateisista suunnista yleisin on lounais-läntinen suunta 230-280/30-70, joka tavataan tonaliittigneississä. Jyrkkäasentoisista rakosuunnista yleisin on tonaliittigneissille tyypillinen, lähes etelään kaatuva 170-180/80-90. Leukotonaliittigneissille on puolestaan tyypillinen rakosuunta 210-230/60-80. Pääkivilajien jyrkät rakosuunnat korreloivat hyvin paljastumilta havaittuihin suuntiin.

27 Erityisesti vedenjohtavuuden kannalta oleelliset avoimet raot ovat olleet aliedustettuina kairasydämistä saadussa suunnatussa rakoaineistossa. Merkittävä lisäys on saatu reikien KR1, KR8 ja KR10 TV-kuvausten avulla (Stråhle 1996a, 1996b). TV-kuvaus antaa kivilaji- ja rakotietoja reikäseinämästä jatkuvana profiilina. Rakojen suuntaus onnistuu kaikista havaituista raoista, myös ruhje- ja rikkonaisuusvyöhykkeissä, joista yleensä suunnatun kairasydännäytteen saaminen on vaikeaa ja sydänhukan riski on suuri. Rakotyyppien tunnistaminen ja suuntaaminen onnistuu TV-kuvauksessa helpommin ja luotettavammin kuin kairasydännäytteen rakojen havainnointi. Uudet suunnatut rakoaineistot täydentävät ja tukevat alueelta aiemmin saatua rakoilun yleiskuvaa. Kuvassa 6 on esitetty TV -aineistosta poimitut hydraulisesti merkittävät, avoimet ja kanavoituneet raot, erottelematta eheänja rikkanaisen kalliolaadun rakoilua. Reiän KR1 tonaliittigneissin avoraot viettävät keskikaateisina etelän ja lännen väliin, voimakkaimman keskittymän ollessa 265/50. Reiän lyhyen amfiboliittijakson rakojärjestelmä näyttää koostuvan kahdesta toisiaan vastaan lähes kohtisuorasta rako suunnasta: 20/70 ja 215/50. Amfiboliitin rakosuunnat ovat lähes samat kuin metadiabaasien tulkittu luode-kaakkoinen kulku. Reiän KR8 voimakkaat avorakokeskittymät ovat vaaka-asentoinen, keskikaateinen lounaaseen (240/55 ) ja etelään jyrkästi kaatuva (165/85 ). Rakoilu muodostaa lähes ortogonaalisen järjestelmän. Voimakas lounaaseen kaatuva rakokeskittymä vastaa hyvin läheisestä reiästä KR4 tavattua rakoilua ja on sopusoinnussa alueellisten rakenteiden R3 ja R13 tulkintojen kanssa. Lounainen kaarlesuunta on tavattu myös useana reikätutkan lähes yhdensuuntaisena heij astuksena ( 190-240/40-7 5 o) reiässä KR8 (Front et al. 1995). Reikä KR1 0 kairattiin tutkimusohjelman tavoitteiden mukaisesti eheään kalliolohkoon keskeisellä tutkimusalueella. Pystysuoran reiän avoraot osoittavat niin pääkivilajissa, tonaliittigneissi, kuin kahtena pidempänä jaksona esiintyvässä amfiboliitissa kolmea keskittymää. Voimakkain keskittymä on varsin jyrkästi koilliseen kaatuva ( 60/70 o) rakoilu. Vastaava rakosuunta on tyypillinen tonaliittigneissille paljastumilla, mutta on aiemmin tavattu kairauksin vain reiästä KR 7. Kaksi muuta keskittymää edustavat alueen kairauksille tyypillisempiä rakosuuntia: 190/55 ja 340/30.

28 a) b) N 4. 5% 6. 8 'Y. r 8. 11. 10,.. + 14-;. 12. 17% c) d) N 3% 4. 5. 6. 7% 9% 11% 13-t. 8 % 10 % 12 % Kuva 6. Kairanreikä-TV:nhavaitsemien hydraulisesti merkittävien (avointen ja kanavoituneiden) rakojen suunta jakauma, pintanormaalien alapalloprojektio. a) K.Rl: gneissit, b) K.Rl: amfiboliitin raot, c) KR8 ja d) K.RlO.

29 3.3.3 Rakoaineistojen yhdistäminen Remuvaaran tutkimusalueelia on tehty rakoiluhavaintoja kalliopaljastumilta, kahdesta tutkimuskaivannosta, suunnatuista kairasydännäytteistä sekä kairanreikien TVkuvauksesta. Koska havaintoaineistot ovat havaintogeometrian takia vinoutuneet, on aineistot korjattu aikaisemmissa tutkimuksissa generoimalla lisää aliedustettuja rakoja (Paananen & Paulamäki 1989; Paulamäki & Paananen 1995). Korjaus on tehty erikseen paljastuma- ja reikäaineistolle, jonka jälkeen aineistot on yhdistetty osa-alueittain rakoilun kolmiulotteista tarkastelua varten. Tarkempi menetelmäkuvaus on esitetty edellä n1ainituissa raporteissa. Edellisen päivitetyn kalliomallin jälkeen suunnattua rakoaineistoa on kertynyt lisää tutkimuskaivannosta TK2 sekä kairanreiästä KR11. Tässä työssä ei kuitenkaan enää katsottu tarpeelliseksi käsitellä kaikkia rakoaineistoja uudelleen osa-alueittain, vaan valita kompakti yhdistetty aineisto, jonka voi tulkita edustavan tutkimusaluetta kokonaisuudessaan. Osaltaan päätökseen vaikutti se, että osa-aluejako on uuden tiedon kertyessä osoittautunut vanhentuneeksi. Kaiken rakoiluaineiston huomioiminen aiheutti joillakin osa-alueilla myös skaalausongelmia (huomattava epäsuhta paljastuma- ja reikäaineiston välillä). Tarkasteltavaksi valittiin rakoiluaineistot kairanreiästä KR1 ja tutkimuskaivannosta TK2. Ne sijaitsevat lähekkäin keskeisellä tutkimusalueella, ja niiden läheisyydessä on myös suunnitellun tutkimuskuilun paikka. Aluksi tehtävässä geometrisessa korjauksessa kerrotaan tietyssä asennossa olevien rakojen lukumäärä kertoimella k, jonka lauseke on: k = 1 1 cos 8 missä 8 on rakotason normaalin ja kairanreiän tai rakotason normaalin ja tutkimuskaivannon välinen kulma. Jotta myös pienten korjausten vaikutus saadaan näkyviin, on koko aineiston rakojen määrä kerrottu 10:1lä ennen korjauksen tekemistä. Kuvassa 7 on esitetty TK2:n sekä korjaamaton että korjattu aineisto Schmidtin verkolla alapalloprojektiona ja suuntaruusuna, ja ne kuvaavat lähinnä tutkimusalueen jyrkkäasentoisten rakojen suuntajakaumaa. Erityisesti suuntaruusuista havaitaan, että käytetty korjaus tasapainottaa eri päärakosuuntia: koillinen-lounas -suuntaisten rakojen suhteellinen osuus on kasvanut (koillinen-lounas on karkeasti myös tutkimuskaivannon suunta), kun taas luode-kaakko -suuntaisten rakojen osuus on pienentynyt. Kun geometrinen korjaus oli tehty erikseen kummallekin aineistolle, aineistot skaalattiin samansuuruisiksi yhdistämistä varten. Käytännössä tämä tehtiin generoimalla lisää pienemmän aineiston rakoja. Geometrisen korjauksen jälkeen KR1 :n rakoja oli 4185 ja TK2:n rakoja 9021. Kertomalla reikäaineiston eriasentoisten rakojen lukumäärä luvulla 2,14 saatiin havaintoja 9050 ja yhdistämisen jälkeen kokonaismääräksi tuli 18 071 kpl. Kuvassa 8a ja 8b on esitetty yhdistetty rakoaineisto Schmidtin verkolla. Korjatun ja yhdistetyn aineiston systemaattista tarkastelua varten aineisto jaettiin 10 luokkiin

30 suunnanjakaateen perusteella (arvot 5-14 saavat arvon 10 jne.). Luokkia saatiin näin yhteensä 307 kpl. Kunkin luokan prosentuaalinen osuus aineistosta laskettiin ja päärakoluokiksi määriteltiin ne luokat, jotka suuruusjärjestyksessä yhteenlaskettuina selittävät 50 % alueen rakoilusta. Laskennan tuloksena saadut päärakoluokat on esitetty Schmidtin verkolla pisteinä kuvassa 8c sekä tunnuslukuineen taulukossa 5. Taulukko 5. Yhdistetyn aineiston päärakoluokat, RO-KRJ ja RO-TK2. Kaade- Kaade Yhdistetyt Osuus Heikoin Vahvin suunta (0) (0) Luokat kaikista luokka Luokka (kpl) raoista ( 0 /o) (o/o) (o/o) 280-360 70-90 14 12.80 0.63 1.31 230-290 40-60 11 9.58 0.64 1.29 200-250 70-80 9 7.74 0.62 1.48 010-080 20-40 6 5.50 0.71 1.08 110-140 80 4 4.45 0.75 1.94 160-200 30-40 5 3.45 0.64 0.76 170-180 70-80 2 2.72 0.86 1.86 050 60-80 3 1.89 0.63 0.63 010 50-60 2 1.73 0.72 1.01 Päärakoluokkien tarkastelussa huomio kiinnittyy jyrkkä- ja keskikaateisten rakojen suureen määrään. Hallitsevinta on jyrkkäkaateinen (kaade 70-90 ) rakoilu kaarlesuuntiin 280-360, 110-140, 200-250 sekä 170-180. Keskikaateisista raoista merkittävin keskittymä on 230-290 1 40-60 sekä 160-200 1 30-40. Loivakaateista merkittävää rakoilua esiintyy lähinnä koilliseen kaatuvana (1 0-80 120-40 ). Korj atusta ja yhdistetystä aineistosta laskettiin lisäksi eri kaadeluokkien suhteelliset osuudet. Laskennan perusteella jyrkkiä rakoja (kaade 61-90 ) on 51,3%, keskikaateisia (kaade 31-60 ) 33,0% ja loivakaateisia 15,7% aineistosta. Jakauma vastaa melko hyvin aikaisemmin saatuja tuloksia (ks. Paulamäki & Paananen 1995).

31 0.6% 0.5% 1.1% 1.1% 1.7% 2.2% 2.8% 1.6% 2.1% 3.3% 2.7% 3.9% 3.2% 4.4% 3.7% 5.0% 4.3% 5.5% 6.1% a) b) Kuva 7. Romuvaaran tutkimuskaivannon TK2 rakohavainnot Schmidtin verkolla pintaalatarkkana alapalloprojektiona sekä suuntaruusuna, a) korjaamaton aineisto, b) korjattu aineisto.

32 N 2% a) b).. + c) Kuva 8. Korjattu ja yhdistetty rakoaineisto (a) ja (b) sekä lasketut päärakoluokat (c), RO-TK2 + RO-KRl. Pinta-ala tarkka alapalloprojektio Schmidtin verkolla.

33 4 KIVILAJIMALLI 4.1 1rleistä Romuvaaran kivilajimalliin on tehty joitakin aimpaa kalliomallia (Front et al. 1996) täydentäviä ja tarkentavia muutoksia. Pääyksiköt ovat kuitenkin pysyneet kivilajeiltaan ja geometrioiltaan samoina, mutta kivilajikappaleiden muotoa ja jatkuvuutta syvyyssuunnassa on aiempaan malliin verrattuna tarkennettu. Mallikuvauksessa on myös huomioitu uusimpien kairanreikien KR10 ja KR11 tiedot. Reiän KR11 perusteella kivilajikarttaan on lisätty kappale leukotonaliittigneissiä re1an itäpuolelle. Kivilajimallissa ei ole huomioitu kairanrei'issä esiintyvää pienipiirteisintä, alle viiden metrin luokkaa olevaa kivilajivaihtelua, koska tämän kokoluokan geometriset kappaleet eivät kuvista juurikaan erottuisi. Kaikki kivilajimallissa kuvatut kappaleet on todettu suorin havainnoin ja niiden geometriset ominaisuudet ovat parhaita saatavilla olevia arvioita. On kuitenkin syytä pitää mielessä, että leikkauskuvissa esitetyt kivilajikappaleet ovat yksinkertaistuksia geometrialtaan ja ominaisuuksiltaan monimutkaisista kappaleista. 4.2 Kivilajit Kivilajimallin tulosteita on esitetty kuvissa 3 ja 9-11. Kuva 4 on maanpinnan tason kivilajikartta koko mallinnusalueelta. Kuvissa 9-11 on esitetty yleisluonteiset, kairanreikien kautta kulkevat poikkileikkaukset kallioperästä. Niistä nähdään kivilajikappaleiden muodot, suuntautuminen ja sijainnit suhteessa kuvaan projisoituihin kairanreikiin. Alueen pääkivilaji on tonaliittigneissi, joka muodostaa kallion syvälle ulottuvan perusmassan. Vallitsevan tonaliittigneissin lisäksi esiintyy tutkimusalueen keskiosassa pohjois-etelä -suuntainen kappale vaaleaa leukotonaliittigneissiä. Leukotonaliittigneissi vaihtuu tonaliittigneissiksi kairanreiässä KR2 reikäpituudella 402 m ja reiässä KR3 reikäpituudella 248 m. Kairanreiässä KR1 lenkotonaliitti on kontaktissa amfiboliitin kanssa reikäpituudella noin 50 m. Reikä KR 7 on koko pituudeltaan leukotonaliitissa. Leukotonaliitin itäisen kontaktin tarkka paikka on varmennettu tutkimuskaivannosta TK2. Kairanreikäleikkausten ja tutkimuskaivannon perusteella leukotonaliitin itäinen kontakti kairanreikien KR1, KR3 ja KR7 alueella viettää 30-35 :en kaateella länsilounaaseen (kuvat 9, 10 ja 11). Kairanreiän KR2 alueella kaade on hieman jyrkempi, noin 45 o, joskaan täällä ei kontaktin asemaa maanpinnalla ole voitu tarkasti määrittää (kuva 10). Sekä KR1 :n että KR2:n kautta kulkevissa leikkauksissa leukotonaliitin kontaktin oletetaan jyrkkenevän huomattavasti syvemmälle mentäessä. Leukotonaliittigneissin läntisen kontaktin on tektonisten havaintojen perusteella tulkittu kaatuvan 75 o :en kaateella länteen. Kontaktiin liittyy deformaatiovaiheen D6 siirros- ja hiertovyöhykkeitä, joissa kivi on blastomyloniittista (Kärki 1990). Hiertovyöhykkeissä

34 tavattavien maasälpäporfyroblastien käyttäytymisen ja siirrossysteemin sisäisten linssirakenteiden perusteella siirtymä on ollut vasenkätinen (Kärki, op. cit.). Kairanreiässä KR11 on leukotonaliittigneissiä välillä 205-460 m. Kappaleen on oletettu kaatuvan leukotaliittigneissin pääyksikön tapaan 45 o :en kaateella länteen, jolloin sen maanpintaleikkaus osuu KR11 :n itäpuoliselle paljastumattomalle alueelle (kuva 3). Remuvaaran mäen pohjoisosan alueella esiintyy tonaliittigneissin ja leukotonaliittigneissin välissä kiillegneissiä, jota leikkaavat tutkimuskaivanto TK2 ja kairanreikä KR1, mahdollisesti myös reiät KR2 ja KR3. Reissä KR1 kiillegneissiä esiintyy syvyysvälillä 90-316m, reiässä KR3 mahdollisesti syvyysvälillä 400-450 m ja mahdollisesti kapeana kiilana reiässä KR2 välillä 400-500 m. Kiillegneissin ulottuminen reikiin KR2 ja KR3 on tulkinnallisesti epävarmaa, sillä kemialliset analyysitkään eivät anna yksiselitteistä vastausta siihen, ovatko reikäjaksojen runsaasti biotiittia sisältävät gneissit kiillegneissiä vai vain kiillerikkaampaa tonaliittigneissiä. Kiillegneissin asema näkyy kuvien 9-11 poikkileikkauksissa. Sen itäreuna on granodioriittista juonta vasten. Kaade myötäilee mallissa aluksi granodioriittia, noin 65-72 o länteen, mutta muuttuu syvemmällä loivemmaksi (32-45 o länteen) päätellen laiva-asentoisesta liuskeisuudesta (kaade noin 45 luoteen ja lounaan välille). Jyrkkää asentoa itäreunalla tukee myös reiän KR6 sij aitseminen lähes kokonaan kiillegneississä. Länsiosastaan kiillegneissi raj autuu leukotonaliittigneissiin ja noudattelee sen suuntaaja kaadetta. Kairanreiän KR1 pohjaosasta väliltä 720-780 m tavatun kiillegneissijakson asennosta ja ulottuvuudesta ei ole tarkkaa tietoa, mutta TV-kuvauksessa (Stråhle 1996a) saatujen liuskeisuushavaintojen perusteella se lienee loivasti lounaaseen kaatuva kappale (liuskeisuus keskimäärin 220/38 ). Granodioriittia esiintyy tutkimusalueelia pohjois-etelä -suuntaisena haarautuvana juonistona sekä erillisinä, aerogeofysikaalisten mittausten perusteella tulkittuina muodostumina tutkimusalueen itäosassa, pohjoispuolella ja länsipuolella. Kairauksin on voitu todentaa granodioriittia rei'ästä KR1 väleiltä 333-351 m, 358-365 m ja 392-412 m sekä reiästä KR2 väleiltä 671-709 m, 803-807 m, 833-836 mja 846-853 m (Front et al. 1995, Gehör et al. 1996a). Kairanreikälävistysten perusteella juonien kaateet ovat 65-75 länteen (kuvat 10 ja 11), mihin tulkintaan sopii hyvin reiän KR1 TV -kuvauksessa saadut liuskeisuushavainnot (keskimääräinen kaadesuunta/kaade 286/63 ). Granodioriittijuonen länsireunaan liittyy myloniittiutunut kivilajijakso, jonka lävistykset ovat rei'issä KR1 ja KR2 väleillä 316-333 m ja 664-671 m. Myloniitin paksuus on 10-15 m ja kaade myötäilee granodioriitin kaadetta. Graniittiutuuutta tonaliittigneissiä esiintyy Remuvaaran mäen länsiosassa. Se on kuvattu mallissa lähes pystyasentoisena, syvyysulottuvuudeltaan noin 150 metriä olevana kappaleena (kuva 1 0). Amfiboliitteja esiintyy satunnaisesti ja pien1na määrinä. Maanpinnalta tutkimuskaivannon TK2 alkupäästä kartoitettu ja reiästä KR1 väliltä 84-96 m tavattu amfiboliitti saattavat olla samaa yksikköä. Kairanreiässä KR1 reikäväleillä 795-837 m,

35 946-963 m, reiässä KR2 väleillä 919-94 7 m ja 972-1040 m sekä reiässä KR4 välillä 140-197 m olevat amfiboliitit on mallinnettu paikallisina yksiköinä (kuvat 9-11 ). Niiden muodoista ja asennoista ei ole varmaa tietoa. Reiässä KR1 oleville alemmille yksiköille on VSP-heijastajan perusteella oletettu loiva (noin 20-30 ) kaade lounaaseen, mitä tukee TV-kuvauksessa saatu liuskeisuushavainto 245/40. Reiän KR2 amfiboliittien asennon on oletettu noudattavan vallitsevaa liuskeisuutta (noin 70 lounaaseen). Tutkimusaluetta halkoo suuri joukko metadiabaasijuonia (kuva 3), joista osaan liittyy rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeitä. Näin on varsinkin laita tutkimusaluetta luode-kaakko -suunnassa halkovalla ja rei'istä KR3 ja KR5 tavatulla metadiabaasijuonella. Tutkimusalueen keskellä sijaitseva luode-kaakko -suuntainen metadiabaasijuoni on lävistetty kairanrei'illä KR3 ja KR5. Juonen jatkuvuus perustuu pääasiassa magneettisten mittausten tulkintaan, paljastuneena se on vain alueen luoteisosassa lähinnä reikien KR1 ja KR3 välisellä alueella. Rakennegeologisen tulkinnan perusteella juonta siirrostavat itä-länsi- ja luode-kaakko -suuntaiset siirrokset (Kärki 1990). Kairanreikä KR3 leikkaa metadiabaasia välillä 136-156 m. Reikäleikkaus yhdistettynä maanpintahavaintoihin ja geofysikaaliseen tulkintaa antaa juonelle kaateen 55 o lounaaseen. Molemmat kontaktit ovat hiertyneet. Kairanreikä KR5 lävistää metadiabaasia väleillä 190-305 m, 309-312 m, 313-315 m ja 464 m:stä reiän loppuun (502,40 m). Kairanreikähavainnot yhdistettyinä geofysikaalisiin tulkintoihin antaa ylemmälle leveälle juonelle kaateen 85 lounaaseen ja aiemmalle kaateen 90 (kuva 10). Molempien juonien yläkontaktit ovat hiertyneet ja kloriittiutuneet, mikä osoittaa niiden olevan samaa, siirroksen katkaisemaa juonta. Lyhyet metadiabaasilävistykset on tulkittu liittyvän ylempään juoneen. Ne ovat joko pääjuonesta lähteviä kapeita sivujuonia tai itse pääjuonta, jossa on gneissisulkeumia kontaktin läheisyydessä. Magneettisten ja gravimetristen mittausten perusteella tutkimusalueen pohjoisosaan on tulkittu kaksi rinnakkaista, länsiluode-itäkaakko -suuntaista metadiabaasijuonta. Eteläisempi näistä on lävistetty reiästä KR6 välillä 205-229 m, minkä perusteella juonen kaade on mallinnettu jyrkäksi, noin 85 o etelälounaaseen (kuva 11 ). Rinnakkaisista juonista pohjoisemman kaade on geofysikaalisen tulkinnan perusteella noin 70 pohjoiskoilliseen. Reiässä näkyvän juonen molemmat kontaktit ovat hiertyneet. Yläkontakti on metrin leveydeltä tiivistä, mikä viittaa äkkijäähtyneeseen kontakti vyöhykkeeseen. Tutkimusalueen länsiosassa olevat metadiabaasijuonet on piirretty magneettisten ja gravimetristen tulkintojen pohjalta. Geofysikaalisen tulkinnan perusteella ne on mallinnettu kaatuvaksi jyrkästi (75 ) lounaaseen.

-< < 1-',.. c.e. " e:..,.. s "'0 0 1-',.. (1) C/) ROMUVAARA: LEIKKAUS KR1 7124621 4496919 RO-KR1 7124470 4497397 1-' (1) 1-' = 1--' w 0\ p 0.4 D Tonaliittigneissi D Leukotonaliittigneissi _ Kiillegneissi Amfiboliitti D Granodioriitti Myloniittilblastomyloniitti Metadiabaasi

t ROMUVAARA: LEIKKAUS KR2- KAS -< 7124268 4496479 RO-KR2 7124179 4496971 7124089 RO-KRS 4497464 7124000 4496956 < - -- " a -- r - 0 -- - (!) tll - (!) " c... Vl?' 0 0.2 km 0.4 w -...) D Tonaliittigneissi D Leukotonaliittigneissi Kiillegneissi Amfiboliitti D Granodioriitti Graniitti -- Myloniitti/blastomyloniitti Metadiabaasi

38 <D a: 1 0 a:... a: <D a: en :::l c(..j w c( a: c( c( > :::l :E 0 a:... a: 1 0 a: 0 II)... 0 j 0 ;; m.c ca :s s Q) ::::E D D Kuva 11. Kivilajimallin poikkileikkaus kairanreikien KR6 ja KR7 kautta.

39 5 YHTEENVETO Tämän raportissa on esitetty alustavien ja yksityiskohtaisten paikkatutkimusten pohjalta integroitu käsitys kivilajeista, niiden esiintymisestä ja rakoilusta Kuhmon Romuvaaran tutkimusalueelia huomioon ottaen myös ne tutkimukset, jotka olivat edellisen tutkimusvaiheen loppuessa epätäydellisiä tai tulkintatyöltään keskeneräisiä. Romuvaaran tutkimusalue sijaitsee arkeeisen, presvekokarjalaisen pohjakompleksin alueella. Sen kallioperä koostuu harmaista, migmatiittista tonaliittigneisseistä, vaaleista, usein edellisiä vähemmän migmatiittisista leukotonaliittigneisseistä ja kiillegneisseistä sekä näitä leikkaavista vaaleista ja tummista juonikivilajeista, graniiteista, granodioriiteista, tonaliiteista ja metadiabaaseista. Metadiabaaseja lukuun ottamatta kivilajit ovat läpikäyneet monivaiheisen deformaation. Kallion pintarakoilussa ovat vallitsevia jyrkkäkaateiset (70-90 ) raot, jotka ovat suurinpiirtein kahdessa kohtisuorassa suunnassa, koillinen-lounas ja luode-kaakko. Suunnatuissa kairausnäytteissä tyypillisintä rakosuuntaa edustaa lähes vaaka tai loivasti koilliseen viettävä rakoilu. Leukotonaliittigneississä on lisäksi toinen laiva-asentoinen rakosuunta, joka kaatuu lounaan ja luoteen välille (240-320/0-30 ), ja tonaliittigneississä on puolestaan lounais-eteläinen kaadesuunta (180-210/10-30 ). Keskikaateisista suunnista yleisin on lounais-läntinen suunta 230-280/30-70, joka tavataan tonaliittigneississä. Jyrkkäasentoisista rakosuunnista yleisin on tonaliittigneissille tyypillinen, lähes etelään kaatuva 170-180/80-90. Leukotonaliittigneissille on puolestaan tyypillinen rakosuunta 210-230/60-80. Avokallioilla kivilajien rakotiheydet ovat alle 1 rako/m, kun taas tutkimuskaivannoissa ne ovat välillä 1-3 rakoa/m. Kairausnäytteissä pääkivilajien rakotiheys on yleensä 2-4 rakoa/m. Hydraulisesti merkityksellisten avoimien rakojen määrä on suurimmillaan reiän yläosassa. Tyypillisesti Romuvaarassa esiintyy avorakoja kaikissa rei'issä kaikilla reikäsyvyyksillä. Kairasydännäytteissä (KR1-KR11) on rikkanaisia jaksoja noin 9% näytteiden kokonaispituudesta (5579,47 m). Jaksoista suurin osa (86%) on murrosrakenteisia (Ri III) ja niiden osuus koko reikäpituudesta vaihtelee rei'ittäin välillä 1,0-19,4%. Noin 14% rikkonaisuusjaksoista on ruhjerakenteista kalliota (Ri IV), jota luonnehtivat savitäytteiset raot. Kivilajimallissa pääkivilajina on tonaliittigneissi, joka muodostaa kallion syvälle ulottuvan perusmassan. Tutkimusalueen keskiosassa esiintyy pohjoisluode-eteläkaakko -suuntainen kappale vaaleaa leukotonaliittigneissiä, jonka itäinen kontakti viettää 30-45 o :en kaateella länteen. Sen läntisen kontaktin on tektonisten havaintojen perusteella tulkittu kaatuvan 75 :en kaateella länteen. Granodioriittia esiintyy pohjois-etelä - suuntaisina juonina, joiden kaade on 65-75 o länteen. Kairanrei'issä KR1 ja KR2 tavattavan juonen läntisessä kontaktissa on muutamia metrejä leveä myloniittinen vyöhyke. Tutkimusalueen keskellä SIJaitsevan luode-kaakko -suuntaisen metadiabaasijuonen kaade on KR3:n kohdalla 55 lounaaseen. Reiässä KR5

40 metadiabaasi esiintyy siirrostumisen takia kahtena kappaleena, joista toinen on pysty ja toinen kaatuu 85 o lounaaseen. Tutkimusalueen pohjoisosaan on tulkittu kaksi rinnakkaista metadiabaasijuonta, joista eteläisemmän kaade on noin 85 o lounaaseen ja pohjoisemman noin 70 o koilliseen. Tutkimusalueen länsiosassa olevat metadiabaasijuonet on geofysikaalisen tulkinnan perusteella mallinnettu kaatuvaksi jyrkästi (75 ) lounaaseen.

41 6 VIITELUETTELO Barker, F. & Arth, J., 1976. Generation of trondhjemitic-tonalitic liquids and Archaean bimodal trondhjemite-basalt suite. Geology 4, ss. 596-600. Eronen, M. & Lehtinen, K., 1996. Kuvaus Romuvaaran, Kivetyn ja Olkiluodon tutkimusalueiden geologisesta lähihistoriasta. Posiva, työraportti P ATU-96-7 4, 3 7 s. Front, K., Okko, 0. & Hassinen, P., 1995. Romuvaaran kallioperän rikkonaisuusrakenteiden tarkentava tulkinta. TVO/Paikkatutkimusprojekti, työraportti PATU-95-82, 63 s. Front, K., Lindberg, A. & Ahokas, H., 1996. Kuhmon Romuvaaran kallioperän kuvaus ja mallit, Yhteenvetoraportti. Posiva, työraportti PATU-96-88, 63 s. Gardemeister, R., Johansson, S., Korhonen, P., Patrikainen, P., Tuisku, T. & Vähäsarja, P., 1976 Rakennusgeologisen kallioluokituksen soveltaminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, Geotekniikan laboratorio. Tiedonanto 25. Gehör, S., Kärki, A., Määttä, T., Suoperä, S. & Taikina-aho, 0., 1996a. Kuhmon Romuvaaran kairausnäytteiden petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Posiva, työraportti PATU-95-87, 204 s. Gehör, S., Kärki, A., Suoperä, S. & Taikina-aho, 0., 1996b. Kuhmon Romuvaaran kairausnäytteen RO-KR10 petrologia ja matalan lämpötilan rakomineraalit Posiva, työraportti PATU-96-30, 56 s. Gh1ckert, G., 1976. The Kuhmo drumlin field, eastem Finland. Turun yliopiston maaperägeologian osastonjulkaisuja 13, 11 s. Hellä, P., Voipio, S., Hänninen, T., Ahokas, H. & Heikkinen, E., 1997. Romuvaaran syväkallion yksityiskohtainen rakotietokanta. Posiva, työraportti 97-43, 82 s Häikiö, J., Saarelainen, J. & Löytynoja, P., 1982. Kuhmon kunnassa tutkitut turvevarat ja niiden soveltuvuus turvetuotantoon. Geologinen tutkimuslaitos, Maaperäosasto, raportti P 13,4/821113, 141 s. Kakkuri, J., 1987. Character of the Fennoscandian land uplift in the 20th century. In: F ennocandian land uplift. Proceedings of a symposium at Tvärminne, April 10-11, 1986 (ed. M. Perttunen). Geological Survey offinland, Special Paper 2, ss. 15-20. Korsman, K. & Koistinen, T., 1998. Suomen kallioperän pääpiirteet. Teoksessa Lehtinen, M., Nurmi, P. & Rämö, T. (toim.) Suomen Kallioperä- 3000 vuosimiljoonaa. Suomen Geologinen Seura ry., ss. 93-103. Kukkonen, 1., 1988. Kulnnon Romuvaaran geofysikaalisten maanpintamittausten tulkinta. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 88-10.

42 Kärki, A., 1990. Kuhmon Romuvaaran rakennegeologinen tulkinta. TVO/Paikkatutkimukset, työraportti 90-02, 49 s. Kärki, A., 1995. Kuhmon Romuvaaran tutkimuskaivannon TKl kivilaji- ja rakennekartoitus. TVO/Paikkatutkimusprojekti, työraportti 95-14, 25 s. Labbas, K., 1997. Comparison of3-d geological and geophysical investigation methods in boreholes KI-KRl at Äänekoski Kivetty site and RO-KR3 at Kuhmo Romuvaara site. Helsinki, Posiva Oy. Posiva Report 97-03, 158 p. Lindberg, A. & Kukkonen, I., 1988. Kuhmon Romuvaaran kallionäytteiden petrografia, geokemia ja petrofysiikka. Osa 1: kairanreiät KRl ja KR2. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 88-07, 51 s. Lindberg, A. & Paananen, M., 1989. Kuhmon Romuvaaran kallionäytteiden petrografia, geokemia ja geofysiikka, kairanreikä KR3. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 89-26, 22 s. Lindberg, A. & Paananen, M., 1990. Kuhmon Romuvaaran kallionäytteiden petrografia, geokemia ja geofysiikka, kairanreiät RO-KR4 ja RO-KR5. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 90-13, 32 s. Lindberg, A. & Paananen, M., 1991. Kuhmon Romuvaaran kallionäytteiden petrografia, geokemia ja geofysiikka, kairanreikä RO-KR6. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 91-26, 21 s. Luukkonen, A., Kuusela-Lahtinen, A. & Front, K., 1997. Kuhmon Romuvaaran kairanreikien RO-KRl 0 ja RO-KRll geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus. Posiva, työraportti 97-18, 63 s. Luukkonen, E., 1988. The structure and the stratigraphy of the northem part of the late Archaean Kuhmo greenstone belt, eastem Finland. Geological Survey of Finland, Special Paper 4, ss. 71-96. Luukkonen, E., 1989a A short geological description of the Moisiovaara-Kuhmo area. 5th Intemational Platinum Symposium. Guide to the post-symposium field trip, August 4-11, Geologian tutkimuskeskus, Opas 29, ss. 230-238. Luukkonen, E., 1989b. The early Proterozoic Saari-Kiekki greenstone belt: a representative of the Sariola group at Kuhmo, eastem Finland. Bull. Geol. Soc. Finland 61, Part 2, ss. 161-187. Luukkonen, E., 1992a. Late Archean and early Proterozoic structural evolution in the Kuhmo-Suomussalmi terrain, eastem Finland. Turun yliopiston julkaisuja. SarjaA. II. Biologica-Geographica-Geologica, Vol. 115, 115 s.

43 Luukkonen, E., 1992b. Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen ja sen ympäristön arkeeinen ja proterotsooinen tektonismetamorfinen kehitys. Turun yliopiston. Geologian ja mineralogian osaston julkaisuja, Voi. 31, ss. 33-34. Martin, H., 1994. The Archaean grey gneisses and the genesis of continental crust. Ss. 205-259 teoksessa Condie, K.C. (toim.) Arhaean crustal evolution, Elsevier, New York. Okko, 0. & Paulatnäki, S., 1996. Kuhmon Romuvaaran geologian ja geofysiikan tutkimukset, yhteenvetoraportti. Posiva, työraportti P ATU-96-87. Paananen, M. & Paulamäki, S., 1989. Romuvaaran kallioperän rakenteen tarkastelu. TVO/Paikkatutkin1ukset, työraportti 89-14, 36 s. Paulamäki, S., 1987. Kuhmon Romuvaaran kivilaji- ja rakokartoitus. TVO/Paikkatutkimukset, työraportti 87-24, 40 s. Paulamäki, S., 1995. Kuhmon Romuvaaran tutkimuskaivannon TK2 kivilaji- Ja rakokartoitus. TVO/Paikkatutkimusprojekti, työraportti 95-64, 24 s. Pitkänen, P., Korkealaakso, J., Pirhonen, V. & Vaittinen, T., 1989. Romuvaaran kalliperän rakenteen tarkastelu. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 89-15, 55 s. Pitkänen, P., Vaittinen T. & Front, K., 1990. Romuvaaran kallioperän rakenteen täydentävä tarkastelu. TVO/Paikkatutkimukset, Työraportti 90-22, 31 s. Posiva Oy, 1996. Käytetyn polttoaineen loppusijoitus Suomen kallioperään. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset 1993-1996. Raportti POSIVA-96-19, 187 s. Saamista, M., Peltoniemi, H., Uusikartano, K., Tuokko, I. & Koivumaa, S., 1980. Malminetsintää palvelevat maaperägeologiset tutkimukset Kuhmon Kellojärven alueella. Kuhmon ja Kittilän malmiprojektit, Raportti 39, 127 s. Saamista, M. & Peltoniemi, H., 1984. Glacial stratigraphy and compositional properties oftill in Kainuu, eastem Finland. Fennia, voi. 162, no. 2, ss. 163-199. Saksa, P. (Editor), Paananen, M., Ahokas, H., Öhberg, A., Pitkänen, P., Front, K., Okko, 0., Vaittinen, T., Cosma, C., Heikkinen, P., Keskinen, J. & Korhonen, R., 1991. Geophysical investigations of the Romuvaara area, Finland, summary report. Voimayhtiöiden ydinjätetoimikunta, YJT. Helsinki. Report YJT-91-15, 76 s. Saksa, P. (Editor), Paananen, M., Paulamäki, S., Anttila, P., Ahokas, H., Pitkänen, P., Front, K. & Vaittinen, T., 1992. Bedrock model of the Romuvaara area, summary report. Voimayhtiöiden ydinjätetoimikunta, YJT. Helsinki. Report YJT-92-06, 97 s.

44 Saksa, P., Ahokas, H., Nummela, J. & Lindh, J., 1998. Kivetyn, Olkiluodon ja Romuvaaran kalliomallit, rakennemallin muutokset vuonna 1997. Posiva, työraportti 98-12, 50s. Stråhle, A., 1996a. Borehole-TV measurements at the Romuvaara site, Finland 1996. Report and appendices for RO-KRl. Posiva, Work report PATU-96-58e, Vol.l. Stråhle, A., 1996b. Borehole-TV measurements at the Romuvaara site, Finland 1996. Appendices for RO-KR8 and RO-KR10. Posiva, Work report PATU-96-58e, Vol.2. Teollisuuden Voima Oy, 1992. Käytetyn polttoaineen loppusijoitus Suomen kallioperään, alustavat sijoituspaikkatutkimukset Voimayhtiöiden ydinjätetoimikunta, YJT. Helsinki Raportti YJT-92-32, 322 s. Teollisuuden Voima Oy, 1993. Yksityiskohtaiset sijoituspaikkatutkimukset Tutkimusohjelma 1993-1996. TVO/Paikkatutkimusprojekti, työraportti PATU-93-01, 43 s. Teollisuuden Voima Oy, 1994. Täydentävä karakterisointi Romuvaarassa 1994-1995. TVO/Paikkatutkimusprojekti, työraportti PATU-94-07, 40 s. Uusikartano, K., 1981. Moreenistratigrafiasta ja moreenin raekoostumuksesta Kuhmon Ontojärvi-Arolan alueella. Julkaisematon pro gradu -tutkimus. Oulun yliopisto, geologian laitos, 85 s.

45 LIITTEET Liite 1. Romuvaaran ympäristön kallioperäkartta korkeusmallilla Liite 2. Romuvaaran ympäristön kallioperän huomattavimmat ruhjevyöhykkeet Liite 3. Romuvaaran ympäristön maaperäkartta korkeusmallilla

KALLIOPERÄKARITA Korkeusmallilla Raruvaara GEOLOGIANTIJI'KIMUSKESKUS EleiJI-Suomen aluaoimislo Espool998 Kivilajiludåtus Arlceeiset kivet Metavulkaniitit - Ulll'IICIIlll<si&JI vulkatiittia D D Emlll<sislllvulbniittia lntcmx:dimristllvulkllliittia - Hapanlllvulkatiittia Metasedimentit OKiilleiiusl<ctta D D Migmatiittin<nk:iillegncissi Serisiitticvansiittia - K.ooglomeraatteja Syväkivet - Pyrokscniittqa Gal:roja D D Granodioriiuia tai tonaliittia Graniittia Paleoprurosociset kivet - Kaligllllliitti (111palcivityyppincn) D Vesistö KaliopedllwllaCGeoiogiaa- Ko.tawt.Uiavalailuswotaluob::lla-4Steeakulrt.A. KD...,jaaimiaoiiCMaaonillaualaiooo,Jupaarol3.\nao98 121cm c:::::::-===--== ==

KALLIOPERÄKARITA Korkeusmallilla R<IJJ.Jvaara GEOLOGIANTIJI'KJMUSKESKUS E!elä -suomcn aluetoimisto 1998 Kivilajiludritus Arkeeiset kivet Metavulkaniitit - Ul111lemäcsi!:ävulkatiittia D D Emäksistä vulkaniittia Inlet!IlediääriQävulkatiittia - Hapanra vulkatiittia Metasedimentit D D D Kiilldiuskeaa Migmariinin<nkiillegnci<;si S<risiittikvartsiittia - KooglolllO"IIalleja Syvakivet - Pyrokseniineja D Gabroja Granodioriittia tai tonaliittia c::j Graniittia Paleqxoteroootiset kivet - Kaligraniitti (rapakivityyppinm) D Vesillö Ruhject Kalliopc<ilwuaCO.ologians Kotka.J.amalliovalai:lu&W.ntahlOICelta45uteeoklllrr.aa. Kotkeusainciatojanimiltö C Maanaldoc.,Jupaaro 13Jmw98 12km c:::::::ji-===--===- f""t N

MAAPERÄNKORKOKUVA RCiruvaara Espoo 1998 Elelä -Suomen aluetoimislo GEOLOGIAN1UfKIMUSKESKUS Maalajiluokitm - Kalliota D D Mcremia Kumpuonecnia - HlljujajalajittuneitarwnamuodOillllmia D Jokimuoda;wmia c::j Saaajahiel<kaa D D Saveajasilttill Turvetta Vesislöt Mui"'Dbllla i:ioooooo C GoologiuOJtlcimJ-. Koltculn::lalli.ovalailualUDtakJotcata45UkeD. KocteusaiDtiaojaaiiDRö C Muanittaull.air.oa.klpaDtO 131mad98 12km ==--===--===- w