Pohjois-Pohjanmaan Vulkaniitit - Volcanic Rocks in North- Ern Ostrobothnia

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Tutkimusraportti 89 Report of Investigation 89

Mikko Honkamo

YOHJOIS-POHJANMAAN VULKANIITIT Lapin vulkaniittiprojektin raportti

Summary: Volcanic rocks in northern Ostrobothnia A report of the Lapland Volcanite Project

Espoo 1989 Hunkamo, Mikko, 1989. Pohjois-Pohjanmaan vulkaniitit - Volcanic rocks in northern Ostrobothnia. Geologian t~ttki~mskeskus- Geological Sztrvey of Finland, T~tr- kimwraportti 89 - Report of Ir7vestigation 89. 46 pages, 33 figures, 1 table and 7 appendices. The sedimentarv and volcanic rocks of the Northern Ostrobothnian Schist Area were deposited in an Early Proterozoic sedimentary basin. The volcanic rocks are tholeiitic basalts that erupted in a subaqueous environment. Deposition of kilometres of turbiditic greywackes both preceeded and followed the volcanic period. Volcanism started with the deposition of lavas, pyroclaslics, and volcaniclastic rocks which chemically resemble evolved oceanic basalts. The subsequent main volcanic stage is characterized by thick sequences of massive and pillowed lavas. The major element compositions of these are unimodal and similar to primitive oceanic basalts. REE patterns and trace element distribu- tions have MORB-like characteristics. The general geologic setting, sedimentation, and chemical composition of the volcanic rocks suggest that the Ostrobothnian basin developed in a cratonic or epicra- tonic, rift controlled environment.

Key words: metavolcanic rocks, metabasalt, tholeiite, geochemistry, trace elements, tectonic controls, Proterozoic, Archean, Finland.

Mikko Honka~no Geological Survey of Finland, P.O. Box 77, SF-96101 Rovanienzi, Finland

1SBN 95 1-690-342-8 ISSN 078 1-4240

Vammala 1989 Vammalan Kirjapaino Oy 1 Johdanto ...... 2 Geologiset yleispiirteet ...... 2.1 Pohjagneissialue ...... 2.1.1 Syvakivet ...... 2.1.2 Liuskeet ...... 2.2 Pohjois-Pohjanmaan liuskealue ...... 2.2.1 Liuskemuodostumat ...... 2.2.2 Muodostumien ikä ...... 2.3 Svekokarjalaiset plutoniitit ...... 2.4 Muhoksen savikivimuodostuma ...... 3 Pohjagneissialueen vulkaniitit ...... 3.1 Yli-Iin vulkaniitit ...... 3.2 Ala-Vuoton vulkaniitit ...... 3.3 Puutturin vulkaniitit ...... 3.4 Kakiperan vulkaniitit ...... 4 Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen vulkaaniset muodostumat ...... 4.1 Vepsän muodostuman vulkaniitit ...... 4.2 Pyyraselan vulkaniittimuodostuma ...... 4.3 Martimojoen vulkaniittimuodostuma ...... 4.4 Kiimingin vulkaniittimuodostuma ...... 4.5 Haukiputaan muodostuman vulkaniitit ...... 5 Geokemia ...... 5.1 Analyysiaineisto ja luokitteluperusteet ...... 5.1.1 Analyysiaineisto ...... 5.1.2 Geokemiallinen luokittelu ...... 5.2 Vulkaniittimuodostumien kemiallinen luokittelu ...... 5.2.1 Pohjagneissialueen vulkaniitit ...... 5.2.2 Vepsän muodostuman vulkaniitit ...... 5.2.3 Pyyraselan vulkaniittimuodostuma ...... 5.2.4 Martimojoen vulkaniittimuodostuma ...... 5.2.5 Kiimingin vulkaniittimuodostuma ...... 5.2.6 Haukiputaan vulkaniittimuodostuma ...... 5.3 Yhteenveto analyysituloksista ...... 6 Pohdiskelua ja päätelmiä ...... 7 Summary: Volcanic rocks in northern Ostrobothnia. a report of the Lapland Vol- canite Project ......

8 Viitteet .References ......

1 JOHDANTO

Tutkimusraportti perustuu kallioperakartoituksen yhteydessa pääasiassa vuosina 1975- 1980 koottuun havaintoja näyteaineistoon. Pohjois-Pohjanmaa otettiin yhdeksi Geolo- gian tutkimuskeskuksessa vuosina 1984-1989 toimineen Lapin vulkaniittiprojektin alue- tutkimuskohteeksi, jotta tulisi mahdolliseksi verrata keskenään Pohjois-Pohjanmaan ja Pohjois-Suomen muiden alueiden vulkaniitteja. Projektin yhteydessa alueella ei tehty maas- totöita, vaan rajoituttiin kartoituksen yhteydessa koottujen vulkaniittinaytteiden kemial- liseen analysointiin. Alueen 1 : 100 000 -mittakaavaisen kallioperakartoituksen tuloksia ovat julkaisseet Ke- sola (1983 ja 1985) ja Honkamo (1984, 1986 ja 1988). Pohjois-Pohjanmaan vulkaniittien geokemiaa ovat julkaisuissaan kuvanneet Kähkönen ym. (1986) ja Honkamo (1987).

2 GEOLOGISET YLEISPIIRTEET

Pohjois-Pohjanmaan ita- ja pohjoisosa kuuluvat Pudasjärven graniittigneissialueeseen. Tämän pohjagneissialueen etela- ja länsipuolella on karjalaisista, pääosin sedimentti- ja vulkaanissyntyisista kivilajeista koostuva Pohjois-Pohjanmaan liuskealue, joka ulottuu Pe- rämeren rannikolta lähelle Oulujarvea. Etelässä ja lounaassa liuskealue rajautuu felsisiin syväkiviin ja Muhoksen savikivimuodostumaan. Alueen geologiset pääpiirteet ja liuskealueen litostratigrafinen jaottelu käyvät ilmi oheisesta kartasta (kuva 1).

2.1 Pohjagneissialue

Pohjagneissialueen kallioperan pääosan muodostavat granodioriittiset ja graniittiset orto- ja paragneissit. Näiden ohella esiintyy paikoittain metasedimentteja ja metavulkaniitteja. Lukuisat metadiabaasit lävistävät pohjagneissialueen muita kivilajeja.

Pohjagneissialueen syväkivista on osa siinä määrin homogeenisia ja tasarakeisia, että on perusteltua pitää niitä magmakivina. Tähän ryhmään kuuluvat ainakin Iijoen varsilla esiintyva pilsteinen granodioriitti ja Yli-Iin Jakkukylan suuntautumaton graniitti. Magma- syntyista on myös karkearakeinen graniitti, jota tavataan muutamissa laajahkoissa paljastumissa Ala-Vuotolla, liuskealueen itäreunan lähellä. Todennaköisimmmin magmasyntyista on myös Utajarvella, Kakiperan antikliinialueella esiintyvä homogeeninen, tasarakeinen granodioriitti. Pohjagneissialueen yleisin kivilaji on koostumukseltaan ja asultaan vaihteleva graniit- tigneissi, jonka päämineraalit ovat plagioklaasi, kvartsi ja biotiitti. Kivelle luonteenomai- nen epahomogeenisuus ilmenee saannöttömana raekoon, suuntautuneisuuden ja mineraa- likoostumuksen seka erilaisten kivilajisulkeumien määrän ja koon vaihteluina. Graniittigneissialueella esiintyy paikoin myös raitaista migmatiittia, jonka paleosomi- na on kiillegneissi ja neosomina karkea, graniittinen tai granodioriittinen aines. ITYS LEGEND

LITOSTRATIGRAFISET YKSIKOT LITHOSTRATIGRAPHIC UNITS

Muhoksen savikivirnuodosturna (MSM) Pyyraselan vulkaniittirnuodosturna (PVM) Muhos Claystone Forrnation Pyyraselka Volcanic Forrnation

Svekokarjala~setplutoniitit (SKP) Vepsän rnuodosturna (VM) Svecokarelidic plutonic rocks Veosa Forrnation

Haukiputaan rnuodosturna (HM) Vuoton grauvakkarnuodosturna (VGM) Haukioudas Forrnation Vuotto Grey wacke Forrnation

Ylikiirningin grauvakkarnuodosturna (YGM) Utajarven konglorneraattirnuodosturna (UKM) Ylikiirninki Greywace Forrnation Utajärvi Conglornerate Forrnation

Ko~telinkvartsiittirnuodosturna (KKM) Pohjagneissikornpleksi (V=vulkaniitteja) Koileli Quartzite Formation Basernent Cornpiex (V=volcanic rock9

Kiimingin vulkaniittirnuodosturna (KVM) Ylityöntö Kiiminki Volcanic Forrnation Thrust

Martimojoen vulkaniittimuodostuma (MVMI Martimojoki Volcanic Formation

Kuva 1. Pohjois-Pohjanmaan stratigrafinen kartta. Fig. 1. The stratigraphic r77ap of northern Ostrobothnia. 2.1.2 Liuskeet Gneissialueen syväkivien yhteydessa tavataan myös pintakivia: metasedimentteja ja -vulkaniitteja. Laajimmat liuske-esiintymät ovat Yli-Iin kirkonkylän itäpuolella seka Utajar- vella Puutturissa ja Kakiperalla. Vähäisempiä esiintymiä on Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen itapuolella, Sanginkylan kartta-alueen itä- ja pohjoisosassa.

2.2 Pohjois-Pohjanmaan liuskealue

Graniittigneissialueen lounaispuolella sijaitsevan Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen kalliopera muodostuu pääasiassa erilaisista metasedimenteista ja metavulkaniiteista.

2.2.1 Liuskemuodostumat Liuskealueen lounaisosan alin litostratigrafinen yksikkö on Utajarven konglomeraatti- muodostuma, jonka pääkivilajeina ovat konglomeraatit ja arkoosit ja muodostuman yla- osassa myös grauvakat ja kiilleliuskeet. Liuskealueen itä- ja pohjoisosassa alimpana liuskeyksikkönä on Vuoton grauvakkamuodostuma. Utajarven ja Vuoton muodostumien raja on vähittäinen; muodostumat lo- mittuvat toisiinsa seka lateraali- että vertikaalisuunnissa. Vuoton muodostuman paalla ovat liuskejakson vulkaniittimuodostumat:Kiimingin muodostuma, Martimojoen muodostuma ja Pyyraselan muodostuma. Kaikki nämä ovat pak- suja tholeiittibasalttisia, merenalaisissa purkauksissa syntyneitä laavakerrostumia. Pyyra- selän muodostuman alla on Vepsan muodostuma, joka koostuu kiilleliuskeesta, kemialli- sista sedimenteista ja vulkaniiteista. Kiimingin muodostuman sisällä ja osittain paalla on Koitelin kvartsiittimuodostuma. Vulkaniittimuodostumien paalla on Ylikiimingin grauvakkamuodostuma. Niillä alueilla, missä vulkaniitteja ei esiinny, ovat Ylikiimingin grauvakat suoraan Vepsan tai Vuoton muodostuman paalla. Liuskejakson länsiosassa on Haukiputaan muodostuma, joka koostuu mustaliuskeista, kiilleliuskeista, grauvakoista ja vulkaniiteista. Haukiputaan muodostuman stratigrafinen asema ja suhde muihin liuskemuodostumiin on varsin tulkinnanvarainen.

2.2.2 Muodostumien ikä Kiimingissä vulkaniittien yhteydessa sijaitseva Koitelin kvartsiittimuodostuma on ra- diometristen ianmaaritysten perusteella yli 1 873 Ma:n, mutta kuitenkin enintään 2 093 Ma:n ikäinen (Honkarno 1988). Näiden maäritysten perusteella ei voida yksiselitteisesti osoittaa liuskealueen muiden muodostumien absoluuttista ikää. Varsin ilmeista on kuitenkin, että kaikki liuskealueen muodostumat ovat syntyneet varhaisproterotsooisena aikana.

2.3 Svekokarjalaiset plutoniitit

Liuskealueen lounaispuolella esiintyy granitoideja, jotka leikkaavat ja migmatisoivat liuskealueen kivilajeja. Liuskeiden ja graniittialueiden rajalla on muutamia granodioriitti- ja tonaliittipaljastumia. Oulun ja Muhoksen välisen laajan graniittialueen pohjoisosassa on vallitsevana kivilajina pegmatiittigraniitti ja eteläosassa keskirakeinen, porfyyrinen graniitti. Tämän graniittisen plutonismin viimeista vaihetta edustavat lukuisat pegmatiittigra- niittijuonet, jotka Utajarvella leikkaavat seka pohjakompleksin että liuskejakson muodostumia. Graniittisen plutonismin iän osoittaa Kivimaanselän graniitin (Kesola 1985, s. 19-20) zirkonista ja monatsiitista tehty radiometrinen ianmäaritys. Sen mukaan zirkonin ikä on 1 825 + - 30 Ma ja monatsiitin ikä 1 793 Ma. Ianmaaritystulokset esitetään kuvassa 2 ja taulukossa 1. Maaritykset on tehnyt Olavi Kouvo Geologian tutkimuskeskuksen isotoop- pigeologian laboratoriossa. KIVIMAANSELKA 1825*30 A343 1793 ./'

+ ZIRCON *o MONAZITE

Kuva 2. Konkordiadiagrammi Kivimaanselan graniitin monatsiitille ja zirkonifrak- tioille. Fig. 2. Concordia plot for one monazite and several zircon fractions from the Kivi- rnaanselkb granite.

2.4 Muhoksen savikivimuodostuma

Kivimaanselan graniitin eteläpuolella ja stratigrafisesti sen päällä on Muhoksen savikivimuodostuma, joka koostuu lähes vaaka-asennossa olevista metamorfoitumattomista savikivi- ja arkoosikerroksista. Kerrossarja on paikoin jopa noin 900 metrin paksuinen, ja sen ikä on K-A-r ja Rb-Sr-maaritysten mukaan (Simonen 1980) 1 300-1 400 Ma. Mik- rofossiilien perusteella muodostuman iäksi arvioidaan 1 200 Ma (Tynni ja Uutela 1984).

3 POHJAGNEISSIALUEEN VULKANIITIT

Vulkaanisia muodostumia esiintyy pohjagneissialueella Utajarven Kakiperalla ja Puut- turissa seka Ala-Vuoton kylän itapuolella Ylikiimingissa. Pohjakompleksin vulkaniitteja tavataan yksittäisissä paljastumissa varsin laajalla alueella Yli-Iin kirkonkylan itä- ja pohjoispuolella. Koska tämä alue on erityisen heikosti paljastunutta eikä siella ole suoritettu 1 : 100 000 -mittakaavaista kallioperakartoitusta, ovat tiedot naista vulkaniiteista vähäisiä. Gneissialueen vulkaanisten muodostumien mahdolliset keskinäiset yhteydet ja suhteet kompleksin syväkiviin tunnetaan varsin puutteellisesti. Puutturin ja Kakiperan seka Ala- Vuoton alueilta tehtyjen havaintojen perusteella vulkaniitit ovat vanhempia kuin liuskealueen alimmat sedimenttimuodostumat ja kuuluvat liuskeiden kerrostumisalustaan. Poh- jakompleksin kivista ainakin metadiabaasit lävistävät näitä vulkaniitteja. Kompleksin sy- vakivien ja vulkaniittien ikäsuhteesta ei ole selviä havaintoja. Parhaiten pohjakompleksin sedimentit ja vulkaniitit ovat paljastuneina Kakiperalla, mutta siellä niitä lävistävät niin lukuisat pohjan metadiabaasit ja nuoremmat pegmatiittigraniitit, että kovin luotettavaa käsitysta jakson rakenteesta ja stratigrafiasta ei ole voitu saada.

3.1 Yli-Iin vulkaniitit

Yli-Iissa, Iijoen ja Siuruanjoen rannoilla seka kirkonkylan itäpuolella olevissa paljastumissa esiintyy mafisia kivilajeja. Muutamissa paljastumissa tavattavat tyynylaavat ja py- Taulukko 1. Kivimaanselän graniitin U-Pb analyysien tulokset ja niistä lasketut isotooppisuhteet ja radiometriset iät. Table 1. Isotope datn on zircons and one inonazite fronz Kivinzaanselka granite.

Näyte Fraktio Pitoisuus 206~b Lyijyn isotooppikoostumus Atomisuhteet ja radiometriset iät No: Fraction Concentration 2041% Isotopic cornposition of lead Atom rntios and radionzetric ages (g/cmz) ~!dg 206,, = 100

Sanzpk 0 = raekoko, pm 238, 206~b mitattu 206m 207~b 207~~ grain size radiog. rneasured 204 207 208 238, 235, 206m

A343 - Kivimaanselkä, Tyrnävä. Karttalehti 3422 07, x=7193.43, y = 3441.43

monatsiitti monazite

zirkoni zircon d>4.3: abr. 462.4

4.2

4.070;abr

4.070;abr.

3.8

-. abr. = rakeiden pinnat puhdistettu abraasiolla = grnins abraded roklastiset rakenteet osoittavat näiden kivilajien olevan alkuperältään vulkaanisia. Useim- miten kivet ovat kuitenkin joko massamaisia, taysin uudestikiteytyneita plagioklaasi-sarvivalke-diopsidikivia tai hiertyneita amfibolikivia. Outokumpu Oy:n kairauksissa on voitu todeta, että mafisten kivien kanssa vuorottelevat kvartsiitti, mustaliuske ja karbonaat- tikivi, mutta paljastumissa näitä ei ole tavattu. Tyynylaavoissa kivi on hyvin hienorakeista, ja granulaarisen, kaksostumattoman pla- gioklaasin ohessa paamineraaleina ovat sarvivalke ja epidootti. Yleisin aksessorinen mine- raali on titaniitti. Pahkakosken ja Kierikin voimaloiden alakanavissa on useissa paljastumissa asultaan gabroa muistuttavaa massamaista, tasarakeista amfiboliittia. Tama on keskirakeista, taysin granoblastista kiveä, jonka paamineraalit ovat plagioklaasi, sarvivalke ja diopsidi. Ak- sessorisen titaniitin määrä on varsin suuri, enimmillään muutamia prosentteja. Paikoin mas- samaisen amfiboliitin yhteydessa on muutaman metrin levyisiä suuntautuneita vyöhykkei- tä, joissa sarvivalke on ainoa paamineraali.

3.2 Ala-Vuoton vulkaniitit

Ylikiimingin itäosassa Ala-Vuotolla esiintyy pohjakompleksin metavulkaniitteja muutamissa paljastumissa aivan liuskevyöhykkeen rajalla. Osa naista metavulkaniiteista on hieno- tai keskirakeisia ja massamaisia, mahdollisesti metalaavoja, osa hienorakeisia ja raitaisia metatuffej a.

3.3 Puutturin vulkaniitit

Kähkönen ym. (1986) ovat kuvanneet Utajarven Puutturissa graniittigneissin yhteydessa esiintyviä amfiboliitteja. Heidän mukaansa ne ovat enimmäkseen pyroklastisia metavulkaniitteja, mahdollisesti osin myös laavasyntyisia kiviä.

3.4 Kakiperan vulkaniitit

Noin kymmenen kilometriä Utajarven kirkolta itään sijaitsevalla Kakiperalla (kartoissa Loiraskangas) on gneissigraniitin yhteydessa joukko pintasyntyisiä kivilajeja. Tähän seu- rueeseen kuuluu kvartsiitteja, mafisia metavulkaniitteja, dolomiittia, karsikiveä ja kiille- liusketta. Alueella esiintyy lisäksi hyvin runsaasti diabaaseja ja pegmatiittigraniitteja, jotka lävistävät kaikkia edellä mainittuja kivilajeja. Tama tekee kallioperan rakenteiden ja kivilajien keskinäisten suhteiden selvittelyn vaikeaksi. Metavulkaniitit ovat tummia, hienorakeisia amfiboliitteja. Ne ovat usein masssamai- sia tai raitaisia, ja raitaisuus saattaa olla ainakin muutamissa paljastumissa alkuperäistä pyroklastisen tai vulkaniklastisen kiven kerrosrakennetta. Tyynylaavarakennetta on taysin tunnistettavana säilynyt parissa paljastumassa, ja myös alueen hienorakeisei massamaiset amfiboliitit ovat tulkittavissa laavasyntyisiksi. Kakiperan metavulkaniittien päämineraalit ovat plagioklaasi ja sarvivalke. Lisäksi ohut- hieissa on todettu hiukan diopsidia ja muutamissa näytteissä myös biotiittia ja kvartsia. Yleisimmat aksessoriset mineraalit ovat titaniitti seka kupari- jakai rikkikiisu. Kivet ovat taysin uudestikiteytyneita, granoblastisia ja hienorakeisia.

4 POHJOIS-POHJANMAAN LIUSKEALUEEN VULKAANISET MUODOSTUMAT

Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen laajimmat vulkaniittialueet ovat Haukiputaan kir- konkylän pohjoispuolella, Kiimingin ja Ylikiimingin välisellä alueella, Martimojoen itapuolella ja Vepsän alueella Ylikiimingin kaakkoisosassa. 4.1 Vepsan muodostuman vullkaniitit

Vepsan muodostumaksi kutsutaan Vuoton grauvakkamuodostuman päälle sijoittuvaa kiilleliuskevaltaista yksikköä, johon kuuluu useita rautamuodostuma-, amfiboliitti- ja mus- taliuskevälikerroksia seka dolomiitteja, sertteja ja karsia. Vepsan muodostuman päällä on Pyyraselan vulkaniittimuodostuma. Vepsän-Pyyraselan alueen kallioperan rakenteesta saatu kuva perustuu geologisten havaintojen ohella geofysikaalisiin matalalentokarttoihin ja maastomittauksiin. Sähköisiä

MARTIMOJOKI KIIMINKI HAUKIPUDAS

YGM

$.- . -- . - . vvv PVM VVVJ -. - . - . -

n n n

VGM

SELITYS-LEGEND

LITOSTRATIGRAFISET YKSIK~T - LITHOSTRATIGRAPHIC UNITS

HM Haukiputaan muodostumn - Haukipudas Formation

YGM Ylikiiming~ngrauvakkamuodostuma - Ylikiiminki Greywacke Formatton

KKM Koiteltn kvartsiitttmuodoaluma - Koileli Quartzile Formation

KVM Kiimingin vulkaniittimuodostuma - Kiiminki Volcanic Formation

MVM Martimojoen vulkanitltimuodostuma - Martimojoki Volcanic Forrnation

PVM Pyyraselan vulkaniittimuodostuma - Pyyraselkd Volcanic Formation

V M Vepsan muodosluma - Vepsa Formation

VGM Vuolon grauvakkamuodostuma - Vuotto Greywacke Formation

- Strattgraltnan raja - Stratigraphic boundary

)i Ylityontb - Thrust

KIVILAJIT - LITHOLOGY 0... o Konglomeraatti - Congiomerate Doiomittti - Doiomite . . . Kvarts~itti- Ouarlzite C C Sertti - Cher1 ~aava,massamalnen fa IyynylaaVa - - .- Grauvakha - Greywace Lava. massive and pillowed

+mH-l++ M~8taliushe - BIack sChis1 - V- Tulli i luffitlti - Tufl 1 tullite

d b Rautamuodostuma - Iron lormation

Kuva 3. Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen vulkaniittiyksiköiden stratigrafia. Fig. 3. Str-atigraplzic cross sections of tlze volcanic units of the Nortlzern Ostrobotlznian Schist Area. ja magneettisia anomalioita aiheuttavat muodostuman sedimenttikivet, erityisesti mustaliuskeet. Vepsan muodostuma tunnetaan parhaiten Vepsan kylan alueelta, missä kalliopera on kohtalaisen hyvin paljastunutta. Rautaruukki Oy on tehnyt siellä myös syvakairauksia, joiden perusteella kallioperaa ovat kuvanneet Paulamaki (1983) ja Kähkönen ym. (1986). Tällä alueella muodostuman paksuus on noin puoli kilometria. Vepsan ja Pyyraselan muodostumien stratigrafinen kaavio on kuvassa 3. Vepsan muodostuman kiilleliuskeet ovat Al-rikkaita kivia, joissa on runsaasti stauro- liitti-, kordieriitti-, andalusiitti- ja granaattiporfyroblasteja. Kiilleliuskeissa on yleisesti ohuita mustaliuskev~ikerroksiaseka grafiitti- ja kiisupitoisia osia. Yhtenaisimmat metavulkaniittiyksiköt ovat muodostuman alaosassa, mutta niitä on va- likerroksina myös muodostuman sisällä. Metavulkaniitit ovat homogeenisia, keskirakeisia amfiboliitteja, joiden päämineraaleja ovat plagioklaasi, sarvivalke tai kummingtoniitti ja muutamissa paljastumissa lisäksi granaatti. Vepsan muodostumaan kuuluvat amfiboliitit on tulkittu metavulkaniiteiksi: laavoiksi, tuffeiksi ja vulkaniklastisiksi kiviksi. Rautamuodostumat liittyvät muodostuman alaosaan. Rautamuodostumiin kuuluu erilaisia kvartsi-, grafiitti-, amfiboli- ja magneettikiisuraitaisia tyyppejä, massamaisia amfiboli-granaattikivia ja rautarikkaita mustaliuskeita. Vepsan muodostuman keskivaiheilla ja yläosassa on dolomiitteja, sertteja ja karsiki- via. Paikallisesti näitä kivilajeja saattaa olla satojen metrien paksuudelta, mutta lateraali- suunnassa kivilajiyksiköt ovat seurattavissa vain muutamia kilometrejä.

4.2 Pyyraselan vulkaniittimuodostuma

Stratigrafisesti Vepsan muodostuman päällä on yhtenäinen ja paikoin ilmeisesti yli kilometrin paksuinen Pyyraselan vulkaniittimuodostuma. Se koostuu pääasiassa laavoista, ja siihen kuuluu eteläisin osa noin 50 kilometria pitkästä vulkaanisesta jaksosta. Vepsalta pohjoiseen, Joloksen ja Arkalan seuduilla, jakso ei ole paljastuneena, ja on mahdollista, että sieltä vulkaaniset yksiköt joko puuttuvat kokonaan tai ovat ohuita ja epäyhtenäisiä. Jakson pohjoisosassa on hyvin paljastunut Martimojoen vulkaniittimuodostuma. Kuvas- sa 3 on stratigrafiakaavio Vepsän-Pyyraselan alueesta. Pyyraselan muodostuma on hyvin paljastuneena Pyyraselan-Pohjoisen Vuorimaan alueella (kl3424 05) ja Vepsan kylan etelapuolella Kivelan-Rökinmaan-Autiokankaan-Haa- pamaan alueella (kl 3424 02). Pyyraselan vulkaniittimuodostuman laavat ovat enimmakseen hieno- tai keskirakeisia ja massamaisia. Tyynylaavoja on lukuisissa paljastumissa Vepsan etelapuolella ja Pyyra- selässä. Seka massamaisissa laavoissa että tyynylaavoissa on yleisesti pieniä, kiven pinnas- ta kuopalle syöpyneitä kvartsi-plagioklaasimanteleita, ja muutamien laavapatjojen pintao- saan liittyy hyaloklastista breksiaa. Laavojen yhteydessä on paikoin muutaman metrin vahvuisia raitaisia tai kerroksellisia emaksisia kivia, jotka on tulkittu alkuperältään vulkaniklastisiksi. Pyroklastisia primaarirakenteita ei ole tunnistettu, mutta on todennäköistä, että ainakin osa alueen perusteellisesti uudestikiteytyneista ja vahvasti deformoituneista metavulkaniiteista on alkujaan ollut pyroklastiitteja. Metalaavojen päämineraalit ovat plagioklaasi ja sarvivalke. Plagioklaasi esiintyy granulaarisena massana, jossa yksittäisten kiteiden raekoko on enimmakseen alle 0,l mm. Kak- sostuneet kiteet ovat hyvin harvinaisia. Sarvivalkkeen raekoko on aina selvästi suurempi, yleensä 0,5-1 mm. Useimmissa näytteissä on aksessorisina mineraaleina kvartsia, titaniittia seka kupari- tai rikkikiisua.

4.3 Martimojoen vulkaniittimuodostuma

Martimojoen vulkaniittimuodostuma on pohjoisin osa vulkaniittijaksosta,joka alkaa Pyyraselasta. Molemmat muodostumat ovat suurin piirtein samassa stratigrafisessa ase- massa, Vuoton ja Ylikiimingin grauvakkamuodostumien välissä; erona on, ettei Vepsan muodostuman ole voitu todeta ulottuvan Martimojoen alueelle asti. Muodostuma on parhaiten paljastuneena Martimojoen itäpuolella, noin 15 kilometria Kiimingistä koilliseen. Siellä muodostumaan kuuluvia kivilajeja tavataan noin kymmenen kilometrin pituisella ja paikoin yli kahden kilometrin levyisellä, luode-kaakkosuuntaisella alueella. Syväkairaukseen perustuvia tietoja Martimojoen vulkaniiteista on Arkalan Soi- dinharjusta, missä jakson alaosa ja kontakti stratigrafiassa alempana olevaan Vuoton me- tagrauvakkaan on lävistetty kairaamalla. Martimojoen muodostuman päasiallisin kivilaji on mafinen metalaava. Laavapatjojen valissa on monin paikoin vahaisia linssimäisiä dolomiittivälikerroksia. Jakson länsiosassa laavojen valissa on ohut, muutaman kilometrin pituinen konglomeraatti-metahiekkakivi-fyl- liittiyksikkö. Kuvassa 3 on stratigrafinen kaavio muodostuman pohjoisosasta. Deformaatiot ovat enimmäkseen hyvin vahaisia, minkä takia erilaisia laavarakenteita on nähtävissä lukuisissa paljasturnissa. Vallitseva vulkaniittityyppi on massamainen, hieno- tai keskirakeinen metalaava. Tyynylaavaa, laavabreksiaa ja manteleita sisältäviä metalaa- vapaljastumia tavataan siellä täällä koko muodostuman alueella. Metavulkaniittien paamineraalit ovat sarvivälke ja plagioklaasi. Plagioklaasi esiintyy poikkeuksetta hyvin hienorakeisena, granulaarisena massana, eikä alkuperäistä kideraken- netta ole tunnistettavissa yhdessäkään tutkituista näytteistä. Kaikkein hienorakeisimmissa metalaavoissa hyvin pienet neulamaiset sarvivälkekiteet muodostavat tiiviin huopamaisen rakenteen, joka peittää kiven muut mineraalit ja rakennepiirteet. Keski- ja karkearakeisis- sa kivissä sarvivälkesälöt muodostavat säännöttömän muotoisia ja kokoisia kideryppäitä.

4.4 Kiimingin vulkaniittimuodostuma Kiimingin vulkaniittimuodostumaan kuuluvat vulkaaniset yksiköt esiintyvät pääasias- sa Kiimingin kirkonkylan itäpuolella, Koitelin kvartsiittimuodostuman ympärillä tai sisäl- lä. Alueen vulkaniitit ovat kohtalaisen hyvin paljastuneena. Laajimmat paljastuma-alueet ovat Hannusperän eteläpuolella olevassa Rukavaarassa, Reposelän-Kalliolammen-Ku- losuon alueella sekä Ison Palvasuon länsi- ja pohjoispuolisilla alueilla Kiimingin ja Ylikii- mingin välillä. Kiimingin vulkaniittimuodostuma sijoittuu stratigrafiassa Vuoton ja Ylikiimingin grauvakkamuodostumien valiin. Vulkaniittimuodostuman alla Vuoton muodostuman yläosas- sa on aeromagneettisia anomalioita, jotka todennäköisimmin johtuvat ohuesta mutta melko yhtenäisestä mustaliuskevyöhykkeestä. Tämän vyöhykkeen rinnastamiseksi Vepsän muodostumaan ei kuitenkaan ole riittäviä geologisia havaintoja. Vulkaniittien ja niihin sijainniltaan läheisesti liittyvän Koitelin kvartsiittimuodostuman geologisissa suhteissa on tulkinnanvaraisuutta. Havaintojen perusteella on selvää, että Koi- telin kvartsiittia on stratigrafisesti Kiimingin vulkaniittimuodostuman alaosan vulkaniittien paalla. Vulkaniittialueen itä- ja eteläreunalla vulkaniitteja on myös välittömästi Koi- telin muodostuman paalla. Oheisessa stratigrafiakaaviossa (kuva 3) Koitelin muodostuma on tulkittu vulkaniittien kanssa samanaikaisesti syntyneeksi, miltei kokonaan vulkaniit- tiyksiköiden valiin sijoittuvaksi sedimenttiyksiköksi. Vulkaniittien yhteydessa tavataan yleisesti dolomiittivälikerroksia. Tavallisesti ne ovat ohuita linssejä, mutta Kiimingin kirkonkylän lähellä niillä voi olla paksuutta muutamia kymmeniä metrejä. Vulkaniittialueen itäosassa Juuvalla vulkaniiteissa on dolomiitin ohella serttivälikerroksia. Kiimingissä yleisin vulkaniittityyppi on keski- tai karkearakeinen massamainen metalaava, mutta paikoin esiintyy myös tyynylaavoja, hienorakeisia massamaisia laavoja ja man- telikiviä. Tyynylaavojen yhteydessa tavataan usein erilaisia laavabreksioita. Karkeita pyroklastisia kiviä, kuten agglomeraatteja ja lapillituffeja, ei ole tavattu lain- kaan ja primäärirakenteensa säilyttäneitä tuffejakin tunnetaan vain harvoista paljastumista. Muutamat havainnot kuitenkin osoittavat, että osa tuffeista on uudestikiteytynyt karke- aksi sarvivälke-plagioklaasikiveksi, jonka makroskooppinen asu ei juuri poikkea massa- maisista metalaavoista.

4.5 Haukiputaan muodostuman vulkaniitit Haukiputaan muodostuma koostuu mustaliuskeista, fylliiteistä, grauvakoista ja vulkaniiteista. Mustaliuskeet aiheuttavat aeromagneettisissa kartoissa näkyvän anomaliajak- son, joka ulottuu Haukiputaalta lähelle Muhosta. Koska paljastumia on vähän, kuva muodostuman rakenteesta ja laajuudesta perustuu pohjoisinta osaa lukuunottamatta yksinomaan geofysikaalisiin karttoihin. Jakson suhde Pohjois-Pohjanmaan muihin muodostumiin tunnetaan puutteellisesti. Jak- son kivilajiseurue ja myös geofysikaalisista kartoista nähtävät rakennepiirteet poikkeavat liuskealueen muista osista siinä määrin, että jakson voisi otaksua olevan alloktoninen, ny- kyiseen asemaansa tektonisesti sijoittunut yksikkö. Jakson sedimenttiset ja vulkaaniset kivilajit ovat silti saattaneet kerrostua samaan sedimentaatioaltaaseen kuin liuskealueen itai- semman osan muodostumat. Sedimentit ovat tyypiltään distaalisempia kuin esimerkiksi Kiimingin alueella, ja vulkaniitit ovat geokemiallisesti hiukan erilaisia kuin liuskealueen muissa osissa. Haukiputaan muodostuman stratigrafiakaavio on kuvassa 3. Haukiputaan muodostuman vulkaniitit ovat kohtalaisen hyvin paljastuneina ainoastaan Martinniemen-Halosenlahden-Asemakylän alueella. Lohkareiden ja parin erillisen paljastuman perusteella voidaan kuitenkin otaksua, että vulkaniitteja liittyy edellä mainit- tuun anomaliajaksoon yleisemminkin kuin nyt on tiedossa. Haukiputaan paljastumissa vulkaniitit ovat yleisimmin massamaisia, hieno- tai keskirakeisia mafisia metalaavoja. Laavojen yhteydessa esiintyy joitakin ohuita, enintään muutaman metrin vahvuisia tuffiittisia valikerroksia. Selvästi pyroklastisiksi tunnistettavia ki- viä ei ole tavattu, mutta tällaisia saattavat olla muutamissa paljastumissa esiintyvät hieno- rakeiset, voimakkaasti suuntautuneet »vihreäliuskeet».

5 GEOKEMIA

5.1 Analyysiaineisto ja luokitteluperusteet

1.1 Analyysiaineisto Tässä raportissa on käytetty hyväksi Pohjois-Pohjanmaalta kallioperakartoituksen ja Lapin vulkaniittiprojektin yhteydessa teetettyja kemiallisia analyyseja seka Kahkösen ym. (1986) julkaisemia analyyseja. Kallioperakartoituksen yhteydessa teetetyt pääalkuaineiden XRF-analyysit on tehnyt V. Hoffren Geologian tutkimuskeskuksen kemian laboratoriossa. Lapin vulkaniittiprojektin teettamat pää- ja hivenalkuaineiden XRF-analyysit on tehnyt Rautaruukki Oy:n Raahen laboratorio. Useimmista näytteistä on teetetty hivenaine- maarityksia ja muutamista näytteistä myös REE-maarityksia Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) reaktorilaboratoriossa. Kahkösen ym. (1986) julkaiseman aineiston pää- ja hivenalkuaineanalyysit on tehty Rautaruukki Oy:n ja REE-maaritykset VTT:n labora- torioissa. Kaikkiaan käytettävissä on ollut analyysitietoja 216 vulkaniittinaytteesta.

5.1.2 Geoltemiallinen luokittelu Raportissa selostetaan vulkaniittien geokemiallisia piirteitä kustakin merkittävästä vul- kaniittiyksikösta yleisesti käytössä olevia menetelmiä soveltaen. Muodostumakohtaiset ti- lastotaulukot esitetään liitteissa 1-7. Pääalkuaineisiin perustuvassa vulkaniittien kemiallisessa luokittelussa käytetään syste- maattisesti seuraavia diagrammeja: TAS-diagrammi (totaalialkali, piioksidi). Luokkarajat Le Bas'n ym. (1986) mukaisesti. AFM-diagrammi (totaalialkali, totaalirauta FeO:na, MgO). Tholeiitti- ja kalkkialkali- kentat Irvinen & Baragarin (1971) mukaisesti. R1R2-diagrammi (R1= 4Si-11(Na + K)-2(Fe + Ti), R2 = 6Ca + 2Mg + Al, millikatio- nipitoisuuksista laskettuina). Luokkarajat De la Rochen ym. (1980) mukaisesti. Jensenin kationidiagrammi (A120,, FeO + Fe,O, + TiO?, MgO, kationiprosentteina il- maistuina). Luokkarajat Jensenin (1976) mukaisesti. Sekundaarisia muutoksia osoittamaan käytetyt diagrammit ovat seuraavat: Logaritmiset molekyyliosuussuhdediagrammit (log(X/Z), log(Y/Z), joissa Z = NA20 tai Klo, X=Si02 tai CaO, Y =Si02, AL,O, tai FM). Resenttien vulkaniittien kentat Beswickin & Soucien (1978) mukaisesti. ErL3log Frn / KZ~

log Frn 1 NazO 0 l 2 3 .L3 log Frn 1 Kz0

CaO / Ala03

o-m o-m Kz0 + NazO

Kuva 4. Pohjagneissialueen vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diagrammit. (Y = Yli-Ii, P = Puutturi, K = Kakipera). Fig. 4. Archean Bnsement gneiss nrea. Dingrnlns for secondnry nlterntions. Kuva 5. Pohjagneissialueen vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagrammi. Fig. 5. AFM and Jensen cntion diagra~nsfor volcatzic rocks of the Arckenn Basement gneiss area. 2000 -

1000 -

trachy te 0 I""I1'" 0 1000 2000 R i

Kuva 6. Pohjagneissialueen vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 6. TAS and RIR2 diagrams for volcanic rocks of tlze Archean Basenzent gneiss area. Kuva 7. Pohjagneissialueen laavojen MORB -normalisoitu alkuainejakauma. Fig. 7. MORB-norr~?alizedele- inent distribution for lavas of the' Archean Basement gneiss area.

Hughesin diagrammi (totaalialkali, 100 * K,O/totaalialkali), resenttien vulkaniittien »igneous spectrum)) -kenttä Hughesin (1973) mukaisesti. Davisin diagrammi (Mg0/10, CaO/AL,O,, Si0,/100), mot altered)) -kenttä Davisin ym. (1978) mukaisesti. Kaikissa diagrammeissa kaytetaan ns. vedettömiä koostumuksia, jotka on saatu laske- malla paaalkuaineiden summa 100 % :ksi. Rauta on tarvittaessa jaettu Fe0:ksi ja Fe,O,:ksi Irvinen & Baragarin (1971) esittämal- 1a laskentakaavalla: Fe,O, = Ti02+ 1,5 FeO = (Fe,O,TOT-Ti0,-1 ,5)* 0,8998 Mg-luku on laskettu kaavasta: MG LUKU = 100*(Mg0/40,32)/(Mg0/40,32 + FeO/71.85 + MnO/70,94) Kivenalkuainejakaumia tarkastellaan MORB-normalisoitujen diagrammien avulla. Nor- malisointiarvoina kaytetaan Pearcen (1982) esittamia pitoisuuksia. REE-jakaumia kuvaavissa kondriittinormalisoiduissa diagrammeissa kaytetaan norma- lisointiarvoina Hickeyn & Freyn (1982) esittämiä pitoisuuksia.

5.2 Vulkaniittimuodostumien kemiallinen luokittelu

5.2.1 Pohjagneissialueen vulkaniittit Pohjagneissialueen vulkaniiteista on vain niukasti kemiallisia analyysejä, joten esitet- tavat tulokset ovat ainoastaan suuntaa-antavia. Yli-Iin näytteet (5 kpl) on otettu kahdesta tyynylaavapaljastumasta ja Käkiperan näyt- teet tyynylaavasta ja massamaisesta amfiboliitista. Kähkösen ym. (1986) julkaisemat Kä- kiperan alueen kemialliset analyysit ovat laavoista ja Puutturin analyysit amfiboliitista, tuffiitista ja vulkaniklastisesta kivestä. Kakiperän ja Puutturin näytteistä 5 kpl on luokiteltu laavaksi ja 6 kpl alkuperältään tunnistamattomaksi metavulkaniitiksi. Sekundaarisia muutoksia kuvaavissa diagrammeissa (kuva 4) pohjagneissialueen vulkaniitit sijoittuvat kohtalaisen hyvin muuttumattomien vulkaniittien kenttiin. Mainittavaa kalsiumin köyhtymista esiintyy vain Puutturin naytteissa. Alkalien määrää ja keskinäistä suhdetta kuvaavassa diagrammissa (kuva 4 G) Kakiperan ja Puutturin analyysipisteet osoittavat suurehkoa alkalimaaraa ja heterogeenista Na-K-suhdetta. Jakauman perusteella al- kalit ovat olleet näillä alueilla jossain vaiheessa huomattavan liikkuvia. Yli-Iin laavojen analyysipisteet ovat suppealla alalla, ja niiden alkalimaara on poikkeuksellisen pieni; ky- seessä voi olla primaaripiirre. AFM- ja Jensenin diagrammissa Yli-Iin naytteet sijoittuvat suppealle alueelle tholeiit- tikenttaan (kuva 5). Puutturin ja Kakiperan naytteissa hajonta on laajempi, ja osa niista sijoittuu kalkkialkalikentan puolelle. TAS- ja R1R2-diagrammeissa (kuva 6) analyysipisteet sijoittuvat basalttien ja andesiittisten basalttien kenttiin, ja näissäkin diagrammeissa Yli-Iin analyysit muodostavat muista selvästi erottuvan ryhmän. Kuvan 7 diagrammissa seka Yli-Iin että Kakiperan laavojen alkuainejakauma on hyvin samankaltainen. Erona on ainoastaan se, että Kakiperan näytteiden pitoisuudet ovat suuremmat. Diagrammin perusteella on ilmeista, että laavojen primaarikoostumus on ollut hyvin samanlainen eivätkä mahdolliset myöhemmät muutoksetkaan ole vaikuttaneet mer- kittävästi diagrammin alkuaineiden keskinäisiin suhteisiin.

5.2.2 Vepsan muodostuman vulkaniitit Vepsan vulkaniitit ovat heikosti paljastuneita, ja niista on käytettävissä ainoastaan muutamia analyysejä. Kenttähavaintojen ja petrografian perusteella amfiboliitteja pidetään me- tavulkaniitteina: laavoina, tuffeina ja vulkaniklastisina kivina. Näytteistä 9 kpl on luokiteltu alkuperältään tunnistamattomaksi metavulkaniitiksi ja 3 kpl laavaksi. Muuttumattomiin vulkaniitteihin verrattuna lähes kaikissa Vepsan amfiboliiteissa on kalsium köyhtynyt verrattuna Fm-lukuun (Fe:n, Mg:n ja Mn:n yhteismäaräan) (kuva 8). Tämäntyyppisen muutoksen voi aiheuttaa meriveden aikaansaama uuttuminen ja kemiallinen rapautuminen (Garcia 1978). Alkalien liikkuvuutta kuvaavalla Hughesin diagram- milla (kuva 8 G) analyysipisteet ovat muutamaa lukuun ottamatta normaalin vaihtelun alueella. Tämän mukaan alkalien määrässä ja keskinäisessä suhteessa ei ole tapahtunut mer- kittävää sekundaarista muutosta. Vulkaniittien luokitteluun kaytetyissa AFM-, Jensenin ja TAS-diagrammeissa (kuvat 9 ja 10) analyysipisteet sijoittuvat suppealle alalle. Näiden luokittelujen mukaan Vepsan amfiboliitit ovat tholeiittisia basaltteja ja basalttisia andesiitteja. RlR2-diagrammissa (kuva 10) pisteet hajoavat useisiin kenttiin. Tämä johtuu pääasiassa edellä mainitusta kalsiumin määrän sekundaarisesta muuttumisesta. Kuvan 11 diagrammi, MORB-normalisoitu alkuainejakauma, perustuu kolmeen laavaksi luokiteltuun näytteeseen. Nämä naytteet osoittavat varsin laajaa pitoisuuksien hajontaa. Analysoiduilla aineilla on yhdenmukainen vasemmalle nouseva jakauma ja kro- mia lukuunottamatta suhteellisen suuret pitoisuudet. Muutamia La-, Sm- ja Lu-maarityksia lukuun ottamatta Vepsan amfiboliiteista ei ole REE-analyysejä. Useimmissa naytteissa lantaani on rikastunut samariumiin ja lutetiumiin nähden (kuva 12).

5.2.3 Pyyraselan vulkaniittimuodostuma Kenttähavaintojen perusteella useimmat Pyyraselan vulkaniittinaytteet on luokiteltu (meta)laavoiksi (40 kpl). Metavulkaniiteiksi on luokiteltu naytteet, joiden alkuperästä ei ole selviä viitteitä (8 kpl). Tähän joukkon kuuluu liuskeisia, epahomogeenisia ja voimakkaasti uudestikiteytyneita kivia, jotka ovat alkujaan saattaneet olla laavoja, pyroklastiitteja tai vulkaniklastisia kivia. Sekundaarista muuttumista kuvaavien diagrammien (kuva 13) perusteella Pyyraselän vulkaniitit ovat varsin vähän muuttuneita. Ainoa säännönmukainen muutos on vähäinen kalsiumin köyhtyminen; alkalien osalta muutokset ovat satunnaisia. "' "' OL3 log Frn 1 Naz0 log Frn / K20

CaO 1 A1203

Kuva 8. Vepsän muodostuman vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diagrammit. Fig. 8. Volcanic rocks of the Vepsa Formation. Diagra~nsfor secondary alterations. Kuva 9. Vepsän muodostuman vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagrammi. Fig. 9. AFM and Jensen cation diagrarns for volcanic rocks of tke Vepsa Formation. / alk. -rhyolite qz- trachy te

Kuva 10. Vepsän rnuodostuman vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 10. TAS and RIR2 diagrams for volcanic rocks of the Vepsa Forrnation. Kuva 11. Vepsän muodostuman laavoien MORB-normalisoitu alkuainejakauma. Fig. II. MORB-non71alizedele- nzent distribution for lavus ofthe Sr K Rb Ba Th Ta La P Zr Sm Ti Sc Cr Vepsä ~orrnution:

Kuva 12. Vepsan muodostuman laavojen kondriittinormalisoitu La- Sm-Lu -jakauma. Fig. 12. The chondrite normalized La-S~I-Ludistribution for luvas of the Vepsa Forn~ation. Kuva 13. Pyyraselan vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diagrammit. Fig. 13. Volcanic rocks of tke Pyyraselka Fonnation. Diagratns for secondary alterations. Fe- thol.

Kuva 14. Pyyraselan vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagrammi. Fig. 14. AFM and Jensen cation diagrams for volcanic rocks of the Pyyraselka Forn7ation. RHYOLITE

Kuva 15. Pyyraselan vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 15. TAS and RIR2 diagrarns for volcanic rocks of the Pyyräselkä Fonnation. 0Pyyräceikä W 0Pyyrlselkä E

Kuva 16. Pyyraselan laavojen MORB-normalisoitu alkuainejakauma. Fig. 16. MORB-~iorrnalizedeleriient distribution for lavas of the Pyyrasel- kä Forrization.

4 Pyyraselka E

Kuva 17. Pyyraselan laavojen kondriittinormalisoitu REE-jakauma. Fig. 17. The chondrite norrnalized REE distribution for lavas of the Pyy- raselkä Fonnation. AFM- ja Jensenin diagramrnien mukaan Pyyraselan vulkaniitit ovat tholeiittisia basaltteja (kuva 14). TAS- ja RlR2-diagrammeissa analyysipisteet ovat pääasiassa basalttikentissa (kuva 15). Pyyraselan muodostuman vulkaniitit muistuttavat MORB-normalisoidulta alkuaineja- kaumaltaan laheisesti valtameriselanteiden basaltteja; selvimpänä erona ovat muodostuman keskimäarin korkemmat rubidium- ja bariumpitoisuudet (kuva 16). Diagrammissa tulee esille selva ero muodostuman itäosasta, Pyyräselasta, ja lannempaa, Vepsän etelapuolisis- ta paljastumista (Kivelästä, Rökinmaasta, Autiokankaalta ja Haapamaasta), otettujen naytteiden välillä. Itaosan naytteiden lantaanipitoisuuksissa on saannötönta hajontaa, lansio- San naytteiden La-, Ta-, Th-, Ba- ja Rb-pitoisuudet ovat suuremmat kuin muodostuman itäosassa. Kähkösen ym. 1986 julkaisemiin analyysituloksiin perustuva Pyyraselan vulkaniittien REE-jakauma osoittaa vähäistä keveiden alkuaineiden köyhtymista (kuva 17). REE-tasossa on pieni ero muodostuman itä- ja länsiosan kesken. Molempien REE-pitoisuudet ja kuvaajien muoto ovat hyvin samanlaiset kuin valtameriselanteiden basalteilla.

5.2.4 Martimojoen vulkaniittimuodostuma Martimojoen vulkaniittien analyysiaineiston näytteistä useimmat (54 kpl) ovat peräisin (meta)laavoista. Metavulkaniitiksi (6 kpl) on nimetty sellaiset vulkaniittinaytteet, joiden alkuperaa ei voi luotettavasti selvittaa kenttähavaintojen tai petrografian perusteella. Sekundaarisia muutoksia kuvaavissa diagrammeissa(kuva 18) useimmat Martimojoen vulkaniitit sijoittuvat resenttien vulkaniittien kenttiin. Jakaumien ja trendien perusteella kalsium näyttää köyhtyneen jonkin verran piihin, alumiiniin ja Fm-lukuun nähden. Alka- lien runsautta ja keskinäistä suhdetta kuvaavan diagrammin (kuva 18 G) mukaan useimmat naytteet ovat normaalin vaihtelun alueella. Analyysitulosten perusteella sekundaäri- sia muutoksia on aiheuttanut ainoastaan veden alla tapahtunut kemiallinen rapautuminen. Luokitteludiagrammeissa Martimojoen vulkaniittien analyysipisteet ovat suppealla alueella (kuvat 19 ja 20). AFM- ja Jensenin diagrammeissa kaikki naytteet ovat tholeiittiken- tässä. Jensenin diagrammissa ne muodostavat yhtenäisen alueen, joka on puoliksi Fe- ja puoliksi Mg-rikkaiden tholeiittibasalttien alueella. TAS- ja R1R2-diagrammeissa analyysipisteet ovat enimmäkseen basalttikentassa. Valtameriselanteiden basalteista Martimojoen laavojen MORB-normalisoitu alkuainejakauma poikkeaa merkittävästi ainoastaan korkeampien Rb- ja Ba-pitoisuuksien johdos- ta (kuva 21). Martimojoen vulkaniiteista on vain kolme REE-analyysia (kuva 22). Niiden perusteella Martimojoen naytteiden REE-pitoisuudet ja jakauma muistuttavat laheisesti valtameriselanteiden basaltteja.

5.2.5 Kiimingin vulkaniittimuodostuma Useimmat Kiimingin vulkannittianalyysit on tehty (meta)laavanaytteista (33 kpl). Me- tavulkaniiteiksi (17 kpl) on nimetty sellaiset vulkaniittinaytteet, joiden alkuperaa ei voi luotettavasti selvittää kenttahavaintojen tai petrografian perusteella. Vulkaniittien muuttumisia kuvaavat diagrammit osoittavat Kiimingin vulkaniittien köyh- tyneen varsin yleisesti kalsiumista, erityisesti Fm-lukuun verrattaessa (kuva 23). Kalsiumin osuuden vaihtelua osoittaa myös analyysipisteiden jakauma Davisin diagrammissa (kuva 23 H), joskin vaihtelu pysyy suhteellisen vähäisenä. Useissa naytteissa kaliumin osuus, ja muutamissa samalla alkalien kokonaismäärä, on paljon suurempi kuin liuskejakson vulkaniiteissa yleensä (kuva 23 G). AFM- ja Jensenin diagrammeissa Kiimingin vulkaniitit sijoittuvat selvästi suppealle alueelle tholeiittien kenttään. TAS- ja RlR2-diagrammien mukaan enemmistö naytteista on koostumukseltaan basaltteja (kuvat 24 ja 25). Kiimingin laavojen MORB-normalisoitu alkuainejakauma on suuria Rb- ja Ba-pitoisuuksia lukuunottamatta lähellä tyypillistä valtameriselänteen basalttia (kuva 26). Kuvan 27 REE-jakaumassa on selva negatiivinen poikkeama ceriumin kohdalla ja muutamissa naytteissa myös europiumin kohdalla. Muutoin diagrammin alkuainepitoisuudet ja kuvaajien muoto vastaavat laheisesti Martimojoen ja Pyyraselan analyysituloksia. .13log Fm 1 ~26

o13log Fm 1 Naz0

CaO / A1203

l''a'I :0 40 K20 60 80 \ 100 K20 + NazO

Kuva 18. Martimoioen vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diaerammit. Fig. 18. Volca~zicr'ocks of tlze Martirnojoki Forrnation. Diagrmns for second& alteratiorrs. Kuva 19. Martimojoen vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagrammi. Fig. 19. AFM and Jensen carion diagrains for volcanic rocks of the Martiinojoki Forrnation. / alk. -rhyolite qz- Irachyte 0 lIl~1,I 0 1000 2000 3000

Kuva 20. Martimojoen vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 20. TAS and RIR2 diagrarns for volcanic rocks of the hlarti~nojokiFor-mation. Kuva 21. Martirnojoen laavojen MORB-norrnalisoitu alkuainejakau- rna. Fig. 21. MORB-norrnalized element distribution for lavas of tlze Mar- tirnojoki Forrmtion.

Kuva 22. Martirnojoen laavojen kondriit- tinorrnalisoitu REE-jakauma. Fig. 22. The chondrite norrnalized REE distribution for lavas of the Martimojoki For- tnation. 0 l 2 3 DL3 log Fm / NazO log Fm 1 K20

Kuva 23. Kiimingin vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diagrammit. Fig. 23. Volcmiic rocks of the Kiinzinki Fornintion. Diagrnms for seconhry alter.ations. Kuva 24. Kiimingin vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagramini. Fig. 24. AFM a17d Je17sen catio17 diagr-ams for. volcanic rock of the Kiiminki For.rnalio17. RHYOLITE \

Kuva 25. Kiimingin vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 25. TAS and RIR2 diagrnr71sfor. volcanic rocks of the Kiirninki For.ination. Kuva 26. Kiimingin laavojen MORB-normalisoitu alkuainejakau- 0.1 ma. Fig. 26. MORB-nor~nalizedelenzent Sr K Rb Ba Th Ta La P Zr Srn Ti Sc Cr distribution for Invns of the Kiitnirzki Fornzntion.

Kuva 27. Kiimingin laavojen kondriittinormalisoitu REE-jakauma. Fig. 27. The chondrite 17orrnalized REE distribution for Invns of the Kii- rninki Formntion. 5.2.6 Haukiputaan vulkaniittimuodostuma Suurin osa Haukiputaan vulkaniittianalyyseista on tehty (meta)laavanaytteistä (23 kpl). Metavulkaniiteiksi (8 kpl) on luokiteltu sellaiset vulkaniitit, joiden alkuperää ei voi luotettavasti selvittää. Sekundäarisia muutoksia kuvaavat diagrammit (kuva 28) osoittavat, että Haukiputaan vulkaniiteissa kalsium on hieman köyhtynyt Fm-luvun suhteen. Alkalien määrä ja keski- näinen suhde ovat varsin hyvin normaalin vaihtelun rajoissa. AFM- ja Jensenin diagrammeissa, kuva 29, analyysipisteet ovat suppealla alueella tho- leiittikentassa. Jensenin diagrammissa ne sijoittuvat Fe-rikkaiden tholeiittibasalttien kent- tään, ja AFM-diagrammissakin ne ovat lähempänä FEOTOT-kulmaa kuin liuskealueen vulkaniitit yleensä. TAS- ja RlR2-diagrammien perusteella pääosa näytteistä on koostumukseltaan basalttisia (kuva 30). Haukiputaan laavojen MORB-normalisoidulla alkuainejakaumalla (kuva 3 1) on sään- nöllinen vasemmalle nouseva trendi. Diagrammin alkuaineilla rubidiumista zirkoniumiin on suuremmat pitoisuudet kuin tyypillisillä valtameriselanteiden basalteilla. Haukiputaan vulkaniittien REE-pitoisuudet (kuva 32) ovat hieman suuremmat kuin liuskealueen muissa muodostumissa; erityisesti tämä koskee keveitä lantanideja. Ceriumin ja europiumin pitoisuuksissa on samanlainen selvä negatiivinen poikkeama kuin Kiimingin vulkaniiteillakin.

5.3 Yhteenveto analyysituloksista

Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen vulkaniittien kemiallinen koostumus vaihtelee enim- mäkseen samoissa rajoissa kuin resenteissa vulkaniiteissa. Sekundaarisei tekijät, kuten pur- kautumisen jälkeen tapahtunut rapautuminen, deformaatiot ja metamorfoosi, ovat yleen- sä aiheuttaneet ainoastaan satunnaisia tai lieviä muutoksia. Kationisuhdediagrammeissa näkyvä vahainen kalsiumin köyhtyminen raudan, magnesiumin ja mangaanin yhteismaä- raan nähden ei ole mitenkään merkittävästi muuttanut koostumuksia, mutta on kuitenkin osoituksena merenalaisesta purkausymparistösta. Koska sekundaariset muutokset ovat ainoastaan lievia ja koska ne ovat olleet samanlaisia koko alueella, johtuvat eri vulkaniit- tiyksiköiden valiset koostumuserot ensisijaisesti magmojen primaarisesta erilaisuudesta. Kemiallisten luokittelujen mukaan lähes kaikki liuskealueen vulkaniitit ovat tholeiittisia basaltteja. Kaikissa vulkaniittiyksiköissa analyysipisteiden jakauma on unimodaalinen ja hajonta hyvin vahainen. Yksiköiden valiset koostumuserot ovat niin pienet, että ne eivat juuri näy yleisissä luokitteludiagrammeissa. Yksiköiden valiset erot ja karakteristiset kemialliset piirteet tulevat esille diagrammeissa, jotka kuvaavat kiteytymisdifferentiaatiossa rikastuvien tai köyhty- vien alkuaineiden pitoisuuksia ja keskinäisiä suhteita. Kuvien 16, 17,21,22,26 ja 27 MORB- ja REE-, seka kuvan 33 Ti0,-Mg-lukudiagrammin perusteella liuskejakson suuret vulkaniittimuodostumat, Pyyraselka, Martimojoki ja Kiiminki, ovat keskenään kemiallisesti- kin samanlaiset. Ti0,-Mg-lukudiagrammilla (kuva 33) liuskealueen vulkaniittien jakauma on saman tyyppinen kuin oseaanisilla basalteilla (Basaltic volcanism study project 1981), mutta sijoittuu kauttaaltaan lähemmäs origoa. Tämä johtuu siitä, että Pohjois-Pohjanmaan vulkaniiteilla Mg-luku on, keskimäärin hieman suuremmasta rautapitoisuudesta johtuen, alempi kuin Ti02-pitoisuudeltaan vastaavilla oseaanisilla basalteilla. Kaikissa liuskealueen laavojen MORB -diagrammeissa on huomattava positiivinen rubidium- ja bariumanomalia, joka johtuu pääasiassa analyysimenetelmän riittamattömasta tarkkuudesta; analyysitulokset eivat osoita todellisia rubidium- ja bariumpitoisuuksia, vaan ainoastaan enimmaispitoisuudet. Ilman muilla menetelmillä tehtyjä tarkistuksia ei voida olla varmoja, onko anomalia todellinen vai näennäinen. Tilastollisesti ei ole voitu todeta mitään korrelaatiota Rb- ja Ba-pitoisuuksien ja erilaisten kiteytymisdifferentiaatiota kuvaavien muuttujien kesken. Korrelaatiota ei ole löydetty myöskään kemiallista rapautu- mista osoittavien muuttujien suhteen. Mikäli laavojen korkeat Rb- ja Ba-pitoisuudet olisivat todellisia, ne osoittaisivat magman kontaminoituneen subduktiovyöhykkeen tai kuoren materiaalista (vrt. Pearce 1983). log AlaOs 1 K20

log Fm 1 ~26

OL OL log Fm 1 Naz0

CaO 1 A1203

Kuva 28. Haukiputaan muodostuman vulkaniittien sekundaarisia muuttumisia kuvaavat diagrammit. Fig. 28. Volcanic rocks of the Halrkipucias Foiination. Diagrains for .~econdaryalterations. Kuva 29. Haukiputaan muodostuman vulkaniittien AFM- ja Jensenin kationidiagrammi. Fig. 29. AFM a17d Jensen cation diagranzs for volcanic rocks of the Haukipudas For~nation.7. RHYOLITE

Kuva 30. Haukiputaan muodostuman vulkaniittien TAS- ja R1R2 -diagrammit. Fig. 30. TAS and RlR2 diagrains for volcanic rocks of the Haukipudas Forrnation. Kuva 31. Haukiputaan muodostuman laavojen MORB-normalisoitu alkuainejakauma. Fig. 31. MORB-nor/izalized ele~nent clistribution for Iavas of tlze Hnukipii- das Formation.

Kuva 32. Haukiputaan muodostuman laavojen kondriittinormalisoitu REE-jakauma. Fig. 32. Tlze chondrite i7ortnnlized REE distrib~itionfor lavas of tlze Hazikipzidas Formation. HAUKIPUDAS n = 3 1

PY YRASELKA, MARTIMOJOKI. KIIMINKI. n = 157

Kuva 33. Pohjois-Pohjanmaan vulkaniittien Ti02-Mg-lukudiagrammi. Ken- tät osoittavat kunkin muodostuman analyysipisteiden hajonnan ja kirjaimet vas- taavia aritmeettisia keskiarvoja. Fig. 33. TiO, vs. Mg value diagram for the volcanic rocks of znorthern Os- trobotknin. Fields nre zised to show tlze distribution of analyticalpoints while let- ters point out the corresponding avernge co~npositions.

Haukiputaan ja Vepsan MORB-diagrammit ovat keskenään samankaltaiset. Kuvaajien muoto ja asema viittaavat liuskealueiden muita laavoja pitemmälle edenneeseen fraktioi- tumiseen. Samaan viittaa myös näiden muodostumien analyysipisteiden sijoittuminen ja jakauma kuvan 33 Ti0,-Mg-lukudiagrammissa. Kiimingin ja Haukiputaan REE-diagrammeissa ceriumilla ja useimmissa näytteissä myös europiumilla on selvä negatiivinen poikkeama. ~allaistenpoikkeamien syynä saattaa olla meriveden aiheuttama muuttuminen, jota tapahtuu jo hyvin alhaisissa lämpötiloissa (Humph- ris 1984). Muuttumisen suuruus riippuu oleellisesti vesi-kivisuhteesta ja ajasta, jonka kivi on ollut yhteydessä meriveteen. Näiden tekijöiden erilaisesta vaikutuksesta saattaa johtua, että Pyyraselan vulkaniiteilla ceriumpoikkeamaa ei esiinny.

6 POHDISKELUA JA PÄATELMIÄ

Pohjois-Pohjanmaan liuskealueen sedimentit ja vulkaniitit ovat kerrostuneet sedimentaatioaltaaseen, joka muodostui varhaisproterotsooisena aikana arkeeisen kratonialueen repeamavyöhykkeeseen. Ennen vulkanismin alkamista altaaseen kerrostuivat usean kilometrin vahvuiset Vuoton grauvakka- ja Utajarven konglomeraattimuodostumat. Vulkanismin alkuvaihetta luonnehtii Vepsan muodostumassa esiintyvä kivilajiseurue: distaaliturbidiitit, rautamuodostumat, mustaliuskeet, dolomiitit ja sertit seka dimensioil- taan vähäiset vulkaniittiyksiköt. Tyypiltään vulkaniitit ovat fraktioituneita basaltteja, joiden koostumukseen on saattanut vaikuttaa myös kuoren kontaminaatio. Kemiallinen se- dimentaatio oli ilmeisesti pääasiassa vulkaanisen toiminnan aikaansaamaa. Haukiputaan muodostuman vulkaniittiyksiköt ovat paksuimmillaan muutamien satojen metrien vahvuisia mutta lateraaliulottuvuuksiltaan melko vähäisiä laavoja ja laavasar- joja. Kemiallisesti Haukiputaan vulkaniitit ovat Vepsan vulkaniittien ja vulkanismin paavaiheen laavojen välillä. Vulkanismin päävaiheessa syntyivät Pyyraselan, Martimojoen ja Kiimingin paksut ja lateraaliulottuvuuksiltaan mittavat laavamuodostumat. Litologisilta ja kemiallisilta piir- teiltään nämä muodostumat ovat keskenään identtiset. Vulkaniittien koostumus vastaa 1a- heisesti valtameriselanteiden basaltteja. Tämä viittaa siihen, että tässä vaiheessa kuoren repeämat ulottuivat mantteliin saakka ja suuri määrä primitiivista magmaa paasi purkau- tumaan altaaseen. Vulkanismi nayttaa paattyneen paavaiheen jalkeen, eika alueelta tunneta nuorempia vulkaanisia kivilajeja. Seuraavassa kehitysvaiheessa vulkaniittien paalle kerrostuivat Yli- kiimingin grauvakkamuodostuman sedimentit. Sedimenttisten ja vulkaanisten kivilajiseurueidensa puolesta Pohjois-Pohjanmaan liuskealue on potentiaalinen massiivisten sulfidimalrnien esiintymisalue. Analyysiaineisto ei kuitenkaan osoita vulkaniitteihin kohdistuneen sellaisia voimakkaita tai laajalti vaikuttaneita muuttumisprosesseja, jotka olisivat tehneet niista erityisen malmikriittisia. On kuitenkin otettava huomioon, etta naytemateriaali on peraisin kalliopaljastumista, joten siina ovat parhaiten edustettuna muodostumien ehjat ja vahiten muuttuneet osat. Vulkaniitit ovat kestaneet kulutusta paremmin kuin liuskealueen muut kivilajit ja ovat yleensa kohtalaisen hyvin paljastuneena. Liuskealueella kaikkien suurten kallioalueitten valtakivilaji on emaksinen vulkaniitti. Naihin kallioalueisiin sisaltyy runsain maarin lujia, fysikaalisilta orninaisuuksiltaan ja kemialliselta koostumukseltaan tasalaatuisia kivia. Koska useimmat suuret kallioalueet ovat louhintaa ajatellen riittavan etaalla asutuksesta, voidaan vulkaanisia kallioalueita pitaa Oulun seudun merkittavimpana kiviainesreservina.

7 SUMMARY: Volcanic rocks in northern Ostrobothnia, a report of the Lapland Volcanite Project

The major geological units of northern Ostrobothnia are: the Archean Basement Com- plex, the Early Proterozoic Northern Ostrobothnian Schist Area, svecokarelian plutonic rocks, and the Muhos Claystone Formation. Most of the metavolcanic rocks described in this report belong to the sequenses of the Northern Ostrobothnian Schist Area. The other metavolcanic rocks descibed here are the volcanic members of the Archean Basement Complex.

The Archean Basement Complex

The metavolcanic rocks of the Archean Basement Complex occur as relatively small uncontinuous patches among the felsic gneisses. The most of them have been observed in the areas of Yli-Ii and Kakipera-Puutturi (Utajarvi). In Yli-Ii and Kakipera, the metavolcanic rock are associated with quartzites, mica schists, dolomites, and skarns. Most of the volcanic rocks are massive or banded amphibolites. A few pillow lavas and volcanic breccias are the only reliably identified primary volcanic structures. The major element chemistry suggests that the volcanic rocks in Kakipera and Puutturi have undergone some degree of secondary alteration. The analyses of these rocks have het- erogenic distribution in the diagrams (Figures 4-7), whereas the analyses of the Yli-Ii lavas have small, uniform distribution. Despite heterogenity, most of the analyses plot in fields of tholeiitic basalt or basaltic andesite. The characteristics of the MORB normalized element distribution (Figure 7) are: high Ti, Sm, Zr and P; and high Rb and Ba. Thepro- files of Kakipera and Yli-Ii volcanic rocks are so much alike that they probably have a very similar petrogenetic background.

The Volcanic Rocks of the Northern Ostrobothnian Schist Area

In the southern part of the Schist Area, the basement is overlain by the Utajarvi Con- glomerate Formation. Northwards, the Utajarvi Formation grades to the Vuotto Greywacke Formation. The Vuotto Formation is overlain by the Vepsa Formation, a complex unit of mica schists, chemical sediments, and volcanic rocks. The large volcanic Formations of Pyyraselka, Martimojoki, and Kiiminki are roughly on the same stratigraphic level above the Vepsa Formation, and where the Vepsa Formation does not exist, the Pyyraselka, Mar- timojoki and Kiiminki Formations rest directly upon the Vuotto Formation. The Pyyraselka, Martimojoki and Kiiminki Formations are overlain by the Ylikiiminki Greywacke Forma- tion. The Haukipudas Formation, situated in the western side of the Schist Area, consists of black schists, greywackes, and volcanic rocks. As the lithology and the structural pat- tern of the Haukipudas Formation are different from other schist formations, this Forma- tion probably is allochtonous.

The Volcanic Rocks of the Vepsa Formation

The rocks of the Vepsa Formation crop out in the environs of the village of Vepsa in the southern part of Ylikiiminki County. The Vepsa Formation consists of mica schist with several intercalations of black schists, iron formations, dolomites, skarns, cherts, and amphibolites. The amphibolites are interpreted as volcanic rocks, originally volcaniclastics, pyroclastics, and lavas. There is some scatter in their chemical compositions, but the aver- age characteristics are those of an evolved oceanic basalt (Figures 8-12).

The Pyyraselka Volcanic Formation

Mafic volcanic rocks of the Pyyraselka Formation overlay conformably the Vepsa For- mation. They crop out in areas south and south-east from the village of Vepsa. The total thickness of the Formation is more than one kilometre. The Pyyraselka Formation consists mainly of lavas. Most of them are medium grained and massive, but pillow lavas, amygdaloidal lavas, and flow breccias are to a degree common. The chemical composition varies within a narrow range as seen in Figures 13-17. Chemical data show no sign of remarkable secondary alteration. Major element classifications indicate that the Pyyraselka volcanic rocks are tholeiitic basalts.

The Martimojoki Volcanic Formation

The Martimojoki Formation is in the northern part of the same volcanic zone as the Pyyraselka Formation. There is an area without any outcrops between these two Forma- tions, and both Formations probably have no physical contact with each other. The thickest part the Martimojoki Formation is more than two kilometres thick. In addition to the main constituent, mafic lavas, there are a number of thin lens shaped dolo- mite beds between some flows. In the western side of the Formation, there is a conglomerate-arkose-phyllite unit between the flows. This unit is at its maximum some tens of meters thick and several kilometres long. The lavas are only slightly deformed, and for this reason, primary lava structures are well preserved and rather frequently found in outcrops. Chemically, the Martimojoki volcanic rocks are tholeiitic basalts (See Figures 18-22).

The Kiiminki Volcanic Formation

Stratigraphically the Kiiminki Formation lays between the Vuotto and Ylikiiminki For- mations. It is partly intercalated by the Koiteli Conglomerate Formation. The Kiiminki Formation consists mainly of mafic volcanic rocks. These rocks are lo- cally intercalated by dolomites and skarns. The most common volcanic rocks are fine to medium grained massive lavas, but amygdaloidal and pillow lavas are found in all parts of the Formation. Tuffs, with preserved thin laminar bedding, are found in a few outcrops. Chemically, the Kiiminki volcanic rocks are tholeiitic basalts, similar to the ones of the Martimojoki and Pyyraselka Formations (Figures 23-27). All the above mentioned large volcanic formations have very similar lithologic and chemical characteristics. They are very close to ))primitive oceanic basalts)). Trace element dis- tributions in the lavas of these formations are very MORB-like. The only exeptions are the higher contents of rubidiun and barium. Partly this anomaly is caused by analytical inaccuracy, but it does not exclude the possibility that some degree of the anomaly was caused by the crustal or subduction zone contamination. The Volcanic Rocks of the Haukipudas Formation

The Haukipudas Formation is situated in the western part of the Schist Area. It is a structurally complicated unit of black schists, mica schists, and volcanic rocks. The For- mation crops very poorly out, but in aerogeophysical maps, due to strongly magnetic black schists, it is the most discernible unit in the whole area. The volcanic rocks are mainly massive, fine to medium grained lavas. The maximum thickness of the volcanic units is less than two hundred metres. The lavas are tholeiitic basalts. They are more evolved than those of the Kiiminki, Martimojoki, and Pyyraselka Formations. The chemical classifications are given in Figures 28-32.

Volcanism and Tectonics

The sedimentary and volcanic rocks of the Northern Ostrobothnian Schist Area were deposited in an Early Proterozoic sedimentary basin that developed in a cratonic or epicra- tonic rift environment. The volcanic period was preceeded by deposition of a few kilometres thick layer of greywackes and conglomerates. The evolved basalts of the Vepsa Formation were deposited at the first volcanic stage and probably this volcanism was the basic reason for the contemporaneous chemical sedimentation. During the main volcanic stage, the large subaqueous lava formations - Pyyrasel- ka, Martimojoki, and Kiiminki - were deposited. The primitive, MORB-like composition of these lavas indicate that the volcanic conduits extended to the mantle at that time. The volcanism was followed by sedimentation of the Ylikiiminki Greywacke Forma- tion. Later on, the northern Ostobothnian supracrustal rocks deformed and metamorposed in processes related to svecokarelian plutonic and tectonic activity.

8 VIITTEET - REFERENCES

Basaltic volcanism study project, 1981. Basaltic Volcanism on the Terestial Planets. Pergamon Press, Inc., New York. 1286 pp. Beswick A.E. & Soucie G., 1978. A correction procedure for metasomatism in an Archean greenstone belt. Precambrian Research, 6, 235-248. Davis A., Blackburn W.H., Brown W.H. & Ehman W.D., 1978. Trace element geochemistry and origin of late Precambrian - early Cambrian Catoctin greenstones of the Appalachian Mountains. Univ. of California at Davis, Calif., Rep. (unpublished). De la Roche, Leterrier J., Grandclaude E P. & Marchal M., 1980.A classification of volcanic and plutonic rocks using RlR2-diagram and major-element analyses - its relationships with current nomenclature. Chem- ical Geology, 29, 183-210. Garcia M.O., 1978. Criteria for the identification of ancient volcanic arcs. Earth-sci. Rev., 14, 147-165. Hickey R.L. & Frey F.A., 1982. Geochemical characteristics of boninite series volcanics: implication for their source. Geochimica Cosmochimica Acta, 46, 2099-21 15. Honkamo M-, 1984. Kallioperakartta - Pre-Quaternary rocks. Lehti - Sheet, 351 1, Kiiminki. Suomen geologinen kartta 1: 100,000. Honkamo M., 1986. Kallioperakartta - Pre-Quaternary rocks. Lehti - Sheet, 2533, Haukipudas. Suomen geologinen kartta 1: 100,000. Honkamo M., 1987. Geochemistry and Tectonic setting of Early Proterozoic volcanic rocks in Northern Os- trobothnia, Finland. Jz~llcais~mn-111: Pharaoh, T.C., Beckinsale, R.D. & Rickard, D. (eds.) Geochemis- try and Mineralisation of Proterozoic Volcanic Suites, Geological Society Special Publication No. 33, 59-68. Honkamo M., 1988. Haukiputaan ja Kiimingin kartta-alueiden kalliopera. Kallioperakarttojen selitykset. Lehdet 2533 ja 351 1. Suomen geologinen kartta 1: 100,000. Hughes C.J., 1973. Spilites, keratophyres, and the igneous spectrum. Geological Magazine, 109, 513-527. Humphris S.E., 1984. The mobility of rare earth elements in the crust. hdknisussn - In: P. Henderson (ed.) Rare Earth Element Geochemistry, 317-342. Elsevier. Irvine T.N., & Baragar W.R.A., 1971. A guide to the cemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Scienses, 78, 523-548. Jensen L.S., 1976. A new method of classifying subalkalic volcanic rocks. Ontario Division of Mines, Misc. Paper 66. Kesola R., 1983. Kallioperakartta - Pre-Quaternary rocks. Lehti - Sheet, 3422, Oulujoki. Suomen geologinen kartta 1:100,000. Kesola R., 1985. Oulujoen kartta-alueen kalliopera. Kallioperakarttojen selitykset. Lehti 3422. Suomen geologinen kartta 1:100,000. Kahkonen Y., Mattila E. & Nuutilainen J., 1986. A revision of a Proterozoic-Archean boundary of the North- ern Bothnian schist belt with a discussion of the geochemistry of related basic metavolcanics. Bull. Geol. Soc. Finland 58 (I), 109-129. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A. & Zanettin B., 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. Journal of Petrology, 27, 745-750. Paulamaki S., 1983. Ylikiimingin Vepsan alueen proterotsooisesta geologiasta. Pro gradu, Oulun yliopisto. Pearce J.A., 1982. Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries. Jzilkaisussa - It?: R.S. Thorpe (ed.) Andesites, 527-548. John Wiley & Sons. Pearce J.A.1983. Role of the Sub-continental Litosphere in Magma Genesis at Active Continental Margins. J~ilkais~issa- In: C.J. Hawkesworth & M.J. Norry (eds.) Continental basalts and Mantle Xenoliths. 230-249. Shiva Publishing Ltd, UK. Simonen A., 1980. The Precambrian in Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 304. 58 p. Tynni R. & Uutela A., 1984. Microfossil from the Precambian Muhos formation in Western Finland. Geol. Surv. Finland Bull. 330, 38 S. Liite 1. Yli-Iin vulkaniitit Appendix 1.

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Variable Number Mean Standard Coefficient Skewness Kurtosis Maxirnum Rrrnge dei~iation of variation SiOz ...... 5 TiO...... 5 A120...... 5 Fe203TOT ...... 5 MnO ...... 5 MgO ...... 5 CaO ...... 5 Na. 0 ...... 5 KZO ...... 5 P.0...... 5 SUMMA ...... 5

4: Pitoisuus alittaa maaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enimmäispitoisuuden . * Contents of the most sarnples is below detective i~ahte.anaiysis slzows maxin7un2 contents only . Liite 2 . Kakiperan ja Puutturin vulkaniitit Appendix 2 .

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Minimi Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Variable Nurnber Mean Standard Coefficient Skewness Kurtosis Minin1 11117 Maxit~nun Range deviation of variation SiO...... TiO...... AlzO...... Fe. OITOT ...... MnO ...... MgO ...... CaO ...... Na. 0 ...... K. 0 ...... P. os ...... SUMMA ......

As ...... Sb ...... * Au ...... La ...... Srn ......

* Pitoisuus alittaa maaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enimmaispitoisuuden . * Contents of the most samples is below detectii~evalue. analj~sisshows rnaxitnurn contents only . -.... - ...=.." .U'...." ..... Appendix 3 .

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus P Variable Number Mean Standard Coefficierzt Skewness Kurtosis Maximum Range deviation of variation SiO...... 12 TiOZ ...... 12 A1.0...... 12 FeZO.TOT ...... 12 MnO ...... 12 MgO ...... 12 CaO ...... 12 Naz0 ...... 12 K. 0 ...... 12 P. 0, ...... 12 SUMMA ...... 12

* Pitoisuus alittaa rnaaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enirnrnäispitoisuuden . * Contents of tlze rnost sanzples is below detective value. analysis shows nzaxirnunz contents only . Liite 4 . Pyyraselan vulkaniitit Appendix 4 .

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Minirni Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Variable Nutnber Mean Standard Coefficient Skewness Kurtosis Minitmir77 Maximunz Range deviation of variatiorz Si02 ...... TiO...... AI20...... Fe2O3TOT ...... MnO ...... MgO ...... CaO ...... Na20 ...... K1O ...... P20s ...... SUMMA ......

* Pitoisuus alittaa maaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enirnrnaispitoisuuden . * Contents of the most sarnples is below detectiiv value. analysis shoivs tnaxirnurn contents or11j~. Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Minimi Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Vnriable Nirmber Meni7 Srnt7clrrrd Coefjicielz t Slie wtiess Klrrtosis Minimum Mnxin~um Rnnge devintion of i~nrintio17 SiO...... TiO...... A1.O...... Fe.0. TOT ...... MnO ...... MgO ...... CaO ...... Na. 0 ...... K. 0 ...... P.0...... SUMMA ......

4: Pitoisuus alittaa rnääritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enimmäispitoisuuden 'Tonterzts of the most sn~uplesis beloiv detective vnl~le.nnnlysis shows t71nxim~ilncontents 017ly. Liite 6 . Kiimingin vulkaniitit Appendix 6.

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Minimi Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Variable Number Mean Standard Coefficient Skewness Kurtosis Minirnurn Maxin~urn Range deviation of variation SiOz ...... TiOz ...... AIZOi ...... FezOiTOT ...... MnO ...... MgO ...... CaO ...... Na20 ...... K. 0 ...... PzOs ...... SUMMA ......

* Pitoisuus alittaa maaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enimmaispitoisuuden . * Contents of the most san~plesis below detective value. nnalysis skows rnaxirn~1171contents only . mte I . naueiputaan VUlKanlltlt Appendix 7.

Muuttuja Lkm Keskiarvo Keskihajonta Variaatio- Vinous Huipukkuus Minimi Maksimi Variaatio- kerroin välin pituus Variable Nz~mber Mean Standard Coefficient Skewness Kurtosis Minirnurn Maxi~num Range deviation of variation SiO? ...... TiO...... Al. O3 ...... Fe2O3TOT ...... MnO ...... MgO ...... CaO ...... Na. 0 ...... K. 0 ...... P.0...... SUMMA ......

* Pitoisuus alittaa mäaritysrajan useimmissa näytteissä. analyysitulos osoittaa ainoastaan enimmäispitoisuuden . * Contents of the most san7ples is beloiv detective value. analysis skows maxinium contents only .