09~/ 3742/HYO,L apin gran. proj. /86 RAPORTTI NAITASINTRUUSION TUTKIMUKSISTA Helsingin yliopistö Geölögian laitos.._. r l '"1. j,.. Lapingraniittiprojekti 28. heimikuuta 1986 Ari LUukkonen
SISÄLTö 1. Johdanto. 2. Intruusion kivilajit.. ' 2.1 Nattasgraniitti 2.2 Suojelusvaaran graniitti. 2.3 Mikrografinen graniitti 2.4 Intruusion sisäiset juonet. 2.5 Intruusion ympärillä olevat juonikivet 3. Intruusion päätyyppien mineralogia. 3.1 Nattasgraniitti. 3.2 Suojelusvaaran graniitti. 3.3 Mikrografinen graniitti 3.4 Intruusion sisäiset juonet 3.5 Intruusion ympärillä olevat juonet 4. Intruusion päätyyppien geokemia. 4.1 Graniittien ja sferuliittisten 5. 6. kivien geokemia.. 4.2 Nattasgraniitin vertailu Riestovaaran GR l:een Nattasintruusion päätyyppien petrofysiikka Sivukivien kivilajikuvaukset 6.1 Sarvivälkegneissit 6.2 Peridodiitti 6.3 Granuliittinen sivukivivyöhyke 7. Sivukivien mineralogia.. 7.1 Sarvivälkegneissit 7.2 Peridodiitti.... 7.3 Granuliittinen sivukivivyöhyke 8. Sivukivien geokemia.. 8.1 Peridodiitti.... 8.2 Granuliittinen sivukivivyöhyke 9. Sivukivien petrofysiikka 10. Nattasintruusion rakenne Liite: Geologinen kartta... Sivu 1 1 1 2 3 3 5 9 9 10 11 12 13 18 18 22 22 23 24 24 25 26 26 26 27 28 28 28 29 30
1. 1.JOHDANTO Nattastuntureiden graniitti-intruusio sijaitsee Sodankylän kunnassa Vuotson kylästä koilliseen. Nattasintruusio sijoittuu peruskarttalehdilie (1:20 000) 3742 04, 05, 07 ja 08. Näillä karttalehdillä oleva Sompion luonnonpuisto sisältää valtaosan gianiitti-intruusiosta. Intruusion ympäristössä esiintyvien ryoliittisten juonikivien vuoksi kartoitusalue on ulotettu myös karttalehdille 3742 01, 02, 06 ja 09. Nattasintruusion koko on noin 70 km 2, joten se on kokonsa puolesta stokki. Intruusio erottuu ympäristön topografiasta erillisenä tunturialueena ja on tästä syystä hyvin paljastunutta. Pääosan intruusiosta kartoittivat FK Eeva Rantala ja yo Ari Luukkonen kesän 1984 aikana. Kesän -85 kartoitukset keskittyivät ensisijaisesti graniittistokin ympäristöön. Vuoden -85 kartoituksesta ovat vastuussa yo Pasi Nissinen ja yo Ari Luukkonen. Kaikkiaan kartoitetulta alueelta on kerätty kivivasaralla palanäytteitä 257 kpl. Näistä 87 kpl on lähetettyanalysoitavaksi GTK:een ja VTT:een. Ohuthieitä on tehty 146:sta näytteestä. Petrofysikaalisia mittauksia on tehty 157:stä näytteestä. 2. INTRUUSION KIVILAJIT 2.1. Nattasgraniitti lntruusio on pääosin graniittia, joka asultaan poikkeaa hieman Lapin muiden nattastyyppisten intruusioiden päätyypeistä. Nattasgraniittia luonnehtivat määritelmät: ei tasarakeinen, keski- tai karkea-
2. rakeinen, suuntautumaton. Harvakseltaan esiintyvien melko omamuotoisten kalimaasälpähajarakeiden koko on noin 0.5-1.0 cm:ä. Satunnaisesti kalimaasälvän ympärillä on plagioklaasimantteli. Myös plagioklaasi esiintyy suurin piirtein saman kokoisina hajarakeina, mutta tällöin hajarakeiden keskiosissa on toisinaan hieman kalimaasälpää. Kvartsi näyttää Nattasgraniitissa puhtaalta ja hieman savunharmaalta. Graniitissa on jonkin verran biotiittia (yleensä noin 2 %) ja se esiintyy paikoin pieninä osittain omamuotoisina pinkkoina. 2.2 Suojelusvaaran graniitti Intruusion eteläreunassa on kilometristä puoleentoista kilomet-.riin leveä vyöhyke Nattasgraniittia hienorakeisempaa graniittia, joka on keskirakeista (raekoko 1-2 mm:ä), lähes tasarakeista ja punertavaa. Mineraalikoostumus on lähes sama kuin Nattasgraniitilla. Kalimaasälpä esiintyy harvakseen hajarakeina ja niiden koko vaihtelee melkoisesti. Paikoitellen tämä graniitti näyttää tasarakeiselta. Kalimaasälpähajarakeiden määrä näyttää lisääntyvän kohti Nattasgraniittia mentäessä. Biotiitin määrässä ja raekoossa esiintyy melko suuria vaihteluja. Alueellisesti kivi saattaa olla lähes kiilteettöntä. Suojelusvaaran graniittissa on kohtalaisesti pieniä miaroliittisia onteloita. Nämä ontelot ovat usein hieman ruosteisia. Kontakti Nattasgraniittiin on todennäköisesti vaihettuva. Vaihettumisvyöhykkeen leveyttä ja ylipäänsä sen olemassa oloa on kuitenkin vaikea todentaa graniitin rakkautuneisuuden ja lohkareikkojen allogeenisuuden vuoksi.
3. 2.3 Mikrografinen graniitti 2 Paula selässä intruusion lounaisosassa on noin 2 km :n alueella mikrografista graniittia. Se on hieno- tai keskirakeista, tasarakeista ja väriltään vaaleanpunertavaa. Kvartsi ja kalimaasälpä muodostavat tässä tyypissä runsaana esiintyvän graafisen rakenteen. Asultaan kivi muistuttaa Suojelusvaaran graniittia, mutta se sisältää vielä runsaammin miaroliittisia onteloita. Onteloihin on kiteytynyt omamuotoista kvartsia. Mikrografisesta rakenteesta on myös muutama havainto varsinaisen Nattasgraniitin sisältä, jolloin Nattasgraniitti on normaalia hienorakeisempaa ja jonkin verran kvartsiutunut. Kvartsin ja kalimaasälvän välinen mikrografinen rakenne on myös tyypillinen piirre intruusion ympärillä esiintyville ryoliittisille juonilie. 2.4 Intruusion sisäiset juonet Intruusion sisällä esiintyy koostumukseltaan graniittisia juonia huomattavasti vähemmän kuin Riestovaaran intruusiossa. Juonet näyttävät olevan itse Nattasgraniitin alueella poikkeuksetta kapeita (leveydet muutamia kymmeniä cm) ja melko pystyasentoisia. Suojelusvaarasta tavattu juoni on noin 6 metriä leveä. Nattasintruusion sisällä olevat juonet voidaan luokitella apliittigraniittisiin, graniittiapliittisiin, graniittiporfyyrisiin, kvartsi-maasälpäporfyyrisiin ja kvartsijuoniin. Apliittigraniittiset juonet leikkaavat Nattasgraniittia. Juonien väri on jonkin verran violettiin vivahtava ja asu lähinnä tasarakeinen. Juonet ovat raekooltaan hienorakeisia ja päämineraalit esiintyvät osit-
4. tain omamuotoisina. Lisäksi apliittigraniittiset juonet ovat lähes kiilteettömiä. Näiden juonien suunta on joko luode-kaakkoinen tai pohjois-eteläinen. Värinsä ja biotiittiköyhyytensä puolesta ne muistuttavat joitakin Riestovaaran intruusion porfyyrisia apliitteja. Seinä tunturin eteläpuolelta tavattu graniittiapliittijuoni poikkeaa edellisistä rusehtavan värinsä ja hieman suuremman biotiittipitoisuutensa perusteella. Biotiittilevyt ovat orientoituneet juonen kontaktin suuntaisesti. Asultaan tämä juoni muistuttaa Suojelusvaarassa olevaa graniittiapliittijuonta, jonka biotiittipitoisuus kuitenkin on alhaisempi. Nämä juonet vaikuttavat hieman saman tyyppisiltä kuin muutamat Riestovaaran porfyyriset apliitit. Graniittiapliittiset juonet sisältävät kvartsi- ja maasälpähajarakeita, jotka kuitenkin ovat aivan oleellisesti pienempiä kuin Riestovaaran porfyyriapliittijuonissa. Paulaselän mikrografisessa graniitissa esiintyy kaksi juonityyppiä: graniittiporfyyrit ja kvartsi-maasälpäporfyyrit. Graniittiporfyyrit ovat perusmassaltaan keskirakeisia. Hajarakeina esiintyvät kalimaasälpä, plagioklaasi ja kvartsi. Kvartsi-maasälpäporfyyreissä perusmassaan raekoko on tiivis. Hajarakeina ovat etupäässä kalimaasälpä ja kvartsi. Kvartsi-maasälpäporfyyreissa esiintyy myös jonkin verran biotiittia. Molemmat juonityypit ovat suuntautumattomia. Graniittiporfyyreille löytyy vertailukelpoisia näytteitä Riestovaaran graniittiporfyyreista. Toisaalta perusmassaltaan tiiviitä kvartsi-maasälpäporfyyreja voi verrata Nattasintruusion ulkopuolella Kiimaselässä oleviin biotiittipitoisiin kvartsi-maasälpäporfyyreihin. Seinätunturista itään olevalla havainnolla esiintyy lisäksi erikoista kvartsi-maasälpäporfyyria noin kymmenen cm leveänä linssinä saman havainnon apliittigraniittijuonessa. Tämän linssin vihreän kloriit-
5. tipitoisen perusmassan (ja mahdollisesti koko "juonen") synty kytkeytyy alueella olevaan hiertyneeseen vyöhykkeeseen. Hiertynyttä vyöhykettä luonnehtivat kloriittipitoisuus Nattasgraniitissa sekä runsas kvartsijuonien määrä. Kvartsijuonien esiintyminen Nattasintruusiossa näyttää aina kytkeytyvän hiertymiseen. Leveydeltään nämä juonet vaihtelevat muutamasta senttimetristä kymmeniin senttimetreihin. Kvartsijuonet sisältävät paikoin miaroliittisia onteloita. joihin on kiteytynyt omamuotoista kvartsia. Juonien kvartsi on kirkasta juonikvartsia. Ohuiden (leveydeltään alle 0.5 cm) kvartsijuonien on havaittu leikkaavan apliittisia ja graniittisia juonia. Osa intruusiota leikkaavista apliitti- ja graniittijuonista esiintyy selvästi hiertyneissä vyöhykkeissä. Nämä juonet todennäköisesti ovat intrudoituneet hiertymisen yhteydessä syntyneisiin heikkousvyöhykkeisiin. Nattasgraniitti muistuttaa Riestovaaran eri graniittifaaseista asultaan ja väriltään lähinnä graniitti l:stä. Lisäksi yleispiirteenä Riestovaaran ja Nattasintruusion välillä voidaan todeta hajaraekoon kasvavan Riestovaaran suuntaan. Koostumukseltaan graniittisten juonikivien osalta edellä tehty vertailu on seuraava: Nattasintruusio apliittigraniitit} graniittiapliitit graniittiporfyyrit Riestovaaran intruusio porfyyriset apliitit graniittiporfyyrit 2.5 Intruusion ympärillä olevat juonikivet Nattasintruusiota ympäröivät ryoliittiset juonikivet. joiden
6. esiintyminen painottuu intruusion länsi- ja eteläpuolelle. Erityisen runsasta näiden juonien esiintyminen on Kiimaselässä, Kiimaselästä luoteeseen sekä Isosaaressa. Nattasintruusion länsi- ja eteläpuolella juonet tyypillisesti ovat sivukiven liuskeisuuteen nähden konkordantteja tai lähes konkordantteja. Sen sijaan Nattasintruusiosta koilliseen Peselmäselässä juonien on varmuudella todettu olevan leikkaavia ja yleensä lähes pystyasentoisia. Ympärillä esiintyvät juonikivet poikkeavat intruusion sisäisistä olemalla joko raekooltaan tiiviitä tai selvästi porfyyrisia ja perusmassaltaan tiiviitä. Lisäksi ympärillä esiintyvissä ryoliittisissa kivissä muodostavat omat ryhmänsä sferuliittiset juonet ja afaniittiset kivet. Ympäristön ryoliittisten kivien luokittelu on seuraava: 1) tiiviit kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet, 2) kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet, 3) kvartsiporfyyriset sferuliittijuonet, 4) sferuliittiset juonet, 5) afaniittiset sferuliittikivet, 6) afaniittiset raitaiset kivet ja 7) afaniittiset raitaiset kvartsiporfyyrikivet. Afaniittisiksi on tässä nimetty kivet, joiden murrospinta on tumma ja perusmassa mikrokiteinen. Lisäksi Nattasintruusion länsipuolella Kiimaselän juonijaksoissa esiintyy biotiittipitoisia kvartsi-maasälpäporfyyreja ja kvartsijuonia. Kvartsijuonet ovat kiinteässä yhteydessä ryoliittisten juonien syntyyn. Intruusion eteläpuolella olevien kvartsi-maasälpäporfyyristen ja sferuliittisten juonien erityispiirre on, että niissä esiintyy paikoin noin 1 mm leveitä epidootti- ja kvartsirakojuonia. Sferuliittisten juonien asu on hyvin moninainen. Ensinnä sferu-
7. liittien koko vaihtelee erittäin karkearakeisesta (sferuliittipegmatiitit) tuskin silmin havaittavaan. Lisäksi karkearakeiset sferuliitit voivat muodostaa ryppäitä, jotka erottuvat selvästi hienorakeisemmasta sferuliittisesta perusmassasta. Juonet voivat sisältää myös sferuliittisia levyjä, joiden taipuminen, vääntyminen ja liittyminen toisiinsa on lähinnä kaoottista. Mikroskooppisesti sferuliittijuonet muodostuvat lähes yksinomaan eri kokoisista ja näköisistä sferuliittisista osista. Ryoliittisten juonien eri tyyppeistä voidaan todeta, että Nattasintruusion länsipuolella Kiimaselässä ainoastaan kvartsi-maasälpäporfyyristen juonien on todettu leikkaavan sivukiveä. On kuitenkin todennäköistä, että kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet ovat saman ikäisiä sferuliittisten juonien kanssa, ja että nämä juonityypit vaihettuvat toisikseen. Tiiviit kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet luultavasti vaihettuvat rajatta kvartsi-maasälpäporfyyrisiin juoniin. Kenttähavaintojen perusteella kvartsijuonet ovat nuorempia kuin sferuliittiset juonet. Afaniittisten kivien ja kvartsijuonien suhdetta toisiinsa ei tunneta. Kvartsijuonet kuitenkin ilmeisesti ovat nuorimpia tässä systeemissä. Afaniittisten sfruliittikivien ja afaniittisten raitaisten kivien suhde sferuliittisiin juoniin sekä afaniittisiin raitaisiin kvartsiporfyyrikiviin on epäselvä. Afaniittisten raitaisten kvartsiporfyyrikivien on kuitenkin todettu leikkaavan sekä sferuliittisia juonia että tiiviitä kvartsimaasälpäporfyyrisia juonia. Asunsa ja hienorakeisuutensa perusteella voisi afaniittisia kiviä pitää samanikäisinä. Tällöin Nattasintruusion ympärillä olevien juonien ikäjärjestys olisi seuraava (vanhimmasta nuorimpaan):
8. vaihettuva kvartsi-maasälpäporfyyristen ja sferuliittisten juonien assosiaatio - tiiviit kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet - kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet - kvartsiporfyyriset sferuliittijuonet - sferuliittiset juonet vaihettuva "vulkaanisten" kivien assosiaatio - afaniittiset sferuliittikivet - afaniittiset raitaiset kivet - afaniittiset raitaiset kvartsiporfyyrikivet onteloiset kvartsijuonet Biotiittipitoisia kvartsi-maasälpäporfyyreja ei tässä luokittelussa ole huomioitu, koska niiden ikä ja paikallisuus on tällä hetkellä epäselvä. Joka tapauksessa luokiteltujen tyyppien osalta voidaan olettaa (geokemia, toisiinsa kytkeytyvä esiintyminen), ettei vaihettuvien assosiaatioiden välinen eri-ikäisyys ole kovin suuri. Nattasintruusion länsipuolella afaniittisten tyyppien esiintymisetäisyydet lähimmästä graniittikontaktista ovat muutamia kilometreja. Afaniittisia sferuliittikiviä ja afaniittisia raitaisia kiviä esiintyy merkittävästi lohkareikkona noin 3.5 km:n ~äässä graniittikontaktista. Afaniittisia raitaisia kvartsiporfyyrikiviä esiintyy runsaammin 5-5.5 km:n etäisyydellä mikrografisen graniitin reunasta. Kenttätutkimusten perusteella pääosa Nattasintruusion ympäristön ryoliitteista esiintyy juonina. Erityisesti afaniittisille kiville tämä tulkinta kuitenkin soveltuu huonosti, sillä ne sisältävät lukuisia laavojen ja tuffien piirteitä. Afaniittisten kivien tutkimusta vaikeuttaa erityisesti rakkautuminen. Lisäksi havainnot on lähes poikkeuksetta tehty lohkareikoista.
9. 3. INTRUUSION PÄÄTYYPPIEN MINERALOGIA 3.1 Nattasgraniitti Nattasgraniitti muodostuu pääosin pertiittisestä kalimaasä1västä, 1ame11ikaksostuneesta p1agiokaasista ja kvartsista. Näitä komponentteja on tyypillisesti lähes yhtä suuret määrät ja ne muodostavat graniitin mineraalikoostumuksen noin 97 prosenttisesti. Mikrok1iini on tavallisesti aina po1ysynteettisesti kaksostunutta a1biitti- ja perikliini1ain mukaisesti. Tämä kaksostus näkyy paikoin myös antipertiittisissä rakeissa. P1agiok1aasin määrä pertiittisissä ka1imaasä1pärakeissa on yleensä 10-20 %. Milloin pertiitti1ame1-1it ovat muodostuneet säännöllisesti, jakautuvat 1ame11ien 1eveydet karkeasti kahteen luokkaan. Paksummat pertiitti1ame11it ovat noin 20-30 ~m leveitä, kun taas ohuempien 1ame11ien paksuus on muutamasta ~m:sta alaspäin. P1agiok1aasi esiintyy sekä kaksostuneena että aa1tosammuvana. Molemmat piirteet esiintyvät samassa rakeessa. Erittäin usein p1agiok1aasista tavataan yksi tai useampi konsentrinen (serisiittiytynyt ja saussuriittiutunut) reaktiovyöhyke. Mikrokliinin ja oligok1aasin ollessa kontaktissa keskenään saattaa p1agiok1aasissa esiintyä myrmekiittirakennetta. Kvartsi11a on taipumus täyttää ka1imaasä1pä- ja p1agiok1aasirakeiden välitiloja. Kvartsirakeet ovat yleensä puhtaita lukuunottamatta vähäistä opaakkipigmenttiä. Kvartsi11e on myös luonteenomaista mikrorakoi1u, joka sopivissa hieleikkeissä havaitaan lähes säännönmukaiseksi. Kvartsi sammuu p1utonise11e kvartsi11e tyypillisesti hieman
10. aaltomaisesti. Muista mineraaleista vain biotiitin, muskoviitin tai opaakin määrät saattavat satunnaisesti ylittää yhden prosentin rajan. Näiden mineraalien lisäksi aksessorisia mineraaleja Nattasgraniitissa ovat kloriitti, serisiitti, apatiitti, zirkoni, titaniitti, hematiitti, epidootti, allaniitti ja fluoriitti. Allaniittia esiintyy vähäisiä määriä erittäin yleisesti ja sen jakautuminen koko intruusion alueelle lienee tasaista ilman erityisiä keskittymiä. Kalimaasälvän kaolinisoitumista ja plagioklaasin serisiittiytymistä lukuunottamatta selvinä muuttumisilmiöinä Nattasgraniitissa esiintyy jonkin verran kvartsiutumista, muskoviittiutumista ja biotiitin klorittiutumista. Paikoin voidaan havaita yksikiteisen muskoviitin syntyneen serisiittisessä ympäristössä. Fluoriitin esiintyminen Nattasgraniitissa on vähäistä ja satunnaista. Sen esiintymistä mahdollisesti kontrolloivia tekijöitä ei ole pystytty selvittämään. Plagioklaasimanttelin esiintyminen kalimaasälvän ympärillä vaikuttaa harvinaisemmalta kuin Riestovaaran eri intruusiofaaseissa. Tehtyjen havaintojen perusteella plagioklaasimanttelin synty on mahdollisesti sidoksissa homogeenisen Na-K-pitoisen maasälvä.o pertiittiytymiseen lämpötilan laskiessa. Pertiittilamellien tapaan plagioklaasimantteli siis saattaa edustaa alkalipitoisen maasälvän suotaumarakennetta. 3.2 Suojelusvaaran graniitti Kuten Nattasgraniittikin Suojelusvaaran graniitti muodostuu pääosin kalimaasälvästä, plagioklaasista ja kvartsista. Kvartsin määrä näyttää kuitenkin olevan aavistuksen verran korkeampi kuin Nattasgra-
11. niitissa keskimäärin. Päämineraalien rakenteet vastaavat Nattasgraniitissa esiintyviä muotoja. Kalimaasälvän ympärillä esiintyvät manttelirakenteet näkyvät vain mikroskooppisesti. Nattasgraniitin tapaan kvartsiutumista esiintyy jonkin verran. Paitsi pienempi raekoko, niin myös tämän graniitin huomattava miaroliittisuus, erottaa Suojelusvaaran graniitin Nattasgraniitista. Lisäksi vaalean kiilteen esiintyminen on paikoin runsasta. Biotiitin muuttuminen kloriitiksi on paikoitellen intensiivisempää kuin Nattasgraniitissa. Aksessoriset mineraalit Suojelusvaaran graniitissa ovat: biotiitti, muskoviitti, opaakki, kloriitti, serisiitti, apatiitti, zirkoni, titaniitti, hematiitti, epidootti, allaniitti ja fluoriitti. 3. 3 Mikrografinen graniitti Mikrografisen rakenteensa perusteella tämä graniittityyppi erottuu selvästi Suojelusvaaran graniittista. Lisäksi opaakkimineraalien määrä tuntuu olevan hieman alhaisempi kuin Suojelusvaaran graniitissa. Sen sijaan hematiitin esiintyminen näyttää yleisemmältä kuin aiemmin käsitellyissä graniittityypeissä. Biotiitin muuttuminen kloriitiksi on voimakasta. Lisäksi mikrografinen rakenne sisältää viitteitä myös kvartsiutumisesta. Vaalean kiilteen määrä näyttää olevan jonkin verran alhaisempi kuin Suojelusvaaran graniitissa. Aksessorisina mineraaleina mikrografisessa graniitissa esiintyvät biotiitti (klorittiutunut), muskoviitti, opaakki, kloriitti, serisiitti, apatiitti, zirkoni, hematiitti ja epidootti.
12. 3.4 Intruusion sisäiset juonet Apliittigraniittisissa juonissa kvartsin, kalimaasälvän ja plagioklaasin määrät ovat likimain yhtä suuret ja nämä mineraalit muodostavat juonien mineraalikoostumuksesta yleensä yli 98 %:a. Päämineraalien raekoko vaihtelee hienorakeisesta joskus keskirakeiseen. Osittain kvartsin raekoon vaihtelu johtuu melko voimakkaasta kvartsiutumisesta. Juonien kalimaasälpä on trikliiniä. Plagioklaasi on vyöhykkeistä ja kaksostunutta. Luonteenomaista apliittigraniittisille juonilie on biotiitin puuttuminen lähes täysin. Milloin biotiittia esiintyy, on se muuttunut melkein täydellisesti kloriitiksi ja opaakiksi. Vaaleaa kiillettä esiintyy jonkin verran ja usein sillä on selviä sekundäärisiä piirteitä (esiintyminen lyhdemäisinä kimppuina). Tyypillistä juonilie on myös fluoriitin ja allaniitin esiintyminen. Opaakin määrä juonissa vaihtelee, mutta sen runsaus jää reilusti alle yhden prosentin. Graniittiapliitit muistuttavat melko paljon apliittigraniitteja. Kalimaasälvän ja kvartsin väliset graafiset rakenteet ovat tyypillisiä. Kalimaasälvän pertiittiytyminen on selvästi vähäisempää kuin intruusion päätyypeissä. Lisäksi kalimaasälpää esiintyy myös kaksostumattomana. Kvartsiutuminen on ilmeisesti jonkin verran vähäisempää kuin apliittigraniiteissa. Päämineraaleista plagioklaasin ja kvartsin määrät ovat yhtä suuret. Sen sijaan kalimaasälvän määrä on hieman alhaisempi kuin kvartsin ja plagioklaasin. Graniittiapliittien tekstuuri on selkeämmin apliittinen sekä raekooltaan että raerajoiltaan kuin apliittigraniittien. Samoin vaalean kiilteen määrä on selvästi korkeampi (noin 3 %) kuin apliittigra-
13. niittien. Vaalean kiilteen alkuperä on pääosin sekundäärinen. Tavatut aksessoriset mineraalit ovat: muskoviitti, opaakki, kloriitti, serisiitti, biotiitti, hematiitti ja zirkoni. Seinätunturista itään olevan havainnon kvartsi-maasälpäporfyyri on tekstuuriltaan selvästi hiertyttä. Perusmassaa luonnehtii korkea kloriittipitoisuus sekä mineraalirakeiden paikallinen suuntaus. Kvartsin määrä on korkea sekä perusmassassa että hajarakeissa. Kvarsihajarakeet ovat aaltosammuvia ja ne esiintyvät sekä yksittäisinä kiteinä että raeryppäinä. 3.5 Intruusion ympärillä olevat juonet Intruusion läheisyydessä olevat ryoliitit käsitellään seuraavassa järjestyksessä: tiiviit kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet kvartsi-maasälpäporfyyriset juonet sferuliittiset juonet kvartsiporfyyriset sferuliittijuonet afaniittiset sferuliittikivet afaniittiset raitaiset kivet afaniittiset raitaiset kvartsiporfyyrikivet Tiiviitä kvartsi-maasälpäporfyyreja esiintyy sekä Peselmäselässä että Nattasintruusion länsipuolella. Omamuotoiset kvartsihajarakeet sammuvat tasaisesti. Kvartsin syöpyminen on yleistä ja melko voimakasta. Kvartsihajarakeiden sisään on usein tunkeutunut perusmassaa liekkimäisesti. Plagioklaasihajarakeet ovat yleensä kaksostuneita ja omamuotoisia; vain satunnaisesti esiintyy vyöhykkeellistä plagioklaasia. Pertiittiset kalimaasälpähajarakeet ovat myös omamuotoisia ja ristikaksostuneita.
14. Tiiviiden kvartsi-maasälpäporfyyristen juonien perusmassa saattaa olla niin hienorakeinen, ettei siinä esiinny selvää sferuliittiutumista. Tällöin myös kalimaasälvän ja kvartsin yhteenkasvettumista on mahdoton havaita. Mikäli perusmassan raekoko vaihtelee jonkin verran, voi karkeammissa osissa perusmassaa havaita sferuliittiutumista sekä yhteenkasvettumarakennetta. Tiiviitä kvartsi-maasälpäporfyyrisia juonia luonnehtii suhteellisen alhainen biotiittipitoisuus. Myös vaaleaa kiillettä esiintyy jonkin verran juonien perusmassassa. Kvartsi-maasälpäporfyyrisiin juoniin on luokiteltu juonet, joilla on hienorakeinen perusmassa ja selvästi erottuvat hajarakeet. Tätä juonityyppiä esiintyy mm. Peselmäselässä Nattasintruusion koillispuolella. Hajarakeet kvartsi-maasälpäporfyyreissa esiintyvät yleensä raeryppäinä. Kvartsihajarakeet ovat omamuotoisia ja tasaisesti sammuvia. Kvartsin syöpyminen on tyypillistä. Maasälpähajarakeina ovat sekä kalimaasälpä että plagioklaasi. Kalimaasälpä on kaksostunutta ja pertiittiytynyttä. Plagioklaasi puolestaan ei esiinny juuri lainkaan vyöhykkeisenä, mutta on kuitenkin lamellaarisesti kaksostunut. Biotiitin määrä kvartsi-maasälpäporfyyrisissa juonissa on vähäistä ja se on aina muuttunutta. Opaakkipölyä ja rautaoksideja esiintyy perusmassassa rakeiden välitiloissa kohtalaisesti. Vaalean kiilteen osuus juonien mineraalikoostumuksesta vaihtelee. Jos juonessa esiintyvän vaalean kiilteen määrä nousee riittävästi, saattaa juonen ympäristöstä löytyä sivukiven (granuliitin) greiseniutumista. Sferuliittisille juonille tunnusomainen piirre on sferuliittien
15. esiintyminen. Pyöreämuotoisten sferuliittien sisäinen rakenne aiheutuu pertiittilamellien sekä kalimaasälpäkiteiden raerajojen säteittäisestä asettumisesta sferuliitin keskuksen ympärille. Sferuliitit sisältävät runsaasti intensiivistä pertiittilaminaatiota, joka on kooltaan mikroja kryptopertiittistä. Leveimmillään pertiittilamellit ovat noin 1 ~m:n suuruusluokkaa. Kvartsin ja kalimaasälvän väliset graafiset rakenteet ovat yleisiä sferuliiteissa. Biotiittia, joka on osittain klorittiutunut, esiintyy kohtalaisesti sferuliittien lohkoraoissa. Sferuliitit sisältävät myös jonkin verran opaakkipigmenttiä. Sferuliittien välitiloja täyttää pienikiteinen vierasmuotoinen kvartsi. Lisäksi sekä klorittiutunutta biotiittia että vaaleaa kiillettä esiintyy kohtalaisesti sferuliittien välitiloissa. Juonissa esiintyvien levyjen rakenne on lyhyesti seuraava: levyjen reunoille levyn tasoa vastaan kohtisuoraan on kiteytynyt kiilamaista kalimaasälpää ja säteittäistä sferuliittirakennetta. Levyjen keskiosat puolestaan muodostuvat hienorakeisesta ja vierasmuotoisesta kalimaasälvästä sekä kvartsista. Kvartsin määrä levyjen keskiosissa on yleensä selvästi pienempi kuin kalimaasälvän. Ideaalitapauksessa, kun levy on hyvin muodostunut, voidaan levystä erottaa sferuliittisesti kiteytynyt pinta, kiilamainen kalimaasälpäkerros ja granulaarinen keskusosa. Kalimaasälvän ja kvartsin välinen mikrografinen rakenne on tyypillistä levyn keskiosissa ja sferuliittisessa pintakerroksessa. Kvartsiporfyyriset sferuliittijuonet poikkeavat sferuliittijuonista monikiteisten kvartsiraeryppäidensä perusteella. Juonien kvartsiraeryppäissä näkyy säännöllistä mikrorakoilua ja lisäksi kvartsi on jonkin verran aaltosammuvaa. Tätä juonityyppiä esiintyy esimerkiksi Piervelvosilla Nattasintruusiosta lounaaseen.
16. Erona sferuliittisiin juoniin kvartsiporfyyriset sferuliittijuonet sisältävät muutamia itsenäisiä plagioklaasikiteitä. Plagioklaasikiteet ovat aaltosammuvia ja omamuotoisia. Sferuliittisten juonien tapaan kvartsin ja kalimaasälvän välinen mikrografinen rakenne on yleinen kvartsiporfyyrisissa sferuliittijuonissa. Kvartsiporfyyrisissa sferuliittijuonissa esiintyy joitakin merkkejä kvartsiutumisesta. Muutamien juonien ominaispiirre on selvästi sekundäärisen vaalean kiilteen runsaus. Lisäksi kenttätutkimuksissa on juonista havaittu rapautunutta rikkikiisua. Afaniittiset sferuliittikivet koostuvat pääosinmikrokiteisestä sferuliittisesta massasta, rakenteeltaan sekavista sferuliittilevyistä ja kryptokiteisistä osueista. Kryptokiteiset osat ovat pyöreämuotoisia linssejä tai sferuliittiaggregaattien pyöreitä muotoja myötäileviä välitilantäytteitä. Kryptokiteisiä linssejä ympäröi säännöllisesti sferuliittinen kehä. Afaniittisten sferuliittikivien kryptokiteiset osat saattavat olla devitrifikoitunutta lasia. Monilla sferuliiteilla on kiillesöhlöinen keskiosa, joka voi viitata siihen, että tämä ennen lasinen (?) keskus olisi toiminut kiteytymiskeskuksena. Samaten levyillä on tässä kivessä kvartsi- ja maasälpärakeista koostuva keskiosa, joka niin ikään olisi toiminut kiteytymiskeskuksena. Mahdolliseen sulaan ryoliittiseen laavaan/tuffiin tippuneet lasiset sekä kiteiset lapillit ovat aiheuttaneet sferuliittien kasvun sulasta. Afaniittisissa sferulliittikivissä väritöntä kiillettä esiintyy kohtalaisesti kryptokiteisissä osissa kiveä. Fluoriittia kivessä esiintyy satunnaisesti.
17. Afaniittiset raitaiset kivet ovat suurelta osin rakenteiltaan vastaavia kuin afaniittiset sferuliittikivet. Kryptokiteisen materiaalin määrä afaniittisilla raitaisilla kivillä on kuitenkin vähäisempi kuin afaniittisilla sferuliittikivillä. Kiven raitainen rakenne aiheutuu kvartsin ja kryptokiteisen sekä sferuliittisen materiaalin kerroksittaisesta vaihtelusta. Afaniittisissa raitaisissa kivissä erilaiset virtaus- ja romahdusrakenteet ovat yleisiä. Kiven piirteet viittaavat tuffiin tai erittäin viskoosiin laavaan. Afaniittisten raitaisten kvartsiporfyyrikivien perusmassa on mikro-/kryptokiteinen. Kerroksittainen raekokovaihtelu on selvärajaista. Kryptokiteisiä kerroksia luonnehtii korkea värittömän kiilteen määrä, joka mahdollisesti on aiheutunut vulkaanisen lasin devitrifikoitumisesta. Kiteiset kvartsi- ja maasälpärikkaat kerrokset ovat deformoituneita. Megaskoopisesti molemmat kerrokset poimuilevat säännöttömästi. Kvartsin lisäksi afaniittisissa raitaisissa kvarsiporfyyrikivissä hajarakeina esiintyy myös maasälpiä. Plagioklaasihajarakeet ovat lamellikaksostuneina. Kalimaasälpähajarakeet ovat mikrokliinia ja niissä esiintyvän pertiitin määrä on pienempi kuin juonikivissä. Hajarakeet muodostavat paikoitellenraeryppäitä. Kokonaisuutena afaniittiset raitaiset kvartsiporfyyrikivet voivat olla hitsautuneita tuffeja (ignimbriitejä), joissa ainakin osittain sula lapilli- ja tuhka-aines on muodostanut kiven raitaisen rakenteen.
18. 4. INTRUUSION PÄÄTYYPPIEN GEOKEMIA Seuraavassa käsitellään yhdessä Nattasgraniitti, Suojelusvaaran graniitti sekä intruusion ympärillä esiintyvät juonet ja "vulkaniittimaiset" kivet. Paula selän mikrografisen graniitin analyysitulokset on yhdistetty Suojelusvaaran graniitista saatuihin tuloksiin. 4.1 Graniittien ja sferuliittisten kivien geokemia Kivien Si0 -pitoisuus kasvaa järjestyksessä: Nattasgraniitti, 2 Suojelusvaaran graniitti ja sferuliittiset kivet. Nattasgraniitissa Si0 -pitoisuuden keskiluku on 74.23 p-%. Suojelusvaaran graniitille 2 vastaava mediaani on 75.52 p-% ja sferuliittisille kiville puolestaan 76.16 p-%. Tyyppien väliset erot ovat pieniä, mutta niissä esiintyy selvä säännönmukaisuus. Vastaava kehitys näkyy myös muutamissa muissa pääalkuaineiden oksideissa. Esimerkiksi Ti0 2 -, Fe 2 0 3 - ja MgO-pitoisuudet laskevat kun Si0 -pitoisuus kasvaa. 2 Fe 0 - pitoisuus Si0 -pitoisuuden funktiona on esitetty kuvassa 2 3 2 1, josta havaitaan Nattasgraniitin Fe 0 - pitoisuuksien painottuvan alueelle 1.7-2.5 p-%. Suojelusvaaran graniitti jakautuu kuvassa 1 kahteen 2 3 selvästi toisistaan erottuvaan ryhmään. Alhaisemmat Si0 -pitoisuudet 2 omaava ryhmä liittyy Nattasgraniitteihin. Toisaalta korkeamman Si0 -pitoisuuden ryhmä liittyy sferuliittikiviin. Analyysimenettelystä johtuen 2 kuvassa 1 esitetyt Fe 0 :n lukuarvot sisältävät myös kivissä kahden 2 3 arvoisena (FeO) olevan rautaoksidin määrän. CaO-pitoisuus MgO-pitoisuuden funktio~a on esitetty kuvassa 2. Molemmat komponentit edustavat normaalissa kiteytymisdifferentaatiossa sopeutuvien (compatible) alkuaineiden oksideja. Kuvasta 2 näkyy molem-
19. pien komponenttien lähes lineaarinen lasku järjestyksessä NGR, SGR ja SFL. Kuvasta 2 voidaan myös todeta Suojelusvaaran graniitin lievästi 3.5 3 2.5. NGR FE203 2 SGR 1.5 1.::) 9.5 71 72 73 74 75 76 77 78 SI02 Kuva 1. Fe 0 - pitoisuus Si0 -pitoisuuden funktiona. Pitoisuudet on ilmoitettu painoprosentteina. Lyhenteillä on seuraava merkitys: 2 3 2 NGR Nattasgraniitti SGR Suojelusvaaran graniitti SFL sferuliittiset kivet 1.2 1 9.8 NGR CaO SGR 9.6.:) 9.4 9.2+-----------~----------~------------+_----------~ 9 9.1 9.2 MgO 0.4 Kuva 2. CaO-pitoisuus MgO-pitoisuuden funktiona. Pitoisuudet on ilmoitettu painoprosentteina. Lyhenteiden merkitykset ovat samoja kuin kuvassa 1.
20. anomaalinen käyttäytyminen. Kuvista 1 ja 2 havaitaan, että oman selvästi yhtenäisen ryhmän muodostavat sferuliittiset kivet, joiden analyysitulokset ovat sekä ryoliittisista juonista että afaniittisista kivistä. Analyysitulosten samankaltaisuus ryoliittisten tyyppien välillä viittaa siihen, että afaniittiset kivet ovat variaatio juoniassosiaation kivistä. Leikkausrakenteiden perusteella on todennäköisempää, että afaniittiset kivet ovat muodostuneet hiukan myöhemmin. Toisin sanoen juonilla ja afaniittisilla kivillä lienee ollut yhteinen kantamagma. Pääkomponenttien analyysituloksien avulla Suojelusvaaran graniitti (ja mikrografinen graniitti) havaitaan intruusion päätyypeistä anomaaliseksi. Suojelusvaaran graniitin pääalkuaineiden oksidit voidaan yleensä jakaa sferuliittisiin kiviin liittyviin ja Nattasgraniittiin liittyviin. Lisäksi intruusion päätyypeistä Suojelusvaaran graniitilla esiintyyanalyysituloksissa yleisistä pääalkuaineoksidipitoisuuksien kehityssuunnista poikkeavia arvoja. Esimerkkinä tällaisista poikkeavista oksidipitoisuuksista on kuvassa 2 näkyvä analyysitulos, jossa CaOpitoisuus on noin 0.5 p-% ja MgO-pitoisuus noin 0.4 p-%. Suojelusvaaran graniitti (ja mikrografinen graniitti) on tulkittu sferuliittikivien (tai muun juonisysteemin) epähomogeeniseksi lähdealueeksi. Tulkinnan mukaan Suojelusvaaran graniitissa siis esiintyisi karkeasti ottaen sopeutuvien alkuaineiden alueellista rikastumista ja sopeutumattomien (incompatible) alkuaineiden paikallista köyhtymistä suhteessa Suojelusvaaran graniitin (hypoteettiseen) kokonaiskoostumukseen. Hivenalkuaineista rubidiumin ja bariumin käyttäytymistä intruusion päätyyppien välillä on havainnollistettu kuvassa 3. Vaikka Nattas-
21. 1 -,... i graniitin Ba-pitoisuudet vaihtelevat laajoissa rajoissa, muodostavat ne yhtenäisen ryhmän. Kuvan 3 avulla tehtyjen alustavien tutkimusten pe- 1299 1999 Ba 899 699 NGR SGR 499 299 9+-~~~t---i;> ~ ><-+-- ':'-G-+-,:;-~~-+-I ~~~-+I~~~-iI C----11 199 159 299 259 399 359 499 459 Rb Kuva 3. Ba-pitoisuus Rb-pitoisuuden funktiona. Pitoisuudet on ilmoitettu ppm:nä. Lyhenteiden merkitykset ovat samoja kuin kuvassa 1. rusteella näyttää siltä, että Nattasgraniitissa on erotettavissa geokemiallisia vyöhykkeitä. Erityisesti lähellä (vaihettuvaa) kontaktia Suojelusvaaran graniittiin on havaittavissa Nattasgraniitissa Ba-pitoisuuksien lasku alle 750 ppm:n. Lantanoidipitoisuuksien ja -jakaumien osalta Nattasgraniitti muodostaa yhtenäisen ryhmän. Sen sijaan Suojelusvaaran graniitista saadut lantanoidianalyysitulokset jakautuvat bimodaalisesti aivan kuten kuvien 1 ja 3 diagrammeissa. Suojelusvaaran graniitissa korkeammat lantanoidipitoisuudet omaava ryhmä liittyy kiinteästi Nattasgraniittiin. Alhaisempien lantanoidipitoisuuksien ryhmä muodostaa oman jakauman. Sferuliittikivistä voidaan todeta, että jälleen juonikivet ja afaniittiset kivet esiintyvät yhdessä omana tyyppinään.
22. 4.2 Nattasgraniitin vertailu Riestovaaran GR l:een Riestovaaran graniitti l:n Si0 -pitoisuuden mediaani on 72.94 2 p-%, mikä on jonkin verran alhaisempi kuin Nattasgraniitin (74.23 p-%). Sen sijaan muista pääalkuaineiden oksideista Ti0 -, Al 0 -, Fe 0 -, 2 2 3 2 3 MgO-, CaO- ja Na 0-pitoisuudet ovat lähellä toisiaan. Hivenalkuaineista 2 esimerkiksi Rb-pitoisuudet GR l:ssä ovat jonkin verran korkeammat. Bapitoisuudet toisaalta vastaavat toisiaan hyvin. Nattasgraniitin lantanoidijakauma vastaa hyvin Riestovaaran GR l:n lantanoidijakaumaa. 5. NATTASINTRUUSION PÄÄTYYPPIEN PETROFYSIIKKA Nattasgraniitin, Suojelusvaaran graniitin ja sferuliittisten kivien tiheydet ovat lähellä toisiaan. Nattasgraniitilla tiheys on suurin (noin 2583 kg/m 3 ) ja Suojelusvaaran graniitilla pienin (noin 2552 kg/m 3 ). Sferuliittisten kivien tiheys on keskimäärin 2563 kg/m 3 Suskeptibiliteetit Nattasgraniitilla ovat keskimäärin 16900*10-6 (SI). Suojelusvaaran graniitilla suskeptibiliteetit ovat yleensä suu- -6 ruusluokkaa 10000*10 (SI). Sferuliittisilla kivillä suskeptibiliteettien hajonta on suuri. Pääsääntöisesti sferuliittisten kivien suskeptibiliteetit ovat pienempiä kuin Suojelusvaaran graniitin suskeptibiliteetit. Remanenttimagneettisuudella on suuret hajonnat kaikissa intruusion päätyypeissä. Suojelusvaaran graniitin arvot ovat kuitenkin yleensä pienempiä kuin Nattasgraniitin. Nattasintruusion päätyyppien remanenttimagneettisuus suskeptibiliteetin funktiona on esitetty kuvassa 4. Remanenttimagneettisuuden (M)
23. pieneneminen lienee pääosin sidoksissa hematiittin yleistymiseen magnetiitin kustannuksella. Intruusion päätyyppien välillä suskeptibil iteetit (K) pienenevät järjestyksessä NGR, SGR ja SFL. Osittai n suskeptibiliteetin pieneneminen aiheutuu remanenssin pienenemisestä. Pääosin suskeptibiliteettiarvojen lasku kuitenkin aiheutunee rauta- ja titaanipitoi suuksien laskusta järjstyksessä NGR, SGR ja SFL (kuva 1). 19999 M 1999 199 <> o () o '0..0 <> co C' 0 <:> I I o... o " x... {) 19 -::::-- C- ~'::- ':C-::J- <:,--.. 'j---l)"" :: --_+I------il 19 199 1999 19999 199999 x x NGR ;< SGR -0 SFL Kuva 4. Remanenttimagneettisuus (M) suskeptibili~~etin (K) funktiona. Remanenssit on ilmoitettu yksiköissä *10 ~~m. Suskeptibiliteetit on puolestaan esitetty yksiköissä *10 (SI). Lyhenteiden merkitykset ovat samoja kuin kuvassa 1. 6. SIVUKIVIEN KIVILAJIKUVAUKSET Nattasintruusiota ympäröivät sivukivet ovat pääosin granuliitteja ja sarvivälkegneissejä. Lisäksi Suojelusvaaran graniitin eteläkontaktissa esiintyy jonkin verran peridodiittia. Sarvivälkegneissijakso sijoittuu intruusiosta lounaaseen ja se sisältää valtaosan löydetyistä _..... intruusiota ympäröivistä juonista. Granuliittiset kivet puolestaan ympäröivät Nattasgraniittia.
24. 6.1 Sarvivälkegneissit Intruusion lounaisreunalta lohkareista tehtyjen kontaktihavaintojen perusteella intruusio etelässä rajoittuu näihin kiviin. Sarvivälkegneisseissä esiintyy hieman hypersteeniä ja granaattia. Paikoitellen on havainnoitu primäärirakenteita, jotka viittaavat sarvivälkegneissivyöhykkeen ainakin osittaiseen vulkaaniseen alkuperään. Intruusiosta lounaaseen Isosaaressa tavataan mafista metalapillituffiittia, johon on intrudoitunut konkordantisti sferuliittinen juoni. Venyneiden lapillien koko on keskimäärin 1 cm. Samaten intruusion kaakkoispuolella Venevaarassa ja Kussuolinkivaarassa on sarvivälkegneissillä vulkaniittimaisia piirteitä. Kaakkoispuolella nämä piirteet rajoittuvat hienorakeisen sarvivälkegneissin kerroksellisuuteen. Mafisista vulkaniiteista tapaa paikoitellen lievää kerrossidonnaista karsiutumista. Venevaarassa Nattasintruusiosta kaakkoon koostumukseltaan intermediääristä metavulkaniittia leikkaavat noin 0.5-1 cm ohuet graniittiset juonet. Raekooltaan epähomogeeniset graniittiset juonet ovat rakenteeltaan graafisia (kvartsin ja kalimaasälvän yhteenkasvettuminen). Ilmeisesti nämä juonet liittyvät Nattasgraniitin intrudoitumiseen. Sarvivälkegneissien primääripiirteet näyttävät olevan melko paikallisia ja lisäksi nämä piirteet tuntuvat katoavan sitä mukaa, mitä lähemmäksi granuliitin kontaktia mennään. Primääripiirteiden häviäminen saattaa kuvata metamorfoosin kasvusuuntaa. 6.2 Peridodiitti Nattasintruusion eteläkontaktissa oleva peridodiitti on alueen
., - 25. sivukivistä ainoa selvästi intrusiivinen kivilaji. Peridodiitin lievä serpentiniittiytyminen on edennyt pitkin rakoja ja serpentiniittiytyneiden vyöhykkeiden leveydet ovat muutamasta senttimetristä kymmeniin senttimetreihin. Peridodiitin serpentiniittiytyminen on saattanut tapahtua Nattasintruusion vaikutuksesta. Peridodiitin eteläkontaktissa esiintyy hiukan kvartsiittia, jonka alkuperä on epäselvä. 6.3 Granuliittinen sivukivivyöhyke Nattasintruusion pohjoisia osia rajaavat laajoilla alueilla homogeeniset granuliittit. Granuliitteja luonnehtii raitainen rakenne sekä korkeat maasälpien ja kvartsin määrät. Raitainen rakenne johtuu sekä raitojen koostumusvaihtelusta että paikoin erittäin voimakkaasta mineraalisuuntauksesta. Granaattia lukuunottamatta mafisten mineraalien määrät ovat alhaiset. Ainoa silmiin pistävä variaatio granuliiteissa tapahtuu granaatin koon vaihtelussa, joka vaikuttaa säännöttömältä. Välikerroksina granuliittisessa vyöhykkeessä esiintyvät yleensä sarvivälkegneissit ja kvartsi~maasälpägneissit. Lisäksi esiintyy jonkin verran hypersteenigneissejä sekä biotiitti-kvartsi-maasälpägneissejä. Granuliitisessa vyöhykkeessä on myös pegmatiiteja, jotka esiintyvät tappeina tai linssimäisesti liuskeisuuteen nähden. Pegmatiiteissa on melko suuria muskoviitti- tai biotiittipinkoja. Myös turmaliinipitoisia pegmatiiteja on tavattu. Muskoviittipegmatiitteja on erityisesti Nattasintruusion koillispuolella Peselmäselässä, jossa havaintoja on tehty viidestä pegmatiitista. Peselmäselän pegmatiitien koot vaihtelevat halkaisijaltaan noin 10 m:stä alaspäin. Paula selän graniittikontak-
26. tista pohjoiseen on biotiittipegmatiitti, joka poikkeaa biotiittipitoisuutensa perusteella Peselmäselän pegmatiiteista. Pegmatiittien ikä ja syntytapa on epäselvä. Peselmäselän turmaliinipegmatiitit herättävät kysymyksen: mistä ja miten runsaana esiintyvä turmaliini on saanut tarvitsemansa komponentit. 7. SIVUKIVIEN MINERALOGIA 7.1 Sarvivälkegneissit Sarvivälkegneissien osalta keskitytään Kiimaselässä esiintyviin gneisseihin, joiden mineralogia kuvataan seuraavassa lyhyesti. Hieet on tehty sferuliittisen juonen kontaktin läheisyydessä olevista sivukivistä. Sarvivälkegneissi sisältää runsaasti klinozoisiittia ja väritöntä amfibolia (aktinoliittia?). Sarvivälke näyttää esiintyvän omina suhteellisen terveinä kerroksinaan. Plagioklaasin koostumus on andesiininen. Kvartsia esiintyy paikoin runsaasti ja se osaltaan antaa kivelle raitaisen asun. Aksessorisia mineraaleja ovat pääasiassa titaniitti, kloriitti, hematiitti ja opaakki. Opaakkipölyä esiintyy erityisesti aktinoliitin ja klinozoisiitin yhteydessä. Granaattia esiintyy suhteellisen vähän ja se on hienorakeista. 7.2 Peridodiitti Peridodiitisen ~kiven päämineraalit ovat oliviini ja väritön amfiboli. Opaakkia kivessä on kohtalaisesti. Oliviini on rakopinnoiltaan
'" 4 27. muuttunut serpentiiniksi ja talkiksi. Raekooltaan peridodiitti on keskirakeinen ja kokonaisuutena se on suuntautumaton. Väritön amfiboli on kuitenkin paikallisesti suuntautunut. 7.2 Granuliittinen sivukivivyöhyke Granuliitteissa esiintyy runsaasti granaattiporfyroblasteja ja lisäksi siinä on paikoittain biotiitti- sekä hypersteenipitoisuutta. Kalimaasälpä on mikropertiittistä ja heikosti kaksostunutta. Plagioklaasin koostumus on puolestaan oligoklaasinen/andesiininen. Granaattien koko vaihtelee ja se on murrospinnoiltaan jonkin verran muuttunut kloriitiksi ja muskoviitiksi. Biotiitilla on tyypillinen punertavan ruskea pleokroismi. Rutiilin esiintyminen on erittäin yleistä. Samoin alhainen opaakkipitoisuus on alueen granuliiteille luonteenomaista. Sillimaniittipitoisuus vaikuttaa suhteellisen alhaiselta. Sen sijaan maasälpien muuttumistuloksena esiintyvä muskoviitti on paikoitellen yleinen. Granuliitissa välikerroksena olevat kvartsi-maasälpägneissit ovat hyvin suuntautuneita ja niiden kiillepitoisuus on yleensä alhainen. Sen sijaan opaakkia on paikoin kohtalaisesti. Kalimaasälpä on yleensä kaksostumatonta. Harvakseltaan esiintyväbiotiitti on muuttunut opaakiksi ja kloriitiksi. Biotiitin pleokroismi on rusehtavan vihreä. Rutiilin sijasta kvartsi-maasälpägneisseissä yleisenä aksessorina näyttää olevan zirkoni. Hypersteenigneissivälikerroksissa plagioklaasin ja hypersteenin määrät ovat granuliittiin verrattuna huomattavan korkeat. Plagioklaasin koostumus on andesiininen. Hypersteeniä luonnehtii heikko punertava-
28. harmaa-pleokroismi ja se sisältää klinopyrokseenisuotaumia. Hypersteenigneisseissä esiintyy myös jonkin verran sarvivälke- ja biotiittipitoisuutta. Biotiitin punertavan ruskea pleokroismi vastaa granuliittien biotiitin pleokroismia. Aksessorisina mineraaleina esiintyvät myös opaakki ja apatiitti. Hyperteenirakeissa esiintyy paikoin merkkejä uraliittiutumisesta. 8. SIVUKIVIEN GEOKEMIA 8.1 Peridodi1tti Nattasintruusiota etelässä rajaavista sivukivistä on analysoitu ainoastaan emäksinen peridodiitti. Kiven Si0 -pitoisuus on 46.85 p-%. 2 Peridodiitilla on korkea MgO-pitoisuus, joka on 27.19 p-%. Rautapitoisuus (Fe 0 ) on puolestaan 8.86 p-%. Peridodiitissa Rb- ja Ba-pitoisuudet ovat noin 8 ppm ja 40 ppm. Verrattaessa Rb- ja Ba-pitoisuutta 2 3 Nattasgraniittiin havaitaan molemmat alhaisiksi. Peridodiitin kultapitoisuus on noin 4 ppb. 8.2 Granuliittinen sivukivivyöhyke Kahden analysoidun granuliittinäytteen alkuainepitoisuuksissa esiintyy merkittävää hajontaa. Tämä hajonta saattaa johtua epähomogeenista näyt teistä ja granuliittivyöhykkeen geokemiallisesta hajanaisuudesta. Toisaalta analysoiduista näyt teistä toinen on noin -2-00 m: n etäi--- syydeltä graniittikontaktista ja toinen noin kilometrin etäisyydeltä lähimmästä graniittikontaktista. Lähempää kontaktia olevan näytteen
":. 29. korkea Si0 2 -, Rb-, Ba-pitoisuus verrattuna kauempaa olevaan saattavat osittain johtua graniitin vaikutuksesta. Toisaalta noin kilometrin etäisyydeltä otetun näytteen A1 2 0 3 -, Fe 2 0 3 - ja CaO-pitoisuus ovat selvästi korkeammat kuin noin 200 m:n etäisyydeltä otetun näytteen pitoisuudet. Huomion arvoista kauempaa otetusta näytteessä on sen Au-pitoisuus (noin 3 ppb). 9. SIVUKIVIEN PETROFYSIIKKA 3 Sarvivälkegneissien tiheydet ovat keskimäärin 2820 kg/m Granuliitin tiheys (noin 2670 kg/~3) on myös jonkin verran korkeampi kuin Nattasintruusion päätyyppien tiheydet. Granuliittisessa sivukivivyöhykkeessä esiintyvien kvartsi-maasälpägneissien tiheydeksi on puolestaan saatu noin 2739 kg/m 3. Suojelusvaaran eteläkontaktin peridodiitin ti- 3 heydeksi on mitattu 3140 kg/m. Granuliittien, sarvivälkegneissien ja kvartsi-maasälpägneissien remanenttimagneettisuudet suskeptibiliteetin funktiona on esitetty kuvassa 5. Raitaisille ja kerroksellisille kiville tyypillisesti mittaustulosten hajonnat ovat melkoiset. Granuliitteja yleensä luonnehtivat alhaiset remanenttimagneettisuuden ja suskeptibiliteetin arvot. Näiden arvojen alhaisuus johtuu granuliitin alhaisista ferromagneettisten mineraalien pitoisuuksista. Suskeptibiliteettiarvot ja remanenttimagneettisuus granuliitilla ovat yleensä selvästi alhaisemmat kuin Nattasgraniitilla.. -. Sarvivälkegneissien remanenttimagneettisuudella ja susketibiliteetilla on suuret hajonnat. Osittain nämä hajonnat saattavat johtua
30. 199999 19999 x () x M 1999 o GRL >~ <> x x x SVGN )~ 199 x >< <> KVMSGN x x ~:;. <> x. x x 19 +----- -f - -- --'---ili------+i -------II 19 199 1999 19999 199999 K Kuva 5. Remanenttimagneettisuus (M) suskeptibil~seetin (K) funktiona. Remanenssit on ilmoitettu yksiköissä *10 A/m. ~gskeptibiliteetit on puolestaan ilmoitettu yksiköissä *10 (S1). Lyhenteiden merkitykset ovat: GRL granuliitti SVGN sarvivälkegneissi KVMSGN = kvartsi-maasälpägneissi ferromagneettisten mineraalien epätasaisesta alueellisesta jakautumisesta sarvivälkegneissivyöhykkeessä. Kvartsi-maasälpägneissien korkeat suskeptibiliteetit johtunevat ensisijaisesti kivien magnetiittipitoisuudesta. Erot remanenttimagneettisuudessa saattavat johtua esimerkiksi magnetiitin raekoosta ja -muodosta. Suojelusvaarasta etelään olevan peridodiitin suskeptibiliteetiksi on mitattu 27250*10-6 (S1). Peridodiitin mitattu remanenttimagneet -3 tisuus on 780*10 kuin Suojelusvaaran graniitilla. A/m. Suskeptibiliteetti on jonkin verran korkeampi 10. NATTAS1NTRUUS10N RAKENNE Nattasintruusion rakenteen tulkinta perustuu näkemykseen, jonka
a 31. mukaan sferuliittiset kivet kuuluvat kiinteästi Nattasintruusioon ja että niiden lähde alueena on toiminut Suojelusvaaran graniitti. Nattasintruusio on muodoltaan enemmän tai vähemmän linssimäinen massiivi, joka sijoittuu suurin piirtein konkordantisti alueella vallitsevaan liuskeisuuden kaateen suuntaan nähden. Vastaavaan ajatuskulkuun päästään käsiksi myös hahmottelemalla Nattasintruusio stokiksi, jonka kattopuoli on konkordantti alueen yleiseen liuskeisuuteen nähden. Oleellista on, että intrudoituva magma nostaa kattoaan ja toisaalta sivukivikattoon syntyvät leikkausjännitykset eivät ratkaisevasti ylitä murtumisrajaa. Tämä luo paineminimin liuskeisuuden suunnassa Nattasintruusion lounaispuolella. Vastaavasti Nattasintruusion koillispuolella katon nousu aiheuttaa puristavan systeemin, jossa maksimimuodonmuutos tapahtuu suurin piirtein graniittikontaktin suuntaisena. Seurauksena on koillisessa puristuksen suuntaiset heikkousvyöhykkeet. Näihin heikkousvyöhykkeisiin sitten intrudoituvat juonikiviassosiaation kivet, joiden sferuliittiutumisen määrä on sidoksissa paineen alenemisen suuruuteen "sulkaraoissa". Lisäksi on huomioi.tava viileän sivukiven vaikutus, mutta se voitaneen olettaa samanlaiseksi sekä kvartsi-maasälpäporfyyrisille että sferuliittisille juonille. Ajatusmallia on yritetty havainnollistaa kuvassa 6. Tektoniset tasohavainnot intruusion länsipuolella viittaavat selvästi leikkaavaan kontaktiin. Intruusion itäpuolella puolestaan liuskeisuudet näyttävät myötäilevän intruusion kontaktia ja näin tukevan puristusajatusta intruusion koillispuolella. On kuitenkin todettava, että tektonisten havaintojen vähäisyys saattaa luoda virheellisen kuvan alueen tektoniikasta. Peselmäselässä karkearakeinen kiillegneissi (graniittikontaktis-
32. ME - Kuva 6. Kaavamainen lounais-koillinen pystyleikkaus Nattasintruusion rakenteesta. Lyhenteillä on seuraava merkitys: NGR = Nattasgraniitti SGR = Suojelusvaaran graniitti SFL = sferuliittikivet SVGN = sarvivälkegneissi GRL = granuliitti ta noin kaksi kilometriä koilliseen) on voimakkaasti deformoitunutta ja uudelleen kiteytynyttä. Kiillegneissillä on alueen yleisestä liuskeisuudesta poikkeava suunta ja lisäksi se sisältää jonkin verran pegmatiittista ainesta. Tässä esitetty ajatusmalli johtaa siihen, että Nattasintruusion sisällä olevat juonet ja sen ympärillä olevat sferuliittiset kivet ovat eri-ikäisiä. Näiden juonien asussa ja geokemiassa onkin havaittavissa selviä poikkeamia. Intruusion sisäisiä juonityyppejä ei esiinny intruusion ulkopuolella, mikä saattaa viitata intrudoituneiden graniittifaasien voimakkaaseen kanavasidonnaisuuteen. Siis Nattasgraniitin alla mahdollisesti oleva uusi graniittifaasi, josta intruusion sisäiset juonet olisivat pe_räisin~ on Riestov:aaran graniittifaasien tapaan nuorempana Nattasgraniitin sisä+lä.
Helsingin yliopisto Geologian laitos Lapin graniittiprojekti 1984 Peselmäselkä......... Terävä-Uattanen.. ~EOLOGINEN KARTTA.... ". Karttalehdet 3742 01,02,04 05,07,08...... Sei nätunturi o 2km.,......... 0... Pyhä-Ila ttanen Isosaari 1~520 Il).....>..... V.enevaara D KIvIlajIkartta Sodankylä /Nattastunturft Natt.. en;ranilttl 1:-:-:::-) Hlenorakainen graniitti e{ y yl Mlkro;raaflnen graniitti ~ ~ : :1 Ryollltteja (osa sferulllttlslal G,anulllttl SompiOn luonnon puiston,aja Piervelvosat Kussuo 1 i nk i vaara -----------------------------------' t-< H H H.t>:I