TUTKIMUSTYÖSELOSTUS KUHMON KAUPUNGISSA KELLOJÄRVEN JA KUIVAJÄRVEN ALUEILLA SUORITETUISTA MALMITUTKIMUKSISTA VUONNA 2013

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Itä-Suomen yksikkö Kuopio 36/2015 27.7.2015 TUTKIMUSTYÖSELOSTUS KUHMON KAUPUNGISSA KELLOJÄRVEN JA KUIVAJÄRVEN ALUEILLA SUORITETUISTA MALMITUTKIMUKSISTA VUONNA 2013 Halkoaho Tapio, Hokka Janne ja Niskanen Matti Kansikuva: Mäyräniemi, Kuhmo. Kuva T. Halkoaho Cover picture: Mäyräniemi, Kuhmo. Photo T. Halkoaho

Geologian tutkimuskeskus Sisällysluettelo Kuvailulehti Documentation page 1 JOHDANTO 1 1.1 Alueen kuvaus 1 1.2 Tutkimuksen tavoite 1 2 SUORITETUT TUTKIMUKSET 1 2.1 Maastogeofysikaaliset mittaukset ja niiden tulokset 1 2.2 Kellojärven alueen geologiset tutkimukset 4 2.3 Syväkairaukset ja paljastumanäytteet 7 2.4 Kairasydänten ja paljastumanäytteiden käsittely sekä analysointi 7 3 TUTKIMUSALUEEN GEOLOGISET PÄÄPIIRTEET 16 4 KELLOJÄRVEN JA KUIVAJÄRVEN ALUEIDEN TUTKIMUSTEN TULOKSET 18 5 TUTKIMUSAINEISTON TALLENTAMINEN 40 6 SUOSITUKSET JATKOTOIMENPITEIKSI 40 7 KIRJALLISUUSLUETTELO 41

Geologian tutkimuskeskus 1 1 JOHDANTO 1.1 Alueen kuvaus Tutkimusalue sijaitsee Oulun läänissä Kuhmon kaupungissa Kellojärven ja Kuivajärven alueilla, karttalehdellä 4411 12 ja 4412 10 sekä Q5421 ja Q5422 (kuvat 1 ja 5-9) noin 25-30 km Kuhmon kaupungin keskustasta luoteeseen. 1.2 Tutkimuksen tavoite Tutkimuksen lähtökohtana oli selvittää Kellojärven ja Kuivajärven alueiden ultramafisten yksiköiden nikkelimalmipotentiaalisuutta. Lisäksi pyrittiin löytämään vuonna 2003 noin 600 m Kellojärven ultramafisen kompleksin eteläpuolelta löydetyn noin 10 % nikkeliä sisältävän serpentiniittilohkareen (L83-TAH- 2003) lähtöpaikka. Toisena tavoitteena oli selvittää Kellojärvessä Mäyräniemestä länteen olevan geofysiikan mittauksissa sekä matalalento- että maastomittausaineistossa näkyvän johdeanomalian aiheuttaja (kuva 2 ja 3). Kuten kuvista 1 ja 9 voidaan nähdä, Kellojärven komatiittinen kumulaattilinssi jatkuu Kellojärveltä kohti pohjoista. Kokonaispituutta koko kompleksille (Näätäniemestä Mujesuolle, joka sijaitsee Vuosangan risteyksestä n. 1,5 km pohjoiseen) saadaan noin 14 km. Kolmantena tutkimuksen tavoitteena oli saada kattava profiili ultramafisen kompleksin pohjoiselta jatkeelta. Vesistöjen runsaudesta johtuen tämän pohjoisen kairausprofiilin paikka määräytyi Kuivajärven Niskaniemeen noin 11 km Näätäniemestä pohjoiseen. Tutkimuksista on vastannut erikoistutkija Tapio Halkoaho. Lisäksi tutkimuksiin ovat osallistuneet geologi Janne Hokka, geofyysikot Matti Niskanen ja Jarkko Jokinen, tutkimusavustajat Rauli Lempiäinen ja Tuomo Stranius sekä kesäapulainen Mira Kyllästinen. 2 SUORITETUT TUTKIMUKSET 2.1 Maastogeofysikaaliset mittaukset ja niiden tulokset Kellojärven jäällä tehtiin systemaattinen GTK-FrEM maanpintamittaus talvella 2013 (kuva 2). Menetelmä on taajuusalueella toimiva sähkömagneettinen mittaus, jolla on mahdollista kartoittaa alueen 3Djohtavuusrakennetta myös korkeilla ominaisvastusalueilla. Menetelmän tulkintaohjelmisto on vielä kehitteillä ja GTK on luopunut laitteen jatkokehityksestä. Laitteisto- ja ohjelmistokehitys on nykyään (2015) FT Jarkko Jokisen (Jarkko.Jokinen@live.com) hallinnassa ja vastuulla. Käytettävissä oleva taajuusalue on

Geologian tutkimuskeskus 2 Kuva 1. Mäyräniemen, Salmentauksen, Virranniemen ja Kuivajärven tutkimusalueiden sijainnit yksinkertaistetulla geologisella kartalla. Mukailtu Luukkosen (1991) ja Papunen et al:in (2009) kartoista. Fig. 1. Locations of Mäyräniemi, Salmentaus, Virranniemi and Kuivajärvi nickel exploration targets on the simplified geological map. Modified after Luukkonen (1991) and Papunen et al. (2009).

Geologian tutkimuskeskus 3 Kuva 2. Kellojärven GTK FrEM systemaattisen mittauksen linjoitus, lähetinsilmukan sijainti sekä yksittäisprofiili. Pohjakarttana sähkömagneettinen ja magneettinen maastomittaus. Fig 2. The measuring lines and transmitter loop of systematic GTK-FrEM measurement on the base maps of ground measurements (electromagnetic slingram and total intensity magnetic). Also marked the location of the single multi frequency profile.

Geologian tutkimuskeskus 4 2-20 000 Hz. Korkeat taajuudet antavat tietoa pinnallisista vaihteluista ja matalilla taajuuksilla päästään useiden satojen metrien syvyyteen ympäristön johtavuudesta, lähettimen dimensioista ja asemasta riippuen. Kellojärven systemaattisessa mittauksessa käytettiin viittä taajuutta, jotka mitataan yhtä aikaa. Käytetyt taajuudet olivat 8929, 3189, 992, 330 ja 116 Hz. Mitattu pistemäärä yhteensä oli noin 10 000 ja käytetty tehollinen mittausaika oli kolme tunnin jaksoa. Alueen yli mitatulla yksittäisprofiililla käytettiin 41 taajuutta, jotka mitataan viiden taajuuden paketeissa 15 sekuntia per paketti. Kuvassa 3 on esitetty sähkömagneettisen kentän vaakakomponentti taajuudella 8929 Hz. Tuloksesta on laskettu kallistuskulmaderivaatta. Tulos on yksi yhteen slingram-maastomittauksen sekä lentomittauksen kanssa. Kuvassa 4 on yksittäisprofiilin imaginäärin vaakakomponentti (itä) 41 taajuutta profiiliesityksenä. Mielenkiintoisena piirteenä kuvasta on havaittavissa lähetinsilmukan länsireunan anomalia. Anomalia on selkeä indikaatio syvemmällä olevan johteen olemassaolosta. Anomalia ei selity kairauksilla todetulla johteella. 2.2 Kellojärven alueen geologiset tutkimukset Varhaisimmat tutkimukset, joissa Kellojärven serpentiniitti mainitaan, ovat Wilkmanin (1921, 1924) 1:400 000 karttalehtiselostus ja kallioperäkartta (lehti D4, Nurmes). Papunen suoritti 1950-luvun loppupuolella Outokumpu Oy:n Malminetsinnän kenttätöissä yleiskartoitusta Kellojärven ultramafisen kompleksin alueella ja teki pro gradu työnsä Siivikkovaaran alueen kallioperästä (Papunen 1960). Hyppönen teki 1:100 000 mittakaavaisen kartoituksen lehdillä 4411 (Hyppönen 1976) ja 4412 (Hyppönen 1973) sekä julkaisi niiden selitykset vuonna 1983 (Hyppönen 1983). Kellojärven alueella on tehty tutkimuksia myös Oulun yliopistossa toimineiden Kuhmon malmiprojektin ja Arkeeisten alueiden malmiprojektin toimesta, jolloin mm. Hanski (1984, 1986) kuvasi Kellojärven alueella olevaa mafista-ultramafista kumulaattikompleksia ns. gabro-wehrliittimuodostumana. Ranskalaisen Rennesin yliopiston tutkijat selvittivät töissään mm. Kellojärven ultramafisen kompleksin petrografiaa ja metamorfista kehitystä (Piquet 1982, Blais 1989 ja Blais & Auvray 1990). Yksittäisiä kromiittitutkimuksia Kellojärven ultramafisen kompleksin alueelta ovat tehneet Liipo et al. (1994, 1995), Barnes et al. (1996) ja Liipo (1999). Vuosina 1993-1997 Turun yliopiston Komatiittiprojekti teki töitä Siivikkovaaran ja Kellojärven ultramafisen kompleksin alueella. Kellojärven ultramafisen kompleksin tutkimustuloksia ovat julkaisseet mm. Halkoaho et al. (1996) Komatiittiprojektin loppuraportissa, Tulenheimo (1999) pro gradu tutkielmassaan ja viimeisenä Papunen et al. (2009) alueen geologisella kuvauksellaan.

Geologian tutkimuskeskus 5 Kuva 3. Kuten kuva kaksi, mutta tähän on sijoitettu GTK-FrEM mittauksen vaakakomponentin kallistuskulmaderivaatta. Fig. 3. Like figure two added with tilt derivate imaginary horizontal component (8929 Hz) of the GTK-FrEM measurement.

Geologian tutkimuskeskus 6 Kuva 4. Mittauslinjalla mitatun linjansuuntaisen vaakakomponentin vaihtelu 41 eri taajuudella. Fig. 4. Variation of horizontal component of 41 different frequencies along the measured profile. Geologian tutkimuskeskus (GTK) suoritti Kellojärven alueella kartoitusta vuosina 1993-1994, osittain yhteistyössä Turun yliopiston Komatiittiprojektin kanssa. Tässä yhteydessä GTK:n toimesta Kellojärven Hukankankaan alueelle kairattiin vuonna 1994 kaksi yli 300 metristä syväkairareikää (R307 324,40 m ja R308 324,30 m). Vuosina 2002-2004 GTK teki alueella maastotöitä Kellojärven ultramafisen kompleksin nikkelimalmipotentiaalisuuden selvittämiseksi. Tuolloin tutkimustyössä keskityttiin mm. laajojen paljastumattomien alueiden profiilikairaukseen (Halkoaho & Niskanen 2004). Jo tuolloin pyrittiin löytämään Kellojärven eteläpuolelta löydetyn nikkelirikkaan serpentiniittilohkareen lähtöpaikka, siinä ei kuitenkaan onnistuttu. Vuonna 2007 GTK jatkoi Kellojärven ultramafisen kompleksin nikkelimalmipotentiaalisuuden arviointia ja nikkelirikkaan serpentiniittilohkareen lähtöpaikan etsintää. Pärsämäsuo 1 valtauksen tultua voimaan 4.2.2009, keskityttiin tammi-kesäkuussa 2009 laajan Pärsämänsuon alueen kairauksiin (Halkoaho & Niskanen 2009). Kairauksia jatkettiin elo-marraskuussa 2011 (Halkoaho & Niskanen 2012). Viimeisimmät kairaus- ja kartoitustyöt on tehty helmi-kesäkuussa 2013. Tuona aikana kairattiin Kellojärven Mäyräniemen ja Kuivajärven Niskaniemen alueille 10 kairareikää yhteispituudeltaan 1920 m (taulukko 1). Ja tehtiin yhteensä 51 paljastumahavaintoa, joista kerättiin 85 näytettä (taulukko 3). Tässä raportissa kuvataan

Geologian tutkimuskeskus 7 vuonna 2013 tehdyt työt ja niistä saadut tulokset. Tulevaisuudessa on tarkoitus tehdä julkaisu, johon kaikki edellä mainitut työt ja niiden tulokset tullaan kokoamaan. 2.3 Syväkairaukset ja paljastumanäytteet Tutkimuskohteena olevalle Kellojärven Mäyräniemen alueelle tehtiin vuonna 2013 GTK:n oman POKAkairauskaluston toimesta seitsemän (7) kairareikää (yhteispituus 899,90 m) ja Kuivajärven Niskaniemeen Suomen Malmi Oy:n toimesta kolme (3) syväkairareikää (yhteispituus 1020,10 m). Kaiken kaikkiaan kairareikiä kairattiin yhteensä kymmenen (10) yhteispituudeltaan 1920 metriä (taulukko 1 ja kuvat 5, 6, 8 ja 9). Kairauksista ovat vastanneet, GTK:n oma POKA-kairausyksikkö (GM150) sekä Suomen Malmi Oy. Kairaukset on tehty halkaisijaltaan 56 mm putkistolla ja kairasydämien halkaisija on noin 42 mm. Taulukko 1. Kellojärven Mäyräniemen ja Kuivajärven Niskaniemen timanttikairareiät. Table 1. Diamond drill holes in the Mäyräniemi of the Kellojärvi and the Niskaniemi of the Kuivajärvi. Kairareikä UTM KL X (yhten.) Y(yhten.) X (Euref) Y(Euref) Korkeus Suunta Kaade Maata (m) Pituus (m) tunnus Hole-id Northing (X) Easting (Y) Northing (X) Easting (Y) Elev. (Z) Direction Inclination Soil (m) Length (m) Q542/2013/R3 Q5421 A4 4411 12B 7130962 3599335 7127977 599123 162.5 270 45 2.80 166.80 Q542/2013/R4 Q5421 B1 4412 10A 7131300 3598550 7128315 598338 161.5 90 45 16.20 170.50 Q542/2013/R5 Q5421 B1 4412 10A 7131300 3598650 7128315 598438 161.5 90 45 33.00 160.10 Q542/2013/R6 Q5421 B1 4412 10A 7131300 3598750 7128315 598538 161.5 90 45 23.00 170.00 Q542/2013/R7 Q5421 B1 4411 12B 7131050 3598250 7128065 598038 161.5 90 45 39.50 46.00 Q542/2013/R8 Q5421 B3 4412 10A 7131450 3599450 7128465 599238 162.0 360 45 2.30 152.50 Q542/2013/R12 Q5421 B1 4411 12B 7131050 3598250 7128065 598038 161.5 90 90 28.80 34.00 Q542/2013/R9 Q5422 A3 4412 10D 7138930 3600330 7135942 600117 177.5 90 45 30.75 331.30 Q542/2013/R10 Q5422 A3 4412 10D 7138950 3600680 7135962 600467 169.0 90 45 33.50 500.15 Q542/2013/R11 Q5422 A3 4412 10D 7138950 3600680 7135962 600467 169.0 270 45 33.00 188.65 1920.00 Paljastumahavaintoja tehtiin kesäkuun 2013 aikana 51 kpl ja näytteitä kerättiin pääasiassa Mäyräniemen (32 kpl), Salmentauksen (30 kpl) ja Virranniemen kohteilta (17 kpl) (kuvat 5-8). Näiden lisäksi satunnaisia hajanäytteitä kerättiin Kuivajärven (1 kpl), Lassinlahden (3 kpl), Ensilän (1 kpl), Haverisensuon (1) ja Pökkelikön (1 kpl) kohteilta. Käytössä oli myös Salmentauksen kohteelta vuonna 2002 kerätyt neljä (4) vanhaa paljastumanäytettä (kuvat 5, 7 ja 8 sekä taulukko 3). Yhteensä tutkimuksessa analysoitettiin 90 paljastumanäytettä (taulukko 3). 2.4 Kairasydänten ja paljastumanäytteiden käsittely sekä analysointi Kairarei istä kerättyjen analyysinäytteiden (Labtium Oy:n analyysimenetelmät: kokokivianalyysit 175X+811L±308M±816L ja malmianalyysit 511P/510P ja 704P/705P) pituus on yleensä 15-40 cm. Näytteet on halkaistu sahaamalla timanttilaikalla, joista toinen puoli analysoitiin. Kaikki kairasydän- ja paljas-

Geologian tutkimuskeskus 8 tumanäytteet on kuivattu 70 ºC:ssa (menetelmä 10), murskattu mangaaniteräsleukamurskaimella (menetelmä 30), ja jauhettu teräsastiassa kiekkomyllyllä (menetelmä 50). Taulukko 2. Kellojärven alueen Mäyräniemen ja Kuivajärven alueen Niskaniemen kairasydämistä tehdyt kemialliset analyysit. Table 2. Chemical analyses made from diamond drill cores in the Mäyräniemi of the Kellojärvi area and the Niskaniemi of the Kuivajärvi area. Kairareikä Analyysitilaus 511P/510P 704P/705P 308M 175X 811L 816L tunnus Hole-id Analysis order no. Q542/2013/R3 45100 14 (705P) 1 14 14 Q542/2013/R4 45100 6 (511P) 1 (704P), 19 (705P) 4 20 20 5 Q542/2013/R5 45107 6 (705P) 1 6 6 Q542/2013/R6 45107 8 (705P) 2 8 8 Q542/2013/R7 45107 1 (705P) 1 1 Q542/2013/R8 45097 2 (510P) 19 (705P) 4 17 17 Q542/2013/R12 45120 2 (705P) 2 2 Q542/2013/R9 45120 19 (705P) 4 19 19 Q542/2013/R10 45120 6 (510P) 40 (705P) 8 38 38 Q542/2013/R11 45171&45212 9 (705P) 4 9 9 3 8 (510P), 6 (511P) 137 (705P), 1 (704P) 28 134 134 8 Tutkimusalueen 228:sta näytteestä (138 kairasydännäytettä ja 90 paljastumanäytettä, taulukot 2 ja 3) teetettiin 18 perusmetallianalyysiä Labtium Oy:n analyysimenetelmällä 511P/510P (ICP-OES, kuningasvesiliuotus 90 o C:ssa). 224:stä näytteestä teetettiin kokokivianalyysit 175X- (monialkuainemääritys XRFmenetelmällä (briketti)) ja hiilen määritys 811L-(C:n määritys hiilianalysaattorilla)menetelmillä. 138:sta näytteestä teetettiin Au-, Pt-, ja Pd-analyysit Labtium Oy:n analyysimenetelmällä 704P/705P (fire assay menetelmä 25g/50 g, Au, Pd ja Pt määritys ICP-OES-tekniikalla). Testausmielessä, analyysitarkkuuden maksimoimiseksi (<0.5 ppb), 85:stä paljastumanäytteestä teetettiin Pt- ja Pd-analyysit Labtium Oy:n analyysimenetelmällä 704U (Fire assay menetelmä 25g, Pd ja Pt määritys GFAAS-tekniikalla). 50:stä näytteestä teetettiin REE-alkuaineanalyysit Labtium Oy:n analyysimenetelmällä 308M (fluorivetyperkloorihappo-liuotus+sulate ja alkuaineiden määritys ICP-MS-tekniikalla). 18:sta paljastumanäytteestä teetettiin kaikkien platinaryhmän metallien (Os, Ir, Ru, Rh, Pt, Pd +Au) analyysit Labtium Oy:n alihankintana Intertek Genalysis Perth laboratoriossa analyysimenetelmällä NS25/MS (nikkelisulfidirikastus, määritys ICP-MS-tekniikalla), joka vastaa Labtium Oy:n aikaisemmin käyttämää 714Manalyysimenetelmää (nikkelisulfidirikastus/telluuri-kerasaostus, määritys ICP-MS-tekniikalla). Lisäksi kahdeksasta (8) kairasydännäytteestä teetettiin karbonaattisen hiilen ja ei karbonaattisen hiilen määritys hiilianalysaattorilla (Labtium Oy:n analyysimenetelmä 816L) (taulukot 2 ja 3).

Geologian tutkimuskeskus 9 Taulukko 3. Tutkimusalueen paljastumista kerätyt näytteet ja niistä tehdyt kemialliset analyysit. Table 3. Collected outcrop samples and chemical analyses made from the research area.

Geologian tutkimuskeskus 10 Taulukko 3 jatkuu. Table 3 continued.

Geologian tutkimuskeskus 11 Taulukko 3 jatkuu. Table 3 continued.

Geologian tutkimuskeskus 12 Kuva 5. Kaikki tutkimuksessa käytetyt kairareiät ja paljastumanäytteet. Punaiset ympyrät ovat GTK:n (Mäyräniemi) ja SMOY:n (Kuivajärvi) vuonna 2013 kairaamia kairareikiä. Violetit ympyrät ovat vuosina 2002 (Salmentaus 4 kpl) ja 2013 kerättyjä paljastumanäytteitä. Fig. 5. All diamond drill holes and outcrop samples, which have been used in this study. Red dots are diamond drill holes drilled by GTK (Mäyräniemi) and SMOY (Kuivajärvi) during year 2013. Purple dots are outcrop samples has been collected during years 2002 (Salmentaus 4 samples) and 2013.

Geologian tutkimuskeskus 13 Kuva 6. Mäyräniemen alueen kairareiät ja kerätyt paljastumanäytteet. Punaiset ympyrät ovat GTK:n vuonna 2013 kairaamia kairareikiä. Violetit ympyrät ovat vuonna 2013 kerättyjä paljastumanäytteitä. Fig. 6. Diamond drill holes and collected outcrop samples of the Mäyräniemi area. Red dots are diamond drill holes has drilled by GTK during year 2013. Purple dots are outcrop samples has been collected during year 2013.

Geologian tutkimuskeskus 14 Kuva 7. Salmentauksen ja Virranniemen alueilta kerätyt paljastumanäytteet. Oranssit ympyrät ovat vuonna 2002 ja violetit ympyrät vuonna 2013 kerättyjä paljastumanäytteitä. Punaiset viivat edustavat komatiittisen oliviinikumulaatin länsi- ja itäreunoja. Fig. 7. Collected outcrop samples of the Salmentaus and Virranniemi areas. Orange dots are outcrop samples has been collected during year 2002 and purple dots are outcrop samples during year 2013. Red lines are the western and eastern borber ot the komatiitic olivine cumulate unit.

Geologian tutkimuskeskus 15 Kuva 8. Salmentauksen, Virranniemen, Lassinlahden ja Kuivajärven alueiden kairareiät ja paljastumanäytteet. Punaiset ympyrät ovat SMOY:n vuonna 2013 kairaamia kairareikiä. Violetit ja oranssit ympyrät ovat vuosina 2002 (Salmentaus 4 kpl) ja 2013 kerättyjä paljastumanäytteitä. Fig. 8. Diamond drill holes and collected outcrop samples of the Salmentaus, Virranniemi, Lassinlahti and Kuivajärvi areas. Red dots are diamond drill holes has drilled by SMOY during year 2013. Purple and orange dots are outcrop samples has been collected during years 2002 (Salmentaus 4 samples) and 2013.

Geologian tutkimuskeskus 16 3 TUTKIMUSALUEEN GEOLOGISET PÄÄPIIRTEET Itä-Suomen arkeeinen alue, jossa Kellojärven ultramafinen kompleksi sijaitsee, kuuluu geologisesti Fennoskandian kilven arkeeisen Karjalan provinssin länsiosaan. Monimutkaisesti deformoituneet vihreäkivivyöhykkeet esiintyvät pitkinä ja nauhamaisina vyöhykkeinä arkeeisten granitoidien ja migmatiittien sisällä (kts. kuva 1, Luukkonen 1991 ja Luukkonen & Sorjonen-Ward 1998). Kellojärven ultramafinen kompleksi on osa Itä-Suomen arkeeisen alueen suurinta Kuhmon vihreäkivivyöhykettä. Yksityiskohtaisimman tutkimuksen Kellojärven ultramafisesta kompleksista (katso kuva 9) on tehnyt Tulenheimo (1999) Pro gradu tutkielmassaan. Tutkielmassaan hän kuvaa yksityiskohtaisesti alueen petrografiaa ja geokemiaa pyrkien selvittämään ultramafisen kompleksin suhdetta Siivikon alueen komatiittisiin laavoihin. Työn tarkoituksena oli löytää ultramafisen kompleksin sulfidimalmeja indikoivat piirteet ja arvioida sen malmipotentiaalia. Papunen et al. (2009) ovat julkaisseet alueelta päivitetyn yksityiskohtaisen geologisen kuvauksen. Halkoaho et al:in (1996), Tulenheimon (1999) ja Papunen et al:in (2009) tutkimusten perusteella Kellojärven ultramafinen kompleksi on kerrosrakenteinen arkeeinen komatiittinen metakumulaatti, joka koostuu pääosin komatiittisista oliviiniad- ja oliviinimesokumulaateista. Kompleksin pohjoisosista tavataan enimmäkseen komatiittisia oliviiniorto-, oliviiniaugiittiad-meso- ja augiittikumulaatteja. Lisäksi paikoin esiintyy muodostumaan liittyviä gabroidisia ja anortosiittisia osueita. Ultramafisen kompleksin reunaosiin liittyy vähäisessä määrin myös, mahdollisesti felsisen materiaalin kontaminaation seurauksena syntyneitä komatiittisia ortopyrokseenikumulaatteja. Kellojärven ultramafisen kompleksin minimi-ikä, 2788±4 Ma (SIMS), on saatu osin oliviinikumulaatteja leikkaavasta Niittylahden gabroidisesta kivestä (A1418, Huhma et al. (2012)). Toinen iätetty näyte on Kellojärven ultramafisen kompleksin keskiosissa olevan Niittyjoen gabroidisen kiven zirkonista, jolle SIMS-menetelmällä saatiin ikähaarukaksi 2,74-2,80 Ga, kiven vanhimpien zirkonien (2798±8 Ma) oletetaan edustavan sen magmaattista ikää (A1771, Huhma et al. (2012)). Nämä iät Kellojärven ultramafiselle kompleksille ovat kuitenkin vielä hieman kiistanalaisia. Tällä hetkellä Elina Lehtonen Helsingin yliopistosta valmistelee väitöskirjaa, jossa hän iättää Kellojärven kompleksin alueelta useita felsisiä-intermediäärisiä kivilajiyksiköitä (Lehtonen et al. (korjattavana)). Lehtosen tulevassa julkaisussa hän on pystynyt hyvin tarkasti määrittämään Kellojärven ultramafisen kompleksin iän. Kellojärven alueella esiintyvää oliviinikumulaatteja nuorempaa lahar-tyyppistä polymiktista konglomeraattia on kuvannut Nieminen (1998) Pro gradu-tutkielmassaan. Tulenheimon (1999) mukaan Kellojärven ultramafisen muodostuman geokemiallinen yhteys Siivikon komatiittisiin laavoihin on ilmeinen. Hänen tutkimusten perusteella Kellojärven ultramafisella muodostumalla on komatiittisen purkauskompleksin sheet flow-/laavajärvifasiekselle tyypillinen trimodaalinen Cr-MgO-jakauma (vrt. Barnes 1998). Siivikon komatiittien Cr-MgO-jakauma vastaa ohuita, differentioituneita laavoja. Tulenheimon (1999) mukaan Kellojärven ja Siivikon alueet edustavat komatiittisten laavojen purkauskentän eri osia. Lisäksi Kellojärven ultramafista muodostumaa kuvaa parhaiten sheet flow fasieksen ja laavajärven yhdistelmä. Eli on ollut kyse laajamittaisesta komatiittisten laavojen läpivirtausaltaasta, jonka kautta on pitkään virrannut turbulentisti laavaa. Paksujen oliviinikumulaattien kasautuminen liittyy tähän rajuun purkausvaiheeseen.

Geologian tutkimuskeskus 17 Tulenheimon (1999) tulkinnan mukaan Kellojärven ultramafisessa kompleksissa on joitain osia, joissa kuorellisten alkuaineiden pitoisuudet ovat poikkeuksellisen korkeita. Kompleksin alueella esiintyy hybridisoituneita sivukiven kappaleita, osa kerrossarjan oliviinikumulaateista on rikastunut keveiden harvinaisten maametallien (LREE) ja monien muidenkin kuorellisten elementtien suhteen. Nämä ovat todisteita kuorellisesta kontaminaatiosta. Lisäksi osa Kellojärven oliviinikumulaateista on selvästi nikkelistä köyhtyneitä, mikä viittaa mahdolliseen paikalliseen sulfidisulan muodostumiseen. Samankaltaisia viitteitä ovat tutkimuksissaan kuvanneet Halkoaho & Niskanen (2004, 2009 ja 2012). Myös Västi et al. (2012) ovat raportissaan käsitelleet Kellojärven ultramafista kompleksia. Kuva 9. Kellojärven ja Kuivajärven alueiden yksinkertaistettu geologinen kartta, kairareikien sijainnit (punainen ympyrä) ja paljastumahavainnot (musta piste). Geologinen kartta otettu GTK:n digitaalisesta kallioperäkartasta. Fig. 9. Generalized geological map of the Kellojärvi and Kuivajärvi areas, locations of the diamond drill holes(red circle) and outcrop observation (black dot).geology simplified from the GTK digital bedrock map database.

Geologian tutkimuskeskus 18 4 KELLOJÄRVEN JA KUIVAJÄRVEN ALUEIDEN TUTKIMUSTEN TULOKSET Tässä yhteydessä tuodaan esille ne uudet havainnot, jotka vuoden 2013 tutkimusten yhteydessä saatiin ja joita Tulenheimolla (1999) ja Halkoaholla & Niskasella (2004, 2009 ja 2012) ei tutkimuksia tehdessään ollut käytettävissä. Näiden aikaisempien tutkimusten materiaalia ei tässä yhteydessä yksityiskohtaisesti käsitellä. Tulevaisuudessa on tarkoitus tehdä julkaisu, johon kaikki edellä mainitut työt ja niiden tulokset tullaan kokoamaan yksiin kansiin. Kohtalaisen hyvin tunnetun Kellojärven ultramafisen kompleksin nikkelipotentiaalisuuden tarkastelua jatkettiin edelleen helmi-kesäkuussa 2013. Kellojärven ultramafisen kompleksin pohjoisosat (Ensilän- Kuivajärven välinen alue) tunnettiin yllättävän huonosti, vaikka mm. Salmentauksen ja Virranniemen alueilla on runsaasti kalliopaljastumia (kuva 7). Myös Mäyräniemen alueen (kuva 6), hyvästä paljastuneisuudestaan huolimatta, komatiittisten oliviinikumulaattien litogeokemia tunnettiin huonosti. Tarkoitus oli, Kellojärven ultramafisen kompleksin pohjoisosien nikkelimalmipotentiaalisuustutkimusten lisäksi, selvittää myös kolme mieliä vaivannutta seikkaa. Pyrittiin 1) yhä löytämään vuonna 2003 noin 600 m Kellojärven ultramafisen kompleksin eteläpuolelta löydetyn noin 10 % nikkeliä sisältävän johtavan ja magneettisen serpentiniittilohkareen (L83-TAH-2003) lähtöpaikka, 2) selvittämään Kellojärvessä Mäyräniemestä länteen olevan geofysiikan mittauksissa sekä matalalento- että maastomittausaineistossa näkyvän johdeanomalian aiheuttaja (kuva 2 ja 3) saamaan kattava kairausprofiili ultramafisen kompleksin pohjoisilta jatkeilta. Vesistöjen runsauden vuoksi kairausprofiilin paikaksi valittiin Kuivajärven Niskaniemi (kuvat 5, 8 ja 9). Halkoahon & Niskasen (2004) Kellojärven Mäkisenkankaalta löytämä anomaalisen alhaisen kromipitoisuuden omaava vyöhyke (Ni/Cr-suhde anomaalisen korkea), tulkittiin heidän tutkimuksissaan mahdolliseksi viitteeksi mineralisoituneesta laavapatjasta (vrt. Brand 1999). Jatkotutkimuksissa (Halkoaho & Niskanen 2012) Pärsämänsuon alueelta anomaalisen alhaisen kromipitoisuuden omaavia näytteitä ei kuitenkaan enää tavattu. Mäyräniemen, Salmentauksen ja Virranniemen alueiden laajahkolla näytteenotolla pyrittiin haarukoimaan, minne kyseinen vyöhyke voisi jatkua. Mäyräniemen länsipuolella lähes Kellojärven keskellä on noin pohjois-eteläsuuntainen ja samalla alueen voimakkain sähkömagneettinen anomaliavyöhyke. Lisäksi Mäyräniemen etelä- (Hukanlahdella, kuva 6) ja pohjoispuolella (Niittyniemen alueella, kuva 6) on nähtävissä heikot sähköiset anomaliat (kuvat 2 ja 3). Näistä ensimmäinen on pohjois-eteläsuuntainen ja jälkimmäinen itä-länsisuuntainen. Lisäksi Niittyniemen rantapaljastumista oli analysoitu tremoliittikivinäyte (TAH$-2002-225.1), joka sisältää 0,15 % sinkkiä, 0.05 % lyijyä ja 0,06 % rikkiä. Sen alhainen Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde (5,4) kuitenkin viittasi Kellojärven ultramafista kompleksia leikkaaviin nuorempiin (2,1-2,2 Ga, Tulenheimo 1999) wherliittisiin juonikiviin. Kellojärvessä Varpuniemen pohjoispuolella on muutamia satoja metrejä pitkä, pohjois-eteläsuuntainen magneettinen anomalia, jonka aiheuttaja haluttiin myös tarkistaa. Alueen kairaukset suoritettiin GTK:n omalla POKA-kairauskalustolla helmi-maaliskuun 2013 aikana. Kohteelle kairattiin yhteensä seitsemän kairareikää (taulukko 1), joista viisi järven jäältä (kuva 6). Järven

Geologian tutkimuskeskus 19 jään vahvistumista odotellessa kairattiin ensin Niittyniemen (Q542/2013/R8) ja Hukanlahden (Q542/2013/R3) heikot sähköiset anomaliat. Niittyniemen anomalia osoittautui (kuvat 2 ja 3), kuten jo aikaisemmin oli arveltukin, Kellojärven ultramafista kompleksia leikkaavaksi, hieman perusmetallisulfideja sisältäväksi gabro-wherliittijuoneksi (kuva 10). Korkeimmat yksittäiset sulfidipitoisuudet kahdesta lyhyestä kairasydännäytteestä ovat: 9,70-9,85 m (0,15 m) Cu 1,0 %, Ni 0,08 %, Zn 0,27 %, Pb 0,22 % ja S 4,3 % sekä 31,80-32,20 m (0,40 m) Cu 1,4 %, Ni 0,06 %, Zn 0,11 %, Pb 0,51 % ja S 2,2 %. Alhainen Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde (5,2-6,1) on nähtävissä hyvin kuvassa 19E ja LREE:istä rikastunut luonne kuvassa 22. Hukanlahden pohjois-eteläsuuntainen anomalia osoittautui hieman perusmetallisulfideja sisältäväksi gabrojuoneksi (kuva 11). Gabrojuonesta analysoitujen kairasydännäytteiden rikkipitoisuus vaihtelee välillä 0,17-0,34 %, mutta mainittavia Cu-, Ni-, Zn- ja Pb-pitoisuuksia ei analysoiduista näytteistä tavattu. Kuten Niittyniemen gabro-wherliittijuonessa, myös Hukanlahden gabrojuonella on alhainen Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde (3,8-5,0, kuva 19E) ja LREE:istä rikastunut luonne (kuva 22). Kairarei illä Q542/2013/R4 - Q542/2013/R6 oli tarkoitus selvittää alueen voimakkaimman, lähes pohjoiseteläsuuntaisen, sähkömagneettisen anomalian aiheuttaja ja samalla ottaa kairaamalla edustava näytesarja Kellojärven ultramafisen kompleksin länsikontaktilta. Sähköisen anomalian aiheuttajaksi osoittautui tholeiittisten basalttien keskellä oleva runsaan metrin paksuinen (Q542/2013/R4_71,80-73,25 m), sulfidipitoinen fylliitti (kuva 12), jonka rikkipitoisuus vaihtelee 1,4-4,7 % välillä, korkeimman sinkkipitoisuuden ollessa 1,55 % (kuva 13). Tholeiittisen basaltin ja Kellojärven ultramafisen kompleksin välissä on noin 90 m kiilleliusketta sekä kvartsi-maasälpäporfyyriä (kuva 12), joka tulkittiin puolipinnalliseksi juonikiveksi. Kellojärven ultramafisen kompleksin länsikontakti saatiin lävistettyä, mutta mainittavaa sulfidipitoisuutta siitä ei tavattu. Kairareikäprofiilia täydennettiin kesäkuussa ottamalla kattava näytesarja Mäyräniemen paljastumista (kuva 6), näin saatiin lähes 1200 m (kuva 13) paksu stratigrafinen leikkaus Kellojärven ultramafisen kompleksin länsikontaktilta kohti sen keskiosaa. Paljastumahavaintoja tehtiin 14 (JTHO-2013-4 JTHO-2013-17) ja näytteitä kerättiin ja analysoitettiin 32 kappaletta (kuvat 5 ja 6 sekä taulukko 3). Kokokivianalyyseissä Mäyräniemen komatiittinen oliviinikumulaatti osoittautui yllättävän homogeeniseksi (kuva 13). Kokokivianalyyseistä nähdään kuitenkin se, että profiilin itäosan paljastumissa oliviinin määrä kumulaateissa on vähäisempi. Ni/Cr-suhteeltaan anomaalisen korkeita näytteitä ei Mäyräniemestä tavattu. Kuvissa 19 ja 20 on xy-diagrammeissa esitetty muutamia tärkeimpiä alkuaineita (MgO, Ni, Cr, TiO 2, Al 2 O 3 ja Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde). Kuvassa 19 ovat kaikki tämän tutkimuksen aikana analysoidut kairasydän- ja paljastumanäytteet (n=369 kpl) ja kuvassa 20 ne Mäyräniemen, Salmentauksen+Virranniemen ja Kuivajärven näytteet, joiden volatiilittomaksi normalisoitu MgOn on yli 30 %. Kuvan 21 Mäyräniemen oliviinikumulaattinäytteiden REE-käyrissä on aistittavissa LREE rikastumista, joka viittaisi mahdolliseen felsisen materiaalin kontaminaatioon. Kuvan 26 Mäyräniemen oliviinikumulaattinäytteiden PGE-käyrissä on mielenkiintoista se, että Os, Ir ja Ru ovat lähellä manttelin arvoja, kun taas Rh-, Pt- ja Pd-pitoisuudet ovat selvästi manttelin arvoja alhaisempia. Tämä puolestaan viittaisi mahdolliseen sulfidisulan erkautumiseen jossain vaiheessa kumulaatin muodostumisen aikana.

Geologian tutkimuskeskus 20 Kuva 10. Kairareiän Q542/2013/R8 kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 10. Rock type column and variations in element concentrations of the diamond drill hole Q542/2013/R8.

Geologian tutkimuskeskus 21 Kuva 11. Kairareiän Q542/2013/R3 kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 11. Rock type column and variations in element concentrations of the diamond drill hole Q542/2013/R3.

Geologian tutkimuskeskus 22 Kuva 12. Mäyräniemen kairausprofiili (katso kuvat 5, 6 ja 9), jossa reiät Q542/2013/R4 R6. Fig. 12. Diamond drill hole cross section of Mäyräniemi (see Figs 5, 6 and 9), which includes drill holes Q542/2013/R4 R6. Viimeisenä Mäyräniemen kohteista pyrittiin tarkistamaan Kellojärvessä Varpuniemen pohjoispuolella olevan muutamia satoja metrejä pitkän, pohjois-eteläsuuntaisen magneettisen anomalia aiheuttaja. Vettä kairauskohdalla on vain kolmisen metriä, mutta ensimmäisellä kairareiällä (Q542/2013/R7, kairauskulma 45 o länteen) kallionpinta tavoitettiin vasta paksun kivikon jälkeen 39,50 m syvyydellä. Kairasydän laatikkoihin saatiin 6,50 m heterogeenista ultramafista kiveä, josta analysoitiin homogeenisin vuolukivinäyte (MgOn 33,6 %, Ni 2205 ppm ja Cr 1453 ppm). Kohteelle kairattiin myös toinen kairareikä (Q542/2013/R12, kairauskulma 90 o ), joka tavoitti kallionpinnan 28.80 m syvyydellä. Kairasydän laatikkoihin saatiin 5,20 m kiveä. Reikä alkoi intermediäärisellä vulkaanisella kivellä ja päättyi tremoliittikiveen. Rei illä pystyttiin kuitenkin osoittamaan, että magneettinen anomalia johtui komatiittisesta ultramafisesta kivestä (katso kuvaa 9).

Geologian tutkimuskeskus 23 Kuva 13. Mäyräniemen kairareikä- ja paljastumaprofiilin kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 13. Rock type column and variations in element concentrations of the diamond drill hole and outcrop sample profile of Mäyräniemi.

Geologian tutkimuskeskus 24 Salmentauksen ja Virranniemen paljastumakartoitus suoritettiin myös kesäkuussa 2013, heti Mäyräniemen näytteen oton jälkeen. Paljastumahavaintoja tehtiin yhteensä 30 (JTHO-2013-18 JTHO-2013-47) ja näytteitä kerättiin ja analysoitettiin 47 kappaletta. Näiden lisäksi oli käytössä viisi vanhempaa paljastuma havaintoa (TAH$-2002-12 TAH$-2002-16) sekä neljä niistä tehtyä kokokivianalyysiä (kuvat 5, 7 ja 8 sekä taulukko 3). Kellojärven ultramafisen kumulaatin pohjoiseen päin pistävä haara on Salmentauksen ja Virranniemen alueella leveydeltään noin 0,5 kilometriä (kuva 7) ja Virranniemen itäosassa olevien pyrokseenirikkaiden kerrosten perusteella kaatuisi kerroksellisuus 85 asteen kaateella kaakkoon (K= 120-165/85). Analysoiduista näytteistä tehtiin kolme poikkiprofiilia: Virranniemi, Salmentaus pohjoinen ja Salmentaus eteläinen (A-C, kuvassa 7), joiden alkuaineiden vaihtelua tarkasteltiin stratigrafiapylväiden avulla (kuvat 14-16). Se on kaiken kaikkiaan melko homogeeninen, mutta erityisesti Virranniemen alueella alueen itäosassa klinopyrokseenin määrä on suurempi, mikä on nähtävissä mm. kuvan 14 kokokivianalyysien CaO:n määrässä. Klinopyrokseenin määrän lisääntyminen lännestä kohti itää tukee ajatusta, että oliviinikumulaatin yläosat olisivat idässä ja pohja siten lännessä. Tätä tukee myös se, että Salmentauksen pohjoisen profiilin itäisin näyte on kemismiltään ns. Cr-basalttia (kuva 15), jonka mm. Papunen et al. (2009) ovat tulkinneet stratigrafiassa nuoremmaksi kuin komatiitit. Ni/Cr-suhteeltaan anomaalisen korkeita näytteitä tässä tutkimuksessa tavattiin vain Salmentauksen eteläisen profiilin itäosasta (kolmanneksi ja toiseksi ylimmät näytteet kuvassa 16). Kuvassa 20 on muutamin xy-diagrammein esitetty niiden Salmentauksen+Virranniemen oliviinikumulaattinäytteiden kokokivikemiaa, joiden volatiilittomaksi normalisoitu MgOn on yli 30 %. Kuten Mäyräniemen myös Salmentauksen ja Virranniemen oliviinikumulaattinäytteiden REE-käyrissä on aistittavissa LREE rikastumista, joka viittaisi mahdolliseen felsisen materiaalin kontaminaatioon (kuva 23). Kuvan 27 Salmentauksen ja Virranniemen oliviinikumulaattinäytteiden PGE-käyrät ovat tasaisempia kuin Mäyräniemen, mutta myös niillä on manttelin arvoja alhaisempia Rh-, Pt- ja Pd-pitoisuusarvoja. Kuivajärven Niskaniemen (kuvat 5, 8 ja 9) alueen kairaukset suoritettiin Suomen Malmi Oy:n kairauskalustolla maalis-huhtikuun 2013 aikana. Kohteelle kairattiin yhteensä kolme kairareikää yhteispituudeltaan 1020,10 m (taulukko 1). Alkuperäisen suunnitelman mukaan oli tarkoitus kairata kaksi noin 500 metriä syvää kairareikää, mutta ensimmäisessä reiässä, katkesi putkikalusto ja se jouduttiin lopettamaan 331,30 m syvyydelle (kuva 17). Reikien Q542/2013/R9 ja Q542/2013/R10 väliin kairattiin viimeiseksi Q542/2013/R11, jotta kohteelta saataisiin kattava poikkileikkaus ja kairasydännäyteprofiili. Kairarei istä Q542/2013/R10 ja Q542/2013/R11 mitattiin työmaan loputtua kaltevuusmittauksen lisäksi myös sivusuuntamittaukset (katso kuva 28). Kairareikään Q542/2013/R9 jäi putkia, joten siitä ei vastaavia mittauksia tehty. Kairausprofiili alkaa länsipuolella Cr-basalttisella kivellä vaikka sen Cr-pitoisuus onkin hieman liian alhainen (360-470 ppm), mutta koska 420 m kairareiän Q542/2013/R9 länsipuolella oleva paljastuma on komatiittista basalttia, on se tulkittu Cr basaltiksi ja kuten Salmentauksenkin alueella oletetaan, että profiilin runsaat 600 metriä paksu kerrosseuranto nuorenee idästä länteen päin siirryttäessä (kuvat 17 ja 18). Komatiittisia oliviinikumulaattikerroksia tavattiin kolme kappaletta, joista läntisin on paksuin. Läntisen oliviinikumulaattikerroksen ja paksun, mahdollisesti puolipinnallisen, kvartsimaasälpäporfyyrin välissä on noin 25 metriä paksu amfiboliitteja, karbonaattikiviä ja fylliittejä sisältävä seuranto, jota ei muualta Kuhmon vihreäkivivyöhykkeeltä ole tavattu. Heti kvartsimaasälpäporfyyrin itäpuolella on toinen ultramafinen kerros ja kolmas sijaitsee jo intermediäärisen yksikön sisällä (kuvat 17 ja 18). Ultramafisista yksiköistä ei tavattu mainittavia määriä sulfideja, mikä näkyy hyvin kuvan 18 oikeasta alakulmasta kairasydännäytteiden rikkipitoisuuden vaihtelussa.

Geologian tutkimuskeskus 25 Kuva 14. Virranniemen paljastumaprofiilin (profiili A kuvassa 7) kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 14. Rock type column and variations in element concentrations of the outcrop sample profile of Virranniemi (profile A in Fig. 7).

Geologian tutkimuskeskus 26 Kuva 15. Salmentauksen pohjoisempi paljastumaprofiilin (profiili B kuvassa 7) kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 15. Rock type column and variations in element concentrations of the northern outcrop sample profile of Salmentaus (profile B in Fig. 7).

Geologian tutkimuskeskus 27 Kuva 16. Salmentauksen eteläisempi paljastumaprofiilin (profiili C kuvassa 7) kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 16. Rock type column and variations in element concentrations of the southern outcrop sample profile of Salmentaus (profile C in Fig. 7).

Geologian tutkimuskeskus 28 Kuva 17. Kuivajärven kairausprofiili (katso kuvat 5, 8 ja 9), jossa reiät Q542/2013/R9 R11. Kivilajiselitykset kuvassa 18. Yläosassa on esitetty aeromagneettisen mittauksen totaali-intensiteetti. Fig. 17. Diamond drill hole cross section profile of Kuivajärvi (see Figs 5, 8 and 9), which includes drill holes Q542/2013/R9 R11. Legends for drill holes in Fig. 18. In the upper part is shown the total intensity of the airborne magnetic survey. Kuvassa 20 on muutamin xy-diagrammein esitetty niiden Kuivajärven profiilin oliviinikumulaattinäytteiden kokokivikemiaa, joiden volatiilittomaksi normalisoitu MgOn on yli 30 %. Kuten Mäyräniemen, Salmentauksen ja Virranniemen on myös Kuivajärven profiilin oliviinikumulaattinäytteiden REE-käyrissä aistittavissa LREE rikastumista, joka viittaisi mahdolliseen felsisen materiaalin kontaminaatioon (kuva 24). Vain kairareiän loppuosassa koostumuksellisesti komatiittisilla basalteilla (tumman siniset käyrät kuvassa 25) on normaalin komatiittisen seurannon muotoiset REE-käyrät. Felsiset ja intermediääriset kivet samassa kuvassa ovat luonnollisestikin rikastuneet LREE-päästä suhteessa HREE-päähän.

Geologian tutkimuskeskus 29 Kuva 18. Kuivajärven kairareikäprofiilin kivilajipylväs ja alkuaineiden koostumusvaihteluja. Fig. 18. Rock type column and variations in element concentrations of the diamond drill hole profile of Kuivajärvi.

Geologian tutkimuskeskus 30 Kuva 19. Kellojärven kohteiden ja Kuivajärven alueen kaikki analysoidut näytteet Ni, Cr, TiO 2 n, Al 2 O 3 n ja Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde versus normalisoitu MgOn- sekä Cr versus Ni-diagrammeilla. Fig. 19. Ni, Cr, TiO 2 n, Al 2 O 3 n and Al 2 O 3 /TiO 2 ratio versus normalized MgOn and Cr versus Ni diagrams of all analyzed samples of the Kellojärvi targets and Kuivajärvi area.

Geologian tutkimuskeskus 31 Kuva 20. Kellojärven Mäyräniemen (musta ympyrä), Salmentausen ja Virranniemen (punainen avoin ympyrä) ja Kuivajärven kairausprofiilin (vihreä avoin timantti) komatiittisten oliviiniorto-adkumulaattien (MgOn > 30 %) Ni, Cr, TiO 2 n, Al 2 O 3 n ja Al 2 O 3 /TiO 2 -suhde versus normalisoitu MgOn- sekä Cr versus Ni-diagrammeilla. Fig. 20. Ni, Cr, TiO 2 n, Al 2 O 3 n and Al 2 O 3 /TiO 2 ratio versus normalized MgOn and Cr versus Ni diagrams of the olivine ortho-adcumulates (MgOn > 30 %) of the Kellojärvi Mäyräniemi (black circle), Salmentaus and Virranniemi (open red circle), and Kuivajärvi diamond drill hole profiles (open green diamond).

Sample/Chondrite (Boynton 1984) Sample/Chondrite (Boynton 1984) Geologian tutkimuskeskus 32 100.0 MÄYRÄNIEMI JTHO-2013-17.1 (Serpentinite/oOC) Q5422013R5 125.30-125.80 (Serpentinite/oOC) Q5422013R5 125.30-125.80 (Serpentinite/oOC) 10.0 JTHO-2013-10.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-10.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-14.1 (Serpentinite/oMC) <0.1 ppm <0.1 ppm Q5422013R6 95.65-96.20 (Serpentinite/oMC) 1.0 <0.1 ppm <0.1 ppm <0.1 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.1 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.15 ppm <0.15 ppm Q5422013R6 168.90-169.20 (Serpentinite/oMC) Q5422013R8 109.1-109.65 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-5.9 (Serpentinite/oAC(s)) 0.1 <0.15 ppm <0.2 ppm <0.1 ppm La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu JTHO-2013-5.1 (Serpentinite/oAC) JTHO-2013-12.6 (Serpentinite/oAC) Kuva 21. Mäyräniemen profiilin (katso kuva 6) komatiittisten serpentiniittinäytteiden REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). Fig. 21. Average chondrite-normalized REE patterns of the komatiitic serpentinite samples of the Mäyräniemi profile (see Fig. 6). Chondrite values are from Boynton (1984). 100.0 MÄYRÄNIEMI & ENSILÄ Q5422013R3 101.15-101.65 (Gabbro dyke) Q5422013R3 101.15-101.65 (Gabbro dyke) 10.0 Q5422013R8 15.45-15.95 (Gabbro-pyroxenite dyke) Q5422013R8 15.45-15.95 (Gabbro-pyroxenite dyke) Q5422013R8 96.9-97.4 (Wehrlite dyke) Q5422013R8 102.1-102.55 (Wehrlite dyke) 1.0 <0.1 ppm <0.1 ppm <0.1 ppm <0.1 ppm <0.1 ppm Q5422013R4 56.80-57.20 (Tholeiitic basalt) Q5422013R4 88.20-88.70 (Tholeiitic basalt) <0.1 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm Q5422013R4 130.35-130.70 (Mica schist) Q5422013R4 137.50-137.90 (Plagioclase quartz porphyry) 0.1 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu JTHO-2013-51.1 (Pegmatitic serpentinite, Ensilä) Kuva 22. Mäyräniemen ja Ensilän näytteiden (katso kuvat 5 ja 6) REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). Fig. 22. Average chondrite-normalized REE patterns of the samples of the Mäyräniemi and Ensilä (see Figs 5 and 6). Chondrite values are from Boynton (1984).

Sample/Chondrite (Boynton 1984) Sample/Chondrite (Boynton 1984) Geologian tutkimuskeskus 33 100.0 SALMENTAUS JTHO-2013-43.1 (Serpentinite/oaAC?) JTHO-2013-32.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) JTHO-2013-32.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) TAH$-2002-16.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) 10.0 JTHO-2013-42.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) JTHO-2013-24.1 (Serpentinite/oOC) JTHO-2013-21.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-21.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-22.2 (Serpentinite/oMC) <0.1 ppm <0.1 ppm JTHO-2013-23.3 (Serpentinite/oMC) 1.0 <0.1 ppm <0.1 ppm JTHO-2013-25.2 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-26.1 (Serpentinite/oMC) <0.1 ppm JTHO-2013-34.1 (Serpentinite/oMC) <0.1 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm <0.15 ppm <0.2 ppm JTHO-2013-37.2 (Serpentinite/oMC) TAH$-2002-13.1 (Serpentinite/oAC) TAH$-2002-14.1 (Serpentinite/oAC) 0.1 <0.2 ppm <0.1 ppm La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu TAH$-2002-15.1 (Serpentinite/oAC) Kuva 23. Salmentauksen ja Virranniemen komatiittisten serpentiniittinäytteiden (katso kuva 7) REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). Fig. 23. Average chondrite-normalized REE patterns of the komatiitic serpentinite samples of the Salmentaus and Virranniemi (see Fig. 7). Chondrite values are from Boynton (1984). 100.0 KUIVAJÄRVI Q5422013R11 116.75-117.40 (Komatiite) 10.0 Q5422013R10 211.90-212.30 (Serpentinite/oOC) <2 ppm Q5422013R11 131.15-131.65 (Serpentinite/oOC) <0.1 ppm <0.1 ppm Q5422013R9 134.20-134.55 (Serpentinite/oMC) 1.0 <0.1 ppm <0.2 ppm <0.1 ppm <0.1 ppm <0.2 ppm <0.1 ppm <0.2 ppm <0.2 ppm Q5422013R9 231.90-232.45 (Serpentinite/oMC) Q5422013R9 331.85-332.30 (Serpentinite/oMC) 0.1 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Kuva 24. Kuivajärven kairausprofiilin komatiittisten serpentiniittinäytteiden (katso kuvat 5, 8 ja 9) REEpitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). Fig. 24. Average chondrite-normalized REE patterns of the komatiitic serpentinite samples of the Kuivajärvi diamond drill profile (see Figs 5, 8 and 9). Chondrite values are from Boynton (1984).

Sample/Mantle Sample/Chondrite (Boynton 1984) Geologian tutkimuskeskus 34 100.0 KUIVAJÄRVI Q5422013R10 401.60-402.10 (Komatiitic basalt) Q5422013R10 452.75-453.10 (Komatiitic basalt) Q5422013R10 425.05-425.50 (Felsic lapilli tuff) 10.0 Q5422013R10 485.65-486.05 (Felsic volcanic rock) Q5422013R10 299.00-300.00 (Intermediate schist (altered)) Q5422013R10 118.00-118.40 (Plagioclase quartz porphyry) <2 ppm Q5422013R10 118.00-118.40 (Plagioclase quartz porphyry) 1.0 Q5422013R11 84.00-84.40 (Plagioclase quartz porphyry) Q5422013R11 84.00-84.40 (Plagioclase quartz porphyry) Q5422013R9 61.55-62.05 (Cr basalt) Q5422013R11 102.95-103.35 (Amphibolite) 0.1 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Q5422013R10 277.00-278.00 (Amphibolite/gabbro) Kuva 25. Kuivajärven kairausprofiilin näytteiden (katso kuvat 5, 8 ja 9) REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisellä kondriitin pitoisuudella. Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984). Fig. 25. Average chondrite-normalized REE patterns of the samples of the Kuivajärvi diamond drill profile (see Figs 5, 8 and 9). Chondrite values are from Boynton (1984). 100.00 MÄYRÄNIEMI & ENSILÄ JTHO-2013-51.1 (Pegmatitic serpentinite, Ensilä) 10.00 JTHO-2013-17.1 (Serpentinite/oOC) JTHO-2013-10.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-14.1 (Serpentinite/oMC) 1.00 JTHO-2013-5.9 (Serpentinite/oAC(s)) <2 ppb JTHO-2013-5.1 (Serpentinite/oAC) <1 ppb <20 ppm JTHO-2013-5.1 (Serpentinite/oAC) 0.10 <1 ppb <1 ppb JTHO-2013-12.6 (Serpentinite/oAC) <1 ppb 0.01 Ni Os Ir Ru Rh Pt Pd Au Cu Kuva 26. Mäyräniemen ja Ensilän alueiden komatiittisten serpentiniittinäytteiden (katso kuvat 5 ja 6) platinaryhmän alkuaineiden, kullan, nikkelin ja kuparin pitoisuudet normalisoituna keskimääräisellä manttelipitoisuudella. Manttelin PGE, Au, Ni ja Cu arvot Sun (1982) ja Barnes et al. (1988). Fig. 26. Average mantle-normalized platinum-group element, Au, Ni and Cu data of the komatiitic serpentinite samples of the Mäyräniemi and Ensilä areas (see Figs 5 and 6). The mantle PGE, Au, Ni and Cu values after Sun (1982) and Barnes et al. (1988).

Sample/Mantle Geologian tutkimuskeskus 35 100.00 SALMENTAUS JTHO-2013-43.1 (Serpentinite/oaAC?) JTHO-2013-32.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) 10.00 JTHO-2013-42.1 (Serpentinite/oMC (poikilitic)) JTHO-2013-24.1 (Serpentinite/oOC) JTHO-2013-21.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-22.2 (Serpentinite/oMC) 1.00 JTHO-2013-23.3 (Serpentinite/oMC) <2 ppb JTHO-2013-25.2 (Serpentinite/oMC) <1 ppb <20 ppm JTHO-2013-26.1 (Serpentinite/oMC) JTHO-2013-34.1 (Serpentinite/oMC) 0.10 <1 ppb <1 ppb <1 ppb JTHO-2013-37.2 (Serpentinite/oMC) <1 ppb 0.01 Ni Os Ir Ru Rh Pt Pd Au Cu Kuva 27. Salmentauksen ja Virranniemen alueiden komatiittisten serpentiniittinäytteiden (katso kuva 7) platinaryhmän alkuaineiden, kullan, nikkelin ja kuparin pitoisuudet normalisoituna keskimääräisellä manttelipitoisuudella. Manttelin PGE, Au, Ni ja Cu arvot Sun (1982) ja Barnes et al. (1988). Fig. 27. Average mantle-normalized platinum-group element, Au, Ni and Cu data of the komatiitic serpentinite samples of the Salmentaus and Virranniemi areas (see Fig. 7). The mantle PGE, Au, Ni and Cu values after Sun (1982) and Barnes et al. (1988). Fiorentini et al. (2010 ja siinä olevat viittaukset) ovat käyttäneet manttelinormalisoituja platina, palladium ja titaanipitoisuuksia ja niiden pohjalta saamiaan Pd/Tipmn- ja Pt/Tipmn-suhteita arvioidessaan mineralisoituneita ja mineralisoitumattomia komatiitti- ja basalttiyksiköitä. Heidän mukaansa mineralisoitunutta komatiitti- tai komatiittista basalttiyksikköä tutkittaessa edellä mainitut suhteet vaihtelevat laajalla Mgluku välillä joko selvästi alle yhden (köyhtyneitä) tai selvästi yli yhden (rikastuneita). Kun näytteet ovat edellä mainittujen suhteiden suhteen köytyneitä ollaan kauempana mineralisaatiosta ja kun ne alkavat osoittaa selvää rikastumista niin lähestytään mahdollista mineralisoitumaa (huntuefekti). Tämän havaitsemiseksi analyysimenetelmän määritysrajan oltava hyvin alhainen jopa alle 1 ppb:n luokkaa. Kellojärven alueella teetettiin koeluontoisesti 85 paljastumanäytteestä Pd- ja Pt-analyysit Labtium Oy:n menetelmällä 704U (taulukko 3). Tulokset on esitetty kuvassa 29. Suurin osa näytteistä on köyhtyneitä, mutta joitain rikastuneitakin näytteitä on mukana. Mitään täysin selvää jakaumaa pohjois-eteläsuunnassa ei näyttäisi olevan (kuvat 29A ja B), kuten ei myöskään Mäyräniemen profiililla itä-länsisuunnassa (kuvat 29C ja E). Sen sijaan Salmentauksen ja Virranniemen profiileilla itäinen osa on selvästi köyhtyneempää, erityisesti Pt/Tipmn-suhteen osalta (kuva 29D), kuin läntinen osa. Tämä sopii ajatukseen, että oliviinikumulaatin pohja ja siten myös mineralisoitunut osa olisi oliviinikumulaatin länsireunalla.

Y depth Azimuth (deg) Dip (deg) Geologian tutkimuskeskus 36 Q5422013 R10-in Azimuth Q5422013 R10-in DIP 102-20 100 98-25 96-30 94 92 90 I II -35-40 I II 88-45 86 0 100 200 300 400 500 600 depth -50 0 100 200 300 400 500 600 depth Q5422013 R10-in Horizontal Projection Q5422013 R10-in Vertical Projection 50 0 Start -50-100 0 I II -150-200 -250 I II -300-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 X -350 0 100 200 300 400 500 Horizontal distance Kuva 28. Kuivajärven profiilin pisimmän kairareiän Q542/2013/R10 atsimuutti, kaade, horisontaali- ja vertikaaliprojektio. Fig. 28. Azimuth, dip, horizontal projection and vertical projection of the Kuivajärvi deepest drill hole Q542/2013/R10.

Pd/Tipmn Pt/Tipmn Geologian tutkimuskeskus 37 10.00 A 1.00 0.10 0.01 70 80 90 100 Mg number 10.00 B 1.00 0.10 0.01 70 80 90 100 Mg number Kuva 29. A. Pt/Tipmn and B. Pd/Tipmn suhde versus Mg-luku kaaviot eri tutkimusalueilla (musta piste = Mäyräniemi, punainen timantti = Salmentaus ja sinertävän vihreä laatikko = Virranniemi). Loppuliite pmn kuvissa 28A-F viittaa normalisointiin oletetuilla ylämanttelin Pt ja Pd (Becker et al., 2006: 7,6 ppb Pt and 7,1 ppb Pd)) sekä Ti arvoilla (McDonough and Sun, 1995: 1090 ppm Ti). Fig. 29. A. Pt/Tipmn and B. Pd/Tipmn ratio, and Mg number plots subdivided by the studied areas (black dot = Mäyräniemi, red diamond = Salmentaus and bluish green box = Virranniemi). Suffix pmn in Figs 28A-F refers to normalization to estimated upper mantle values for Pt and Pd (Becker et al., 2006: 7.6 ppb Pt and 7.1 ppb Pd)) and for Ti (McDonough and Sun, 1995: 1090 ppm Ti).

Pt/Tipmn Pt/Tipmn Geologian tutkimuskeskus 38 10.00 C 1.00 W E 0.10 0.01 0 200 400 600 800 1000 1200 Distance from west to east (m) 10.00 D 1.00 W E 0.10 0.01 0 100 200 300 400 500 Distance from west to east (m) Kuva 29. Jatkuu. Pt/Tipmn suhde ja etäisyys profiililla lännestä itään eri tutkimusalueilla. C. Mäyräniemen profiili ja D. Salmentauksen ja Virranniemen profiilit (musta piste = Virranniemi, punainen timantti = Salmentauksen pohjoisempi ja sinertävän vihreä laatikko = Salmentauksen eteläisempi). Fig. 29. Continued. Pt/Tipmn ratio and the profile distance from west to east subdivided by the studied areas. C. Mäyräniemi profile and D. Salmentaus and Virranniemi profiles (black dot = Virranniemi, red diamond = Salmentaus north and bluish green box = Salmentaus south).

Pd/Tipmn Pd/Tipmn Geologian tutkimuskeskus 39 10.00 E 1.00 W E 0.10 0.01 0 200 400 600 800 1000 1200 Distance from west to east (m) 10.00 F 1.00 W E 0.10 0.01 0 100 200 300 400 500 Distance from west to east (m) Kuva 29. Jatkuu. Pd/Tipmn suhde ja etäisyys profiililla lännestä itään eri tutkimusalueilla. E. Mäyräniemen profiili ja F. Salmentauksen ja Virranniemen profiilit (musta piste = Virranniemi, punainen timantti = Salmentauksen pohjoisempi ja sinertävän vihreä laatikko = Salmentauksen eteläisempi). Fig. 29. Continued. Pd/Tipmn ratio and the profile distance from west to east subdivided by the studied areas. E. Mäyräniemi profile and F. Salmentaus and Virranniemi profiles (black dot = Virranniemi, red diamond = Salmentaus north and bluish green box = Salmentaus south).