GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjois-Suomen yksikkö M19/4613/2005/1/42 KUUSAMO Merenoja Risto Vartiainen 2.6.2005

MINERALOGISET TUTKIMUKSET

KUUSAMON MERENOJALLA 1994 – 1995

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä 2.6.2005

Raportin laji

Tutkimusraportti

Tekijät Risto Vartiainen

Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus

Raportin nimi Mineralogiset tutkimukset Kuusamon Merenojalla 1994 - 1995 Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, onko Kuusamon Merenojalla kallioperäkartoituksen yhteydessä tavatulla, vulkaaniseksi breksiaksi nimetyllä kivilajilla mineraali- tai kemiallisen koostumuksen perusteella mitään yhtäläisyyksiä kimberliittien tai sen sukuisten kivilajien kanssa. Kemialliseen tai mineralogiseen koostumukseen perustuvia yhtäläisyyksiä ei tässä tutkimuksessa löydetty. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Merenoja, minikairanäytteenotto, raskasmineraalitutkimukset, vulkaaninen breksia, kimberliitti Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä)

Suomi; Oulun lääni; Kuusamo; Merenoja Karttalehdet

4613 06 A Muut tiedot Arkistosarjan nimi M19

Arkistotunnus M19/4613/2005/1/42

Kokonaissivumäärä 8 s + 2 liitettä

Kieli suomi

Hinta

Julkisuus

julkinen

GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date 2.6.2005

Type of report

Exploration report

Authors

Risto Vartiainen

Commissioned by Geological Survey of Finland

Title of report Mineralogiset tutkimukset Kuusamon Merenojalla 1994 - 1995

Abstract The aim of the survey was to find out if the Merenoja breccia, found during bedrock mapping and named as volcanic breccia, has any relationship to kimberlites or related rocks. According to mineralogical studies and chemical analysies the Merenoja breccia has no such features.

Keywords Merenoja, minidrill sampling, heavy mineral separation, volcanic breccia, kimberlite

Geographical area Finland; County of Oulu; Kuusamo; Merenoja

Map sheet 4613 06 A

Other information

Report serial M19

Archive code

M19/4613/2005/1/42

Pages

8 p + 2 app.

Language

Finnish

Price

Confidentiality

Non-confidential

2

SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO 3 1.1 Tutkimuskohteen sijainti 1.2 Aikaisemmat tutkimukset 1.3. Tutkimuksen tarkoitus 2 TEHDYT TUTKIMUKSET JA NIIDEN TULOKSET 5 2.1 Näytteenotto 2.2 Ohuthietutkimukset 2.3 Raskasmineraalitutkimukset 6 2.4 Kemialliset analyysit 3 LOPPUPÄÄTELMÄT 7 LIITTEET KIRJALLISUUTTA LIITTYY -MATERIAALI

3

1. JOHDANTO 1.1 Tutkimuskohteen sijainti Tutkimuskohde sijaitsee Kuusamon kunnassa, karttalehdellä 4613 06 A (liite 1). Alueelle pää-see helposti pitkin metsäautotietä, jolta kävelymatkaa Merenojan tutkimuskohteelle on vajaa kaksi kilometriä. Alueelle pääsee myös veneellä pitkin Oulankajokea esimerkiksi Kiutakönkään alapuolisesta suvannosta. Tutkimusalue kuuluu Oulangan kansallispuistoon. 1.2 Aikaisemmat tutkimukset Tutkimusalueelta on olemassa 1:100 000 -mittakaavainen kallioperäkartta (Silvennoinen 1982) ja sen selitys (Silvennoinen 1991). Tutkimusalue sisältyy myös Silvennoisen väitöskirja-alueeseen (Silvennoinen 1972). Alueelta on olemassa geofysikaalinen matalalentoaineisto. Kemijoki Oy on tehnyt alueella kal-lioperätutkimuksia ja niihin liittyen kairauksia 1950 -luvulla. 1.3 Tutkimuksen tarkoitus Allekirjoittanut sai vuonna 1994 aluejohtaja A. Silvennoiselta tehtäväksi selvittää, onko Me-renojan vulkaaniseksi breksiaksi nimetyllä kivilajilla mitään yhtäläisyyksiä kimberliittien tai sen lähisukulaisten kanssa. Tutkittavaa breksiarakenteista kiveä tavataan useissa paljastumissa kahdella erillisellä alueella. Suurempi, noin 300 x 100 metrin kokoinen ja ovaalin muotoinen alue rajoittuu itä- ja koillis-puolella olevaan kvartsiittiin ja länsi- ja lounaispuolella olevaan vihreäkiveen. Suuremman alu-een koillispuolella oleva juonimainen, noin 50 m leveä breksia-alue on kvartsiitin ympäröimä, ja yhdessä kohdin tavattu kontakti kvartsiittiseen sivukiveen on terävä. Kivessä on kauttaaltaan 1 - 10, jopa 15 cm:n kokoisia, pyöreähköjä sulkeumia, jotka ovat yh-densuuntaisesti vähän venyneitä (kuva 1, s. 4). Kiven kimberliittiä muistuttava rakenne tulee paremmin esille kiillotetussa näytteessä (kuva 2, s. 4). Maastotutkimukset tehtiin syksyllä 1994 ja muut tutkimukset talvella 1994 - 95. Maasto-tutkimuksiin osallistuivat tutkimusavustajat Pertti Telkkälä ja Antti Pakonen. Näytteiden sepa-roinnista ja röntgentutkimuksista vastasi tutkimusavustaja Pentti Kouri, näytteiden valokuvauk-sesta tutkimusavustaja Reijo Lampela.

4

Kuva 1. Merenojan breksian rakennetta kallion pinnassa. Kynän pituus noin 14 cm. Kuva 2. Merenojan breksian rakennetta kiillotettujen minikairanäytteiden pinnassa. Mittatikun pituus 5 cm.

5

2 TEHDYT TUTKIMUKSET JA NIIDEN TULOKSET 2.1 Näytteenotto Koska alue oli jo detaljikartoitettu aiemmin, tehtäväksi jäi vain kallioiden puhdistus, näytteenot-to sekä alustavat mineralogiset ja kemialliset tutkimukset. Hietutkimuksia varten otettiin useita kymmeniä minikairanäytteitä, enimmäkseen kiven sul-keumista. Lisäksi otettiin 5 kpl 30 - 50 kilon näytteitä raskasmineraalitutkimuksia varten. Kemi-joki Oy:n kairasydämistä (R 114) valittiin 5 kpl 10 - 20 cm pitkää, lähinnä sattumanvaraista pätkää analyysejä varten. 2.2 Ohuthietutkimukset Ohuthietutkimuksia varten tehtiin minikairanäytteistä kiillotettuja ohuthieitä, lähinnä kiven tum-mista sulkeumista. Hietutkimuksissa pyrittiin erottelemaan mahdolliset tyypilliset sulkeumat ja niiden mineraalikoostumus, perusmassan mineraalikoostumus ja vertailemaan mineraalikoos-tumusta tunnettuihin kimberliitteihin. Sulkeumista valtaosa on diabaasimaista, keskirakeista kiveä, jossa päämineraaleina on lähinnä plagioklaasia (ofiittinen) ja uraliittia. Aksessorisina mineraaleina on mm. opaakkia, usein run-saasti. Kloriitti on tavallinen aksessorinen mineraali ja paikoin sitä on päämineraaliksi asti. Li-säksi on biotiittia, serisiittiä/muskoviittia sekä vähän titaniittia ja zirkonia. Osa diabaasisulkeumista on heikosti porfyyrisiä ja vaihettuu joissakin tapauksissa selvemmin porfyyriseksi kiveksi. Hajarakeina on plagioklaasia sekä hajarakeiden muuttumistuloksena syn-tyneitä kasaumia, joissa on vaihtelevissa suhteissa kloriittia, uraliittia, biotiittia ja opaakkia. Muuttumistulosten (uraliitti + kloriitti) esiintyminen plagioklaasiliistakkeiden välitiloissa viittaa siihen, että ne ovat lähinnä amfibolin tai klinopyrokseenin muuttumistuloksia. Joissakin selvästi porfyyrisissä kivissä muuttumistulosten kasaumien muoto voisi viitata myös ortopyrokseeniin tai oliviiniin. Granaattia ei löytynyt yhdestäkään hieestä. Rakenne on diabaasimaisissa kivissä selvästi ofiittinen, samoin kuin porfyyristen muunnosten perusmassa. Kivet ovat voimakkaasti muuttuneita ja osin uudelleen kiteytyneitä. Suuntausta ei ohuthieissä yleensä ole havaittavissa. Muina sulkeumatyyppeinä tavattiin mm. amfiboliittia, kiilleliusketta ja kvartsiittia. Näissä oli usein huomattavan paljon opaakkimineraaleja joko hienorakeisena pirotteena, mutta myös mel-ko suurina omamuotoisina rakeina. Breksioivan isäntäkiven mineraalikoostumuksen määritys oli hankalaa pienen raekoon vuoksi. Kivi koostuu pyöreähköistä fragmenteista, joista osaa on pidettävä samantapaisina sulkeumina kuin edellä on kuvattu. Breksioivasta kivestä saattoi erottaa mineraaleina ainakin plagioklaasia, opaakkia, kvartsia, kloriittia ja biotiittia. Seassa on myös kloriitti- tai uraliittikasaumia, jotka lienevät hajarakeiden jäänteitä.

6

2.3 Raskasmineraalitutkimukset Raskasmineraalitutkimusten tarkoituksena oli selvittää, löytyykö Merenojan breksiasta kimber-liiteille tai sen lähisukulaisille tyypillisiä raskaita mineraaleja kuten esimerkiksi granaattia, il-meniittiä, oliviinia, klinopyrokseenia tai spinelliä. Kivestä otetut näytteet murskattiin ja seulottiin. Näytteitä rikastettiin raskasmineraalierottimella (Knelson), minkä jälkeen niitä separoitiin vielä raskailla nesteillä. Raskasmineraaliseparoinnissa tuli selvempänä fraktiona (d > 3,2) esille zirkoni, joka on peräisin lähinnä amfiboliittisulkeumista, joista sitä löytyi hieissä enemmän kuin muista sulkeumatyy-peistä. Sen sijaan kimberliiteille tyypillisistä raskaista mineraaleista ei löydetty merkkiäkään. Vertailu- ja kontrollinäytteenä separoitiin samalla menetelmällä kimberliittinäyte, josta ao. mi-neraalit saatiin helposti erilleen. Raskasmineraaliseparoinnissa löytyi yksi moissaniittirae (= piikarbidi, SiC), jonka tulkittiin olevan peräisin timanttipyörösahan teroituksessa käytettävästä piikarbidirullasta ja joutuneen näytteeseen sahauksen yhteydessä. Moissaniittirakeen (d ~ 3,2) löytymistä raskasmineraali-jakeesta voidaan pitää osoituksena separoinnissa noudatetusta huolellisuudesta. Moissaniitti on luonnossa erittäin harvinainen mineraali, mutta teollisesti valmistettuna sitä käy-tetään hioma-aineena – nykyisin myös timanttijäljitelmänä. 2.4. Kemialliset analyysit Kemijoki Oy:n kairasydämistä (R 114) tehtiin 5 kpl XRF-analyysejä, joissa analysoitiin pää-komponenttien lisäksi Sc, V, Cr, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Ba, La, Ce, Pb, Bi, Th ja U. Analyysituloksia vertailtiin eri puolilta maailmaa analysoitujen, sekä muuttu-mattomien että kontaminoituneiden/muuttuneiden kimberliittien kirjallisuusarvoihin (Mitchell 1986). Pääkomponentit Analyysituloksia tarkasteltaessa huomataan, että Merenojan kivi on aivan liian hapan mahtuakseen mihinkään kimberliittiluokkaan. Samoin Al2O3 -pitoisuudet ovat kimberliitteihin verrattuna hyvin suuria. Toisaalta taas esim. CaO -pitoisuus on kimberliitteihin verrattuna sel-västi pienempi. Erot Suomesta kuvattuihin kimberliitteihin (O'Brien & Tyni 1999) ja Kuusamosta tavattuihin kimberliittilohkareisiin (Koivisto 2001) verrattuna ovat samanlaisia. Suomesta tavattujen kim-berliittipiippujen SiO2 -pitoisuus vaihtelee noin 26 - 47 %:iin ja Al2O3 -pitoisuus noin 1,5 - 6 %:iin. Merenojan breksian kemiallisessa koostumuksessa ei siten ole mitään kimberliiteille tyypillistä piirrettä. Merenojan breksian pääalkuainepitoisuuksia on vertailtu kimberliittien kirjallisuusar-voihin liitteessä 2 (taulukko 1).

7

Hivenaineet Kimberliiteissä varsinkin Ba on tyypillisesti korkea, 1000 - 5000 ppm:n luokkaa, Merenojan näytteissä sen sijaan alle 50 ppm. Myös Sr -pitoisuus on kimberliiteissä korkea, tyypillisesti noin 1000 ppm, Merenojan näytteissä puolestaan alle määritysrajan. Merkittäviä eroja on myös mm. strontiumin, bariumin ja lantaanin osalta. Merenojan breksian hivenainepitoisuuksia on vertailtu kimberliittien kirjallisuusarvoihin liit-teessä 2 (taulukko 2). 3 LOPPUPÄÄTELMÄT Tehdyn tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää onko Merenojan breksiarakenteinen kivi sukua kimberliiteille tai sen lähisukulaisille. Tulosten perusteella Merenojan kivellä ei ole – ehkä joidenkin näytteiden ulkoasua lukuun ot-tamatta – mitään yhtäläisyyksiä kimberliittien kanssa. Sitä todistavat sekä tyypillisten kimber-liittimineraalien puuttuminen että kemialliset analyysit. Vulkaaninen breksia lienee Merenojan kivelle edelleenkin hyvä ja kuvaava termi. Risto Vartiainen Geologi LIITTEET Liite 1 Tutkimusalueen sijainti Liite 2 Kemiallinen koostumus ja vertailu kimberliitteihin KIRJALLISUUTTA Koivisto, Marjatta 2001. Geologian tutkimuskeskuksen malmiosaston raportti timanttipotenti-aalisten alueiden tutkimuksista Kuusamossa vuodelta 1993. 12 s. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M 19/4523/2001/1. Mitchell, Roger H. 1986. Kimberlites : mineralogy, geochemistry and petrology. , xv, 442 s. ISBN 0-306-42173-9. Mitchell, Roger H. 1995. Kimberlites, orangeites, and related rocks. , xiv, 410 s. ISBN 0-306-45022-4.

8

Mitchell, Roger H. 1997. Kimberlites, orangeites, lamproites, melilitites and minettes : a petrographic atlas, 243 s. ISBN 0-88663-026-6. O'Brien, H. E.; Tyni, M. 1999. Mineralogy and geochemistry of kimberlites and related rocks from Finland. In: Gurney, J. J....[et al.] (eds.) Proceedings of the 7th International Kimberlite Conference, University of Cape Town, South Africa, April 11-17, 1998. Vol. 2: L-Z. Cape Town: University of Cape Town, 625-636. Silvennoinen, Ahti 1972. On the stratigraphic and structural geology of the Rukatunturi area, northeastern Finland. Bulletin/Geological survey of Finland ; 257: , 48 s. ISBN 951-690-002-X. Silvennoinen, Ahti 1982. Rukatunturi. Suomen geologinen kartta 1:100 000. Kallioperäkartta lehti 4613. Silvennoinen, Ahti 1991. Kuusamon ja Rukatunturin kartta-alueiden kallioperä. Suomen geo-loginen kartta 1:100 000. Kallioperäkarttojen selitykset, lehdet 4524 + 4542, 4613. 62 p. LIITTYY -MATERIAALI (Pohjois-Suomen yksikkö, Rovaniemi) Minikairanäytteet Ohuthieet Maasto- ja näytteenottokartat Analyysitulokset

Liite 2Kemiallinen koostumus

ja vertailu kimberliitteihin

Merenojan näytteet (5 kpl) Muuttuneet tai

Muuttumattomat* kontaminoituneet*SiO2 50.0 - 55.0 17.0 - 39.0 30.0 - 45.0TiO2 0.8 - 1.1 0.8 - 3.9 0.8 - 2.1Al3O3 13.1 - 14.5 0.8 - 7.8 1.9 - 7.2Fe2O3 6.3 - 11.6 3.7 - 11.9 4.0 - 9.6MnO 0.01 - 0.03 0.2 - 0.8 0.1 - 0.2MgO 9.3 - 14.8 16.6 - 38.5 10.9 - 32.1CaO 0.2 - 3.2 5.7 - 26.4 5.4 - 15.9Na2O 1.8 - 6.1 0.01 - 1.0 0.1 - 0.8K2O 1.0 - 5.7 0.1 - 5.0 0.3 - 2.1

Taulukko 1. Merenojan breksian pääalkuainepitoisuuksien vertailu muuttuneisiin ja muuttumattomiin kimberliitteihin.

Merenojan näytteet Kimberliitit keskiarvo 1 keskimäärin*

Sc < 30 14V 209 100Cr 197 893Ni 113 965Cu < 20 93Zn < 20 69Ga 25 6As < 30 -Rb 104 73Sr < 10 851Y 20 22Zr 112 184Nb < 10 141Mo < 10 1,7Sn < 20 5,4Sb < 20 -Ba 41 1100La < 30 150Ce < 30 200Pb < 30 15,3Bi < 30 0,0024Th < 10 17U < 10 3,1

Taulukko 2. Merenojan breksian hivenainepitoisuuksien vertailukimberliitteihin.

1) viiden näytteen keskiarvo* Mitchell 1986

PÄÄKOMPONENTIT (%)Kimberliitit

MUUT ALKUAINEET (ppm)