GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Väli-Suomen aluetoimisto M19/2441/2000/2 /10 8.8.2000 Jarmo Nikander MALMITUTKIMUKSET RAAHEN JA PATTIJOEN KUNTIEN ALUEILLA KARTTA- LEHDELLÄ 2441 08, VUOSINA 1994-1996.
2 SISÄLLYSLUETTELO TUTKIMUSALUEEN SIJAINTI... 3 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET... 4 TUTKIMUSTEN PERUSTEET... 6 SUORITETUT TUTKIMUKSET... 6 Geofysikaaliset mittaukset... 6 Syväkairaukset ja POKA-kairaukset... 6 KAIRAREIKIEN JA KIVILAJIEN KUVAUS... 7 RAKENNEGEOLOGIAA JA STRATIGRAFIAA... 12 LYIJYISOTOOPEISTA... 13 Ryhmä 1568 Ma... 13 Hiekkakivet... 14 YHTEENVETO... 14 KIRJALLISUUS... 15 LIITTEET... 16 LIITTYY... 17
3 TUTKIMUSALUEEN SIJAINTI Tutkimusalue sijaitsee Raahen ja Pattijoen kuntien alueilla, niiden keskustojen tuntumassa, välittömästi Ouluun vievän valtatie 8 kaakkoispuolella (kuva 1).
4 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Geologinen tutkimuslaitos teki malmitutkimuksia Pattijoella ja Raahessa vuosina 1953-1956. Tutkimukset käynnisti korkealentogeofysikaalisissa mittauksissa esiintullut laaja magneettinen ja sähköinen anomalia. Alueella tehtiin kallioperäkartoitusta, lohkare-etsintää ja geofysikaalisia maastomittauksia. Geofysikaaliselta anomalia-alueelta ei löytynyt yhtään kalliopaljastumaa. Anomalia-alueen, 1 km x 4 km, malmimahdollisuuksien selvittämiseksi kairattiin 14 syväkairausreikää. Tutkimuksia ovat raportoineet Pehkonen 1953 ja Veltheim 1953, 1954 ja 1956. Vuodenvaihteessa 1978-1979 Outokumpu Oy kairasi anomalia-alueen SW-osaan 5 syväkairausreikää. Tutkimusten tuloksena paikannettiin NE-SW-suuntainen noin 4 km pitkä suprakrustisten kivilajien muodostuma (kuva 2). Koillisosassa se on noin 1 km ja lounaisosassa noin 0.5 km leveä. Vyöhyke rajoittuu sekä NW- että SE-reunaltaan keskirakeiseen suonikkaaseen kiillegneissiin. Itse vyöhyke koostuu hyvin hienorakeisista kiilleliuskeista, silttikivistä, karbonaattikivistä, karsista ja cherteistä, jotka ovat usein hyvin hienorakeisen grafiitin värjäämiä. Sedimenttien keskellä on paksu kerros emäksistä laavaa, josta osa on voimakkaasti hydrotermisesti muuttunutta. Vyöhykkeessä on myös intrusiivisia kivilajeja kuten gabroa, dioriittia ja monzodioriittia. Noin 0.5 km vyöhykkeen NW-puolelle laajaan gravimetriseen maksimiin kairattu reikä lävisti emäksisiä vulkaniitteja. Vyöhykkeen SE-reunassa on noin 90 m paksu sulfidimineralisaatio silttikivissä, karsikivissä ja karbonaattikivissä. Päämalmimineraalit ovat magneettikiisu ja/tai rikkikiisu, jotka esiintyvät hienorakeisena pirotteena ja breksiana. Niiden määrä vaihtelee vähäisestä kohtalaiseen, mutta toisinaan niitä on hyvinkin runsaasti, jopa lähes kompakteina raitoina. Kuparikiisua ja sinkkivälkettä on vaihtelevasti heikkona pirotteena. Mangaanimineraalia, alabandiittia, on joissakin kerroksissa heikkona pirotteena. Geologian tutkimuskeskuksen vanhojen kairaustulosten mukaan mineralisaatiosta voidaan erottaa noin 40 m leveä ja 1300 m pitkä vyöhyke, jossa sinkkiä on noin 0.4 %, kuparia 0.1 %, rikkiä 11 % ja mangaanioksidia 5 %. Parhaissa 3 m pitkissä analyysinäytteissä on sinkkiä noin 0.9 %, kuparia 0.2 %, rikkiä 18 %, hopeaa 28 ppm ja mangaanioksidia 13 %. Suprakrustisen kivilajivyöhykkeen NW-reunassa on runsaasti karbonaattikiviä. Paksuimmillaan karbonaattikiveä on 70 m. Osa karbonaattikivistä on kalsiittivaltaisia ja osa dolomiittivaltaisia. Niissä on epäpuhtauksina silikaattimineraaleja, sulfideja ja grafiittia, jotka tekevät niistä käyttökelvottomia (Puustinen 1973). Nykänen (1959) kuvaa Raahen-Paavolan kallioperäkartan selityksessään hyvin säilyneitä vulkaanisia ja sedimenttisiä kiviä Saloisten ja Pattijoen alueilta ja nimittää niiden esiintymisaluetta Saloisten-Pattijoen vyöhykkeeksi. Nykäsen mukaan Saloisissa on hyvin hienorakeisten fylliittisten kivien lisäksi runsaasti hieman karkeampaa grauvakkaa ja siinä paksuja grauvakkakonglomeraattikerroksia. Sedimenttien joukossa ja Raahen länsipuolella on runsaasti diabaasimaista plagioklaasiporfyriittiä, jota mikrokliinigraniitti breksioi.
5
6 TUTKIMUSTEN PERUSTEET Osana GTK:n Väli-Suomen aluetoimiston Vihanti-Pyhäsalmi-hankkeen kallioperä- ja malmitutkimuksia tutkittiin Pattijoen ja Raahen kairasydämiä ja perehdyttiin aikaisempiin tutkimuksiin. Alueen suprakrustiset kivilajit ovat poikkeuksellisen hienorakeisia, niiden deformaatio on vähäistä ja niissä on nähtävissä primäärisiä sedimenttirakenteita ja vulkaanisia rakenteita.tämä kivilajiassosiaatio nimettiin Pattijoen muodostumaksi. Silttikivessä oleva sinkkimalmiutuma on huomattavan suuri ja se poikkeaa muista Suomen malmiutumista ja malmeista. Kairareiästä Ptj-2 vuonna 1994 otetun lyijyhohdenäytteen isotooppitutkimukset osoittivat, että alkuperäinen lyijy on selvästi poikennut Vihanti-Pyhäsalmivyöhykkeelle tyypillisen lyijyn koostumuksesta. Lyijyn malli-iäksi saatiin 1568 Ma. Havainnot antoivat aiheen pohtia Pattijoen muodostuman rinnastamista Gothian orogenian, 1750-1550 Ma, ikäisiin muodostumiin Etelä- Ruotsissa ja -Norjassa. Malmigeologisesti innostavinta on verrata Pattijoen muodostumaa Kanadan ja Australian Gothian orogenian ikäisiin muodostumiin ja niihin liittyviin suuriin sedimenttisiin (sedex) sinkki-lyijy-kuparimalmeihin kuten Sullivan, McArthur River ja Mount Isa. Raahen ja Pattijoen kuntien asutus peittää nykyisin valtaosan Pattijoen muodostumasta ja estää siten maastotyöskentelyn. Rakentamatonta aluetta oli kuitenkin riittävästi harjoitusraviradan ympäristössä Geologisen tutkimuslaitoksen ja Outokumpu Oy:n kairauskohteiden välillä Tämä alue valittiin uudeksi tutkimuskohteeksi, jonka geologiaa ja malmimahdollisuuksia päätettiin selvittää. SUORITETUT TUTKIMUKSET Geofysikaaliset mittaukset Vuonna 1995 tehtiin 1 km 2 alueella magneettisia, slingram- ja SP-mittauksia. Syväkairaukset ja POKA-kairaukset Mittaustulosten ja aikaisempien tutkimustulosten perusteella määritettiin syväkairausreikien ja POKA-reikien paikat. Marraskuussa 1995 kairattiin GTK:n kevyellä kairausyksiköllä (POKA) 5 reikää, R 330-334, SPja slingram-anomalioiden aiheuttajien selvittämiseksi ( taulukko 1, kuva 1). Joulukuussa 1995 Geotek Oy urakoi 2 syväkairausreikää, R 335 ja R 336. Rei'illä tutkittiin niinikään SP- ja slingram-anomalioiden aiheuttajia ( taulukko 1, kuva 1).
reikä x y suunta/kalt maata pituus R 330 7175.976 2526.031 360/90 11.60 21.50 R 331 7175.992 2526.046 360/90 10.00 20.50 R 332 7175.998 2526.055 225/45 14.90 46.50 R 333 7175.936 2526.179 225/45 16.10 45.70 R 334 7175.555 2525.717 315/45 12.00 23.40 R 335 7175.610 2525.555 315/45 17.10 199.50 R 336 7176.059 2526.098 315/45 16.00 150.50 Taulukko 1. Kairausreikätiedot. 7 Yhteensä 97.70 507.60 m KAIRAREIKIEN JA KIVILAJIEN KUVAUS R 330 Koko reikä on hienorakeista sarvivälkepitoista amfiboliittia, joka on pintaosiltaan rapautunutta. R 331 Koko reikä on hienorakeista homogeenista monzodioriittia, joka on rapautunut pinnasta aina 9 m syvyyteen. Kiven päämineraalit ovat serisiittiytynyt plagioklaasi, vihreä biotiitti, kalimaasälpä ja sarvivälke. Aksessorisina mineraaleina ovat kvartsi ja apatiitti. Rikkikiisua on heikkona pirotteena. Rikkikiisussa on toisinaan vähän borniittia ja siinä digeniittilamelleja. R 332 Reikä alkaa keskirakeisella homogeenisella dioriitilla, jonka päämineraalit ovat sarvivälke ja plagioklaasi. Vaalean vihreä, heikosti pleokroinen sarvivälke esiintyy myös muita suurempina liistakkeina. Kivessä ei ole sulfideja, eikä oksideja. Dioriitin jälkeen on hyvin hienorakeista amfiboliittia, jonka yläkontakti on voimakkaasti hiertynyt. Kiven päämineraalit ovat sarvivälke, kvartsi ja plagioklaasi. Amfiboliitissa on heikko magneettikiisupirote, jossa on sulkeumina kuparikiisua. Amfiboliitin alapuolella on kahden metrin lävistys hyvin hienorakeista silttikiveä. Kivi koostuu hienorakeisesta kvartsista ja deformaation jälkeen syntyneistä tremoliittiporfyroblasteista. Grafiittia on kohtalaisesti hienorakeisina suomuina. Malmimineraaleista rikkikiisua on kohtalaisena pirotteena ja breksiaraitoina. Sinkkivälkettä on satunnaisina rakeina. Ilmeniitti esiintyy heikkona pirotteena. Reikä päättyy diopsidikarteen, joka on raitaista ja heterogeenista. Diopsidikarren päämineraalit ovat diopsidi, karbonaatti, plagioklaasi ja flogobiitti. Kivessä on arpeutunutta breksiaa. Malmimineraaleista rikkikiisua on heikkona pirotteena ja sinkkivälkettä on muutamia rakeita. R 333
8 Koko reikä on hienorakeista amfiboliittia. Sen päämineraalit ovat sarvivälke, plagioklaasi ja kvartsi. Reikä menee lähes pitkin liuskeisuutta, jonka suuntaisesti kivi on myös hiertynyttä. R 334 Reikä on hienorakeista amfiboliittia, jonka päämineraaleina on serisiittiytynyt plagioklaasi, sälöinen sarvivälke ja kvartsi. Kuparikiisua on mitättöminä hippuina. Magnetiittia ja ilmeniittiä on sarvivälkkeen muuttumistuloksina. R 335 Kairareiän alusta syvyydelle 34.20 m on hieno-keskirakeista suonittunutta kiillegneissiä, jossa on kapeita hienorakeisia emäksisiä juonia. Tämän jälkeen syvyydelle 36.70 m on kiillegneissimuodostumaan kuuluva hienorakeinen emäksinen juoni, jonka kontaktit ovat terävät. Juonessa on välillä 36.00-36.20 m voimakas myloniittinen ruhje. Tämä tulkittiin ylityöntöpinnaksi, jota pitkin kiillegneissi on liukunut sitä oletettavasti nuoremman Pattijoen-Raahen kivilajimuodostuman päälle. Syvyysvälillä 36.70-37.50 m on Pattijoen-Raahen muodostuman silttikiveä, jossa on ohuiden sulfidipitoisten hiertopintojen rajaamia hiertopoimuja. Tämän jälkeen on syvyydelle 39.10 m kiillegneissimuodostumaan kuuluva voimakkaasti hiertynyt emäksinen juoni, jossa on pieni silttikivipoimun pää. Emäksisen juonen kontaktit ovat terävät. Emäksisen juonen jälkeen kairareiässä on syvyydeltä 39.10 m alkaen vain Pattijoen muodostuman sedimenttikiviä, jotka alkavat silttikivellä, jonka yläkontaktissa on hiertopoimu. Silttikiveä on syvyydelle 44.90 m saakka. Silttikiven jälkeen on syvyydelle 94.60 m vuorokerroksina diopsidikiveä, diopsiditremoliittikiveä ja karbonaattikiveä. Välillä 94.60-101.80 m on silttikivikonglomeraattia ja silttikiveä, jossa on load cast-rakennetta ja eroosiokouruja, joista topin suunnan on määritetty olevan ylöspäin. Välillä 101.80-143.60 m on vuorokerroksina karbonaattikiveä, diopsidi-tremoliittikartta ja silttikiveä. Seuraavaksi on 2.7 m karbonaattikivikonglomeraattia, jonka jälkeen on 4.4 m cherttiä ja toinen 7.0 m pitkä lävistys karbonaattikivikonglomeraattia. Välillä 157.70-187.70 m on silttikiveä ja karbonaattikivivälikerroksia. Reiän loppuun syvyydelle 199.50 m on kerroksellista, osin laminaarista silttikiveä, jossa on runsaasti täysin serisiittiytynyttä chiastoliittia.. Kiillegneissi Kivi on hieno-keskirakeista suonigneissiä. Sen päämineraalit ovat kvartsi, plagioklaasi, biotiitti ja muskoviitti/serisiitti, joka on kalimaasälvän muuttumistulosta. Rikkikiisua ja kuparikiisua on pieninä rakeina ja rakosilauksina. Magnetiittia on vähän pieninä rakeina. Liitteessä 1 on mikroskooppikuva kiillegneissistä.
9 Emäksiset juonet Kiillegneississä olevia emäksisiä juonia on kahta eri tyyppiä. Toinen on hienorakeista ja homogeenista, jossa on paikoin hieman suonitusta. Päämineraalit ovat plagioklaasi, kvartsi, biotiitti ja sarvivälke. Plagioklaasia ja kvartsia on kahta eri generaatiota. Heikkona pirotteena on rikkikiisua, joka on muuttumassa vesikiisuksi. Toinen juonityyppi on hienorakeista ja sen päämineraalit ovat sarvivälke, biotiitti, plagioklaasi ja kvartsi. Magneettikiisua on kohtalaisesti hienorakeisena pirotteena. Magneettikiisussa on pentlandiittia hyvin pieninä suotautumina. Pattijoen muodostuman kontaktissa olevat emäksiset juonet ovat voimakkaasti hiertyneitä. Silttikivi Silttikivi on hyvin hienorakeinen, raekoko alle 0.05 mm, epämääräisesti raitainen, kerroksellinen ja usein se sisältää kivilajipalloja. Grafiitti värjää kiven tumman harmaaksi, jopa lähes mustaksi. Kiven mineraalikoostumus vaihtelee runsaasti. Kivi koostuu kapeista kerroksista joissa on seuraavia mineraalikoostumuksia: 1. plagioklaasi, kvartsi, sarvivälke, flogobiitti, grafiitti ja rikkikiisu. 2. kvartsi, flogobiitti, tremoliitti, plagioklaasi ja rikkikiisu. Toisinaan kivi koostuu vain kvartsista, rikkikiisusta ja tremoliitista. Silttikiveksi on nimitetty myös kiveä, jossa halkaisijaltaan noin 2 mm olevat hienorakeisesta kvartsista koostuvat kappaleet uivat runsaassa magneettikiisugrafiittipirotteessa. Silttikiven kivilajipalloista useimmat ovat itse silttikiveä, lisäksi on cherttiä, rikkikiisuklasteja ja magneettikiisuklasteja Rikkikiisun ja magneettikiisun lisäksi silttikivessä on muina malmimineraaleina hyvin vähän kuparikiisua sekä sinkkivälkettä. Liitteessä 2 on vasemmalla cherttiraitainen silttikivi ja siinä load cast-rakenne. Oikealla on silttikivikonglomeraatti. Liitteessä 4 on vasemmalla kerroksellista silttikiveä. Liitteessä 5 on mikroskooppikuva silttikivestä, jossa on rikkikiisuklasti ja krenulaatio. Chiastoliittisilttikivi Chiastoliittisilttikivi on hienorakeista, kauniisti kerroksellista, jopa laminaarisesti kerrallista. Kiven päämineraalit ovat kvartsi, serisiitti, grafiitti, rikkikiisu ja magneettikiisu sekä andalusiitti, joka on muuttunut kokonaan serisiitiksi, chiastoliitiksi. Sinkkivälkettä on vähän hienorakeisena pirotteena. Muut mineraalit ovat hyvin hienorakeisia, paitsi chiastoliitti, joka esiintyy jopa 5 mm pitkinä porfyroblasteina. Niissä on grafiittisulkeumien aiheuttama Maltan risti- rakenne. Chiastoliittiporfyroblastit ovat syöpyneitä ja ne ovat eri asennoissa kerroksellisuuteen ja liuskeisuuteen nähden. Ne ovat deformaation jälkeen syntyneitä porfyroblasteja. Liitteessä 6 on mikroskooppikuva chiastoliittisilttikivestä. Silttikivikonglomeraatti Konglomeraatin kivilajipallot ovat enimmäkseen melko teräväsärmäisiä ja halkaisijaltaan alle 1 cm. Hienorakeisen silttisen väliaineksen mineraalit ovat kvartsi, maasälpä, rikkikiisu, magneettikiisu, tremoliitti, serisiitti ja titaniitti. Kuparikiisua ja sinkkivälkettä on muutamia rakeita. Konglomeraatin palloina on silttikiveä, plagioklaasiporfyriittiä, jonka liistakkeista osa on
10 kvartsia, karbonaattikiveä, cherttiä, magneettikiisua ja rikkikiisua. Kivessä on myös ohuita homogeenisia silttikivikerroksia. Liitteessä 2 on oikealla silttikivikonglomeraattia. Liitteessä 3 on mikroskooppikuva silttikivikonglomeraatista. Diopsidikivi Diopsidikivi on tumman harmaa, keskirakeinen ja melko homogeeninen. Kiven ainoa päämineraali on diopsidi. Tämän lisäksi on vähän plagioklaasia, tremoliittia, kvartsia ja grafiittia, jota voi olla melko runsaastikin. Magneettikiisua ja rikkikiisua on toisinaan runsaanakin pirotteena. Sinkkivälkettä ja kuparikiisua on vain satunnaisina rakeina. Diopsidi-tremoliittikarsi Diopsidi-tremoliittikarren päämineraalit ovat diopsidi, tremoliitti ja kvartsi, sekä grafiitti, joka värjää kiven tummaksi. Aksessorisina mineraaleina on plagioklaasia ja karbonaattia. Kivessä on yleisesti cherttiraitoja ja -kappaleita. Cherttiraitojen ympärillä kiven päämineraalit ovat kvartsi, kalimaasälpä, tremoliitti, grafiitti ja magneettikiisu. Diopsidi-tremoliittikarressa on magneettikiisua runsaana pirotteena ja rikkikiisua heikkona pirotteena. Sinkkivälkettä ja kuparikiisua on vain satunnaisina rakeina. Karbonaattikivi Karbonaattikivi voi koostua pelkästä karbonaatista, mutta usein muina päämineraaleina on vähän kloriittia, tremoliittia ja diopsidia. Grafiittia on joissakin kerroksissa runsaastikin, jolloin kivi on tumman harmaata. Magneettikiisua on yleisesti hienorakeisena pirotteena ja toisinaan myös rikkikiisua. Karbonaattikivelle ovat tyypillisiä kloriitti-serisiitti-opaakki-karbonaattilaikut, joiden ympärillä on toisinaan karkearakeinen karbonaattikehä. Lisäksi varsin yleisiä ovat liukenemisrakenteiksi tulkitut mutkittelevat putkimaiset muodostumat. Putkien halkaisija on enimmillään n. 1 cm. Putken sisus koostuu värittömästä kloriitista, jossa on vähän karbonaattia ja serisiittiä. Putkien reunat varjää tummiksi hienorakeinen magneettikiisu-grafiitipirote. Liitteessä 7 on mikroskooppikuva laikukkaasta karbonaattikivestä. Liitteessä 4 on oikealla liukenemisrakenteista karbonaattikiveä. Liitteessä 8 on mikroskooppikuva liukenemisrakenteesta karbonaattikivessä. Karbonaattikivikonglomeraatti Karbonaattikivikonglomeraatin väliaines on hienorakeista vaaleaa karbonaattia. Kivilajipalloina on karbonaattikiveä, diopsidi-tremoliittikartta, serisiittiliusketta ja grafiittista silttikiveä sekä kloriittipalloja. Kivilajipalloissa on magneettikiisua hienorakeisena pirotteena.
11 Chertti Chertiksi on kutsuttu muissa kivilajeissa, erityisesti silttikivessä olevia kapeita hienorakeisesta kvartsista koostuvia kerroksia ja raitoja. Niissä grafiittipölyn reunustamat, eri raekokoa olevat kvartsiraidat muodostavat saostumisrakenteiksi tulkittuja kuvioita. Cherttiä on myös konglomeraattien palloina. Chertissä ei ole muita malmimineraaleja, kuin vähän rikkikiisua. Liitteissä 9 ja 10 on mikroskooppikuvia chertistä. R 336 Reikä koostuu emäksisestä laavasta, gabrosta ja dioriitista, sekä ohuesta cherttikerroksesta. Pääkivilaji on emäksinen laava, jonka primäärit laavarakenteet ja hydrotermisen metamor- foosin synnyttämät rakenteet ovat hyvin säilyneitä. Gabroa on jopa 29 m pitkänä lävistyksenä. Kivi on lähes suuntautumatonta ja sen kontaktit ovat terävät. Kontaktien läheisyydessä kivi on hiertynyttä. Gabro esiintyy leikkaavina juonina. Cherttiä on 0.8 m pitkä lävistys. Sen molemmin puolin on emäksistä laavabreksiaa. Emäksistä laavaa on lähes 10 m paksu kerros, jota leikkaa 6 m leveä gabrojuoni. Gabro Gabro on keski-hienorakeista ja lähes suuntautumatonta. Sen päämineraalit ovat sarvivälke ja plagioklaasi. Aksessoreina on apatiittia ja runsaasti titaniittia. Sarvivälke esiintyy joko liistakkeina tai lyhyinä tolppina. Gabrossa on ilmeniittiä karkeana pirotteena. Rikki-magneetti- ja kuparikiisua on muutamia hippuja ja vähäisinä rakosilauksina. Dioriitin molemmilla puolilla oleva gabro on hienorakeista ja hiertynyttä. Sen päämineraalit ovat sarvivälke ja biotiitti. Aksessorisina mineraaleina ovat plagioklaasi, titaniitti ja zirkoni. Malmimineraaleista ilmeniittiä on karkeana pirotteena, kuparikiisua on vähän rakotäytesilauksina ja hienorakeisena pirotteena silikaattien lohkoraoissa. Suurimmissa kuparikiisurakeissa on borniittia. Liitteessä 11 on mikroskooppikuva gabrosta. Dioriitti Dioriitti on vaaleaa keskirakeista ja homogeenista. Sen kontaktit viereisiin hiertyneisiin gabroihin ovat terävät. Dioriitin päämineraalit ovat plagioklaasi, sarvivälke, biotiitti, kvartsi ja tremoliitti, joka on sarvivälkkeen muuttumistulosta. Aksessorisina mineraaleina ovat apatiitti, titaniitti ja karbonaatti. Ilmeniittiä on karkeana pirotteena ja kuparikiisua on muutamia pieniä rakeita. Emäksinen laava Emäksinen laava on lähes monomineraalista ja hyvin hienorakeista amfibolikiveä. Sen raekoko on alle 0.01 mm, jossa suurimmatkin tremoliittirakeet ovat alle 0.2 mm pitkiä. Kivi on asultaan laikukasta. Laikkujen koko on alle 5 mm. Laikukkuuden lisäksi kivessä on yleisesti laavabreksiaa ja arpeutunutta rikkonaisuutta. Laavassa on ohuita raitoja, kerroksia, joissa grafiittipigmentti värjää tremoliitin ja kloriitin mustaksi.
12 Laavan mineraalikoostumus kairareiässä muuttuu siten, että karbonaattipitoisuus kasvaa reiän loppua kohti. Reiän alussa kivi koostuu tremoliitista ja vähäisestä määrästä kloriittia. Vaaleissa, muuta kiveä hienompirakeisissa laikuissa ei ole juuri lainkaan kloriittia. Paikoin on myös muuta kiveä karkeampia ja tummempia biotiitti-magneettikiisulaikkuja. Reiän loppupuolella laava koostuu hyvin hienorakeisesta karbonaattipitoisesta tremoliittimassasta ja siinä olevista karkeammista tremoliitti-karbonaatti-kloriittilaikuista. Viimeisin laavakerros koostuu tremoliitista, talkista ja karbonaatista. Laikkuina erottuvat osat ovat erittäin hienorakeista talkki- ja karbonaattivaltaista kiveä. Emäksiselle laavalle on tyypillistä hienorakeinen ilmeniittipirote ja 1-2 mm pitkät eri suunnissa olevat ilmeniittisälöt, joiden ympärillä on paikoin rutiilikehä. Ilmeniitin ohella on paikoin magnetiittipitotetta.vähäisenä hienorakeisena pirotteena on lisäksi magneettikiisua, jossa on paikoin karkearakeisenakin suotautumana pentlandiittia. Magneettikiisun yhteydessä on myös vähän kuparikiisua, rikkikiisua ja nikkoliittia. Lisäksi on havaittu muutamia rakeita mikroskooppityössä tunnistamattomaksi jäänyttä sinertävän valkoista, heikosti anisotropista, kovaa mineraalia. Kiven särkymisraoissa ja hiertovyöhykkeissä on paikoin runsaastikin magneettikiisua, rikkikiisua, ilmeniittiä ja usein grafiittia. Mineraalien särkymisraoissa on usein kuparikiisua. Kiven kerroksellisuuden suunnassa on kapeita mustia raitoja, joissa grafiittipigmentti värjää tremoliitin ja kloriitin mustaksi. Kivi muistuttaa mineraalikoostumukseltaan ja asultaan hydrotermisessä metamorfoosissa metasomaattisesti muuttunutta meren pohjan basalttia (Yardley et al. 1990). Liitteessä 12 on mikroskooppikuva laavan breksiarakenteesta ja hiertovyöhykkeestä. Liitteessä 13 on mikroskooppikuva ilmeniittisälöisestä emäksisestä laavasta. Chertti Hienorakeinen kvartsikivi koostuu yksinomaan kvartsista ja kivi on voimakkaasti breksioitunutta. Kvartsikivibreksian breksiarakojen täytteenä on karbonaattia. Kivessä on heikko grafiittipirote. Lisäksi kivessä on hyvin heikko kuparikiisupirote, muutamia magneettikiisurakeita, vähän ilmeniittiä ja magnetiittia sekä rikkikiisujuonia. RAKENNEGEOLOGIAA JA STRATIGRAFIAA Pattijoen muodostuma rajautuu niin luoteessa kuin kaakossakin kiillegneissiin (kuva 2 ). Kairarei=istä tehtyjen havaintojen perusteella kiillegneissin ja Pattijoen muodostuman väliset kontaktit ovat ylityöntöpintoja. Matalalentomagneettisen kartan tulkinnan mukaan muodostuma rajoittuu lounaassa ja koillisessa pohjois-eteläsuuntaisiin siirroksiin. Samansuuntainen siirros leikkaa muodostumaa sen keskivaiheilla. Muodostuma rajautuu siten koillinen-lounas-suuntaisiin ylityöntöpintoihin ja pohjois-etelä-suuntaisiin siirroksiin, jotka myös pilkkovat itse muodostumaa. Liitteessä 14 on esitetty Pattijoen muodostuman keskikohdan yli SE-NW-sunnassa ulottuva kairausprofiili A=22.200 (kuva 2). Kaakkoisreunalla muodostuma alkaa paksulla silttikivellä, jossa on chiastoliittipitoisia kerroksia. Sinkkimalmiutuman alueella silttikivessä on runsaasti kapeita karsi- ja karbonaattikivikerroksia. Malmiutuman jälkeen on runsaasti karsikiviä ja
13 silttikiveä hieman karkeampaa serisiittipitoista kvartsi-maasälpäliusketta. Muodostuman keskiosassa on paksu kerros emäksistä laavaa, joka on valtaosin hydrotermisesti muuttunutta. Laavan luoteispuolella on kerrostumisalustan kiillegneissikiila. Sen jälkeen on paksu kerros karbonaattikiveä. Ennen kerrostumisalustan kiillegneissiä on vielä vuorokerroksina silttikiveä, karsikiveä ja karbonaattikiveä. Kerrostumisalustaa vasten on chiastoliittipitoista silttikiveä. Kairarei=istä tehtyjen havaintojen mukaan muodostuman kaakkoisreunalla nuorentumissuunta on luoteeseen ja luoteisreunalla kaakkoon. Pattijoen kivet muodostavat siten siirrosten rajaaman synformin, jossa alinna ovat silttikivet. Karsi- ja karbonaattikivien määrä lisääntyy stratigafiassa ylöspäin. Voimakkain sinkkimalminmuodostus on tapahtunut silttikivien ja karsivaltaisten kivien vaihettumisalueella. Karbonaattikivet vaikuttaisivat olevan sedimenttien stratigrafiassa ylimpänä. Sedimenttien yläpuolella on vielä paksu kerros emäksistä laavaa. LYIJYISOTOOPEISTA Ryhmä 1568 Ma Geologian tutkimuskeskuksen isotooppigeologian laboratoriossa tohtori Matti Vaasjoki määritti lyijyn isotooppikoostumuksia Pattijoen muodostumaan vuonna 1953 kairatuista rei'istä Ptj-53/R1 ja Ptj-53/R5. Reiästä Ptj-53/R1 isotoopit määritettiin yhdestä lyijyhohdenäytteestä ja reiästä Ptj-53/R5 kahdesta totaalisulfidinäytteestä. Kaikki näytteet ovat radiogeenisiä ja 206 Pb/ 204 Pb- 207 Pb/ 204 Pb diagrammilla näytteet muodostavat lineaarisen jakauman. Vaasjoen mukaan tämä indikoi sitä, että lyijyhohdenäyte edustaa systeemin initiaalilyijyä, jonka koostumus muissa sulfideissa on ajan myötä muuttunut radiogeenisen lyijyn kehittymisen kautta. Vaikuttaa siltä, että analysoitujen näytteiden alkuperäinen lyijy on selvästi poikennut Vihanti- Pyhäsalmi-vyöhykkeelle tyypillisen lyijyn isotooppikoostumuksesta. Pattijoen muodostumalle saadaan Stacey-Kramersin mallilla lyijyn malli-iäksi 1568 Ma. Pattijoen muodostuman lyijyn isotooppikoostumus on Vaasjoen mukaan hyvin samanlainen kuin rapakivien yhteydessä olevissa greisen-muodostumissa. Kärsämäen Pyrrönperän vanhoista tunnetuista kuparikiisumalmilohkareista tehtiin myös totaalisulfidinäytteistä lyijyisotooppitutkimus kahdesta näytteestä. Molempien näytteiden lyijyt asettuvat samalle suoralle kuin Pattijoen muodostuman näytteet. Pyrrönperän lohkareilta on matkaa Pattijoelle 90 km. Matka on pitkä, mutta Pyrrönperän maaperägeologisissa tutkimuksissa moreenin minikivistä oli jopa 1-2 % samoja rikkikiisupitoisia hiekkakiviä, joita on runsaasti lohkareina Pattijoen ja Raahen edustalla meren rannalla ja saarissa. Tulokset osoittavat, että Pyrrönperän kuparimalmilohkareiden lähtöpaikkaa on etsittävä Pattijoen muodostumasta tai sen kanssa analogisesta geologisesta ympäristöstä..
14 Hiekkakivet Laajalla alueella Raahen rannikolla ja Raahen edustan saarissa on runsaasti hiekkakivilohkareita, joiden iskoksena on usein rikkikiisua ja toisinaan myös sinkkivälkettä ja lyijyhohdetta (Niemelä 1983 ). Sinkki- ja lyijypitoisuudet ovat parhaimmillaan useita prosentteja. Matti Vaasjoki määritti kolmen lyijyhohdeiskoksisen lohkareen lyijyhohteen isotooppikoostumuksen. Hänen mukaansa isotooppikoostumus on samanlainen kuin Ahvenanmaan Ådön saarella rapakiven raossa olevan kambrisen hiekkakiven lyijyhohdejuonen isotooppikoostumus. Tulos merkitsee sitä, että Raahen edustan hiekkakivi, hiekkakiven lyijyhohde ja siten malminmuodostus on kambrikautista tai sitä nuorempaa. YHTEENVETO Pattijoen muodostuman sinkkimalmitutkimukset eivät tuottaneet uusia malmiviitteitä, mutta ne toivat esiin merkittäviä geologisia havaintoja. Saloisten-Pattijoen vyöhykkeen hyvin säilyneet primäärirakenteiset vulkaaniset ja sedimenttiset kivet, sekä niihin liittyvät emäksiset-happamat intrusiivikivet poikkeavat ympäristönsä svekofennialaisista kivistä makroskooppisilta ja mikroskooppisilta ominaisuuksiltaan. Myös niiden deformaatioaste on alhaisempi kuin svekofennialaisten kivien. Pattijoen muodostumasta tehdyt lyijyisotooppitutkimukset osoittavat, että niiden alkuperäisen lyijyn isotooppikoostumus on selvästi poikennut svekofennialaisen lyijyn isotooppikoostumuksesta. Lyijyn malli-iäksi saadaan Stacey-Kramersin mallilla 1568 Ma. Pattijoen muodostumaan liittyy merkittävä sinkkimalmiutuma ja Pyrrönperän rikkaiden kuparikiisulohkareiden lyijyn isotooppikoostumus on sama kuin Pattijoen muodostumassa. Edellä lyhyesti esitetyt havainnot antavat tilaa ajatuksille. Vaikuttaa siltä, että svekofennialainen orogenia ei ole ollut viimeinen orogenia Suomenkaan alueella, vaan että Gothian orogenian, 1750-1550 Ma, muodostumat on löydettävissä Perämeren alueelta. Tähän orogeniaan on liittynyt myös malminmuodostusta samaan tapaan kuin samanikäisiin kiviin esimerkiksi Australiassa ja Kanadassa. Hiekkakivimalmilohkareet osoittavat lisäksi, että Perämeren alueen geologinen kehitys ja malminmuodostus on jatkunut vielä ainakin kambrikaudella. Tämän työn aikana tehdyt tutkimukset eivät läheskään kaikilta osiltaan täytä tieteellisen työn kriteereitä ja siten tuloksista tehdyt johtopäätökset ovat viitteellisiä. Toisaalta tehdyt havainnot poikkeavat niin paljon tavanomaisista ja avaavat uusia ulottuvuuksia Suomen alueen geologiseen kehitykseen ja malmimahdollisuuksiin, että niihin tulisi suhtautua vakavasti ja käynnistää Saloisten-Pattijoen vyöhykkeen tutkimukset.
15 KIRJALLISUUS Niemelä, M., 1983. Sinkki-, lyijy- ja kuparipitoisten hiekkakivilohkareiden tutkimukset Raahessa vuosina 1981-1982. Geologinen tutkimuslaitos, raportti M19/2441/-83/1/10. Nykänen, Osmo., 1959. Raahe-Paavola. Suomen geologinen kartta 1:100 000, kallioperäkartan selitys, lehdet 2441 ja 2443. Geologinen tutkimuslaitos, Helsinki, 36 s. Pehkonen, Eero., 1953. Malmitutkimukset Revonlahden pitäjän eteläosassa ja osassa Pattijoen pitäjää. Raportti M17/Rl-Ptj/53/1. Geologian tutkimuskeskuksen arkisto. Puustinen, Kauko., 1973. Pattijoen karbonaattikiviesiintymä. Raportti M19/2441/73/1/84. Geologian tutkimuskeskuksen arkisto. Veltheim, Valto.,1953. Selostus vuoden 1953 malmigeologisista tutkimuksista Pattijoella. Raportti M/17/Ptj/53/1. Geologian tutkimuskeskuksen arkisto. Veltheim, Valto.,1954. Selostus vuoden 1954 malmigeologisista tutkimuksista Pattijoen, Piehingin ja Pyhäjoen alueilla. Raportti M/17/Ptj/54/1. Geologian tutkimuskeskuksen arkisto. Veltheim, Valto., 1956. Selostus malmigeologisista tutkimuksista Pattijoella aikana 1953-1956. Raportti M/17/Ptj/56/1. Geologian tutkimuskeskuksen arkisto.
16 LIITTEET Liite 1. Mikroskooppikuva kiillegneissistä. Liite 2. Kairasydämiä, leveys 32 mm. Vasemmalla cherttiraitainen silttikivi ja siinä oleva load cast-rakenne. Oikealla silttikivikonglomeraatti. Liite 3. Mikroskooppikuva silttikivikonglomeraatista. Liiten 4. Kairasydämiä, leveys 32 mm. Vasemmalla kerroksellinen silttikivi. Liite 5. Mikroskooppikuva silttikivestä, jossa on rikkikiisuklasti ja krenulaatio. Liite 6. Mikroskooppikuva chiastoliittisilttikivestä. Liite 7. Mikroskooppikuva laikukkaasta karbonaattikivestä. Liite 8. Mikroskooppikuva karbonaattikivessä olevasta liukenemisrakenteesta. Liite 9. Mikroskooppikuva chertistä. Liite 10. Osasuurennos liitteen 9 mikroskooppikuvasta. Liite 11. Mikroskooppikuva gabrosta. Liite 12. Mikroskooppikuva emäksisen laavan breksiarakenteesta ja hierrosta. Liite 13. Mikroskooppikuva ilmeniittisälöisestä emäksisestä laavasta. Liite 14. Syväkairausprofiili A=22.200.
17 LIITTYY GEOFYSIKAALISET MITTAUKSET Slingram Q24.111/2441 08/1995/1 Slingram Q24.112/2441 08/1995/1 SP Q28.1/24441 08/1995/1 Magneettinen Q22.23/2441 08/1995/1 Magneettinen Q22.11/2441 08/1995/1 KIILLOTETUT OHUTHIEET Ku 24706-724, 24900-951, 26628-638 SYVÄKAIRAUSRAPORTIT M52.4/2441/95/R330-336 SYVÄKAIRAUSANALYYSIT Analyysitilausnumerot 62128,
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31