Työraportti-97-8 Kuhmon Romuvaaran kairanreikien RO-KR 0 ja RO-KR geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja rakennemallin tarkistus Ari Luukkonen, Auli Kuusela-Lahtinen, Kai Front VTT Yhdyskuntatekniikka V ä y ä t j a y m p ä r i s t ö Kesäkuu 997 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-0000 HLSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 379
TKIJÄORGANISAATIO: VTT Yhdyskuntatekniikka Väylät ja ympäristö PL 904 02044 VTT TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 5 A 0000 HLSINKI TILAAJAN YHDYSHNKILÖ: c_ FM Timo Äikäs Posiva Oy TILAUSNUMRO: 957/97/AJH VTT:n YHDYSHNKILÖ: c- :_ <; -Lcv._:: -\ FL Kai Front VTTNKI TYÖRAPORTTI-97-8 KUHMON ROMUVAARAN KAIRANRIKIN RO-KR0 JA RO-KR GOFYSIKAALISTN RIKÄMITTAUSTN TULOSKÄSITTLY JA RAKNNMALLIN TARKISTUS TARKASTAJA: t L --:-4vZ2:Y FT Pekka Anttila IVO POWR NGINRING
Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
KUHMON ROMUVAARAN KAIRANRIKIN RO-KR0 JA RO-KR GOFYSIKAALISTN RIKÄMITTAUSTN TULOSKÄSITTLY JA RAKNNMALLIN TARKISTUS TIIVISTLMÄ Teollisuuden Voima Öy:n ja Imatran Voima Oy:n voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen kallioperään. Tähän liittyvien Posiva Oy:n suorittamien yksityiskohtaisten paikkatutkimuksien toimeksiantona käsiteltiin ja tulkittiin VTT:n Yhdykuntatekniikassa Kuhmon Romuvaaran tutkimusalueelle vuosina 995 ja 996 kairatoissa rei'issä KR0 ja KR tehtyjä geofysikaalisia mittauksia. Tulkinnassa analysoitiin kivilajivaihtelua, kallion rakoilua, rikkonaisuusjaksojen esiintymistä ja luonnetta. Rikkonaisuusjaksojen perusteella tehtiin kallioperän rakennemallin revisio uusien reikien vaikutusalueelta. Kairatoissa rei'issä kivilajien tunnistamiseen ja luonnehdintaan systemaattisesti käytetyt menetelmät ovat olleet magneettinen suskeptibiliteetti, radiometrinen y-y-tiheys ja luonnon y-säteily. Nämä mittaukset yhdessä neutronien takaisinsirontamittausten kanssa kuvaavat kivilajeja sekä niiden koostumusvaihtelua melko hyvin. Kallioperän rikkonaisuuden tutkimiseksi käytettiin sähköisen maadotus- ja ominaisvastuksen mittauksia, akustisten P-, S- ja putkiaaltojen nopeuksien ja amplitudien mittauksia. Reiässä olevan veden lämpötilan, sähkönjohtavuuden ja virtauseromittausten perusteella luonnehditaan kallion rakoilua. Rikkanaisten jaksojen rakennetulkinnassa hyödynnetään rakoilun kaadesuuntamittauksia sekä VSP-, tutka- ja dipmeter-mittauksia. Lukuunottamatta vähäisiä mafisia välikerroksia kairatut profiilit koostuvat tutkimusalueen pääkivilajeista tonaliitti- ja leukotonaliittigneisseistä. Rikkonaisuustutkimusten perusteella reiästä KR0 on todettu kaksi ja reiästä KR kahdeksan merkittävää rikkonaisuusjaksoa, joista useimmissa on merkittävä vedenjohtavuus. Reiän KRlO rikkonaisuusjaksojen rakennetulkinnan antamien viitteiden pohjalta rakenteelle R8B ehdotetaan asennon tarkennusta tai vaihtoehtoisesti rakennemalliin uutta rakennetta, jonka pintakulku vastaisi aiempaa lineamenttia RVLF2. Reiän KR rikkonaisuusjaksojen rakennetulkinnan perusteella rakennemalliin ehdotetaan R 4 tarkennuksen lisäksi uusia rakenteita vastaamaan pintakulultaan lineamentteja RVLF3 ja L2. Avainsanat: Geofysikaalinen, rakennemalli, kivilaji, rikkonaisuus, vedenjohtavuus
INTRPRTATION OF GOPHYSICAL LOGGING OF BORHOLS RO KR0 AND RO-KR AT TH ROMUVAARA SIT AT KUHMO AND RVISION OF TH BDROCK MODL ABSTRACT The Finnish power companies Teollisuuden Voima Oy and Imatran Voima Oy are preparing to final disposal of the high-level nuclear fuel waste deep into the bedrock. The Romuvaara research site at Kuhmo is one of the four candidates selected for the detailed site characterization. This report describes the processing and interpretation of standard single hole geophysical borehole logging carried out in the boreholes RO KRlO and -KRll drilled during years 995 and 996 at the research site Romuvaara at Kuhmo, astern Finland. Furthermore, the structural bedrock model of the Romuvaara site was revised according to the hydraulic conductivity measurements, oriented fracture data of dipmeter and televiewer applied in the large 76 mm diameter borehole KRlO, and according to the reflections obtained by oriented borehole radar and VSP surveys. Lithological units are relatively well identified and classified by systematic utilisation of combined natural gamma radiation, density, magnetic susceptibility, and back scattered neutron flux information. In bedrock fracturing studies fractured sections are mostly identified by the interpretation of acoustic, density, resistivity, and temperature logs. Furthermore, temperature, electrical conductivity and difference flow measurements in the studied boreholes are utilised in fractured section identification. For structural interpretation of fractured sections fracture orientation, Vertical Seismic Profiling (VSP), borehole radar and dipmeter measurement results were utilised. xcluding minor mafic interlayers, drilled profiles are composed mostly of main rock types of the study area, namely leucotonalite and tonalite. According to bedrock fracturing studies borehole KRlO contains two intensively fractured sections and borehole KR eight sections, which mostly are hydrologically significant. Considering structural interpretation studies in borehole KR 0 it is proposed certain adjustments for the fracture zone R 8B or optionally a new structure in Romuvaara structural model connected to the surface lineament RVLF2. Based on structural interpretation studies in borehole KR it is suggested new structures to be attached in the structural model connected to the surface lineaments R VLF3 and L2. Key words: Geophysical, structural bedrock model, lithological unit, fracturing, hydraulic conductivity
SISÄLLYSLUTTLO TIIVISTLMÄ ABSTRACT JOHDANTO... 2 RIKIN GOFYSIKAALIST TUTKIMUSMNTLMÄT... 3 3 RIKÄMITTAUSTULOSTN TULKINTA... 5 3. Kairanreikien geologia... 5 3.. Yleistä........... 5 3..2 Kairanreiät RO-KR 0 ja RO-KR... 5 3.2 Rakoilu ja rakovyöhykkeet... 6 3.2. Yleistä........... 6 3.2.2 Reikä RO-KR 0........ 4 3.2.3 Reikä RO-KR........... 5 3.3 Kalliopohjaveden virtauspaikoista................. 6 3.3. Yleistä...... 6 3.3.2 Reikä RO-KR 0......... 6 3.3.3 Reikä RO-KR............. 7 4 KALLIOMALLIN PÄIVITYS RIKIN KR0 JA KR PRUSTLLA... 24 4. Nykyinen kalliomalli ja rei'issä tehdyt rakennetutkimukset... 24 4.2 Rikkonaisuuksien rakennetulkinta reiässä KR 0...... 25 4.3 Rikkonaisuuksien rakennetulkinta reiässä KR... 30 4.4 Yhteenveto reikien RO-KR 0 ja -KR rakennetulkinnasta... 3 5 YHTNVT0................................... 33 6 LÄHDLUTTL0... 34 7 LIITLUTTLO............................................. 36
JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n Olkiluodon sekä Imatran Voima Oy:n Loviisan voimalaitosten ydinjätehuollossa varaudutaan käytetyn polttoaineen loppusijoitukseen Suomessa. Tähän liittyviä yksityiskohtaisia sijoituspaikkatutkimuksia tehdään Kuhmon Romuvaaran? Äänekosken Kivetyn ja urajoen Olkiluodon sekä Loviisan Hästholmenin alueilla vuosina 997-2000. MRKINTÖJN SLITYKST Tonaliittigneissi Leukotonal i ittigneissi Kiillegneissi Granodioriitti Metadiabaasi Amfiboliitti Kuva. Tutkimusreikien sijainti Romuvaaran tutkimusalueella.
2 Yksityiskohtaisissa paikkatutkimuksissa on kairattu uusia reikiä (sijainti ks. kuva ), joiden avulla pyritään varmentamaan aikaisemmin tehtyjä tulkintoja ja hankkimaan uutta geologista tietoa tutkimusalueiden kallioperästä. Kuhmon Romuvaaran tutkimusalueelle kairattiin vuonna 995 ja 996 kaksi uutta reikää KR0 ja KR noin 600 m:n syvyyteen asti. Näistä reikä KR0 on kairattu muista rei'istä poikkevalla 76 m:n reikäkoolla lähes pystysuoraksi. Tässä raportissa esitetään viimeisimmissä kairanrei'issä KR 0 ja KR tehtyjen geofysikaalisten reikämittausten tuloskäsittely ja tulkinta sekä tarkastellaan reikien antamaa lisätietoa Romuvaaran kalliomalliin. Alustavissa sijoituspaikkatutkimuksissa geofysikaaliset yksireikäluotaukset jaettiin kolmeen ryhmään tärkeimmän käyttösovelluksen mukaan kivilajivaihtelua, vesipitoista rakoilua ja rikkonaisuusvyöhykkeitä sekä pohjaveden virtausta kuvaaviin luotauksiin. Tuloskäsittelyssä (Korkealaakso et al. 988 ja Vaittinen et al. 988) mittausarvot ja kairausnäytteestä määritetyt kivilaji- ja rakotiedot piirrettiin LOG-ohjelmistolla (Vaittinen 988) tulkinnan kannalta mielekkäisiin mittakaavoihin profiileiksi ja profiilien yhdistelmäkuviksi. Tätä reikämittausten tulkintametodiikkaa on käytetty myös yksityiskohtaisten paikkatutkimusten aikana kairatuista rei'istä saatujen mittaustulosten tulkinnassa (Kuusela-Lahtinen et al. 995). Tulkintametodiikkaa sovelletaan tässä työssä mittausaineiston (taulukko ) sallimissa puitteissa. Geofysikaalisten reikämittausten tulosten lisäksi rakennetarkastalussa hyödynnetään eromittauksilla määritettyjä vedenjohtavuusarvoja sekä dipmeter-laitteistolla reikätutkalla ja VSP-mittauksilla havaittuja reikiä Ieikkaavia heijastavia rakenteita.
3 2 RIKIN GOFYSIKAALIST TUTKIMUSMNTLMÄT Tämän tutkimusvaiheen kenttätöiden urakoitsijat (Julkunen et al. 996, Laurila & Tammenmaa 996, Lowit et al. 996a) toimittivat mittaustulokset sähköisessä muodossa Posiva Oy:lle, josta tulokset toimitettiin edelleen VTT:lle tulkintaa varten. Rei'issä KR0 ja KR tehdyt mittaukset on koottu taulukkoon. Taulukosta näkyy myös liitenumero, jossa ko. mittaustulokset on esitetty. Liitteissä mittaustulosten yläosasta on poistettu suojaputken vaikutus. Suojaputki ulottuu reiässä KR 0 reikäetäisyydelle 40,25 m ja reiässä KR 86,0 metriin. Reikämittausten pisteväli oli 0, m, paitsi akustisessa mittauksessa (0,05 m), reiän halkaisijan mittauksessa (0,02 m) ja lämpötilamittauksessa (0, -0,2 m). Pääsääntöisesti mittausorganisaatiot tekivät mittaustuloksille käynti- ja syvyyskorjaukset (Julkunen et al. 996, Laurila & Tammenmaa 996). Reiän KR vedenominaisvastus- ja suskeptibiliteettiarvot on muunnettu vastaamaan reiän KR 0 arvoja poistamalla KR :ta veden ominaisvastusarvoista lämpötilakorjaus ja muuttamalla suskeptibilitettiarvot 0 o- 6 SI muotoon. Taulukko. Romuvaaran rei 'issä KRJ 0 ja KRJJ tehdyt reikämittaukset sekä liite, jossa mittaustulos on esitetty. Menetelmä Liite ) yksi pistevastusmittaus [Ohm] Liite 4 2) omap_otentiaalimittaus [mv] Liite 8 3a) lyhyen (6") normaalijäijestelmän vastusmittaus 0hm-m](KR) Liite 4b 3b) Wenner-jäljestelmän (a 30 cm) vastusmittaus [Ohm-m] (KRlO) Liite 4a 4) pitkän (64") normaalijäljestelmän vastusmittaus [Ohm-m] Liite 4 5) veden lämpötilan mittaus [ C] Liite 7 6) veden ominaisvastuksen mittaus [Ohm-m] Liite 7 7) magneettisen suskeqtibiliteetin mittaus [ 0-0 6 SI] Liite 2 8) y-y-tiheysmittaus [g/cm 3 ] Liite 2 9) taustasäteilyn mittaus [J.!R/h] Liite 2 0) neutronien takaisinsirannan mittaus [cps] (KRIO) Liite 2 ) akustisen kokoaaltomuodon rekisteröinti - P-aallon nopeus [krnls] Liite 3 ja 6 - S-aallon nopeus [krnls] Liite 3 ja 6 - P-aallon vaimeneminen [db] Liite 3 - S-aallon vaimeneminen [db] Liite 3 - Putkiaallon vaimeneminen [db] Liite 8 ja 9 2) reiän halkaisijan mittaus [mm] Liite 3
4 Tuloskäsittelyssä laskettiin seuraavat johdannaissuureet: -kallion näennäiset rakohuokoisuudet lyhyen normaalijärjestelmän vastusarvoista, P- aallon nopeusarvoista ja tiheysarvoista (Liite 5), - Poissonin luvut ja kimmokertoimet (Liite 6), - redusoitu lämpötila (Liite 7), - pohjaveden TDS suolaisuus (Liite 7). - neutron-neutron-mittaustuloksista laskettiin lyhyellä (N) ja pitkällä (F) lähetindetektori-etäisyydellä mitattujen säteilymäärien suhde N/F (kuva 6 ja 7). Liitteiden kuvissa rakohuokoisuudet on katkaistu arvosta 0% ja P-, S- ja putkiaaltojen amplitudit välille -40- +20 db/m (KR0) ja -60- +20 db/m (KR). Laskettujen johdannaissuureiden profiilit on tulostettu ja raportoitu tilaajalle myös digitaalisessa muodossa. dellä lueteltujen reikämittausten lisäksi tulkinnassa käytettiin kairausraportteja (Jokinen 995, Niinimäki 996), joista ilmenevät kairausnäytteiden kivilajikuvaukset, rakohavainnot ja suunnatut rakohavainnot Tulkintatyön yhteydessä tarkasteltavien reikäosuuksien kairausnäytteisiin tutustuttiin Lopella SIJaitsevassa Geologian tutkimuskeskuksen kairasydänarkistossa. Tulkinnan apuna on käytetty myös virtauseromittausten tuloksista tutkittuja vedenjohtavuusarvoja (Rouhiainen 996, Pöllänen & Rouhiainen 996).
5 3 RIKÄMITTAUSTULOSTN TULKINTA Geofysikaalisten reikämittausten tulkinnalla analysoidaan kivilajivaihtelua, kallion rakoilun ja rakovyöhykkeiden luonnetta sekä mahdollisuuksien mukaan myös pohjaveden virtausta. Tulkintamenettely on pääsääntöisesti sama kuin SITU-vaiheessa, kuitenkin osin erilaisen mittausaineiston takia tulkintatapoja on muunnettu tarkoituksenmukaisemmiksi. Kallion vedenjohtavuutta arvioidaan nyt virtauseromittausten perusteella. Koska ns. vesiluotauksesta on luovuttu, veden virtauksen tulkinnassa on SITU-vaihetta vähemmän reikämittaustietoa. 3. Kairanreikien geologia 3.. Yleistä Alustavien sijoituspaikkatutkimusten ja yksityiskohtaisten paikkatutkimusten yhteydessä on aiemmin tulkittu kairanreiät ROKR-ROKR5 ja ROKR7-ROKR9 (Korkealaakso et al. 988, Vaittinen et al. 988, Kuusela-Lahtinen et al. 995). Vuonna 988 valmistuneissa tutkimusraporteissa käytetyt kivilajinimet poikkeavat nykyisin käytössä olevista. Tutkimusalueen vanhentuneista pääkivilajinimistä migmatiittigneissi tulkitaan nykyisin joko kiillegneissiksi tai tonaliittigneissiksi, ja graniittigneissi leukotonaliittigneissiksi. 3..2 Kairanreiät RO-KR 0 ja RO-KR Kivilajien tunnistamiseen ja luonnehdintaan syvyyssuunnassa systemaattisesti käytetyt menetelmät ovat olleet magneettinen suskeptibiliteetti, radiometrinen y-y-tiheys ja luonnon y-säteily. Näiden mittausten profiilit yhdessä neutronien takaisinsirontamittausten kanssa luonnehtivat kivilajivyöhykkeitä hyvin. Kivilajien kontaktit on määritetty yksittäisissä geofysikaalisissa reikäprofiileissa todettujen tasonmuutosten ja kairasydännäytteiden tarkastelun avulla. Liitteessä 2 on esitetty kairansydämestä päätellyt kivilajit sekä niiden vaihtelua kuvaavat reikämittaukset Reikämittausaineistosta on laskettu rei'ittäin suskeptibiliteetin, luonnon y-säteilyn ja y-y-tiheyden tilastolliset tunnusluvut kullekin todetulle kivilajijaksolle. Kivilajiyksiköiden tilastollisessa kuvaamisessa on käytetty mediaania sekä ylä- ja alakvartiileja. Mediaanien keskinäiset suhteet sekä kvartiilien rajaama vaihteluväli kuvaavat kunkin kivilajiyksikön tunnusomaiset piirteet, jolloin vallitsevan kivilajin tunnistamisen kannalta eri syistä harhaiset ( esim. kapeat rikkonaisuusvyöhykkeet ja juonet sekä pienet murskaleet ja sulkeumat) mittaustulokset seuloutuvat pois. Kivilajiominaisuuksien havainnollistamiseksi kuvissa 2 ja 3 on esitetty suskeptibiliteetin, luonnon y-säteilyn ja y-y-tiheyden mittausarvojen tunnusluvut kivilajijaksoihain yhdistelmäkuviona. ri kivilajit ovat tunnistettavissa reikämittauksista laskettujen tilastollisten yhdistelmäkuvioiden perusteella. Kuvien 2 ja 3 perusteella kivilajit voidaan erotella toisistaan tilastollisten tunnuslukujensa perusteella. sitetyt tulokset vastaavat pääpiireissään myös aiemmista rei'istä (KR l KR9) todettuja jakaumia. Leukotonaliittigneissit eroavat pienemmän tiheytensä perusteella tonaliittigneisseistä, kun taas amfiboliiteilla, gabroilla ja metadiabaaseilla on
6 suurin tiheys. Kiillegneissien suskeptibiliteetti on korkeampi kuin tonaliittigneissien, mutta korkeimmat suskebtibiliteetit liittyvät yleensä mafisiin kivilajeihin. Pääsääntöisesti leukotonaliittijaksojen mittausprofiilit ovat rauhallisia ja loivapiirteisiä verrattuna toisen pääkivilajin tonaliittigneissin mittausprofiileihin (liite 2). Tämä on seurausta leukotonaliittigeissin homogeenisemmasta koostumuksesta ja rakenteesta. Yleistäen mittausprofiilien kaikki voimakkaat muutokset selittyvät kivilajimuutoksilla. 3.2 Rakoilu ja rakovyöhykkeet 3.2. Yleistä Kairansydämissä K.Rl 0 ja KR raot ovat pääasiassa tiiviitä ja täytteisiä. Reiässä K.Rl 0 avoimet raot ilmeisesti ovat yleisempiä kuin reiässä KR (vrt. Taulukot 2 ja 3) ja toisaalta täytteiset raot ovat tavallisempia reiässä KR kuin reiässä KR 0. Kummassakin reiässä avoimien rakojen luku kuitenkin laskee selvästi syvyyden funktiona, vaikka K.Rl O:ssä niitä esiintyy kaikilla reikäsyvyyksillä. Kokonaisrakoluvultaan kairanreiät ovat lyhyitä vähärakoisia kivilajijaksoja lukuunottamatta pääasiassa runsasrakoisia (3-0 kpl/m). Kuvissa 4 ja 5 on esitetty KR0:stä ja KR :sta mitatut rakojen kaarlesuunnat syvyyden funktiona tadpole plot -tulosteena ja alapalloprojektiona (Vaittinen & Torpo 994). Suunnatut raot on luokiteltu rakotyypittäin kuvassa 5. Reiässä KR0 (kuva 4) rakojen kaadesuunat on tulkittu reikä-tv:n tuloksista, joten rakotyyppejä ei ole eroteltu, vaikka havaitut raot pääosin edustanevat avoimia ja täyteisiä rako ja. Taulukko 2. Reiän RO-KRJO avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: LTONGN = leukotonaliittigneissi, TONGN = tonaliittigneissi, GB = gabro, AMF = amfiboliitti. Kivilaji Syvyys näytteessä [ m] Rakoluku [kpl/m] Rikkonaisuus [%] av tä ti tot LTONGN 40.46-57.25 2.7 0.4 2.3 5.25 27.4 TONGN - 73.40.59.0-2.69 49.3 GB - 74.40.00 2.00.00 4.00 - TONGN - 270.20 0.30 0.6 2.2 3.03.4 AMF - 290.30 0.00 0.25.50.75 0.5 LTONGN -299.95 0.3.4 2.80 4.25 - TONGN - 37.00 0.25.04 4.42 5.7 4.5 AMF - 359.00 0.02 0.93 2.66 3.62 3.2 TONGN -68.0 0.28 0.37.73 2.37 6.5 keskimäärin 0.33 0.54 2.0 2.88 5.9
7 Kuhmo, Romuvaara KR0 MlN MDIAN MAX - -- f- "f ----- LOWR QUARTIL UPPR QUARTIL 00 000 0000 II Sl *0-6 2,5 2,7 2,9 3, 3,3 3,5 3,7 g/cm3 0 0 tjong 0 20 40 60 80 00 20 mr/h LTONGN 25 TONGN GB 250 TONGN I r- a... w 0 375 AFB LTONGN 500 TONGN 625 AFB 750 TONGN Kuva 2. Reiän RO-KRJ 0 kivilajivyöhykkeiden suskeptibiliteetin, taustasäteilyn ja tiheyden tilastolliset jakauma!. Kivilajilyhenteet on selvitetty liitteessä.
8 Kuhmo, Remuvaara KR MlN MDIAN MAX r r LOWR QUARTIL UPPR QUARTIL 0 00 2,5 2,7 2,9 0 20 40 000 0000 Sl * 0-6 3, 3,3 3,5 3,7 g/cm3 60 80 00 20 mr/h TONGN 25 LTONGN GRDR 250 LTONGN 375 a.. w 0 TONGN AFB 500 625 TONGN AFB TONGN 750 27 mr/h Kuva 3. Reiän RO-KRJ kivilajivyöhykkeiden suskeptibiliteetin, taustasäteilyn ja tiheyden tilastolliset jakauma!. Kivilajilyhenteet on selvitetty liitteessä.
9 Taulukko 3. Reiän RO-KRJJ avointen (av), täytteisten (tä) ja tiiviiden (ti) rakojen rakoluvut sekä rikkanaisten jaksojen osuudet kivilajivyöhykkeittäin. Kivilajilyhenteet: TONGN = tonaliittigneissi, LTONGN = leukotonaliittigneissi, AMF = amfiboliitti. Kivilaji Syvyys näytteessä Rakoluku [kpl/m] Rikkonaisuus [%] [m] av tä ti tot TONGN 4.34-205.4.3.39.39 3.92 5. LTONGN - 24.2 -.59.82 3.4 - GRDR - 25.2-4.00-4.00 - LTONGN -460.0 0.22 2.22.75 4.9 0.6 TONGN - 477. - 3.49 2.06 5.55 6.3 AMF -494.6-0.9.37 2.29 - TONGN - 557.5-0.79 0.94.73.7 AMF -565.6 -..73 2.84 - TONGN -603.6-0.2 0.79.00 - keskimäärin 0.4.64.47 3.52 9.4 Kairausreikien lähiympäristöä koskevassa kallioperän rakenteen tutkimuksessa ovat tärkeimmät reikägeofysikaaliset menetelmät sähköisen maadotusvastuksen mittaus lisäksi kallioperän ominaisvastuksen mittaus lyhyellä (K.Rll) ja pitkällä normaalijärjestelmällä sekä Wenner-järjestelmällä (KRIO), akustisten P-, S- ja putkiaaltojen nopeuden ja amplitudin mittaus, neutronisäteilyn takaisinsirannan mittaus kahdella eri lähdevastaanotin -etäisyydellä (ns. lähi- ja kaukovastaanottimella) ja reiän halkaisijan mittaus. Myös reiässä olevan veden lämpötilan ja sähkönjohtavuuden mittauksella pystytään luonnehtimaan rakoilua. Tuloksista on laskettu näennäinen rakohuokoisuus Wenner-järjestelmällä tai lyhyellä normaalijärjestelmällä mitatuista ominaisvastusarvoista, P-aallon nopeusarvoista sekä y y-tiheysmittauksista. Jatkossa tekstissä huokoisuudet erotetaan lyhenteillä SNhuokoisuus, AC-huokoisuus ja GD-huokoisuus. Laskettaessa näennäisen rakohuokoisuuden arvoja mittaustuloksista on pyritty poistamaan ehjän kalliomatriisin mineraalivaihtelun vaikutus huokoisuusarvoihin. Kairausnäytteissä tehdyissä geologisissa tarkasteluissa (kairausraportit ja omat havainnot) havaitut hyvin johtavat mineraalit esiintyvät niin ptemnä pitoisuuksina, etteivät ne vaikuta merkittävästi ominaisvastusarvoihin, vaan minimiarvot johtuvat rei'issä pääasiassa kallioperän rakoilusta. P- ja S-aallon nopeuksista on laskettu kivilajien mekaanisia ominaisuuksia kuvaavat kimmokerroin ja Poissonin luku. Reikien K.Rl 0 ja K.Rll rikkonaisuutta kuvaavat profiilit on piirretty kuviin 6 ja 7. Reikien yksityiskohtainen tarkastelu on esitetty seuraavissa kappaleissa. Rikkanaisten reikäosuuksien havaitsemiseksi ja niiden fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi on käytetty reikätutkimusten yhteistulkintaa. Vertailemalla eri tutkimussäteen omaavilla mittausmenetelmillä saatuja tuloksia keskenään (ks. liitteet 3-6, kuvat 8 ja 9), saadaan arvioita rikkonaisen rakenteen paksuudesta, ulottuvuudesta reiän ympäristöön, reiän seinämien ehjyydestä sekä vyöhykkeen sisäisestä rakenteesta. Rikkanaisten osuuksien rakoilun luonnetta, rapautuneisuutta ja rakotäytteitä on tarkasteltu myös kairausnäytteistä.
0 OPN FRACTURS ALLD FRACTURS TIGHT FRACTURS 0 0 50 00 0 50 00 0 50 SUCKNSID FRACTURS 00 0 50 00 LOWR HMISPHR PROJCTION Open N=42 250 H------4----------4------4----------4+----------H )) w Cl 375...e 4 Tight N=O '0...e 500 G... 4 J, Slickenside "l d N=O '0 A) 625 0 0 a: 0 750 U-----------------J-----u _J L---------_JL-------------...... > Kuva 4. Reiän RO-KRJ 0 reikä-tv:n tuloksista tutkitut suunnattujen rakojen asennot rakotyypeittäin sekä tad pole plot -tulosteena että alapalloprojektiona.
OPN FRACTURS FIUD FRACTURS 0 0 50 00 0 50 TIGHT FRACTURS 00 0 50 SUCKNSID FRACTURS 00 0 50 00 LOWR HMISHPR PROJCTION Open N=34 Filled N=305 250 H-----------4+--------+r----------r------r------H 375 W-----------4-r.+r-----------r--r-H N=259 Slickenside N=40 625 --------------4-----+r-----4-----------r------H 750 U-----------L---------------------------------------.... > 0 0 a: 0 (") Kuva 5. Reiän RO-KRJJ kairausnäytteestä määritetyt suunnattujen rakojen asennot rakotyypeittäin sekä tad pole plot -tulosteena että alapalloprojektiona.
2 0 FRACTUR FRQUNCY, Vm UTHOLOGY OPN & AllD FRACTURS W-POROSilY,% AC-POROSITY,% NUTRON-NUTRON (t.i/f}.--------r-o -r- o.;. -ro;;.;;...o --rs;;.;;...o --ro.;.;...o --rs..:-.o "---To...;...o,s...;...o --., o.o D LTONGN 375------====---------+-------------------- w a 0 0 a: 0 750-------------L-------------------------------I Kuva 6. Romuvaaran kairanreiän RO-KRJO kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen yhteinen rakoluku, W- ja AC-rakohuokoisuudet sekä neutron-neutron -tuloksista laskettu NIF-suhde. Pintarikkonaisuuden alapuolella on yksi rikkonaisuusjakso reikäetäisyysvälillä 56-565,5 m. -- - >
0 FRACTUA FRQUNCY, Vm UTHOLOGY OPN &. AU.D FRACTURS SN-POROSITY, % AC-POROSilY, % GD-POROSilY, % 3.---------------..:...0-------r:...::.o ----ro=.o ---rs=.o -ro::..:...o-----rs.c.::...o-------ro.o---,.s.o'-----, o.o TONGN D LTONGN AFB e 375------------+-----+------+------r--------- w 0 625----------_,-----------+------+------+------r------r-----Jr----- 0 0 a: 0 750------------------------------L-------------------- Kuva 7. Romuvaaran kairanreiän RO-KRJJ kivilajipylväs, avointen ja täytteisten rakojen yhteinen rakoluku, SN-, AC- ja GD-rakohuokoisuudet. Pintarikkonaisuuden alapuolella on neljä merkittävää rikkonaisuusjaksoa etäisyysväleillä 239-257, 288-304, 336,5-345 ja 443-448 m.. -
4 3.2.2 Reikä RO-KR 0 Kairanreikä KR 0 (0-68, 0 m) on yläosastaan 73 metrin syvyyteen asti rikkonaista. Kairausraportissa (Jokinen 995) yläosasta on erotettu 0 erillistä rikkonaisuusjaksoa, joista syvyysvälillä 57-62,5 m oleva rapautunut jakso on luokiteltu ruhjerakenteiseksi (RiiV) ja muut tiheärakoiseksi murrosrakenteiseksi (Riiii). Syvyyden 73 metriä alapuolella on yksi laajempi osittain rapautunut ja ruhjeinen rikkonaisuusjakso (Riiii-RiiV) välillä 56-565 m. Tämän lisäksi syvyyden 73 m alapuolella on havaittu 23 lyhyttä tiheärakoista Riiii-luokkaan luokiteltua jaksoa, joiden pituudet ovat yleensä alle metrin. Kairauksen näytehukka (0,9 m) kohdistuu rikkonaisuusjaksoon välillä 57-62,5 m. Seuraavassa on kuvattu tutkimusreiän KR0 AC-, W- ja GD-huokoisuustulosten ja neutron-neutron -tulosten yhteistulkinnan perusteella ympäristöstään erottuvat vesipitoiset raot ja rikkonaisuusvyöhykkeet. Lisäksi on tarkasteltu näiden rakojen ja rikkonaisuusvyöhykkeiden erottuvuutta putkiaaltotuloksissa. Putkiaaltojen esiintyminen edellyttää raoilta ja rikkonaisuusvyöhykkeiltä jo tietynasteista avoimuutta ja vedenjohtavuutta (Korkealaakso et al. 988 ja Okko & Hassinen 992). Lopen kairausvarastolla kairausnäytettä puuttui runsaasti syvyysväliltä 300-329 m, mikä vaikutti siihen, että näytteen geologinen tulkinta näiltä syvyyksiltä perustuu lähinnä kairausraporttiin (Jokinen 995). Voimakkaammat ja laajimmat AC-, W- ja GD-huokoisuusanomaliat sijaitsevat reiän yläosassa 57-62,5 m:n etäisyydellä ja reiän loppupäässä etäisyysvälillä 58-582 m. Lisäksi näistä kohdista on lähtöisin voimakkaita putkiaaltoja ja ne erottuvat selvästi myös neutron-neutron -tuloksissa. Kairausnäytteen tarkastelussa näistä kohdista on havaittu rapautunut, Ri IV -luokkaan kuuluva rikkonaisuusvyöhyke. dellä mainittujen merkittävimpien rikkonaisuusvyöhykkeiden lisäksi kaikissa AC-, Wja GD-huokoisuusprofiileista erottuvat selvästi 75-76, 58-59, 345-347, 432-433, 455-456 ja 494-495 m:ssä olevat kohdat. Tosin neutron-neutron -tuloksissa havaitaan vesipitoisuuteen viittaavia anomaalisia kohtia ainoastaan etäisyysväleiltä 75-76 ja 494-495 m. Anomaliat ovat piikkimäisiä ja kairausnäytehavaintojen perusteella ne johtuvat yksittäisistä täytteisistä tai avoimista raoista tai Riiii-luokkaan kuuluvista, lyhyistä rakotihentymistä 345-347 m:ssä ja 432-433 m:ssä. Lukuunottamatta etäisyysvälejä 75-76 m ja 494-495 m näihin rakoihin liittyvät voimakkaat putkiaallot l\uita huokoisuusprofiileista havittavia kohtia on reikäeteisyyksillä 00-0, 92-93, 200-20, 209-20, 236-237, 268-269, 277-278, 300-30, 358-362, 370-37, 359-396, 58-582 ja 607-609 m. Näiden rakojen kohdalla ainakin yhden huokoisuutta mittaavan menetelmän tuloksista on tulkittu selvä anomalia ja muista huokoisuustuloksista tai putkiaaltotuloksista on saatu tukea sille, että anomalia on raon avoimuudesta johtuva eikä esimerkiksi kiisuista aiheutuva. Kairausnäytteestä näillä etäisyyksillä on havaittu yksittäisiä joko täytteisiä tai avoimia rakoja. täisyydellä 92-93 ja 358-362 m kairausnäytteessä on rakojen lisäksi huokoisuutta ja jälkimmäisen syvyysvälin kohdalla reiänsuuntaisia täytteisiä haarniskarakoja.
5 Taolukkoon 3 on koottu yhteen reiässä KR0 tehdyistä geofysikaalisista mittaoksista tulkitut vesipitoisia rakoja tai rikkonaisuusvyöhykkeitä sisältävät syvyysvälit Siitä näkyy myös millä geofysiikan menetelmällä yksittäiset raot tai rikkonaisuusvyöhykeet on havaittu ja miten voimakas on niihin kohdistuva anomalia. Taulukkoa 4 selvitetään tarkemmin kalliopohjaveden virtauspaikkoja käsittelevän kappaleen 3.3.2 yhteydessä. 3.2.3 Reikä RO-KR Kairanreikä KR (0-68,0 m) on yläosastaan noin 00 metrin syvyyteen asti rikkonainen. Kairausraportissa (Niinimäki 996) yläosasta on eroteltu 9 erillistä luokkaan Riiii kuuluvaa rikkonaisuusjaksoa ja yksi runsaasti näytehukkaaja rapautumista sisältävä rikkonaisuusjakso etäisyysvälillä 76-84 m, jonka rikkonaisuusaste on paikoin RiiVluokkaa. Kairausraportin perusteella 00 m alapuolelta on havaittu 20 erillistä rikkonaisuusjaksoa. Suurin osa näistä on lyhyitä alle metrin. Pisimmät rikkonaisuusjaksot sijaitsevat etäisyysväleillä 239-257, 288-304 ja 336,5-345 m. täisyydellä 239-257 m sijaitsevasta paikoin RiiV luokkaan kuuluvasta jaksosta on havaittu rapautumista, täytteisiä muru- ja savirakoja ja avoimia rakoja. Muut rikkonaisuusjaksot on luokiteltu Riiii-luokkaan. Suurin osa kairauksen näytehukasta (yhteensä 3,46 m) kohdistuu rikkonaisuusjaksoon välillä 76-84 m. Seuraavassa on kuvattu tutkimusreiän KR 0 AC-, SN- ja GD-huokoisuustulosten, neutron-neutron -tulosten yhteistulkinnan perusteella ympäristöstään erottuvat vesipitoiset raot ja rikkonaisuusvyöhykkeet. Lisäksi on tarkasteltu näiden rakojen ja rikkonaisuusvyöhykkeiden erottuvuutta putkiaaltotuloksissa. Voimakkaammat ja laajimmat AC-, SN- ja GD-huokoisuusanomaliat kohdistuvat syvyyksillä 4-98, 239-257, 288-304, 336,5-345 ja 443-448 m sijaitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin. Nämä syvyysvälit erottuvat selvästi kaikissa huokoisuusprofiileissa ja niistä on lähtöisin voimakkaita putkiaaltoja. Lukuunottamatta etäisyysväliä 443-448 m rikkonaisuusvyöhykkeiden vedenjohtavuudet ylittävät vedenjohtavuuden määrityksen alarajan. täisyysväli 76-84 m ylimmän rikkonaisuusvyöhykkeen kohdalla ja osa 239-257 m:ssä sijaitsevasta rikkonaisuusvyöhykkeestä kuuluu luokkaan RiiV. Muut rikkonaisuusvyöhykkeet kuuluvat luokkaan Riiii. täisyyksillä 239-257, 288-304 ja 336,5-345 m olevista vyöhykkeistä on havaittu reiänsuuntaista rakoilua. Alin rikkonaisuusvyöhyke 443-448 m:ssä on myloniittiutunut ja siitä on todettu hematiittia. dellä mainittujen merkittävimpien rikkonaisuusvyöhykkeiden lisäksi huokoisuustuloksista ja putkiaaltotuloksista erottuvat lyhyet (pääsääntöisesti alle yhden metrin pituiset), Riiii-luokkaan kuuluvat tiheärakoiset jaksot etäisyysväleillä 67-68, 76-77, 48-49, 43-432, 459-46, 54-55,5, 528-529 ja 542-543 m. Anomaliat ovat luonteeltaan piikkimäisiä. täisyyksillä 48-49, 43-432 ja 459-46 m kairausnäyte on myloniittiutunut ja siitä on todettu hematiittia. Yksittäisten joko täytteisten tai avonaisten rakojen aiheuttamia heikkoja huokoisuusanomalioita on paikallistettu etäisyyksillä 0-, 23-24, 32,5-34, 270-272, 396-397, 476-477, 494-495, 59-520, 557-558 ja 564-565 m. Mainituista etäisyysväleistä osaan liittyy voimakkaitakin putkiaaltoja, mutta kaikista raoista on lähtöisin putkiaaltoja.
6 Taulukkoon 4 on koottu yhteen reiässä KR tehdyistä geofysikaalisista mittauksista tulkitut vesipitoista rakoja tai rikkonaisuusvyöhykkeitä sisältävät syvyysvälit Siitä näkyy myös millä geofysiikan menetelmällä yksittäiset raot tai rikkonaisuusvyöhykeet on havaittu ja miten voimakas on niihin kohdistuva anomalia. Taulukkoa 5 selvitetään tarkemmin kalliopohjaveden virtauspaikkoja käsittelevän kappaleen 3.3.3 yhteydessä. 3.3 Kalliopohjaveden virtauspaikoista 3.3. Yleistä Vettäjohtavan rakoilun SITU-vaiheen tulkinnoissa päähuomio kiinnitettiin pohjaveden virtausta indikoiviin havaintoihin vesiluotaussarjassa. Nyt tulkittavissa mittauksissa on vain yksi reiässä olevan veden lämpötilan ja resistiivisyyden mittaus (liite 7). Näin ollen veden virtaukseen liittyvän rikkonaisuuden paikallistaminen ja luonnehdinta perustuu lämpötilan, veden kokonaissuolaisuuden, omapotentiaalin ja putkiaaltojen vaimenemisprofiilien tarkasteluun sekä havaintoihin rapautuneista ja avoimista raoista yhdessä uusien virtauseromittausten kanssa. Reikämittauksissa todetut anomaliat (kts. liitteet 8-9) on luokiteltu ja koottu raportin loppuosan yhteenvetotaulukoihin 4 ja 5. Seuraavissa kappaleissa kuvataan anomaaliset reikäsyvyydet rei' ittäin. 3.3.2 Reikä RO-KR 0 Voimakkaammat veden virtaukseen liittyvät veden lämpötila-, suolaisuus-, omapotentiaalimuutokset sekä voimakkaat putkiaallot kohdistuvat rikkonaisuusvyöhykkeisiin etäisyysväleillä 57-62,5 ja 56-565,5 m. Virtauseromittausten tuloksista tulkittu maksimi vedenjohtavuus alemmassa rikkonaisuusvyöhykkeessä on 3 o- 9 m/s. Reiän yläosasta ei ole saatavilla vedenjohtavuustuloksia. Kuvista 8a ja 8b on nähtävissä näihin rikkonaisuusvyöhykkeisiin kohdistuvat AC-huokoisuus-, suolaisuus- ja lämpötilaanomaliat sekä putkiaallot Voimakkaita lämpötilamuutoksia tai suolaisuusmuutoksia on havaittu yksittäisten rakojen kohdalla etäisyyksiltä 75-76 ja 277-278 m. Näistä syvyyksistä havaitut putkiaallot on luokiteltu heikoiksi eikä niistä ole havaittu omapotentiaalimuutoksia. Heikkoon veden virtaukseen alemmassa vyöhykkeessä viittaa se, että siinä vedenjohtavuus on vedenjohtavuuden määritysalueen alarajalla, o- m/s. Ylemmästä vyöhykkeestä vedenjohtavuutta ei ole mitattu. Havaittavia lämpötila- ja/tai suolaisuusmuutoksia on paikallistettu joko yksittäisten rakojen tai rakotihentymien kohdalla etäisyysväleiltä 58-59, 92-93, 209-20, 300-30, 370-37, 432-433 ja 494-495 m. Lukuunottamatta etäisyysvälejä 58-59 (K = 0-7 m/s), 432-433 (K = 4 0-9 m/s) ja 370-37 m (K = 3 0-9 m/s) rakojen vedenjohtavuus on vedenjohtavuuden määritysalueen alarajalla, o- m/s. Voimakkaat putkiaallot ovat lähtöisin 58-59 m:stä ja 432-433 m:stä.
7 Taulukko 4. Reiässä RO-KRJ 0 havaittujen anomalioiden erottuvuus: 0 = ei havaita, = ei kiinnitä huomiota, 2 = havaittava, 3 = huomattavan suuri. Tutkitut profiili!: Vp = P-aallon nopeus, W = Wenner-järjestelmällä mitattu ominaisvastus, GD = gammagamma -tiheysmittaus, Rl = rikkonaisuusluokitus, Ar = akustisen putkiaallon vaimeneminen, T = lämpötila, S = suolaisuus, SP = omapotentiaali, K = virtauseromittauksesta tulkittu vedenjohtavuus. Syvyys Rikkonaisuus, Vesipitoisuus, K Kairausnäyte huokoisuus virtaus (m/s) Vp W GD Ri AT T s SP 57-62,5 m 3 3 3 RiiV 3 3 3 3 - rapautunut Ri-jakso 75-76 m 2 2 3 3 0 0 - yksi rako 58-59 m 3 2 3 3 2 0 0-7 yksittäisiä rakoja 92-93 m 2 2 0 2 2 0 0 0- huokoisuutta, yksittäisiä rakoja 200-20 m 2 0 0 0 0 0- yksittäisiä rakoja 209-20 m 2 2 0 0 2 0 0 ll yksittäisiä rakoja 236-237 m 2 2 0 0 2 0- yksittäisiä rakoja 268-269 m 2 0 0 0 0- yksittäisiä rakoja 277-278 m 3 2 2 3 0 0- yksittäisiä rakoja 300-30 m 0 0 0 2 0 0 0- yksittäisiä rakoja 345-347 m 2 3 2 Rilll 3 0 0 0-ll lyhyt rakotihentymä 358-362 m 2 3 3 0 0 0- huokoisuutta, yksittäisiä reiänsuuntaisia TäHa-rakoja 370-37 m 2 2 0 0 3 0-9 yksittäisiä rakoja 395-396 m 2 2 2 0 0 0- yksittäisiä rakoja f4.32-433 m 2 2 3 Rilll 3 2 0 0 4 0-9 lyhyt rakotihentymä, TäMu-rakoja 55-456 m 2 2 3 2 0 0 0 l I0- yksittäisiä rakoja f4.94-495 m 3 3 3 0 2 0 0 I I0- yksittäisiä Tä- ja Av-rakoja 56-565,5 m 3 3 3 RiiV 3 3 3 2 3 0 9 rikkonaisuusjakso, TäMu-rakoja, se peliä 58-582 m 2 0 0 0 0 0- yksittäisiä rakoja 07-609 m 2 3 0 0 0 0- yksittäisiä rakoja 3.3.3 Reikä RO-KR Kairanreiässä KR voimakkaat lämpötila- ja suolaisuusmuutokset liittyvät etäisyysväleillä 4-98, 239-257 ja 288-304 m oleviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin. Kahdesta ylimmästä vyöhykkeestä on lähtöisin voimakkaita putkiaaltoja ja niihin kohdistuu omapotentiaalimuutokset Maksimivedenjohtavuudet reiän yläosassa sijaitsevissa vyöhykkeessä OVat 93-95 m:ssä 3 0 7 m/s, 239-257 m:ssä 0-S m/s ja 288-304 m:ssä 3 o 6 m/s. Kuvissa 9a ja 9b on esitetty näihin rikkonaisuusvyöhykkeisiin kohdistuvat lämpötila-suolaisuus- ja AC-huokoisuusanomaliat sekä putkiaallot dellä mainittujen rikkonaisuusvyöhykkeiden lisäksi huokoisuustuloksissa selvästi erottuviin vyöhykkeisiin etäisyyksillä 336,5-345 ja 443-448 m liittyy myös suolaisuusja/tai lämpötila-anomalioita ja putkiaaltoja. täisyysväliltä 336,5-345 m on havaittu heikko suolaisuusmuutos ja putkiaaltoja. Maksimivedenjohtavuus on 3 o 7 m/s. täisyysväliltä 443-448 m on havaittu selvä sekä lämpötila- että suolaisuusanomalia ja voimakkaita putkiaaltoja, mutta välin vedenjohtavuus on määritysrajan alarajalla. Vyöhykkeisiin 336,5-345 ja 443-448 m liittyvät veden virtausta indikoivat mittaustulokset on esitetty kuvassa 9c
8 Lisäksi selvästi havaittavia suolaisuus- ja/tai lämpötilamuutoksia on yksittäisten rakojen tai lyhyiden rakotihentymien kohdalla etäisyysväleillä 23-24 (K = o- 8 m/s ), 3 2,5-34 (K=3 0-7 m/s), 67-68 (K=3 0-8 m/s), 76-77 (K=3 0-6 m/s), 528-529 (K= 0- m/s)ja 583-584 m (K= 0- m/s). Suluissa on esitetty välin vedenjohtavuus. Lukuunottamatta väliä 583-584 m näihin kohtiin liittyy myös selvästi havaittavia putkiaaltoja. Omapotentiaalimuutos on nähtävissä etäisyysvälillä 76-77 m. Taulukko 5. Reiässä RO-KRJJ havaittujen anomalioiden erottuvuus: 0 = ei havaita, = ei kiinnitä huomiota, 2 = havaittava, 3 = huomattavan suuri. Tutkitut profiili!: Vp = P-aallon nopeus, SN = lyhyellä normaalijärjestelmällä mitattu ominaisvastus, GD = gamma-gamma -tiheysmittaus, Rl = rikkonaisuusluokitus, A = akustisen putkiaallon vaimeneminen, T = lämpötila, S = suolaisuus, SP = omapotentiaali, K = virtauseromittauksesta tulkittu vedenjohtavuus. Syvyys Rikkonaisuus, Vesipitoisuus, K Kairausnäyte huokoisuus virtaus (m/s) Vp W GD Ri AT T s SP 4-98 m 3 3 2 Rilll- 3 3 3 2 3 0" 7 rikkonaisuusjakso, Ri IV välillä RiiV 76-84 m 0- m 3 3 0 0 0 6 0" 9 yksittäisiä rakoja 23-24 m 2 2 2 3 0 0" 8 yksittäisiä rakoja 32,5-34 m 2 0 3 2 3 0 3 0" 7 yksittäisiä rakoja 67-68 m 2 Rilll 2 2 2 3 0" 8 rikkonaisuusjakso 76-77 m 2 3 2 Rilll 3 2 0 2 3 0" 6 rikkonaisuusjakso 239-257 m 3 3 3 Rilll- 3 3 3 2 0" 5 2 rikkonaisuusjakso, reiänsuuntaisia RiiV rako ja 270-272 m 2 2 0 0 2 7 0" 0 yksittäisiä rakoja 288-304 m 3 2 2 Rilll 2 3 2 0 3 0" 6 rikkonaisuusjakso, reiänsuuntaisia rako ja 336,5-345 m 3 2 2 Rilll 2 0 3 0" 7 rikkonaisuusjakso, rakoiu samansuuntaista 396-397 m 0 0 0 0 0 yksittäisiä rakoja 48-49 m 0 Rilll 0 0 0 0 rikkonaisuusjakso, myoniittiutunut, hematiittia 43-432 m 2 Rilll 0 0 0 rikkonaisuusjakso, myoniittiutunut, hematiittia f443-448 m 3 3 3 Rilll 3 2 2 2 0 rikkonaisuusjakso, myoniittiutunut, hematiittia 459-46 m 2 3 Riiii 2 0 0 0 4 0" 8 rikkonaisuusjakso, myoniittiutunut, hematiittia 476-477 m 2 2 0 0 0 3 0" 9 yksittäisiä rakoja 494-495 m 2 2 3 0 0 2 0 yksittäisiä rakoja 54-55,5 m 2 2 l Rilll l 0 0 0 0 40 cm tiheärakoinen jakso, Avrako ja 59-520 m 2 2 0 2 0 0 0 0 yksittäisiä Tä-rakoja 528-529 m 2 3 3 Rilll 2 2 2 0 0 40 cm tiheärakoinen jakso 542-543 m 2 0 Rilll 2 0 0 0 4 0" 7 30 cm tiheärakoinen jakso 557-558 m 0 0 0 0 0 yksittäisiä Tä-rakoja 564-565 m 0 2 0 0 0 0 yksittäisiä Tä-rakoja
UTHOLOGY 25. 0 LTONGN 0 TONGN lm GB FRACTUR FRQ., Vm OPN & FILLD FRAC. 0 0 AC-POROSITY, X 0.0 5.0 RDUCD TMPR., C SAUNITY TDS, mg/ TUB WAV ATTNUATION, db/m 4.0 4.3 40 60-40 -20 0 20 AFB 50 e -x. w a \0 75 B.7!lJ t f t 00!/' c / f ( p Kuva 8a. Veden virtauksen aiheuttamat lämpötila- ja suolaisuusanomaliat reiän RO-KRJO yläosassa etäisyysvälillä 57-62,5 m, jossa kallioon hyvin rikkanaista (Ri!V-luokkaa).
---- w a 540 565 590 65 UTHOLOGY - 0 ;;;; LTONGN {//)( /// 0 ;.//// / /( TONGN o////, {//J< m ///(( GB p/(( v//// ///( AFB /( / ;.///( /( / ///( v//// {(/(} v/}/; {//)-: // {//) // {//)-: // {//).-: // f//) // f//) // {//) // {//) // {//) // {//) /f/f( /}/} // v//// / / ;.//// / /( i-//// / /( i!/(( /(// // {/// // j/// // t{/// // {/// // rf/j/} FRACTUR FRQ., Vm OPN tx FILLD FRAC. 0 0 p,.j p? p ii=j p =::f=j p AC-POROSITY, % 0.0 5.0 ha. LS- f p. "' RDUCD TMPR., C SAUNITY TDS, mg/ TUB WAV ATINUATION, db/m 4.0 4.3 40 60-40 -20 0 20 ),. lt r- t - l. -f f t \ -- -- N 0 Kuva 8b. Reiän RO-KRJO alaosassa, 56-565,5 m:ssä, sijaitsevan veden virtauspaikan aiheuttamat muutokset lämpötila- ja suolaisuustuloksissa. Tässä syvyydessä sijaitsee rapautunut rikkonaisuusjakso.
UTHOLOGY 70 "0 TONGN 0 LTONGN cr3 GRDR AFB FRACTUR FRQ., Vm OPN & FILLD FRAC. AC-POROSITY, % 0.0 5.0 RDUCD TMPR., C SAUNITY TDS, mg!j TUB WAV ATINUATION, db/m 0 4 40 60 80-60 -20 0 20 95 w a N... 2 o F' f/ f/ l F"i 45 ' V c c' 5 :5J Kuva 9a. Reiän RO-KRJJ yläosan rikkonaisuuteen liittyviä veden virtausta indikoivia profiileja.
233 UTHOLOGY 0 TONGN D LTONGN cr3 GRDR FRACTUR FRQ., Vm OPN & FILLD FRAC. 0 0 RDUCD TMPR., C SAUNITY TDS, mg/ TUB WAV ATTNUATION, db/m 3.0 3.4 40 60 80-60 -20 0 20 :::a;=; AFB 258 '., q =- l \ w a N N 283. T7 308 - - - Kuva 9b. Reiän RO-KRJJ etäisyysväleillä 239-257 ja 288-304 m sijaitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyviä veden virtausta indikoivia profiileja.
320 "0 UTHOLOGY FRACTUR FRO., Vm OPN & FlllD FRAC. 0 0 AC-POROSITY, % 0.0 5.0 RDUCD TMPR., c 3.0 3.4 SAUNITY, mg!j 40 60 80 TUB WAV ATINUATION, db/m -60-20 0 20 TONGN D LTONGN GRDR AFB 370 -:r: h: w Q N w 420 [.. b r' il 47 0 /' /' / c F?'"" "' 3- Kuva 9c. Reiän RO-KRJJ etäisyysväleiltä 336,5-345 ja 443-A48 m rikkonaisuuteen liittyviä veden virtausta indikoivia profiileja.
24 4 KALLIOMALLIN PÄIVITYS RIKIN KR0 JA KR PRUSTLLA 4. Nykyinen kalliomalli ja rei'issä tehdyt rakennetutkimukset Nykyisen kalliomallin keskeiset raenteet, joiden voi olettaa lävistyvän reikien KRl 0 ja KR kairauksissa on esitetty kuvassa 0. Mahdollisten lävitysten tarkempi tarkastelu osoittaa, että reiän KRlO tulisi lävistää rakenne R3 reikäetäisyydellä noin 83 m ja rakenne R4 noin reikäetäisyydellä 69 m (reikä päättyy etäisyydellä 65m). Reiän KR tulisi lävistää rakenne R4 reikäetäisyydellä noin 437 m. Sen sijaan nykyisen rakennemallin perusteella muut rakenteet eivät lävisty kairatuilla rei'illä. KRlO Kuva 0. Kairausreikien RO-KRJ 0 ja -KRJJ asema Romuvaaran nykyisessä kallioperän rakennemallissa. Rakennemallia tarkastellaan kaakosta. Rakennetulkintaa varten reiässä KR 0 on tehty rakoilun suuntahavainnot reikä-tv: llä (Stråhle 996). Rakenteiden asentaja on pyritty selvittämään myös VSP-, tutka- ja dipmetermittauksin (Cosma et al. 996, Carlsten 996, Lowit et al. 996b ). Reiässä KR rakoilun suuntahavainnot on tehty kairauksesta saadusta sydännäytteestä (Niinimäki 996). Lisäksi reiästä KR on tehty VSP-mittauksia (Cosma et al. 996), joilla on pyritty selvittämään leikkaavien rakenteiden asentaja.
25 4.2 Rikkonaisuuksien rakennetulkinta reiässä KR 0 Reiässä KR 0 esiintyy lähellä maan pintaa ( reikäetäisyydet 57-63 m) rapautunut rikkonaisuusjakso, joka on tulkittu liittyvän pääasiassa lähellä maanpintaa yleisesti esiintyväksi epäkoherentiksi rakoiluksi. Jaksosta mitatut dipmeter-tulokset on esitetty kuvan kohdassa aja taulukossa 6. Rikkonaisuusvyöhykkeestä ja sen läheisyydestä suuntaavalla tutka-antennilla mitatut heijasteet on esitetty kuvassa 2 kohdassa a. Vastaavasti rikkonaisuusvyöhykkeestä ja sen läheisyydestä mitatut rakoilusuunnat on esitetty kuvassa 3 kohdassa a. Taulukosta 7 voidaan todeta, että rikkonaisuuteen liitetyt tutkaheijasteet sijoittuvat rikkonaisuusvyöhykkeen alaosiin ja sen alapuolelle. Heijastesuunnista voimakkain (A) on suunnaltaan luode-kaakkoinen ja heikoin (C) koillislounainen. Kuten kuvista ja 2 voidaan todeta, niin dipmeter- ja tutkaheijasteet voidaan liittää useisiin olemassa oleviin rakenteisiin. Dipmeter -tuloksista voidaan lisäksi todeta (taulukko 6), että heijaste B on lähes yhdensuuntainen tutkaheijasteen A kanssa ja toisaalta dipmeter-tulos C on lähes rakoilusuunnan C suuntainen. Alueelta tehdyn yksityiskohtaisen topografia- ja lineamenttitulkinnan perusteella (Kuivamäki & Kurimo 995) kuitenkin vain heijaste C voidaan suoranaisesti kytkeä rakenteeseen R3. Taulukoiduista rakoilusuunnista (taulukko 8) lähinnä rakoilusuunta A saattaa liittyä rakenteeseen R 3, vaikka sen kaarlesuunta on päinvastainen kuin rakenteen R 3 kaadesuunta. Rakennetulkinnan kannalta merkitsevä rikkonaisuus on todettu retassa KR 0 reikäetäisyysvälillä 56-566 m. Rikkonaisuusvyöhykkeestä mitatut dipmeter-tulokset on esitetty kuvan kohdassa b ja suuntaavalla antennilla mitatut heijasteet on esitetty kuvassa 2 kohdassa b. Mittaustulosten lukuarvot on esitetty taulukoissa 6 ja 7. Kuvan 2 kohdan b perusteella on todennäköistä, että KR0 leikkaa rakennetta R8B, joka aiemmin on tulkittu reiästä KR7 (Saksa et al. 996). Kairausraporttien (Jokinen 994, Jokinen 995) perusteella rakenne R8B on selvästi rikkonaisempi reiässä KR0 kuin reiässä KR 7, mutta tämä selittyy kairaussuunnilla, sillä KR 0: n tapauksessa rakenne lävistetään hyvin vinosti. Rikkonaisuusvyöhykkeestä mitatut VSP-heijastukset (kuva 2 kohta c, taulukko 7) poikkeavat selvästi tutkamittausten tuloksista. Rikkonaisuusvyöhykkeen läheisyydestä mitatut rakoilusuunnat on esitetty kuvan 3 kohdassa b. Rakoilusuunta F sattuu suunnilleen rakenteen asentoon R8B. Rakoilusuunta puolestaan on huomattavan samanasentoinen kuin mitatut VSP-heijasteet, joten ilmeisestikin VSP ja tutkamittaukset tuottavat heijasteet eri rakoiluparvista. Rakenteen R 8B sijasta tutkaheijasteet voivat edustaa myös lineamentin R VLF2 (Saksa et al. 996) indikoiman rakenteen leikkausta reiässä KR0. Selkeää paremmuusjärjestystä näiden rakennevaihtoehtojen kesken ei nykytiedoilla ole tehtävissä. Tulkinnassa on myös tutkittu mahdollisuutta, että rakenne R4 leikkaa reikää KR0. Tutka tai VSP heijasteet eivät tue tätä mahdollisuutta, mutta VPS-mittaukset tuottavat heijasteen (kuva 2 kohta c, taulukko 7) reiän KR 0 jatkeelle reikäetäisyydelle 720 m, joka saattaa viitata siihen, että rakenne R4 alittaa reiän KR 0. Rakosuunta mittausten osalta kuvassa 3 kohdassa b on havainnollistettu rakosuunta D (vrt. myös taulukko 8), joka osoittaa, että suurinpiirein rakenteen R 4 suuntaista rakoilua esiintyy reiän KR 0 loppuosissa, mahdollisesti viitaten rakenteen R 4 läheisyyteen. Samaten suhteellisen
26 laiva-asentoiset dipmeter-mittaustulokset taulukossa 6 antanevat viitteitä rakenteesta R4, vaikka mittaustulokset ovatkin rakennetta R4leikkaavia (kuva kohta b). Taulukko 6. Taulukon 4 perusteella reiän RO-KR 0 merkitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät dipmeter-mittausten tulokset. Kirjaintunnukset A, B, C,... F viittaavat kuvaan. Havainnon syry,ys on ilmoitettu reikäetäisyytenä maan pinnasta. sitetyt kaadesuunnat ovat yhden tai useamman mittauksen keskiarvoja (sarake Ka.). Rikkonaisuusjaksot, joihin mittaustuloksia on verrattu ovat kuten taulukossa 4. Viite Reikä Menetelmä täisyys (m) Kaade CO) Ka. Rikkonaisuus (m) Rakenne A KR0 Dipmeter 57.6 02/7 2 57-63 B KR0 Dipmeter 59.5 245/49 3 57-63 vrt. Tutka c KR0 Dipmeter 58.8 065/56 57-63 vrt.rakoilu D KR0 Dipmeter 562.5 222/29 2 56-566 KR0 Dipmeter 563.8 68/34 2 56-566 F KR0 Dipmeter 564.2 32/69 4 56-566 R8B(?) a) b) KRlO Kuva. Taulukon 4 perusteella reiän RO-KR0 merkitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät dipmeter-mittausten tulokset. Reiän KR 0 yläosan dipmetermittaustulokset on esitetty kuvan kohdissa a, ja dipmetertulokset syvällä reiässä kohdassa b. Mittaustulosten kirjaintunnukset viittaavat taulukkoon 6.
27 Taulukko 7. Taulukkojen 4 ja 5 perusteella reikien RO-KR 0 ja -KR merkitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät suuntaavan tutka-antenni- ja VSP-mittausten tulokset. Tunnukset A, B, C,... N viittaavat kuvaan 2. Heijasteen paikka reiässä on ilmoitettu reikäetäisyytenä maanpinnasta. Rikkonaisuusjaksot, joihin heijasteita on verrattu, ovat kuten taulukkoissa 4 ja 5. Viite Reikä Menetelmä täisyys (m) Kaade e) Heijaste Rikkonaisuus Rakenne (m) A KR0 vrt. Dipmeter B KR0 C* KR0 D* KR0 * KR0 F* KR0 G KR0 H KR0 * KR0 J* KRll K KR L KRll M KRll N KRll Tutka Tutka Tutka Tutka Tutka Tutka VSP VSP VSP VSP VSP VSP VSP VSP 60 66 66 558 563 57 550 560 720 80 260 345 450 560 20/37 Voimakas 080/83 Kohtalainen 340/49 Heikko, epävarma 360/77 Kohtalainen 340/72 Voimakas 340/72 Voimakas 270/6 Heikko 270/50 Heikko 270/25 Voimakas 280/28 Voimakas 80/86 Kohtalainen 80/75 Kohtalainen 98/35 Kohtalainen 032/5 Kohtalainen 57-63 57-63 57-63 56-566 56-566 56-566 56-566 56-566 56-566 4-98 239-257 336-345 443-46 528-543 Rl3(?) R8B/RVLF2 R8B/RVLF2 R8B/RVLF2 vrt.rakoilu vrt.rakoilu R4(?) RVLF3 L2 L2 R4(?) R4 Taulukko 8. Taulukkojen 4 ja 5 perusteella reikien RO-KR0 ja -KR merkitsevän rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät rakoilusuuntamittausten tulokset. Tunnukset A, B, C,... S viittaavat kuvaan 3. Reiän KR0 rakoilun suuntamittaukset perustuvat reikä-tv:n tuloksiin ja reiän KR suuntamittaukset on tehty kairauksen sydännäytteestä. Suuntamittauksen paikka reiässä on ilmoitettu reikäetäisyytenä maanpinnasta. sitetyt kaadesuunnat ovat yhden tai useamman mittauksen keskiarvoja (sarake Ka.). Rikkonaisuusjaksot, joihin heijasteita on verrattu, ovat kuten taulukkoissa 4 ja 5. Viite Reikä Menetelmä täisyys (m) Kaade ( 0 ) Ka. Rikkonaisuus (m) Rakenne A* KR0 reikä-tv 55.6 33/65 57-63 R3(?) B KR0 reikä-tv 56.8 33/68 57-63 C KR0 reikä-tv 57.6 77/68 57-63 vrt. Dipmeter D* F* H J G K L M N 0 p Q KR0 KR0 KR0 KR KR KR KRll KR KR KR KRll KRll KRll KRll reikä-tv reikä-tv reikä-tv sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte sydännäyte 542.9 544. 569.9 44 99.4 99.5 99.7 234 235 235. 347.7 348 443.5 443.6 272/3 259/77 08/49 294/36 26/58 46/54 338/87 35/3 22/69 04/5 37/ 283/83 06/44 329/6 2 2 2 3 2 6 56-566 56-566 56-566 4-98 4-98 4-98 4-98 239-257 239-257 239-257 336-345 336-345 443-46 443-46 R4(?) vrt.tutka R8B RVLF3 vrt. VSP R23(?) R4(?) R4(?) R4 R KR sydännäyte 443.9 38/76 443-46 s KR sydännäyte 444.3 80/57 443-46
28 a) A b) RlOA c) d) Kuva 2. Taulukkojen 4 ja 5 perusteella reikien RO-KR 0 ja -KR merkitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät suuntaavan tutka-antenni- ja V.S'P-mittausten tulokset. Reiässä KR 0 merkitseviksi tulkitut tutkamittaustulokset on esitetty kuvan kohdissaaja b, ja merkitsevät VSP-heijasteet kohdassa c. VSP-mittausten tulokset reiässä KR on esitetty kuvan kohdassa d Heijasteiden kirjainlyhenteet viittaavat taulukkoon 7. Kuva 3 (seuraava sivu). Taulukkojen 4 ja 5 perusteella reikien RO-KR 0 ja -KR merkitseviin rikkonaisuusvyöhykkeisiin liittyvät rakoilusuuntamittausten tulokset. Reiän KR 0 rakoilusuunnat on esitetty kuvan kohdissa aja b, sekä reiän KR rakoilusuunnat kuvan kohdissa c-f. Rakoilusuuntien kirjainlyhenteet viittaavat taulukkoon 8.
29 a) b) c) d) J e) f)
30 4.3 Rikkonaisuuksien rakennetulkinta reiässä KR Reiän KR alkuosaan sijoittuu voimakkaasti rikkoutunut ja rapautunut jakso etäisyysvälille 4-98 m. Tämä rikkonaisuusjakso on tulkittu osin epäkoherentiksi rakoiloksi sekä maanpinnan läheisyydessä tavalliseksi rikkanaisen kiven muuttumiseksi. Kuvan 2 kohdassa d on havainnollistettu rikkonaisuusvyöhykkeestä todettu voimakas laiva-asentoinen VSP-heijaste J, jonka kaarlesuunta on luoteeseen (vrt myös taulukko 7). Rakoilosuuntien tarkastelun perusteella (kuva 3 kohta c) rakoilosuunnat H ja (molemmat 2 kaarlesuuntamittauksen keskiarvoja) tukevat tällaisen laiva-asentoisen rakenteen olemassaoloa. Sekä VSP- että rakomittaukset ovat suunnilleen samassa asennossa kuin reiästä KR5 todettu rakenne R23. Tosin, jos reikä KR leikkaa rakenteen R23, tapahtuu tämä syvemmällä reiässä. Kiinnostava piirre on lisäksi reiän KR läheisyydestä raportoitu R VLF3 lineamentti (Saksa et al. 996), jonka suunta suunnilleen yhtyy havaittuun heijastesuuntaan (kulkusuuntien ero maan pinnassa noin 30 ). täisyysvälin 4-98 m loppuosassa ilmeisestikin on lineamenttiin RVLF3 liittyvä rakenneleikkaus, jonka kaadesuunnaksi ja sijainniksi on nykyisillä tiedoilla tulkittava noudattavan heijastetta J. Seuraava merkittävä rikkonaisuusvyöhyke reiässä KR SIJOittuu reikäetäisyysvälille 239-257 m. Tarkkaan ottaen tämä vyöhyke jakautuu kahteen vettä hyvin johtavaan osaan reikäetäisyyksillä noin 240 m (K 0-5 m/s) ja 256 m (K 5 0-6 m/s). Vyöhykkeistä ylempi on lähinnä rakoillut vyöhyke, mutta alempi vyöhyke on selvästi rikkanainen kvartsijuonien osin täyttämä vyöhyke. Ylempi vyöhyke sattuu rakenteen R23 eteläiselle jatkeelle. Rakenne R23 on aiemmin havaittu reiästä KR5, jossa se osoittaa hyvää vedenjohtavuutta, mutta melko vähäistä rikkonaisuutta, molemmat piirteet kuvaavat myös reikäetäisyydellä 240 m olevan rakenteen ominaisuuksia. Rakoilohavainnot rikkonaisuusvyöhykkeestä 239-257 m ovat kaikki noin 240 m rikkonaisuuden läheisyydestä (kuva 3 kohta d, taulukko 8). Havaitun rakoilun perusteella, huomioonottaen vähäisen rikkonaisuuden, yhteyttä rakenteeseen R23 ei kuitenkaan luultavasti ole, vaan vedenjohtavuudet reiässä KR etäisyydellä 240 m aiheutunevat luode-kaakkoisesta rakenteesta joka yhtyy rakoilosuuntaan L (22 /69 ). Tätä rakenneasentoa tukevat myös alueella tehdyt yksityiskohtaiset lineamenttitulkinnat (Kuivamäki & Kurimo 995). Rikkonaisuusvyöhykkeen 239-257 m syvyydellä 256 m oleva rikkanainen osa on rikkonaisuudesta johtuen vailla rakoilun suuntahavaintoja. Reikäetäisyydeltä 260 m on kuitenkin käytettävissä VSP-heijaste K. Rikkonaisuusvyöhykkeet 288-304 m ja 336-345 m sisältävät niinikään useita vettäjohtavia vyöhykkeitä reikäetäisyyksillä 288 m (K -,2 o- 6 m/s), 298 m (K 2,5 o- 6 rn/s), 302 m (K,3 o- 7 rn/s) ja 336-338 m (K - 3,5 o- 7 rn/s). Ylemmästä 288-304 m jaksosta ei ole käytettävissä rakoilun suuntatietoja eikä geofysiikan heijastehavaintoja. Alemmasta 336-345 m rikkonaisuusjakson lopusta on käytettävissä geofysiikan heijaste L ja välittömästi rikkonaisuusvyöhykkeen alapuolelta joitakin rakoilun suuntatietoja (havainnot N ja 0 taulukossa 8). Kohtalaisen voimakkaiden VSP-heijastert K ja L suuntautuvat jyrkkäkaateisesti etelään (kuva 2 kohta d). VSP-heijasteiden luotettavuus rikkonaisuusvyöhykkeiden asentojen määrittelyssä on usein kyseenalaista, mutta tässä tapauksessa maanpinnan topografiasta tehty lineamenttitulkinta L2 (Saksa et al. 996) näyttää noudattavan suunnilleen samaa