GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Väli-Suomen aluetoimisto Kallioperän kartoitus ja raaka-aineet M06/3333_/-96/1/10

JUANKOSKI Topilanmäki

Olli Äikäs 30.12. 1996

SINKKIMALMITUTKIMUKSET JUANKOSKEN KUNNASSA VALTAUSALUEILLA

TOPILANMÄKI 1-2 (KAIVOSREKISTERINROT 5311/1-2) VUOSINA 1993-1995 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI

Päivämäärä 30. 12. 1996

Tekijä Raportin laji Aikäs, Olli Tutkimustyöselostus Geologian tutkimuskeskus PI 1237, 70211 Toimeksiantaja sähköposti: [email protected] Geologian tutkimuskeskus

Raportin nimi Sinkkimalmitutkimukset Juankosken kunnassa valtausalueilla Topilanmäki 1-2 (kaivosrekisterinrot 5311/1-2) vuosina 1993-1995 Tiivistelmä

Geologian tutkimuskeskuksella oli Juankosken kunnan Viitaniemen kylässä Topilanmäki-niminen valtausvaraus vuonna 1993 ja valtaukset Topilanmäki 1-2 vuosina 1994-1995. Tutkimukset käynnisti sinkkivälkettä sisältänyt kansannäyte. Topilanmäki sijaitsee Punamäki-nimisen köyhän Ni-Cu-Zn- esiintymän jatkeella. Kohteen selvittämiseksi alueella tehtiin kallioperäkartoitusta, tutkimuskaivanto, geofysikaalista mittausta ja syväkairausta (5 reikää/815 m).

Topilanmäen Ni-Cu-Zn-esiintymä on pintaleikkaukseltaan mahdollisesti lähes 100 m leveä ja 250 m pitkä linssi proterotsooisessa kiillegneississä ja siihen liittyvissä mustaliuske- ja karsikiviosueissa pystyhkön, länteen viettävän kvartsiitti-amfiboliitti-karsijakson länsikupeessa. Esiintymän länsipuolella on vielä kiillegneissiä ja mustaliusketta, joita lännessä rajaa tektonisesti arkeeinen pohjagneissi. Topilanmäen leikkaukseksi kutsutussa kolmen kairanreiän profiilissa esiintymän lävistykset ovat 11-27 m paksuja, ja niille lasketut keskipitoisuudet vaihtelevat rajoissa 0,17-0,28 % Ni, 0,11-0,16 % Cu ja 0,56-0,68 % Zn. Mineraaliutuneen kiven vallitseva sulfidimineraali on magneettikiisu, jonka reunoilla ja sisällä esiintyy pentlandiittia. Magneettikiisun reunassa on usein sinkkivälkettä, samoin kuparikiisua, mutta kumpikin näistä muodostaa myös oman pirotteensa. Topilanmäen esiintymästä määritetyt metallipitoisuudet vastaavat Punamäen esiintymästä raportoituja pitoisuuksia ja ovat niin alhaisia, ettei esiintymä ole käyttökelpoinen kaivoskivennäisten raaka-aineena.

Asiasanat (kohde, menetelmät jne.)

Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä)

Suomi, Kuopion lääni, , Viitaniemi, Topilanmäki

Karttalehdet

3333 12 B

Muut tiedot

Arkistosarjan nimi Arkistotunnus M06 M06/3333/-96/1/10

Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus 9 suomi - Julkinen

GEOLOGICAL SURVEY OF DOCUMENTATION PAGE

Date 30. 12. 1996

Author Type of report Aikäs, Olli Explanation of exploration activities Geological Survey of Finland P.0. Box 1237, FIN-70211 Kuopio, Finland Commissioned by E-mail: [email protected] Geological Survey of Finland

Title of report Exploration for zinc in the claim areas Topilanmäki 1-2 (mining register numbers 5311/1-2) at Juankoski in the years 1993-1995

Abstract A reservation for claim called ''Topilanmäki'' was granted to the Geological Survey of Finland for the village of Viitaniemi, part of the municipality of Juankoski in 1993, subsequently followed with exploration licences for the claim areas ''Topilanmäki'' 1-2 in 1994-1995. The exploration activities were started on the basis of a layman's sample containing sphalerite. Topilanmäki is situated within the continuation of Punamäki, a formerly studied low-grade Ni-Cu-Zn deposit. The Topilanmäki target was subjected under lithological mapping, trenching, ground geophysics, and diamond drilling (5 holes/815 m).

Lenticular in shape and possibly measuring up to 100 m by 250 m in surface section, the Topilanmäki Ni-Cu-Zn deposit is hosted by Proterozoic mica gneiss and associated minor zones of black schist and calc-silicate rock. The deposit occurs next to a westward dipping major zone of quartzite, amphibolite and calc-silicate rock, on its western flank; to the west of the deposit, there are mica gneiss and black schist, tectonically bordered by the Archean basement gneiss farther in the west. In a profile of three drill holes (the Topilanmäki Section) the sections of the deposit shown in the cores are 1 1-27 m thick, with mean contents ranging 0, 17-0,28 % Ni, 0, 1 1-0, 16 % Cu and 0,56-0,68 % Zn. With pentlandite as inclusions, pyrrhotite is the predominant sulphide mineral. Sphalerite as well as chalcopyrite may fringe the pyrrhotite but they also occur as disseminations separate from the pyrrhotite. Being of the same grade as those reported from the Punamäki deposit, the metal contents of the Topilanmäki samples are too low for this deposit to be considered as a feasible source for mineral raw materials.

Keywords

Geographical area

Finland; Kuopio Province; Juankoski; Viitaniemi; Topilanmäki

Map sheet

3333 12 B

Other information

Report serial Archive code M06 M06/3333/-96/1/10

Pages Language Price Confidentiality 9 Finnish Public Sisällysluettelo - List of contents

Johdanto – Introduction 1

Alueen sijainti 1 Tutkimusten tausta ja tutkimusvaiheet 1 Punamäen esiintymä 2

Topilanmäen tutkimukset 1992-1995 - Activities at Topilanmdki 1992-1995 3

Geologinen tutkimus 3 Geofysikaaliset tutkimukset 3 Syväkairaus 3 Tutkimusaineiston tallentaminen 4

Tutkimustulokset - Results 5

Esiintymän geologia 5 Alueen ja esiintymän geologiset pääpiirteet 5 Topilanmäen tutkimuskaivanto 5 Topilanmäen leikkaus 5 Viljaharjun reikä 6 Petäjälahden leikkaus 6 Malmimineraalit 6 Geokemialliset piirteet 7

Esiintymän arviointi ja suositukset jatkotoimiksi 7

Kirjallisuusviitteet - References 8

Liittyy-aineisto - List of related material 9

Liitteet - Appendices

1. Tutkimusalueen ja kairanreikien sijainti - Location of the study area with the drill holes included

2. Valtausalueiden rajat - Delineation of the claim areas

3. Tutkimuskaivanto - Detailed map of the trench

4. Magneettinen kartta - Magnetic map

5. Sähk6inen kartta (reaali) - Electromagnetic map (in-phase)

6. Kivilajikartta - Lithological map

7. Topilanmäen leikkaus R316-R315-R319 - Drill core section, Topilanmäki

8. Petäjälahden leikkaus, magneettinen tulkinta - Magnetic interpretation, Petäjälahti section

9. Petäjälahden leikkaus R318 - Drill core section, Petäjälahti

Johdanto

Alueen sijainti

Topilanmäen tutkimuskohde sijaitsee Juankosken kunnan Viitaniemen kylässä, peruskartan lehdellä 3333 12 (liite 1). Ennen vuotta 1971 alue kuului Säyneisen kuntaan.

Tutkimusalueella on myös salaojitettua viljelysmaata ja talousmetsiin kuuluvia taimikoita. Lännessä tutkimusalue sivuaa Vuotjärven Petäjälahtea, idässä Petäjäjärveä; pohjoisessa Virvujärvi jää tutkimusalueen ulkopuolelle. Alueen taloudet saavat käyttöveden vesiosuuskunnan johdosta; eräissä taloissa vanhojen kuilukaivojen veden sanottiin olleen huonolaatuista.

Viitaniemen kylän kauppa ja sen ympäristön asutus sekä jo lakkautettu kyläkoulu sijaitsevat varausalueella, samoin Petäjäjärven rannalla majoituspalveluja tarjoava Rissalan Kievari.

Tutkimusten tausta ja tutkimusvaiheet

Tutkimuskohde on Punamäen Ni-Cu-Zn-esiintymän eteläisellä jatkeella. Punamäen esiintymä löydettiin vuonna 1951, ja sitä ovat tutkineet Geologian tutkimuskeskus, Outokumpu Oy ja Malmikaivos Oy vuosina 1951-1989. Punamäen ja Petäjäjärven alueilta on saatu toistuvasti kiisukiviä kansannäytteiksi. Esimerkiksi vuonna 1984 nilsiäläiset harrastajat J. Myöhänen ja L. Lappalainen toimittivat GTK:n Väli-Suomen aluetoimistoon joukon näytteitä Viitaniemen suunnalta löytämistään kiisulohkareista. Niistä 16 oli Topilanmäeltä Punamäen ja Petäjäjärven väliltä. Topilanmäen näytteissä oli vaihtelevia mutta pieniä määriä kuparikiisua ja sinkkivälkettä magneettikiisun ja rikkikiisun ohella; kivilajeiksi oli kirjattu ruhjeiset mustaliuske, biotiittigneissi ja sädekivikarsi. Analyysit muutamista näytteistä osoittivat vähäisiä metallipitoisuuksia, esimerkiksi 0,16 % Ni, 0,12 % Cu ja 0,44 % Zn. Tuolloin geologi J. Vanne selvitteli Topilanmäen lohkareita maastossa.

Uraani-fosforiesiintymien tutkimuksissa vuonna 1975 Outokumpu Oy:n Malminetsinnän hietiedostosta tehty haku toi esiin muutamia Punamäen esiintymän näytteitä, joissa apatiitti oli yhtenä päämineraalina. Liuskejakson radiometrinen tutkimus Virvujärven ja Petäjälahden välillä jäi tuloksettomaksi, mutta Topilanmäen alueella havaittiin heikkoa radioaktiivisuutta tieleikkauksen kiillegneississä, jossa oli apatiittia tavallista runsaammin, ei kuitenkaan päämineraalina (Äikäs 1976). Tämän kiillegneissin näyte sisälsi 0,07 % Ni,

0,09 % Cu, 0,19 % Zn ja 0,30 % P2O5 (OPÄ75-39.2/anal.nro Ra1061/78). Kartoittaessani syksyllä 1992 Punamäen seutua kallioperäkarttaa varten (lehti 3333 Juankoski) löysin tuoreen hakkuuaukon reunasta avatun ja räjäytetyn kallion, jossa oli kohtalaista sinkkivälkepirotetta karsikivessä. Paljastuma oli metrin leveä ja kolme metriä pitkä, pinnaltaan umpiruosteinen. Yrjö Mikkonen Punamäestä oli räjäyttänyt kallion ja lähettänyt siitä syyskesällä näytteet kahdelle kaivosyhtiölle. Mikkosen kanssa keskusteltuani paljastumasta ottamani näyte kirjattiin myös 2

GTK:n kansannäytteeksi, josta määritettiin 0,30 % Ni, 0,13 % Cu ja 1,0 % Zn (anal.nro 924552). Toisessa Mikkosen valitsemassa ja kaivosyhtiön analysoimassa näytteessä sinkkipitoisuus oli pitkälti yli 3 %.

Mikkosen ampuma kallio on Punamäen esiintymään kairattujen profiilien eteläpuolella. Koko alueella on kallioperässä vahva, loiva viivaus- ja poimuakselisuunta etelää kohti. Joulukuussa 1992 tutkimuskeskus haki valtausvarauksen Topilanmäeksi nimetylle alueelle (liite 1), jotta voitaisiin tutkia miten ja millaisena Punamäen esiintymä jatkuu etelään; vaikka sen ja Mikkosen uuden löydön metallipitoisuudet ovatkin alhaisia, ei voitu sulkea pois kiisujen mahdollista rikastumista tektoniseen loukkuun. Edelleen haluttiin tietoa Petäjälahden alle sukeltavasta magneettisesta anomaliasta, liuskeiden fosforipitoisuuksista ja kivilajien keskinäisistä suhteista kallioperäkarttaa varten. Valtausvarauksen aikana tehtyjen tutkimusten ja mittausten perusteella alueelle haettiin valtaukset (liite 2) ja kohteeseen kairattiin viisi reikää helmi-maaliskuussa 1994. Valtauksista luovuttiin joulukuussa 1995.

Geologian tutkimuskeskuksen tutkimukset Topilanmäen kohteessa tehtiin kallioperäkartoituksen ohessa, osana Väli-Suomen aluetoimiston toimialaan "Kallioperän kartoitus ja raaka-aineet kuuluvan hankkeen "Savon alueen kallioperätutkimus" työtä. Valtaus- ja kairauspäätöksistä vastasivat aluejohtaja A. Lonka ja toimialapäällikkö E. Ekdahl, ja itse tutkimukset hoiti geologi O. Äikäs. Geofysikaalisista mittauksista ja tulkinnoista vastasi geofyysikko T. .

Punamäen esiintymä

Punamäen esiintymän tutkimukset aloitettiin vuonna 1951 Juho Mikkasen (Yrjö Mikkosen isä) lähettämän näytteen perusteella. Näyte oli louhittu kalliosta Punamäen talon kellaria rakennettaessa. GTK teki alueella vuonna 1951 lohkaretutkimuksia, kallioperäkartoitusta ja geofysikaalisia mittauksia (Vanninen 1951). Outokumpu Oy jatkoi tutkimuksia mm. kairaamalla Punamäkeen 6 syväkairausreikää 1951-52 (yht. 974,5 m; Vähätalo 1953). Malmikaivos Oy tutki Punamäkeä vuodesta 1970, menetelminä geologinen kartoitus, magneettinen mittaus ja syväkairaus (8 reikää; Huopaniemi 1977). Outokumpu Oy tutki esiintymää uudelleen 1985 ja 1988-89 tekemällä revidointikartoitusta ja lohkare-etsintää, magneettisen, sähköisen ja gravimetrisen mittauksen sekä 4 kairanreikää (yht. 620,3 m; Pekkarinen 1991).

Punamäen esiintymä sijaitsee Viitaniemen proterotsooisten liuskeiden jaksossa läntisen, arkeeisen tonaliitti-granodioriittigneissialueen ja itäisen, proterotsooisen kiillegneissialueen välissä. Tämä jakso ulottuu etelästä Juankosken Kellolahdelta runsaat 20 km pohjoiseen Nilsiän Ahmapurolle (ks. Paavola 1980, 1984). Peruskartan lehdellä 3333 12 jakson leveys on 100 - 600 m. Levein kohta on juuri Punamäessä,jossa näyttäisi olevan siirrosten katkoma loiva-akselinen, kompleksinen poimurakenne. Punamäessä liuskejakson kivilajit ovat kvartsiittia, amfiboliittia, kalkkisilikaattikiviä, mustaliusketta ja kiillegneissiä, pienessä määrin myös pegmatiittigraniittia. Magneettikiisua, sinkkivälkettä ja kuparikiisua esiintyy kiillegneississä, mustaliuskeessa ja kalkkisilikaattikivissä. Geofysiikan, kairausprofiilien ja kartoitushavaintojen mukaan liuskejakso on pystyhkö, ja sen kaade on länteen; kaltevuus kuitenkin vaihtelee poikittaisten siirrosten rajaamissa lohkoissa. Punamäessä on kaksi kiisuja sisältävää vyöhykettä: kvartsiitin länsipuolella mustalius 3

keen ja kiillegneissin "pullistuma" arkeeisia gneissejä vasten, kvartsiitin itäpuolella suoraviivaisempi, liuskejakson kulkua noudattava kalkkisilikaattikivimustaliuskejakso. Outokumpu Oy:n kairausnäyte JnkVi-10 Punamäen talon alla (ks. liite 1) on metallipitoisuuksiltaan tyypillinen esiintymästä eri aikoina raportoiduille tuloksille: 1,01 % Zn ja 0,37 % Ni kolmen metrin lävistyksenä tai vastaavasti 0,57 % Zn ja 0,20 % Ni 20,5 metrin lävistyksenä (Pekkarinen 1991). Lohkareista ja kallioista määritetyt korkeat sinkkipitoisuudet - enimmillään yli 14 % Zn - ovat osoittautuneet satunnaisiksi, yksittäisissä pesäkkeissä tai kapeissa raidoissa esiintyviksi sinkkivälkerikastumiksi.

Topilanmäen tutkimukset 1992-1995

Geologinen tutkimus

Kallioperäkartoitusta tehtiin tutkimusalueella ja sen ulkopuolella vuosina 1992 ja 1993 Juankosken kartta-alueen (3333) kartoituksen yhteydessä; etenkin varausalueen pohjoisosaa kartoitettiin yksityiskohtaisesti (liite 6). Mikkosen ampumaa kalliopaljastumaa (OPÄ-92-55; X 7005789, Y 3574658) laajennettiin vuonna 1993 kaivinkoneella tutkimuskaivannoksi, jolla oli mittaa 15 m x 20 m. Kallion pinta puhdistettiin painepesurilla, ja siitä otettiin sarja näytteitä minikairalla ja timanttisahalla (liite 3). Näytteiden analysointiin käytettiin samaa ICP-määrityspakettia kuin myöhemmin kairausnäytteille (ks. alla). Kaivanto peitettiin vuonna 1994.

Keväällä 1995 otettiin Cobra-kalustolla 23 pisteestä ns. nappinäytteet 1,4-6,2 m syvyydestä pellon alta Viljaharjun tilan mailla, reiän 317 itäpuolella. Näytteillä tarkistettiin geofysikaalisen sivuanomalian kivilajit. Useimmista pisteistä saatiin kelvollinen rapakalliotai kallionäyte.

Geofysikaaliset tutkimukset

Tutkimusalueen kattaa GTK:n matalalentomittaus ja osaksi myös aikaisempien malminetsijöiden maanpintamittaukset. Tätä tutkimusta varten mitattiin vuonna 1993 magneettisesti ja sähköisesti yhden neliökilometrin suuruinen alue, joka pohjoisreunassaan limittyy Outokumpu Oy:n vuoden 1988 mittausalueeseen (liite l; liitteet 4 ja 5). Mittauslinjojen suunta oli itä-läntinen. Vuonna 1994 mitattiin pieni alue Viljaharjun tilan pelloilla tiheämmin pohjois-eteläsuunnassa reiän 317 suunnittelun auttamiseksi.

Geofysiikan mittausryhmä tarkisti myös tutkimuskaivannon, eräiden puhdistettujen paljastumien ja syväkairausreikien paikat (taul. 1).

Syväkairaus

Syväkairauksen - viisi kairanreikää, yhteensä 815 m (taul. 1) - urakoi Suomen Malmi Oy ns. TAR-sopimuksen mukaisesti. Kairauksen aikana oli useiden viikkojen pakkaskausi, enimmillään -32°, mikä jossain määrin haittasi työtä ja aiheutti 4

urakoitsijalle kalustovaurioita. Muutamista rei'istä yritettiin saada suunnattuja näytteitä alkuosalta, mutta niiden luotettavuus osoittautui kyseenalaiseksi. Reikää 317 lukuunottamatta kairaus onnistui odotetulla tavalla, ilman merkittävää sydänhukkaa. Koko kairauksen ajan huuhteluvesi ajettiin säiliövaunulla Petäjälahdesta.

Kairasydämet raportoitiin Kuopiossa. Ennen halkaisua sydänten radioaktiivisuus tutkittiin skintillometrilla (Scintrex BGS-3) ja niiden fluoresointi tarkistettiin UVvalossa. Petrofysiikan määrityksiin otettiin näytepalat sydämistä R315 ja R316, yhteensä 29 kpl. Petrografisia tutkimuksia varten teetettiin ohuthieitä ja kiillotettuja ohuthieitä sekä muutamia kiillotettuja tai hiottuja laattoja; näiden sijainti ja numerot on esitetty kairausselosteissa. Kemialliseen analyysiin valitut sydämet (yht. 174 kpl/316,65 m) halkaistiin timanttisahalla. Näytteiden esikäsittely ja analyysit tehtiin GTK:n Kemian laboratorioissa Kuopiossa, Rovaniemellä ja Espoossa; käytettyjen analyysimenetelmien koodit ovat 511P (kuningasvesiuutto/90° ja ICPanalyysi) ja 811L (näytteen poltto happivirrassa, hiilen määritys IR-detektoinnilla). Valitusta näytejoukosta määritettiin lisäksi kulta- ja elohopeapitoisuudet (704A, 500H). ICPpakettiin sisältyivät määritykset seuraavista alkuaineista: Ag, Al, As, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc, Si, Sr, Th, Ti, V, Y ja Zn.

Reikä- Tarkistetut koordinaatit ja lähtösuunnat Pituus numero (m) (k1.3333) X Y Z suunta kaltevuus R315 7005699,9 3574564,7 104,2 90° 41,2° 187,40 R316 7005700,2 3574462,2 102,8 90° 42,7° 179,60 R317 7005337,6 3574600,7 102,0 215° 41,0° 103,30 R318 7005221,2 3574333,7 98,8 112° 49,7° 184,60 R319 7005691,6 3574660,5 109,9 90° 40,8° 160,40 Kairattu 815,30 m

Taulukko 1 - Table 1. Juankosken Topilanmäen kairanreikien 315-319 paikat, suunnat ja pituudet. Co- ordinates (X, Y, Z), directions, inclinations and lengths of the drill holes 315-319 at Topilanmdki, Juankoski.

Tutkimusaineiston tallentaminen

Tutkimuksen kairasydämet on varastoitu GTK:n kairasydänarkistoon Lopelle. Kairausselosteet ja kemiallisten analyysien sekä geofysikaalisten mittausten tulokset säilytetään sekä paperitulosteina että numeerisessa muodossa tutkimuskeskuksen Väli- Suomen aluetoimistossa. Tutkimusalueen kallioperähavainnot ovat osa Juankosken kartta- alueen havaintoaineistoa, joka tallennetaan paitsi havaintolomakkeina Väli-Suomen aluetoimistossa myös numeerisesti kallioperäkartoituksen Kalpea-tietokantaan. 5

Tutkimustulokset

Esiintymän geologia

Alueen ja esiintymän geologiset pääpiirteet

Petäjälahden ja Virvujärven välisen proterotsooisen liuskejakson rajaa lännestä, Vuotjärven puolelta, arkeeinen pohjagneissialue, jonka kivilajit ovat tonaliittisgranodioriittisia juovaisia gneissejä sekä silmägneissejä. Niihin kuuluu myös hennosti kiisuja sisältäviä kiillegneissimäisiä muunnoksia, ja niitä leikkaavat proterotsooiset juonet: metadiabaasi, mikrotonaliitti, pegmatiittigraniitti, kvartsi. Pohjagneissin ja proterotsooisten liuskeiden välillä on tektoninen kontakti.

Punamäen - Topilanmäen Ni-Cu-Zn-mineraaliutumat ovat pääasiassa kiillegneississä ja siihen liittyvissä mustaliuske- ja karsikiviosueissa pohjagneissialueen ja Virvujärveltä etelään ulottuvan kvartsiitti-amfiboliitti-karsijakson välissä. Tämän jakson itäpuolella vallitsee kiillegneissi, jossa paikoin esiintyy stauroliittia, kordieriittia, sillimaniittia ja granaattia. Alueen kalliopaljastumille on tyypillistä kiven vahva, loiva viivaus ja poimuakseli etelään tai etelälounaaseen. Virvujärven eteläpuolella esiintyy tyynylaavarakennetta amfiboliittiseinämissä, jotka noudattavat viivauksen katkaisevaa pystyä rakoilua.

Topilanmäen tutkimuskaivanto

Kaivannon kivilajit olivat kiillegneissiä ja karsikiveä; pohjoisreunalla on poimuttunutta tremoliittikarsikiveä, josta Mikkonen ampui näytteitä (liite 3). Näytesarjassa (32 kpl) keskiarvopitoisuudet olivat 0,30 % Ni, 0,14 % Cu ja 0,58 % Zn. Näytteissä havaittiin myös korkeahkoja kadmiumpitoisuuksia: 4-153 ppm, keskimäärin 40 ppm.

Topilanmäen leikkaus

Noin sata metriä etelään tutkimuskaivannosta kairattiin leikkaus R316-R315-R319 Topilanmäen Ni-Cu-Zn-esiintymän poikki: lännestä alkaen pohjagneissi; kiillegneissi ja mustaliuske; karsikivi; amfiboliitti; kvartsiitti; amfiboliitti; karsikivi; kiillegneissi (liite 7). Näitä leikkaavat muutamat ohuet mikrotonaliittijuonet, yksi trondhjemiittijuoni sekä vähäiset pegmatiittigraniittiosueet.

Kaikissa rei'issä tavoitettiin Ni-Cu-Zn-mineraaliutuma, jossa lävistysten pituudet ovat 11-27 m ja niille lasketut keskipitoisuudet 0,17-0,28 % Ni, 0,11-0,16 % Cu ja 0,56-0,68 % Zn. Leikkaus ja tutkimuskaivanto osoittavat, että mineraaliutunut vyöhyke on 10-25+ m paksu ja että se jatkuu jokseenkin yhtenäisenä sekä liuskeisuuden kulun että sen kaateen suunnassa. Mineraaliutuma seuraa kvartsiittiamfiboliitti-karsivyöhykkeen länsireunaa, jossa sen isäntäkivenä on yleisimmin kiillegneissi ja siihen liittyvät tremoliittikarsiosueet. Reiässä 316 kiillegneissin tilalla ovat kuitenkin grafiittikiillegneissi ja mustaliuske. Kairasydämet ja niistä tehdyt hieet osoittavat, että mineraaliutuma on perua deformaation aikaisesta sulfidifaasista,josta syntyneet kiisumineraalien suonet yhtäältä noudattavat kiven varhaisempia rakenteita mutta toisaalta myös leikkaavat ja breksioivat sekä niitä että liuskeisuutta. Näin myös mineraaliutuma leikkaa poimutusta, joka taas aiheuttanee 6

mustaliuskeen esiintymisen isäntäkivenä reiässä 316.

Viljaharjun reikä

Reiällä 317 pyrittiin tutkimaan voimakasta magneettista ja sähköistä anomaliaa, joka sijoittuu Viljaharjun tilan pellolle maantien kupeeseen. Rakennusten, tien ja sähkölinjojen takia kairaaminen lännestä itään ei ollut mahdollista. Tihennetyn mittauksen mukaan anomalian aiheuttavan kiven kulku poikkeaa kaakkoisemmaksi kuin pääjaksossa, ja reikä kairattiin suuntaan 215°. Reikä lävisti vahvasti liuskeista kiillegneissiä ja mustaliusketta, mutta hyvin loivasti. Reiän lopussa oli runsaasti sydänhukkaa sekä breksiaa, jotka ilmentävät luodekaakkoisen siirrosvyöhykkeen läheisyyttä. Nikkelin ja kuparin pitoisuudet analysoiduissa kairansydännäytteissä olivat alhaisia. Tieleikkauksen ja paljastumien kivi osoittaa mineraaliutuman kuitenkin jatkuvan tälle tasalle.

Petäjälahden leikkaus

Petäjälahden pohjukan kohdalla on laaja magneettisen kartan anomalia, jonka T. Tervon tulkinnan mukaan (liite 8) aiheuttaa loivahkosti länteen sukeltava levymäinen kappale. Tämän testaamiseksi kairattu reikä 318 (liite 9) osoitti, että pohjagneissillä on tässäkin tektoninen kontakti jalkapuolellaan esiintyvää kiillegneissipakkaa vasten. Kiillegneississä on vähäisiä mustaliuske- ja grafiittigneissiosueita. Geofysiikan tulkintaa vastaavassa kohdassa reikä lävisti 13 m matkalla Ni-Cu-Zn-anomaalisen, runsaasti magneettikiisua sisältävän kiillegneissin, jota reunustaa molemmin puolin ohut tremoliittikarsivyöhyke. Nämä vastaavat täysin Topilanmäen tutkimuskaivannon mineraaliutunutta kiveä. Tästä edelleen alas (ja itään) reiässä esiintyy vain kiillegneissiä. Reikä lopetettiin stauroliittia, kordieriittia ja sillimaniittia sisältävään kiillegneissiin, joka vastaa Topilanmäen leikkauksen itäisimpiä kiillegneissejä. Kvartsiitti-amfiboliitti-karsikivivyöhykettä ei tavoitettu tällä reiällä. Geofysiikan tulosten mukaan vyöhykkeen itäreunassa muualla esiintyviä magneettisia ja sähköisiä anomalioita ei ole tällä kohdalla.

Reiän 318 kiillegneisseissä ja jopa sen muutamissa mikrotonaliittijuonissa on tapahtunut voimakasta kloriittiutumista, jota ei juuri ole Topilanmäen leikkauksessa. Kiviä myös leikkaaja breksioi valkoisten karbonaattijuonten parvi kutakuinkin reiän suunnassa. Juonet ovat deformoitumattomia ja enimmillään noin sentin paksuisia.

Malmimineraalit

Tyypillisin sulfidien esiintymistapa Topilanmäen Ni-Cu-Zn-mineraaliutumassa on keski- karkearakeinen, kohtalainen tai runsas pirote sekä kiisujuonet ja -suonet. Magneettikiisu on vallitseva sulfidimineraali, ja sen reunoilla ja sisällä esiintyy pentlandiittia. Magneettikiisun kupeessa on usein myös sinkkivälkettä, samoin kuparikiisua, mutta kumpikin näistä muodostaa myös oman pirotteensa. Rikkikiisua on mineraaliutumassa satunnaisesti, vaikka se sivukivissä onkin yleinen pirotteena ja suonina. Sinkkivälkettä havaittiin satunnaisina, enintään 1 cm paksuina suonina ja pesäkkeinä, mikä vastannee Punamäen esiintymästä kuvattuja rikastumia. Kuparikiisu esiintyy tyypillisesti myös kiilamaisina rakojuonina, jotka enintään muutaman senttimetrin pituisina leikkaavat muita sulfideja sekä silikaatteja. 7

Mustaliuskeessa esiintyy hieno-pienirakeisia, säännöllisen raitaisia magneettikiisuja rikkikiisumineraaliutumia,jotka näyttävät seuraavan kiven kerroksellisuutta; reiän 316 lävistyksen vahvasti deformoituneissa osissa näitä kerroksia on breksian murskaleina grafiittikiillegneississä.sekä mustaliuskeessa, ja niitä leikkaa edellä kuvatun kaltainen karkeampien kiisujen suoniverkosto. Kaikissa kairausnäytteissä esiintyy kompakteja kiisujuonia, joiden paksuus on enimmillään 20 cm; ne koostuvat yleensä magneettikiisusta ja silikaateista. Sulfidien ohella näytteissä esiintyy paikoin ilmeniittiä, mutta tavalliset titaanimineraalit ovat kuitenkin rutiili ja titaniitti. Kairausnäytteissä havaitut vähäiset radioaktiivisuustason nousut liittyvät mustaliuskeeseen ja grafiittikiillegneissiin. Aksessorista uraniniittia havaittiin useissa näytteissä. Se esiintyy <0,02 mm läpimittaisina, useimmiten puolittain omamuotoisina rakeina, joita ympäröivässä hajoamiskehässä voi esiintyä sulfideja, tavallisesti lyijyhohdetta, mutta myös kuparikiisua. Näitä uraniniitteja on magneettikiisurakeiden reunoilla ja joskus sisälläkin, titaniittien reunoilla ja erillisinä kiteisen grafiitin ympäröiminä pallukoina. Uraniniitti-grafiittipallukoiden läpimitta on enimmillään 0,05 mm.

Geokemialliset piirteet

Topilanmäen Ni-Cu-Zn-mineraaliutuman näytteissä hiilen keskipitoisuus on enimmillään 0,57 % paitsi reiässä 316, jonka lävistyksen keskipitoisuus on 4,73 % C. Kairasydänlävistyksissä rikin ja raudan keskipitoisuudet ovat 5,8-6,5 % S ja 14,1-17,8 % Fe.

Näytteistä määritetyistä hivenaineista kadmiumin pitoisuudet ovat poikkeuksellisen suuria sinkkipitoisuuteen nähden, keskimäärin 23-51 ppm kairauslävistyksissä ja 53 ppm tutkimuskaivannon kiillegneississä. Topilanmäen leikkauksen lävistyksissä Ni-Cu-Zn-mineraaliutuma on lievästi fosfaattinen:

keskipitoisuudet ovat 0,75-1,06 % P2O5. Yksittäisissä, yleensä <1-1,8 m pitkissä

analyysiväleissä suurimmatkin fosforipitoisuudet ovat alle 2,5 % P2O5 Fosfori on apatiitissa, joka esiintyy yhtäältä muutamien millimetrien paksuisina, hienorakeisina fosforiittikerroksina kalkkisilikaattien, chertin ja grafiittikiillegneissin kanssa vaihdellen, toisaalta hienopienirakeisena pirotteena eräissä Ni-Cu-Znanomaalisen kiillegneissin välikerroksissa. Tutkimuksen analyysipakettiin ei sisältynyt uraanin määritystä. Uraanipitoisuutta pystytään kuitenkin arvioimaan epäsuorasti: sydänten radioaktiivisuuden mittauksen, lyijyn pitoisuuksien ja kiillotetuissa ohuthieissä havaittujen uraanimineraalien avulla. Mihinkään fosfaattiseen näytteeseen ei liity poikkeuksellisen suurta radioaktiivisuutta, eikä niissä havaittu sellaista apatiittiin liittyvää uraniniittia, joka on tyypillistä Suomen uraania sisältäville metafosforiiteille. Näytteissä havaittu aksessorinen uraniniitti liittyy enimmäkseen grafiittiin ja kiisuihin.

Esiintymän arviointi ja suositukset jatkotoimiksi

Juankosken kunnan Viitaniemen kylässä tutkittu Topilanmäen Ni-Cu-Zn-esiintymä on pintaan puhkeava, länteen viettävä yhtenäinen vyöhyke, jossa sulfidien isäntäki 8

venä on kiillegneissi, osaksi myös mustaliuske. Tutkimuskaivannon ja yhden kairausprofiilin perusteella vyöhyke on pohjoispäästään ainakin 25 m paksu, ja sen pintaleikkaus on mahdollisesti 100 m leveä ja 250 m pitkä linssi. Esiintymällä on jatkeita etelään, missä se tavattiin luode-kaakkoisen siirroksen toisella puolen kiillegneissin sisällä Petäjälahden perukassa. Mineraaliutuneen kiven vyöhyke jatkuu ohuempana pohjoiseen, kunnes se taas paksunee Punamäen esiintymäksi.

Topilanmäen esiintymän näytteistä määritetyt metallipitoisuudet osoittautuivat niin alhaisiksi, ettei esiintymä ole käyttökelpoinen kaivoskivennäisten raaka-aineena. Tämän vuoksi tutkimuskeskus luopui valtauksista joulukuussa 1995.

Tutkimuksen geokemialliset tulokset osoittavat muutamien hivenaineiden, etenkin kadmiumin korkeahkoja pitoisuuksia mineraaliutuneessa kivessä. Topilanmäen ja Punamäen esiintymien laajat pintapuhkeamat rapakallioineen sekä niistä moreeniin siirtynyt kiviaines saattavat vaikuttaa alueen pohjaveden raskasmetallipitoisuuksiin, mihin tulisi kiinnittää huomiota ympäristönhuollon näkökulmasta.

Kirjallisuusviitteet

Huopaniemi, P. 1977. Selostus tutkimustöistä Malmikaivos Oy:n valtauksilla Punamäki 1-2, kaiv.rekno. 2208/1-2. Malmikaivos Osakeyhtiö. 1 s.

Paavola, J. 1980. Nilsiä. Suomen geologinen kartta 1 : 100 000 kallioperäkartta, lehti 3334. Geologian tutkimuskeskus.

Paavola, J. 1984. Nilsiän kartta-alueen kallioperä. Summary: Pre-Quaternary rocks of the Nilsiä map-sheet area. Suomen geologinen kartta 1 : 100 000, kallioperäkarttojen selitykset, lehti 3334. Geologian tutkimuskeskus. 57 s.

Pekkarinen, L. 1991. Kaivoslain 19 §:n mukainen tutkimustyöselostus Juankoski, Viitaniemi, 3333 12 "Punamäki", kaiv.reknro 4476/1. Outokumpu Mining Finnmines, arkistoraportti 080/3333 12/LP/1991, 3 s.

Vanninen, M. 1951. Malmitutkimukset Säyneisessä 1951. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti M/17/Säy-51/1, 6 s.

Vähätalo, V. 1953. Selostus valtauksilla Vuotjärvi 1-10 suoritetuista tutkimuksista. Outokumpu Oy. 2 s.

Äikäs, O. 1976. Selvitys uraani-fosforiesiintymien geologisesta ja mineralogisesta tutkimuksesta vuonna 1975. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti M 60/1143/-76/1, 2 s. 9

Liittyy-aineisto

Kallioperähavainnot:

OPÄ-92-50...72 ja OPÄ-93-7...26; 65...70

Syväkairausselosteet:

M52/3333/94/R315-319

Syväkairausprofiilit:

1:500 M52.7/3333/94/R315, 8316, 8319 M52.7/3333/94/R317 M52.7/3333/94/R318

Kemialliset analyysit:

tilausnumerot 35712, 35791 ja 35792

Geofysikaaliset kartat:

1 : 4000 Q22.21/3333 12/93/1 magneettinen sama-arvokartta Q22.23/3333 12/93/1 magneettinen profiilikartta Q24.11/3333 12/93/1 sähköinen profiilikartta, Slingram-mittaus Q24.111/3333 12/93/1 sähköinen sama-arvokartta, Slingram-mittaus, imag.komp. Q24.112/3333 12/93/1 sähköinen sama-arvokartta, Slingram-mittaus, reaalikomp. 1 : 1000 Q22.21/3333 12/94/1 magneettinen sama-arvokartta Q22.23/3333 12/94/1 magneettinen profiilikartta Q24.11/3333 12/94/1 sähköinen profiilikartta, Slingram-mittaus Q24.111/3333 12/94/1 sähköinen sama-arvokartta, Slingram-mittaus, imag.komp. Q24.112/3333 12/94/1 sähköinen sama-arvokartta, Slingram-mittaus, reaalikomp.

1 :20000 Q06/3333 12+4311 03 linjoituskaavio