Hämeen Vyöhykkeen Granitoidien Luokittelu
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS ALUEELLINEN GEOTIETO Espoo 30.06.2016 33/2016 Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu Hannu Mäkitie, Niilo Kärkkäinen, Pekka Sipilä, Markku Tiainen, Hannu Kujala & Jarkko Klami GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Raportin laji Hannu Mäkitie, Niilo Kärkkäinen, Pekka Sipilä, Arkistoraportti Markku Tiainen, Hannu Kujala & Jarkko Klami Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu Tiivistelmä Raportissa on kuvattu Hämeen tutkimusalueella (ns. Hämeen vyöhyke) sijaitsevien granitoidien luokittelua, petrologiaa ja malmipotentiaalia. Se on osa laajaa "Etelä-Suomen mineraali- ja malmipotentiaalin arviointi" -hanketta, joka toimi GTK:ssa vuosina 2011‒2015. Yhteensä 28 granitoidialuetta (a' 5‒180 km2) on eroteltu. Lisäksi on mikrokliinigraniittia leveinä juonina. Alueista osa muodostaa batoliitteja. Yleisin granitoidityyppi on deformoitunut granodioriitti, mutta vas- taavanlaista tonaliittia ja graniittia on lähes yhtä paljon. Kivien rakenne vaihtelee tasarakeisesta porfyyriseen ja paikoin on epätasalaatuinen, jopa gneissimäinen. Monet tutkituista granitoideista sisältävät dioriittisia ja gabromaisia sulkeumia ja sijaitsevat mafisten syväkivien vieressä. Selvimmin peralumiiniset granitoidi-intruusiot muodostavat melko yhtenäisen ja laajan ”suuralueen”, jonka sisällä on merkkejä malmiutumisesta. Nimetyt granitoidalueet ovat enimmäkseen metavulka- niittien ja -sedimenttien ympäröimiä, eli ne muodostavan erillisiä intruusioita nykyisessä maanleikkauksessa. Granitoidit on luokiteltu lähinnä kemiallisen ja mineralogisen koostumuksensa perusteella. Harker-tyyppisillä diagram- moilla on osoitettu, että moodeiltaan melko samanlaisilla syväkivillä on ollut erilaisia kantamagmoja ja differentiaatioita. Malmiutumisen kokeneiden kivien vieressä sijaitsevat granitoidit ovat kemiallisesti usein muuttuneet ja samalla kivien peralumiininen luonne on vahvistunut. Eräät malmiutumiset kuitenkin näyttävät olevan myös ruheiden kontrolloimia. Uu- det ikämääritykset osoittavat granitoidien pääasiallisesti edustavan 1886±2 miljoonaa vuotta vanhaa magmaa. Jokainen granitoidialue on kuvattu, luokiteltu ja rajattu omassa liitteessään. Niistä 23 kpl voidaan lisätä uusina litodeemeinä GTK:n ylläpitämiin Finstrati- ja DigiKP-tietokantoihin. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Granitoidit, graniitit, granodioriitit, tonaliitit, syväkivet, geokemia, petrografia, petrologia, malmipotentiaali Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi; Kanta-Häme: Hämeenlinna, Hattula, Tammela, Forssa, Jokioinen, Ypäjä, Humppila; Varsinais-Suomi: Somero, Marttila, Loimaa, Pöytyä, Aura, Mynämäki, Lieto; Satakunta: Huittinen, Säkylä; Pirkanmaa: Akaa, Urjala, Punkalaidun Karttalehdet L341, L342, L343, L344, L421, L422, L423, M331, M332, M333, M334, M411, M413 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistotunnus 33/2016 Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus 146 Suomi Julkinen Yksikkö ja vastuualue Hanketunnus Alueellinen geotieto 50402-20067 , 50402-2007221 Allekirjoitus/nimen selvennys Allekirjoitus/nimen selvennys Hannu Mäkitie GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu Sisällysluettelo sivu 1. JOHDANTO 1 2. HÄMEEN VYÖHYKKEEN GEOLOGISET YLEISPIIRTEET 1 3. TUTKIMUSMENETELMÄT 2 4. GRANITOIDIALUEET 3 5. MOREENIN GEOKEMIA 5 6. GRANITOIDIEN IKÄ 6 7. GRANITOIDIALUEIDEN KESKINÄINEN VERTAILU 8 7.1. Peralumiinisten granitoidien alue 7.2. Magman kiteytymisen trendejä 7.3. Granitoidien suhde gabroihin ja metavulkaniitteihin 8. UUSIA LITODEEMEJA FINSTRATI- ja DIGIKP-TIETOKANTOIHIN 14 9. HUOMIOITA GRANITOIDIEN MALMIKRIITTISYYDESTÄ 16 10. JOHTOPÄÄTÖKSET 16 KIRJALLISUUSLUETTELO 17 LIITTEET 1‒28. Granitoidialueiden kuvaukset LIITE 29. Granitoidien kemialliset kokokivianalyysit GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu 1 1. JOHDANTO "Etelä-Suomen mineraali- ja malmipotentiaalin arviointi" -hanke toimi Geologian tutkimuskeskuksessa (GTK) vuosina 2011–2015. Sen keskeinen tavoite oli Hämeen vyöhykkeen geologisen kartoitustiedon päivitys ja alueen malmimuodostusprosessien tunnistaminen. Työ rajattiin Hämeen vulkaanis- intrusiiviselle vyöhykkeelle (Kuva 1), josta tunnettiin jo ennestään runsaasti erilaisia malmiviitteitä ja muutamia kulta-, kupari-, sinkki- ja litium-esiintymiä (ks. esim. Grönholm & Kärkkäinen 2012). Hanke- päällikköinä toimivat geologit Niilo Kärkkäinen (2011–2013) ja Markku Tiainen (2014–2015). Hankkeen tavoitteiden saavuttaminen on vaatinut runsaasti kohteellista kallioperäkartoitusta, kiinnosta- vimpien malmiaiheiden syväkairausta ja tutkimista, kallioperän ja moreenin geokemiallisia tutkimuksia, alueen valtakivien metavulkaniittien ja granitoidien luokittelua, kohteellista geofysiikkaa ja 3-D mallin- nusta. Näiden lisäksi on laboratoriossa tehty tarkkoja mineralogisia tutkimuksia, muun muassa isotoop- pisuhteisiin perustuvia U-Pb ikämäärityksiä ja malmimineraalien tunnistamisia. Graniittiseen magmatismiin liittyy muun muassa porfyyri-Cu ja RE pegmatiittityypin mineralisaatioita (Budd ym. 2002). Tässä raportissa luokitellaan ja kuvataan Hämeen vyöhykkeen graniittisia kiviä ja arvi- oidaan niiden malmipotentiaalia sekä ryhmitellään uusia erillisiä felsisiä-intermediäärisiä intruusioita kal- lioperäkartalla. Tätä tietoa voi hyödyntää uusien litodeemien lisäämisessä GTK:n DigiKP ja Finstrati tie- tokantoihin. Raportin laatimisessa on käytetty hyväksi toisaalta hankkeen aikana kerättyjä tutkimustulok- sia ja toisaalta saatavilla olevaa vanhaa tietoa, jota löytyy vanhoista kallioperäkartoista ja niiden selityk- sistä, samoin kuin yksittäisistä julkaisuista, raporteista ja opinnäytteistä sekä GTK:n tietokannoista. Nyt käsillä olevan tutkimusalueen granitoidisista kivistä ei ole ollut olemassa yhtenäistä kuvausta, vaikka seu- tua on eri aikoina ja eri hankkeissa tutkittu jo yli 70 vuoden ajan. 2. HÄMEEN VYÖHYKKEEN GEOLOGISET YLEISPIIRTEET Hämeen tutkimusalueen (Kuva 1, ns. Hämeen vyöhyke) kallioperä sai alkunsa Svekofennialaisen Etelä- Suomen subprovinssin magmaattisen kaaren muodostumisen aikana, noin 1.91–1.87 Ga sitten (Lehtinen ym. 1997; Nironen ym. 2016). Alueen kivilajit voidaan litologisesti jakaa (1) suprakrustisiin eli pintasyn- tyisiin kivilajeihin ja (2) sekä felsisiin että mafisiin syväkiviin. Suprakrustisia kivilajeja ja syväkiviä on Hämeen tutkimusalueella suunnilleen yhtä paljon (Kuva 1). Suprakrustisista kivilajeista yleisimpiä ovat erilaiset metavulkaniitit, ja epiklastisia sedimenttejä tavataan vähän verrattuna muihin Svekofennidien alueisiin (Sipilä ja Kujala 2014). Granitoideja on selvästi enemmän kuin dioriitteja ja gabroja. Grani- toidien yleisin kivilaji on deformoitunut granodioriitti, mutta myös graniitteja ja tonaliitteja on paikoin runsaasti. Tutkimusalueen kallioperägeologiaa on kuvattu GTK:ssa vuosina 1945–2008 toimineen 1:100 000 - mittakaavaisen kartoitusohjelman karttalehdissä ja niiden selityskirjoissa (esim. Huhma 1957; Matisto 1978). Saman alueen granitoidien petrografiaa, petrologiaa ja geokemiallista koostumusta on myös kuvat- tu monissa erillisissä julkaisuissa (esim. Simonen 1948; Lahtinen 1996; Nironen 1999; Lehtinen ym. 2005; Rasilainen ym. 2007), ja GTK suorittamissa kiviaines- ja rakennuskivitutkimuksien raporteissa (esim. Härmä 1998). GTK:n tietokannoista, varsinkin DigiKP:sta ja Geotietoytimestä, on saatavilla run- saasti paikkaan sidottua numeristettua kallioperätietoa ja -havaintoja. GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu 2 Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti ja rajaus (punaisella viivalla) Kanta-Hämeen alueella. Taustalla oleva kallioperä on GTK:n DigiKP karttatietokannan (2016) mukaan. Ruudukko osoittaa 1:100 000 kallioperäkartta-alueet, numero viittaa karttalehteen. 3. TUTKIMUSMENETELMÄT Hämeen tutkimusalueen granitoidisten kivien petrologisia piirteitä tarkasteltiin lähinnä seuraavien lähtei- den avulla – jotta niiden mahdolliset eroavaisuudet erillisinä intruusiona selviäisivät: (1) GTK:n julkaisemat 1:100 000 mittakaavaiset kallioperäkartat ja niiden selityskirjat (2) Alueen lentogeofysikaalista dataa ja uutta alueellisen painovoimamittauksen tuloksia (3) GTK:n DigiKP karttatietokantaa ja Geotietoydin tietokannan havaintoja (4) Hankkeen aikana tehtyjä maastohavaintoja, geokemiallisia kokokivianalyyseja ja moreenin geokemi- allisia tuloksia (5) Erillisten julkaisujen, raporttien, opinnäytteiden ja karttojen tietoja Tarkastelun tuloksena rajattiin petrografian, kemiallisen koostumuksen (160 kokokivianalyysia) ja geofy- sikaalisen datan perusteella 28 erillistä, felsistä-intermediääristä syväkivialuetta (Kuva 2). Jokaiselle sy- GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Hämeen vyöhykkeen granitoidien luokittelu 3 väkivialueelle annettiin oma nimi. Tämä jako- ja erotteluproseduuri nähtiin tarpeelliseksi myös siinä mie- lessä, että jatkossa olisi tarkasti tiedossa mistä syväkivialueesta tai intruusiosta on kyse, kun paikkaan si- dottuja kivilajien tutkimushavaintoja tai kemiallista dataa tuodaan julki tai kun tehdään edellä mainittujen datojen ja syväkivialueiden keskinäisiä vertailuja, luokitteluja ja tulkintoja. Intruusioalueiden erottelu an- taa mahdollisuuden myös yhdistää vierekkäisiä melko samanlaisia syväkiviä laajemmiksi "Suiteiksi". Erillisten syväkivialueiden laajuuden ja kemiallisen koostumuksen sekä mineralogisten samoin kuin pet- rografisten piirteiden selvittämistä on kuitenkin haitannut vanhan tiedon hajanaisuus ja jopa tulkinnanva- raisuus, ja toisaalta Hämeen malmipotentiaali hankkeessa kerättyjen uusien tutkimustuloksien