Maankäyttö ja ympäristö Dnro K594/42/2004 31.12.2009 Kuopio Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä Rudus Oy, Siilinjärven kunta Tutkimusraportti no 13/2009
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 1 YLEISTÄ 1 1.1 Lähtöaineisto 2 2 TEHDYT TUTKIMUKSET 2 2.1 Maastokartoitus 2 2.2 Maatutkaluotaus 2 2.3 Räjäytysseisminen luotaus 3 2.4 Maaperäkairaukset, näytteenotto ja havaintoputkien asennus 3 3 TUTKIMUSTULOKSET 3 4 JOHTOPÄÄTÖKSET JA JATKOTUTKIMUSTARPEET 5 LIITTEET Liite 1. Tutkimuskartta 1:7 000 Liite 2. Maatutkaluotausprofiili, linja 175 Liite 3. Seismisten luotauslinjojen profiilit Liite 4. Kairausprofiilit ja havaintoputkikortti
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 1 1 YLEISTÄ Geologian tutkimuskeskuksen Itä-Suomen yksikkö on selvittänyt Siilinjärvi-Maaninka harjujaksolla Repomäen alueen käyttökelpoisuutta sekä soran- että pohjavedenottoon. Työ on tehty Rudus Oy:n ja Siilinjärven kunnan toimeksiannosta. Tutkimusalueen sijainti on esitetty kuvassa 1 ja liitteessä 1. Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti. Siilinjärvi-Maaninka harjujakso, jolla Repomäen tutkimusalue sijaitsee, on ns. saumamuodostuma, joka on kerrostunut jäätikön kielekevirtojen väliseen saumaan muodostuneeseen avoimeen railoon. Kielekevirtojen eriaikainen sulaminen, liike ja sulamisvesivirtojen voimakkuus ovat vaikuttaneet merkittävästi harjujakson syntyyn ja kerrostuneen maa-aineksen laatuun. Repomäen alue on osa Siilinjärven Harjamäestä Maaningan Käärmelahteen jatkuvaa Harjamäki-Käärmelahti vedenhankinnan kannalta tärkeää pohjavesialuetta (0847651, I lk). Alueella on tehty vedenhankintaan liittyviä tutkimuksia 1970-80 luvuilla ja tutkimusalueella sijaitsee tuolloin tutkittu Noron pohjavedenottopaikka. Tuolloiset tutkimukset on tehty ennen maa-ainestenottotoiminnan alkua Noron ottoalueella. Tutkimusalue kuuluu lähes kokonaisuudessaan Maaningan Repomäen harjujensuojelualueeseen. Tutkimusalueella on sekä toiminnassa olevia että vanhoja maa-
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 2 ainestenottoalueita. Suurin maa-ainesalue on Rudus Oy:n omistama Noron ottoalue laajuudeltaan noin 20 ha (kuva 1). 1.1 Lähtöaineisto Tutkimuksen tausta-aineistona on käytetty seuraavia alueella aiemmin tehtyjä maaperä- ja pohjavesitutkimuksia: Maaperätutkimuksia Siilinjärvi-Maaninka harjujaksolla Parkkilantien alueella. Harjualueen osayleiskaavoitus. Geologian tutkimuskeskus. Itä-Suomen yksikkö. Tutkimusraportti 16/2005. 30.12.2005. Pohjavesitutkimuksia Siilinjärvi-Maaninka harjujaksolla Parkkilantien alueella. Harjualueen osayleiskaavoitus. Geologian tutkimuskeskus. Itä-Suomen yksikkö. Tutkimusraportti 17/2005. 30.12.2005. Yhteenveto ja arviointi. Siilinjärvi-Maaninka harjujaksolla Parkkilantien alueella. Harjualueen osayleiskaavoitus. Geologian tutkimuskeskus. Itä-Suomen yksikkö. Tutkimusraportti 2/2006. 10.4.2006. Lisäksi käytettävissä olivat Kuopion seutukunnan maa-ainesselvityksen yhteydessä vuosina 2001-2002 tehtyjen maatutkaluotausten tulokset. Tutkalinjoille ei tehty uudelleen tulkintaa vaan linjoja hyödynnettiin niiltä osin, joilta oli tehty tulkinta maa-aineksen laadusta. 2 TEHDYT TUTKIMUKSET 2.1 Maastokartoitus Alueelle tehtiin maastokatselmus työn tilaajien kanssa 19.8.2009. Maastossa katselmoitiin alueen ottotoimintaa yleisellä tasolla sekä tarkasteltiin tutkimusalueen maasto- ja ympäristöolosuhteita. Alueen geologinen maastokartoitus ja leikkausten sedimentologinen havainnointi tehtiin 27.8.2009. Kartoitusmittauksia ottoalueilla sekä maatutka- ja seismisillä luotauslinjoilla tehtiin VRS-GPS laitteistolla 26.-27.10.2009. 2.2 Maatutkaluotaus Maatutkaluotaus on sähkömagneettinen tutkimusmenetelmä, joka perustuu maankamaraan lähetettyjen radioaaltojen takaisin heijastuvan osan rekisteröintiin. Maatutkaluotauksella saadaan jatkuvaa profiilitietoa maaperän rakenteesta. Menetelmä on parhaimmillaan harjualueilla, jossa sillä saadaan tietoa jopa yli 30 metrin syvyydeltä kallionpinnan korkokuvasta, pohjavedenpinnan tasosta, irtainten maalajien laadusta ja maaperän kerrosten rakenteesta. Tutkimusalueella tehtiin 27.8. ja 2.12.2009 maatutkaluotausta 10 linjalla yhteensä 4,5 km. (liite 1). Luotauksissa käytettiin RAMAC ProEx-maatutkalaitteistoa ja 25 MHz:n antennia. Aineistot tulkittiin 2DQuick ja GeoDoctor ohjelmistoilla. Tulkintaa vaikeutti riittävien referenssikairauspisteiden puute. Linjojen paikannus maastossa tehtiin GPS paikantimella ja linjojen korkeussuhteet mitattiin VRS-GPS -laitteistolla.
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 3 Maatutkaluotauksista on esitetty yksi profiili (linja 175) liitteessä 2. Muilla linjoilla oli tulkittavissa ainoastaan lähellä maanpintaa olevan pohjavedenpinta. Maa-aineksen laadusta ei maatutkaluotauksen perusteella voida antaa arviota. Maatutkaluotauslinjojen huonoon tulkittavuuteen lienee syynä harjulla esiintyvät rauta-mangaanisaostumat, joita voidaan nähdä sekä Noron ottoalueella että sen länsipuoleisella montulla. 2.3 Räjäytysseisminen luotaus Räjäytysseismisessä luotauksessa maaperään aiheutetaan räjäytyksellä täryaalto, jonka etenemisnopeus riippuu maalajista sekä sen tiiveydestä ja kosteudesta. Kalliossa täryaallon nopeus riippuu kivilajista ja sen rikkonaisuudesta. Seismisessä luotauksessa mitataan täryaallon kulkuaikaa räjäytyspisteeltä maahan asennetuille geofoneille. Luotauksen tuloksena saadaan selville maalaji, maapeitteen ja -kerrosten paksuus, pohjavedenpinta ja kallion rikkonaisuus. Yksittäisen luotauslinjan on oltava noin kolminkertainen verrattuna maapeitteen paksuuteen. Räjäytysseismisiä luotauksia tehtiin 12.-13.10.2009 kolmella tutkimuslinjaa S1-S3 (liite 1). Seismisenä laitteistona käytettiin Geometrics StrataVizor NZXP 24-kanavaista laitteistoa ja linjat tulkittiin laitteen omalla ohjelmistolla. Tulkintaa vaikeutti riittävien referenssikairausten puute. Luotauslinjojen pituudet olivat 110 m (S1), 220 m (S3) ja 330 m (S2). Linjojen korkeussuhteet mitattiin VRS-GPS laitteistolla. Linjojen tulkintaprofiilit ja sijainnit on esitetty liitteessä 3. 2.4 Maaperäkairaukset, näytteenotto ja havaintoputkien asennus Maaperäkairaukset ja havaintoputkiasennus tehtiin Destian GM 200 kairauskalustolla. Kairauspisteiden sijainti on esitetty liitteessä 1. Kairausprofiilit ja havaintoputkikortti ovat liitteessä 4. Kairauksilla pyrittiin selvittämään alueen maaperän kerrosrakennetta ja laatua sekä pohjavedenpinnan tasoa. Kairausten yhteydessä otettiin kairauspisteestä GM1 maanäytteet vallitsevista maakerroksista. Kairauspisteestä GM2 näytteenotto tehtiin jatkuvana näytteenottona ja näytteet toimitettiin Rudus Oy:lle analysoitavaksi. Kairauspisteeseen GM1 asennettiin pohjaveden havaintoputki. Kairaukset eivät ulottuneet kallionpintaan, mutta kairausten maaperätietoja hyödynnettiin maatutka- ja räjäytysseismisten luotausten tulkinnassa. Tehtyjä tulkintoja on mahdollista tarkentaa myöhemmin, mikäli linjoille saadaan lisää (kallionpintaan) ulottuvia kairauspisteitä. 3 TUTKIMUSTULOKSET Repomäen tutkimusaluetta luonnehtivat korkeat harjuselänteet ja niiden väliset suppamaastot. Korkeimmat kohdat ovat kahden ottoalueen välinen selänne ja Lintumäen selänne, joiden korkeustaso on +145 m mpy. Näiden mäkien välissä on suppajono, jossa myös Syvälampi sijaitsee. Suppajonossa maanpinta on tasolla +90 +95 m mpy. Suppajonon pohjoispuoleinen alue on pienempien suppien muodostamaa kenttä, jossa syvimpien suppien pohja on tasolla
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 4 +115 +120 m mpy. Suppien ja mäkien luonnehtiman tutkimusalueen eteläpuoli on tasaista harjun lievealuetta, missä maanpinta on tasolla + 115 + 120 m mpy. Kallionpinnan taso vaihtelee tutkimusten mukaan Repomäen alueella voimakkaasti. Myös koko Siilinjärvi-Maaninka harjujakson alueella kallionpinnan tasossa on (aiempien) tutkimusten mukaan suuria vaihteluja. Noron ottoalueen länsiosassa kallionpinta on paljastuneena tasolla noin +100 m mpy. Tästä kalliopaljastumasta noin 400 metriä luoteeseen sijaitsevassa havaintoputkessa GM1 kallionpinta on yli 50 metriä alemmalla tasolla. Seismisten luotaustulosten perusteella kalliopinta on tutkimusalueella tasolla +50 +100 m mpy. Seismisillä tutkimuslinjoilla S2 ja S3 tulkittiin olevan myös rikkonaista kalliota. Maatutkaluotauslinjoilla ei kallionpinta ollut tulkittavissa, koska menetelmän syvyysulottuvuus on käytännössä 30-40 m. Repomäen tutkimusalue sijaitsee harjualueella, missä maaperä on vaihtelevasti hiekkaa ja soraa. Alueen maapeitteiden paksuus on noin 50-60 metriä. Tutkimusten perusteella karkein ja soravaltaisin alue sijaitsee Noron ottoalueen luoteispuoleisessa suppajonossa. Supan pohjalle tehdyssä kairauspisteessä GM1 maa-aines on pintaosista soravaltaista muuttuen hiekkavaltaiseksi noin 22 metrin syvyydellä. Kairaus lopetettiin 42 metrin syvyydellä maanpinnasta, missä maa-aines oli uudelleen soravaltaista. Suppajonon eteläpuoleiseen selänteeseen tehdyssä kairauspisteessä GM2 maa-aines vaikutti kairausten aikana kairaajan toimesta tehtyjen havaintojen perusteella hiekkavaltaiselta. Syvyyksillä 16-17 metriä ja 44-46 metriä maanpinnasta maa-aines oli soravaltaisempaa. Kuitenkin jatkuvan näytteenoton ja Rudus Oy:n tekemien rakeisuusanalyysien perusteella pisteen GM2 maa-aines osoittautui olevan pääosin hyvälaatuista soraa sekä karkeaa hiekkaa. Kairauspisteellä GM2, eikä vastaavalla seismisellä linjalla S1 kyetty erottamaan pohjavesipintaa ja kallioperän taso vaikuttaa olevan selänteen alueella suppa-alueella havaitun alueen pohjavesipinnan tasossa (noin +88-89 m mpy). Räjäytysseismisillä luotauslinjoilla oli tulkittavissa kaksi eri nopeuksista maaperäkerrosta. Pintaosissa maalajin seisminen nopeus oli 350-400 m/s, mikä tarkoittaa hiekkavaltaista maaainesta. Syvemmällä maaperän seisminen nopeus kasvaa 600-800 m/s, mikä osoittaa maaaineksen muuttumista karkeammaksi, jopa soravaltaiseksi. Linjoilla S2 ja S3 pohjaveden pinnan alapuolella seisminen nopeus oli 1800 m/s, mikä osoittaa pohjaveden pinnan alapuolisen maa-aineksen olevan soravaltaista. Kairauspisteeseen GM1 asennetussa pohjaveden havaintoputkessa vesipinta on 2,93 metrin syvyydellä maanpinnasta eli pohjavedenpinta on havaintoputkessa noin tasolla +87 +88 m mpy. Vesipinta on havainnoitu kairausten yhteydessä eikä havaintoputken korkeustasoa ole mitattu tämän tutkimuksen yhteydessä. Kairauspisteen länsipuoleisessa suppaan syntyneessä Syvälammessa vesipinta on tasolla +89,3 m mpy. Syvälammen itärannalla on rautainen havaintoputki, jossa vesipinta on tasolla +91,92 m mpy (mitattu kesällä 2009, Rudus Oy). Elokuussa tehdyistä maatutkaluotauksista voidaan tulkita pohjavedenpinta, joka on tutkimusalueella noin tasolla +89 +90 m mpy. Myös seismisten luotausten tulkinnan mukaan pohjavesi on noin tasolla +90 m mpy. Ottoalueiden välisellä selänteellä kallionpinta on kairauksen eikä seismisen luotauksen perusteella korkeammalla kuin alueen pohjaveden pinnan taso. Pohjavesipinnan alapuoleinen maa-aines on tehdyn kairauksen perusteella erittäin hyvin vettä johtavaa soraa ja karkeaa hiekkaa vähintään 40 metrin paksuudelta, joten pohjavesivyöhykkeen paksuus on merkittävä. Tämän vettä hyvin johtavan kerroksen laajuudesta ei kuitenkaan ole varmaa tietoa, koska havainto perustuu vain yhteen kairaukseen. Toisaalta
Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä 5 vuoden 1980 pohjavesitutkimusten yhteydessä GM1 pisteen alueelta koepumpattiin pohjavettä kolmen kuukauden ajan keskimäärin 2300 m 3 /d teholla ja pohjavedenpinta laski pisteessä vain noin 0,8 m eikä pohjaveden laadussa tapahtunut muutoksia. Em. koepumppaustulokset kuvastavat erinomaisia pohjaveden virtausolosuhteita sekä laajaa pohjavesivyöhykettä alueella. 4 JOHTOPÄÄTÖKSET JA JATKOTUTKIMUSTARPEET Pohjavedet tutkimusalueella ja laajalti koko harjujaksolla virtaavat pääasiallisesti harjun pituussuunnassa idästä länteen kohti pohjavesien luontaista purkautumisaluetta Käärmelahtea. Aikoinaan tutkittu pohjavedenottopaikka (Noron ottoalueen länsipuolella) sijaitsee tutkimusalueella. Noron laajan ottoalueen mahdollinen vaikutus tutkimusalueen pohjaveden laatuun tulee selviämään uudesta havaintoputkesta otettavilla pohjavesinäytteillä, sillä käytännössä havaintoputken lähivaluma-alue (itään) on kokonaisuudessaan avonaista ja pääosin jälkihoitamatonta maa-ainesten ottoaluetta. Tehtyjen tutkimusten perusteella Repomäen alueelta, vanhojen maa-ainesten ottoalueiden väliseltä selänteeltä, käyttöön saatava aines on soraa ja karkeaa hiekkaa. Selänteen molemmin puolin olevissa leikkauksissa materiaali on soravaltaista. Siten maa-aineksen laadun ja määrän perusteella nyt tutkittu Repomäen esiintymä on kiviaineskäytön kannalta merkittävä alue. Selänteeltä tapahtuvalle maisemointiluonteiselle maa-ainestenotolle ei vaikuttaisi olevan esteitä alueen maaperä- ja pohjavesiolosuhteiden suhteen, mikäli ottotoiminnassa jätetään riittävä suojakerros (mahdollisen) pohjaveden pinnan yläpuolelle. Ottamistoiminnan vaikutus Noron tutkittuun pohjavedenottoalueeseen jäänee merkityksettömäksi jo olemassa olevien ottoalueiden vuoksi. Koska alue on jo laaja-alaisesti maa-ainesottotoiminnassa, ei laajentuvasta ottotoiminnasta aiheudu kauniin maisemakuvan turmeltumista. Mahdollisen ottotoiminnan päätyttyä vanhat ottoalueet on kuitenkin syytä maisemoida alueen suppamaastoon sopivaksi maisemakokonaisuudeksi. Maa-ainestenotto ko. alueelta (harjujensuojeluohjelma) edellyttänee kuitenkin erittäin vaativan tason suunnittelua (YM, Ympäristöhallinnon ohjeita 1/2009) sekä asianmukaisesti järjestettyä pohjavesitarkkailua. Siilinjärvi-Maaninka harjujakso on merkittävä pohjavesialue, mutta sen maankäytölle on pohjaveden suojelun ja käytön lisäksi muitakin paineita. Kaikkien toimintojen yhteensovittamisen vuoksi olisi syytä selvittää koko laajan harjujakson geologista ja hydrogeologista rakennetta. Harjualueen rakennemalli voidaan laatia geologisen ja sedimentologisen kartoituksen, kairausten, havaintoputkiasennusten ja geofysikaalisten tutkimusten tulosten perusteella. Tuloksena syntyy harjun 3D -rakennemalli, jonka perusteella voidaan arvioida mm. pohjavesivaraston laajuutta ja yhtenäisyyttä, pohjaveden virtauskuvaa, maaperän laatua ja kallionpinnan korkeusasemaa. Tutkimustuloksia voidaan hyödyntää mm. tausta-aineistona kaavoitukselle, vedenhankinnan suunnittelulle, pohjaveden suojelulle sekä pohjaveden virtausmallin laatimiseen. Kuopiossa 31.12.2009 Anu Eskelinen geologi
LIITE 1 3522500 3523000 3523500 3524000 3524500 3525000 Heikinmäki Repomäki 6999000 120 6999000 Lintumäki Puuronsilmä Syvälampi GM1 Heinälampi 89.3 103 GM2 6998500 Noron ottoalue 6998500 Kellarilampi 6998000 Maa-aines- ja pohjavesitutkimukset Repomäellä Tutkimuskartta Pistekangas 120 6998000 Kairauspiste Pohjaveden havaintoputki Räjäytysseisminen tutkimuslinja Maatutkaluotauslinja 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 km mittakaava 1:7 000 Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro 13/MLL/2009 3522500 3523000 3523500 3524000 3524500 3525000
LIITE 2 Maatutkalinja 175 tutkaussuunta lännestä itään maanpinta Gm1 pohjavedenpinta tasolla +89...+90 m mpy sora hiekka sora
LIITE 3
MITTAUS- JA ASENNUSKORTTI Geopalvelut Projekti: Putken numero: Asiakkaan viite: Puhelin: Repomäen maaperätut GM1 GTK / J Hyvärinen Kairakone: 283710 HAVAINNOT Asentaja: Tapani Vornanen Syvyys putken Pohjavesipinnan taso Pvm. Puhelin: 0400-260879 päästä Asennus päivä: 13.11.2009 ######## 4.03-2.93 Huom. Koordinaatit: Koordinaattijärjestelmä: X: 6998637 Y: 3524062.000 Z: 0.000 TASOTIEDOT JA RAKENNE Putken yläpään taso: 1.10 Siivilän alapään taso: -39.40 Putkimateriaali: PEH60 Putken halkaisija, mm: 60.00 Siivilän rako, mm: Vandaaliputken materiaali: 0.03 Fe89 Jatkoputken pituus: 2.50 Siivilän pituus: 38.00 Kokonaispituus: 40.50 Wmax = -2.93 Wmin = -2.93 Putki maanpinnasta: 1.10 Maalajit Syvyys [m] Maalaji Putken kuva/sijainti Jatkoputken pituus: 2.5 0-22 Sr Siivilän pituus: 38.0 22-28.3 KHk Huomautukset 28.3-40.3 Hk 40.3-42 Sr Lukittava suojputki + lukko Toimivuustesti 1min 1.10 3min 0.00 5min -39.40 10min 0.00 Maalajit ovat aistinvaraisia Destia Oy Y-tunnus 2163026-3 Geotutkimus Osoite E-mail Puhelin Fax Ollakantie 2, 90440 Kempele Kari.Narva@destia.fi 0400 197 261 +358 20 444 7282