GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF ...

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND 

Ydinjätteiden sijoitustutkimukset Nuclear Waste Disposal Research 

Tiedonanto YST-9 1 

KIVEN JA VEDEN VALINEN VUOROVAIKUTUS ERILAISISSA 

KIVILAJIYMPÄRI~T~I~~A 

Sirkku Lamminen 

Espoo 1995

ABSTRACT 

Lamminen, Sirkkld, 1995. Wafer - rock intemction in differenf mck envimrtmerris. 

Geolngical Sidniey of Finland, Nuclear Was te Disposal Research. Rcpon YST-91, 60 

pages, 24 jig ures, 3 appendices. ISBN 951 -6-594-3. I W 0783-3555. 

Since 1985, bedrock groundwater geochemistry has been investigated within the 

Geological Survey of Finland's (GSF) Nuclear Waste Dispocal Research Project. This 

research has been the basis of the four previous publications on groundwater (GSF, 

19 87- 1990). 

This papr assesses the groundwater geuchemistry and geologicai environment of 44 

study sites. Initially, the study sites were divided by rock type into 5 groups: 1) acid 

- intermediate rocks, 2) mafic - ultramafic rocks, 3) gabbros, amphibolites and 

gneisses that contain calc-silicate (skarn) rocks, 4) carbonates and 5) sandstones. 

Separate assessments are made of acid - intermediate plutonic rocks and of a subgroup 

that comprises migmatites, granite and mica gneiss. These all belong to the group of 

acid - intermediate rocks. Within the mafic - ultramafic rock group, a subgroup that 

comprises mafic - ultrarnafic plutonic rocks, serpentinites, mafic - ultramafic volcanic 

rocks and volcanic - sedimentary schists is aiso evaiuatsd separately. 

Bedrock groundwaters are classified by their concentration of total dissolved solids 

as fresh , brackish, saline, strongly saline and brine-class groundwaters. The chemical 

composition of these waters varies from area to area. Different factors that influence 

t he occurrence of bedrock groundwater are the geological character of the bedroc k, 

the fractured nature of the bedrock, the effect of different easily soluble minerals, 

prevailing under- and over- pressures in the bedrock and the effects of the Baltic Sea, 

including its past development stages. Interaction between bedrock groundwater and 

bedrock is clearly evident in a mafic rock environment, where the concentrations of 

rnagnesium and calcium in fresh water are noticeably higher. One example of the 

effect of easily soluble minerals is an increase in the sulphate concentration of water 

that is due, for example, to the presence of anhydrite veins or sulphide mineralisation. 

Often, the chloride concentration of bedrock groundwaters in coastal areas has 

increased due to the closeness of the Baltic SM. 

Fresh waters usually have high tritium concentrations, which indicate their 

involvement in the metsoric water cycle. Tritium concentrations in saline waters are 

generally very low, which suggests that the waters stay longer in the bsdrock and are 

outside the meteoric cycle. 

Oxygen and hydrogen isotope studies provide in formation on water provenance and 

also water - rock interaction. Most of the studied waters are originally meteoric 

waters, but the provenance of some waters of the research locdities cannot be 

unambiguously deterrnined. For example, waters from the Juuka, Miihkali and 

Ylivieska research localities differ distjnctl y from clmly meteoric water and they may 

originally be 1) old seawater or 2) hydrothermal, magmatic or metamorphic waters 

or 3) a rnixture of these.

Lamminen, Sirkku, 1995. Kiven ja veden välinen vuomvaikuius erilaisissa kiv&jiympärisf~issä. 

Geologian tutkimuskeskus, Ydinjdtfeiden sijoirustutkim~ihet , nedonanto 

YST-91, 60 sivua, 24 kuvaa, 3 liibetbd. ISBN 951-691)-5%-3. ISSN 0783-3555. 

Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) ydinjätteiden sijoitustutkimusprojektissa on 

kalliopohjavesien geokemiaa tutkittu vuodesta 1985 lähtien. Tämän työn aineisto 

perustuu GTK: n ydinjatteiden sijoitustutkimuksiin liittyvään neljään 

pohjavesijuIkaisuun, jotka tehtiin vuosina 1987 - 1990. 

Tässä julkaisussa on tarkasteltu yhteensä 44 tutkimuskohteen pohjaveden geokemiaa 

sekä alueellista geologiaa. Lahtökohtana tarkastelulle on tutkimuskohteiden jako 

kivilajiryhmiin, joita on kaikkiaan viisi: 1) happamat - intermsdiääriset kivilajit, 2) 

emäksiset - ultraemäksiset kivilaji t, 3) gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sisältävät 

gneissit, 4) karbonatiitti ja 5) hiekkakivi. Happamien -intermediääristen kivilajien 

ryhmässä on tarkasteltu erikseen happamat -intermediaariset syvälcivet ja toisena 

alaryhmana migmatiitit, graniitti- ja kiilegneissit. Emäksisten - ultraemäksisten 

kivilajien alaryhminä on käsitelty emäksiset - ultraemaksiset syvakivet, serpentiniitit , 

emäksiset - ultraemäksiset vulkaniitit ja vulkaanis-sedimenttiset liuskeet. 

Kall ioperässä esi i n tyvat pohj avedet on jaettu suolapitoisuuden mukaan makeisiin, 

heikosti suolaisiin, suolaisiin, erittäin suolaisiin ja brine-luokan pohjavesiin, joiden 

kemiallinen koostumus vaihtelee alueittain. Erilaisen kalliopohjaveden esiintymiseen 

vaikuttavia tekijöitä ovat kallioperän geologinen koostumus, kallioperän rakoilun 

luonne, erilaisten helppliukoisten mineraalien vaikutus, kalliopefissä vallitsevat ali- 

ja y lipaineet sekä Itämeren ja sen kehity svaiheiden vaikutus. Kalliopohjaveden ja 

kallioperän vuorovaikutus tulee esiin selkeästi emäksisissä kivilajiy mparistöissä, jolloin 

jo makean veden koostumuksessa on havaittavissa kohonneet magnesium- ja 

kalsiumpitoi suudet. Helppoliukoisten mineraalien vaikutus näkyy mm. veden 

kohonnejna sul faattipitoisuuksina johtuen esimerkiksi anhydriittijuonista tai 

sulfidimineralisaatioista. Rannikkoalueiden kalliopohjavesissä on usein kohonneet 

Woridipitoisuudet johtuen Itämeren Iäheisy ydestä. 

Makeissa vesissä on tavallisesti korkeat tritiumpitoisuudet, mikä indikoi makeiden 

vesien osailistumista meteorisen veden kertoon. Suolaisissa vesissä tritiumpitoisuudet 

ovat yleensä hyvin pienet, mikä viittaa vesien viipyrniseen kallioperassä pidempään 

ja olevan meteorisen kierron ulkopuolella. 

Hapen ja vedyn isotooppikoostumukset antavat tietoa veden alkuperästä. Ne voivat 

antaa tietoa myös kiven ja veden väiisestä vuorovaikutuksesta. Useimmat tutkituista 

vesistä ovat alkuperäitään meteorisia vesiä, mutta joidenkin tutkimuskohteiden vesien 

alkuperää ei voi yksiselitteisesti määrittää. Esimerkiksi Juu kan Miihkalin ja Ylivieskan 

tutkimuskohteiden vedet poikkeavat selvästi meteorisen veden suorasta, jolloin ne 

voivat olla alkuperäitään vanhaa merivettä tai hydrotermistä, magmaatti sta tai 

metamorfista vettä tai näiden sekoitusta.

Abstract 

Tiivistelmä 

Sisällysluettelo 

1. Johdanto 

2. Julkaisujen yleiskuvaukset 

3. Näytteeno t tokohteiden geologia ja pohjaveden koostumus 

3.1 Happamat - intemediaariset kivilajit 

3.1.1 Happamat-intermediääriset syvakivet 

3.1.2 Migmatiitit, graniitti- ja kiillegneissit 

3.2 Emäksiset - ultraemäksiset kivilajit 

3.2.1 Emaksiset - ultraemaksiset syväkivet 

3.2.2 Serpentiniitit 

3.2.3 Emäksiset - ultraemaksiset vulkaniitit 

3.2.4 Vulkaanis-sedimenttiset liuskeet 

3.3 Gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sisältävät gneissit 

3 -4 Karbonatiitti 

3.5 Hiekkakivi 

4. Isotoopit 

4.1 Stabiilit isotoopit 

4.2 Tritium 

5. Tulosten tarkastelu 

5.1 Happamissa - intermediäärisissä kivilajeissa 

esiintyvä pohjavesi 

5.2 Emäksisissä - ultraemäksisiss5 kivilajeissa 

esiintyvä pohjavesi 

5.3 Gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sidtävien 

liuskealueiden pohjavesi 

5 -4 Karbonatiitissa esiintyvä pohjavesi 

5.5 Hiekkakivessä esiintyvä pohjavesi 

6. Johtopäätökset 

7. Kiitosmaininnat

1. Johdanto 

Geologian tutkimuskeskuksen ydinjätteiden sijoitustu tkimusproj ektissa on 

kailiophjavesien geokemiaa tutkittu vuodesta 1985 lähtien. Tämä työ perustuu 

vuosina 1987 - 1990 Geologian tutkimuskeskuksen ydinjätteiden sijoitustutbmu ksiin 

liittyvään neljään pohjavesijulkaisuun (Blomqvist et al. 1987; Halonen ja Blomqvist 

1988; Blomqvist et al. 1989 ja Halonen et al. 1990). Kaksi ensimmäistä julkaisua on 

Säteilyturvakeskuksen tilaamasta tutkimuksesta "?hiLio/pohjavesi -vuorovaikutuksen 

tutkiminen heterogeenisissa kivilaj iy mpäristoissa" ja kaksi jälkimmäista Kauppa- ja 

teollisuusministeriön ja GTK:n rahoittamasla projektista "Kailiopohjaveden geokemia". 

T&si työssä tarkastellaan kiven ja veden väiistä vuorovaikutusta erilaisissa 

kivilajiympäristöissä. Tutkimuksessa on pyritty luokittelemaan geologisesti 

samantyyppisiä alueita ja vertaamaan eri alueiden vesikemiaa keskenään sekä 

löytämään luonteenomaisia piirteitä eri kivilaj iry hmien MIiopohj avedelle. 

Pohj a-aineistona käytetyissä julkaisuissa lisensiaattityön tekijä (en t. Halonen} on ollut 

aktiivisesti mukana. Julkaisut, joihin työ perustuu, ovat seuraavat: 

1. R. Blomqvist, S. Halonen, A. Pacholewski ja A. Lindberg, 1987: Kallioperä- 

pohjavesi -vuorovaikutus heterogeenisissä kivilajiymparistöissä. Sum mary : Water-mk 

in teraction in non-granitic cry stalline bedrmk environments . Geolog ical Survey o f 

Finland, Nuclear Waste Disposal Research, Report YST-56, 34 p. and 26 app. 

2. Sirkku Halonen ja Runar Blomqvist, 1988. Kallioperä-pohjavesi -vuorovaikutus 

heterogeenisissä kivilajiy mpäristöissä: jatkotutkimukset Outokummun alueella. 

Abstract: Water-rock inieraction in non-granitic crystalline bedrock environments: 

New results of investigations in the Outokumpu area. Geological Survey of Finland, 

Nuclear Waste Disposal Remrch, Report YST-63, 40 p. and 4 app. 

3. Blomqvist, R., hhermo, P., Lahtinen, R. and Halonen, S., 1989. Geochemical 

Profiles of Deep Groundwater in Precambrian Bedrwk in Finland. In: Prdings 

of Exploration '87. Third Decennial International Conference on Geophysical and

Gemhemical Exploratioo for Mineraïs and Groundwater, ed. by G. D. Garland. 

Ontario Geological Survey , Special Volume 3, pp. 746 - 757. 

4. Halonen, S., Hakkarainen, V., Blomqvist, R., Lahermo, P. ja iakomaa T., 1990. 

Kaiiiopohjavesien geokemia: tutkimustulokset syvistä kairami'istä vuosina 1987 - 

1989. Abstract: Geochemistry of deep groundwater in bedrock: Results of the 

investigations during 1987 - 1989. Geological Survey of Finland, Nuclear Waste 

Disposal Research, Reprt YST-65, 66 p. and 14 app. 

Ensimmäisessä julkaisussa kirjoittaja osallistui kalliopohjavesien näytteenottoon, 

aineiston käsittelyyn ja kirjoittamiseen. Toisessa julkaisussa kirjoittaja osallistui 

näytteenottoon, aineiston käsittelyyn seka vastasi kirjoitusosuudesta "Pohjaveden 

kerrosrakenne ja koostumusvai hklu Outokumpu-jaksossa" 

. Kolmannessa julkaisussa 

ki joittaja osallistui aineiston käsittelyyn sekä ki joittamiseen. Neljännessä julkaisussa, 

jossa kirjoittaja osal1istui näyt teiden ot tmn , analysoitavien näytteiden valintaan ja 

analyysien tulkintaan, kokonaisvastuu oli hrjoittaj alla. 

Vesinäytteet on otettu lähinnä mdmitutkimuksien yhteydessä kairatuista rei'ista. 

Yhteensä pohjavaien tu tkirnuskoh teita on tasa työssä tarkastelun alaisena kaikkiaan 

44 (40 kairareikaa, 2 porakaivaa ja 2 kaivoksen ruhjevyöhy kettä). Vesinäytteenotossa 

kaytettiin Geologian tutkimuskeskuksessa kehitettyä letkunäy tteenotinta (Nurmi & 

Kukkonen 1986), jolla saatiin jatkuva profiili koko kairareiän vedestä. 

Letkunayt teenotin kehi teniin sopivaksi pienilapimit taisiin (46 mm) kairareikiin , joita 

on h ttu malminetsinnän ja muun geologixn tutkimuksen yhteydesa erilaisiin 

kivilajimudostumiin ympäri Suomea. Tarkat kuvaukset vesinäytteenotosta, 

tut kimusmenetelmistä, analysoiduista komponenteista ja analyysimenetelmistä on 

esitetty kussakin tähän työhön liittyvässä julkaisussa. 

Suurin osa tutkimuskohteista sijaitsee liuskevyöhy kkediä. Intrusiiveja edustavat 

kerrosintmusiot, rapakivigraniitti,monmniitti ja karbonatiitti . Mukana on myös yksi 

tutkimuskohde hiekkakivestä. 

6

2. Julkaisujen yleiskuvaukset 

Julkaisu 1 (Tisdonanto YST-56) käsittelee kallioperä-pohjavesi -vuomvaikutusta 

heterogeenisissä kivilajiy mpäristöissä. Tutkimusalue sijaitsee Outokummun alueella. 

Raportin aineisto koostuu kaikkiaan yhdeksän ldmeiän vesinäy t teistä. Vesinäytteet 

otettiin pääasiassa kesän ja syksyn 1986 aikana. Kairareiästä OKU-741 oli näytteet 

otettu myös vuonna 1985 (Nurmi et al. 1985). 

Tutkitut kairareiät sijaitsevat kolmessa eri kohteessa; S u kkulansalossa (kairareiät 

OKU-729B, OKU-737,OKU-740 ja OKU-74 1) , Perttilahdessa (OKU-743,OKU-745B 

ja OKU-753) ja Polvijämen Kylylahdessa (OKU-793). Kaikki tutkimusreiät sijaitsevat 

Outokumpu-muodostumassa, joka koostuu mustaliuskeista, kvartsikivista, 

serpen tiniiteisiä, karsikivistä ja karbonaattikivistä kiillegneissi ymparistössä. 

Tutkimuksen syvin näytteenottokohde (OKU-741) ulottuu 1080 m:n syvyydelle. 

Kaikista tutkimuksessa tarkastel tuj en kairareikien vedestä mitattiin sähkönjohtavuus, 

pH ja hapetus-pelkisty sptentiaali (Eh), sekä tehtiin kemialliset analyysit. Kuuden 

kairareiän vedestä analysoitiin tritiumpitoisuus ja stabiilien isotooppien @IH ja 

'801'60) arvot. Tarkimmin tutkittiin yhden kairareiän vetti (OKU-74 l), josta 

analysoitiin myös stron tiumisotooppipitoisuudet. Lisäksi kairasydannäytteiden 

rakomineraalien esiintymistä tutkittiin kahdesta näyt teenottokohteesta (OKU-740 ja 

OKU-74 1). 

Sukkulansalossa pohjavesi esiintyy kerruksellisesti siten, että ylinnä on makea HCQ - 

vesi ja sen alapuoldla suolainen Ca-Na-Ci -vesikerros, jota seuraa runsaammin 

magnesiumia sisältävä suolaisempi vesi kerros. Makean veden kerros ulottuu 300 - 400 

m: n syvyydelle. Kairareikien OKU-740 ja OKU-74 1 makeissa HCO, -vesissä on 

kohonneet sulfaattipitoisuudet. Tämä johtunee näiden reikien ymp&istössä esiintyvien 

sufidimineraalien hapettumisesta. Suolaisempi runsaasti magnesiumia sisältävä kerros 

alkaa 770 - 950 m: n syv y ydelti. Kohonneiden magnesiumpi toisuuhien on tulkittu 

johtuvan serpen tinii tei siä. Pert tilahdessa vesi on kauttaaltaan suolaista Ca-Na-C1 -vettä. 

Syvin näytesyvyys Perttilahden tutkimusprofiilissa on 534 m. Pofvij ärveliä tutkitusta 

kairareiästä, joka ulottuu 627 m: n syvyyteen, löydettiin kauttaaltaan heikosti suolaista 

Ca-Na-C1 -vettä, jossa on kohonnut magnesiumpitoisuus.

Alin suolaisen veden kerros on stabiilien isotooppien suhteil taan muita vesity yppejii 

selvisti raskaampaa, mikä viittaa veden ja kallioperän väiiseen voimakkaaseen 

vuorovaikutukseen. 

Tutkimusaineiston tyypillisimpiä rakomineraaleja ovat kloriitti, kalsii tti ja 

zeoliittiryhmän mineraalit analsiimi ja laumontiitti, joita esiintyy kaikilla syvyyksilla. 

Savimineraaleja, kaoliniittia ja mon tmorilloniittia löytyi muutamasta raosta. 

Rakomineraalien esiinty misessä ei havaittu olevan merkitystä syv y ydeiiä eikä 

kivilajilla. 

S ton tiumisotooppi tu1okset vahvistavat kahden erilaisen suolaisen veden kerroksen 

esiintymisen kairareiän OKU-74 1 vdesd. 

Julkaisu II (Tiedonanto YST-63) on jatkotutkimus julkaisulle 1. Tässä julkaisussa 

täydennetaan Sukkulansalon alueelta saatuja tuloksia. Vesinäytteet otettiin kolmesta 

kairareiästä (OKU-55 1, OKU-737 ja OKU-740) kesän ja syksyn 1987 aikana. Kaksi 

nayttenottokohdetta on mukana jo julkaisussa 1. Vesinäytteistä mitattiin veden 

sähkönjohtavuus, pH, hapetus-pelkistyspotentiaali (Eh) ja hiilidioksidipitoisuudet. 

Hapetus-pelkisty solosuhteita tutkittiin myös mittaamalla liuenneen hapen määrä ja 

m~ttämäilä veden totaali- ja ferrorautapitoisuudet. Kemiallisten analyysien lisäksi 

vesinay t teisti määritettiin tritiumpitoisuudet . Lisäksi raportissa tarkasteltiin kiven ja 

veden väiistä vuorovaikutusta kairareiän OKU-74 1 veden ja kairasydämen 

rakokalsiittien strontiumisotooppituloksien perusteella sekä kemiallisen 

tasapainomallituksen avulla. 

Kaikki tämän raportin tutki musreiät sijaitsevat Sukkulansalossa. Pohjaveden 

kerrosrakenne tulee esiin my6s tässä raportissa. Makeaa HCO, -vettä esiintyy reiän 

OKU-740 yläosassa. Mielenkiintoista on, että makean vesi kerroksen paksuus vaihtelee 

väiillä 250 m - 550 m mittausajankohdasta riippuen. Heikosti suolaista vettä esiintyy 

reiben OKU-55 1 ja OKU-737 yläosi ssa. Veden koostumus on Na-Ca-C1 -tyyppistä 

tai Ca-Na-Cl -tyyppistä. Julkaisussa 1 ei Sukkulansalon alueella tavattu lainkaan 

hei kosti suolaista vesity yppiä. Kairareiän OKU-737 yläosan heikosti suolaisen veden 

kerros johtunee pintaveden aiheuttamasta kontaminaatiosta, kun reikä he1 mikuussa

1987 avattiin syvemmiltä osiltaan kairaamalla. Suolainen pohj avesikerros, joka 

esiintyy kaikissa tutkimusrei' issä, on Ca-Na-CI -tyyppistä. ReGn OKU-740 alaosan 

tu kkeuturnisen vuoksi ei ni ytteenotossa enää tavattu aiemmin todettua alempaa 

suolaista runsaasti magnesiumia sisaltävää pohjavesikerrosta. 

Strontiumisotooppitulokset vahvistavat aiemman tuloksen kairareiän OKU-741 veden 

kerrosrakenteesta. Tutkimustuloksissa tulee selvästi esiin kolme erilaista vesikerrosta; 

ylinnä makea vesi kerros, jonka alapuolella on kaksi toisistaan poikkeavaa suolaisen 

veden kerrosta. Vesityyppien selvä erottuminen toisistaan osoittaa, että vesien 

sekoithirninen on ollut vähäistä. Veden suolaisuuden aiheuttajaksi on 

stron tiumisotooppitu1oksien pemsteella päätelty mineraaleja, j oiUa on alhainen Rb/Sr - 

suhde kuten plagioldaasi ja apatiitti. Muut mahdolliset suolaisuuden aiheuttajat ovat 

fluidisulkeumat ja raerajoilla esiintyvät suolat. 

Geokemiailisen mallittamisen tulokset ovat yhteensopivia kivestä tehtyjen 

petrografis ten ja rakornineraaii havain tojen kanssa. 

Juikaisu IIi on tutkimusaineistoltaan kaikkein laajin. Julkaisu perustuu GTK:n 

ydinjätteiden sij oitustu~musraporttiin YST-53 (Blomqvist & al. 1986). Siinä on 

mukana yhteensä 18 kairareiän vesinäy tteet, kahden porakaivon vesinäytteet ja kahden 

kaivoksen rakovyöhykkeen vesinäytteet. Nayttenottokohteet sijaitsevat e nimmmn 

proterotswisissa liuskev yöhykkeissä, joita edustavat kiillegneissivaltaiset alueet ja 

vulkaniittivaltaiset alueet. Mukana on myös näytkita syväkiviympäristöstä kuten 

emäksisistä kerrosin truusioista, monzoniitista, rapakivialueelta j a karbonatiitista. Yksi 

kairasydänvesinaytteenotto on otettu arkeeisesta graniittigneissialueen 

kontaktivyöhykkeestä ja yksi rnetamorfoitumattomasta jotunikautisesta 

hie kkakivimuodostu masta. 

Kairareikien vedesta on julkaisussa esitelty sähkönjohtavuus- ja pH-mittausten ja 

kemiallisien analyysien tuloksia. IsotmppituIoksista on julkaisussa käsitelty 

tntiumpitoisuuksia ja stabiilien isotooppien pitoisuussuhteita. 

Myös julkaisun pohjavesi ssä on havaittavissa selvä kerrosrakenne. Kaiklsaan

seitsemässä kaimeiässä esiintyy makeaa HCO, -vettä. Tämän tutkimuksen syvin 

makean veden reik2 on Vihannin Suksi kankaalla graniittigneissiä ja graniittia lävistävä 

tutkimusreikä, joka ulottuu 731 m:n syvyydelle, Tässä tutkimuksessa makean ja 

lievästi suolaisen tai suolaisen veden välinen vaihettumisvyöhy ke on 150 - 730 m 

syvyydellä maan pinnasta. Suolaista vettä on tavattu 200 m:n syvyydeltä ja erittäin 

suolaista vettä 250 m:n syvyydeltä. Eräissä rei'iss5 vesi on lievästi suolaista jo aivan 

vesikerroksen pinnassa (Porin Pinornäki ja Ylistaron Lahdenkylä). Tutkimuksen 

suolaisin vesityyppi löytyi Porin Pinomäen kaimeiästä, joka sijaitsee j otunisessa 

hiekkakivessä ja jossa kokonaissuolapitoisuus on 120 gfl. 

Aivan lähekkäistenkin vesien laatu saattaa vai hdeila huomattavasti kuten Pyhäjämen 

ja Vihannin tutkimusalueilla. Kailioperin rakoilulla näyttää olevan suuri merkitys eri 

tyyppisten vesi kerrosten esiintymiseen. 

Julkaisussa IV (Tiedonanto YST-65) esi tetaan tutkimustulokset 14 kairarei'iasta, jotka 

sijoittuvat kymmenelle eri tu~musalueelle. Kairareiät sijaitsevat valtaosaltaan 

proterotsooisissa liuskejaksoissa. Näytteenottokohteiden kallioperää edustavat my 6s 

emäksinen-ultraernäksinen kermsin tniusio ja monzoniittigranii tti, 

Kaimeikien vedestä on sähkönjohtavuus-, pH- ja Eh-mittausten ja kemiallisten 

analyysien lisäksi mitattu veteen liuenneen hapen ja hiilidioksidin määrät. Osasta 

näytteitä analysoitiin myös veden tritiumpitoisuus CH) ja stabiilien isotooppien @/H 

ja 180/'60) arvot. 

Myös julkaisun TV pohjavesissä on havaittavissa selvä kerrosrakenne. 

Koostumukseltaan erilaisia vesityyppejä tavataan runsaammin johtuen 

monipuolisemmasta litologisesta ympäristöstä. Kuudesta tutkitusta kairareiästä löytyi 

yläosasta makeaa HCO, -vettä. Makea pohjavesikerros ulottuu syvyydelle 130 - 370 

m . Suolaista vetd tavataan Juukan Miihkalin tutkimusrei'issä Ju/Mi-91 ja JulMi- 1 16 

aivan reikien yläosista lähtien. Tavallisimmin suolaisen veden kerros alkaa runsaan 

400 m:n syvyydeltä. Tosin Nmrmarkun tutkimusreiässä suolaista vettä tavataan jo 200 

m: n syvyydellä. Tutkimuksen suolaisin vesi kerros löytyi Juulan Miihkalin 

tutkimusreiUä JulMi- 1 16, jossa kokonaissuolapitoisuus oli 170 gf 1. Tämä brine-

luokan pohjavesi on koostumukseltaan Na-Ca-C1 -vettä ja sitä tavataan 790 m:n 

s yv yyddtä alkaen. Tutkimuksessa todettiin , eta Juukan Miihkalissa esiintyvä brine- 

vesi eroaa korkean natrium-kalsium -suhteen vuoksi Kanadan kilvellä tavatuista brine- 

tyyppisistä Wiopohjavesistä, jotka ovat kalsiurnvaltaisia. 

Taulukossa 1 esitetaan kaikkien tutkimuskohteiden reikätunnus, niytteenottoajankoh ta, 

näytteiden ottosyvy y s , lhpötilamittauksen ajankohta, kairausvuosi ja mahdollinen 

aukikairausvuosi. 

3. Näytteenottokohteiden geologia ja pobj aveden koostumus 

Näy tteenottokohteiden geologinen ympäristö on monimuotoinen. Niy ttoonottokohteita 

tarkastellaan vallitsevan kivilajin mukaan. Syväkairattujen tutkimuskohteiden 

kivilaj ikuvaukset perustuvat kairausraporttei hin lukuunottamatta Sodankylän Rajalan 

tutkimusreikaa R- 1, minkä alueen geologinen kuvaus perustuu Suomen 

kallioperäkattaselity k n ja Keski-Lapin gm1ogisen kartan selitykseen. Porakaivojen 

ympäristojen geologinen kuvaus perustuu alueen kallioperäkarttaan tai Suomen 

gwlogisen yleiskartan antamiin tietoihin. Keminmaan, Ranuan ja Ylivieskan 

kerrosintuusioiden kivilaj ieri mineralog iaa on tutkittu yksityiskohtaisesti Halosen 

työraportissa, 1990. Käytetty syvakivilajinimistö perustuu S treckeisenin (1 976) 

luokitir kseen. 1 ntnisiiveja edustavat happamat - intermediääriset syväkivet, emäksiset - 

iiltraemäksiset syväkivet ja karbonatiitti . Homogeenisia dimenttiympärist6ä edusiaa 

Porin hiekkakivi. Liuskealu~t on jaettu wlkaanisiin, vulkamis-sedimenttisiin 

pintakiviin ja gneissivaltaisiin alueisiin. Kuvassa I on esitetty tutkirnusaiueet, joita on 

yhteensä 2 1, taulukon 2 (liite 2) mukaisessa järjestyksessä.

Legenda: 

Arkeeisia 

vihreäkiviä 

Arkeeista 

pohjagneissiä 

Granuliittia 

Svekofennisia 

liuskeita 

Karjalaisia 

liuskeita 

Jotunisia 

sedimenttikivia 

Rapakivigraniittia 

Prekambrisia 

syväkiviä 

Emäksisia 

kerrosintruusioita 

Kuva 1. Tutkimusalueiden sijainti tekstissä esitetyn järjestyksen mukaisesti. 

Pohjakartta Simosen (1980) mukaan. 

1. Elimäki, Koskisto 2. Kolari, Hannukainen 3. Espoo, Otaniemi 4. 

Pyhäjärvi, Kettuperä; Lippikyla; Pyhäsalmen kaivos 5. Ruukki, 

Relletti 6. Vammala, Suvitie; Vammalan kaivos 7. Vihanti, 

Nevasaari; Suksikangas; Vihannin kaivos 8. Ylistaro, Lahdenkylä 9. 

Keminmaa, Sompujarvi 10. Ranua, Suhanko 1 1. Ylivieska, Perkkiö 

12. Juuka, Miihkali 13. Sodankylä, Rajala; Kalasääskenpesamaa 

14. Sotkamo, Taivaljärvi 15. Keitele, Teerimäki 16. Leppävirta, 

Kotalahden kaivos 17. Noormarkku, Hyvela 18. Vuolijoki, 

Honkamäki 19. Outokumpu, Sukkulansalo; Perttilahti; Polvijärvi, 

Kylylahti 20. Savukoski, Sokli 21. Pori, Pinomäki.

Raporteissa ja julkaisussa kalliopohjavedet on jaoteltu kokonaissuolapitoisuuden (TDS, 

total dissolved solids, mgll) tai sähkönjohtavuuden (mS/m) mukaan. Usein käytetty 

jako eri vesity yppeihin perustuu Davis ja DeWiest ' n (1 966) laatimaan luokitteluun. 

Luokittelussa vesityypit jaetaan kokonaissuolapitoisuuden mukaan neljään eri 

vesityyppiin; maka, jossa TDS on 0 - 1000 mgll, heikosti suolainen, jossa TDS on 

1000 - 10 000 mgfl, suolainen, jossa TDS on 10 000 - 100 000 gll ja brine-luokan 

vesi, jossa TDS > 100 000 mgll. Julkaisuissa on käytetty jakoa viiteen eri 

vesityyppiin suolapitoisuuden mukaan: makeissa vesissä TDS < 500 mgll, heikosti 

suolaisissa TDS on 500 - 5000 mg/t, suolaisissa TDS on 5000 - 50 000 mgll ja 

erittäin suolaisissa vesissä TDS 50 000 - 100 000 mg/I ja brine-luokan vesissä > 100 

000 mg/I. Sähkönjohtavuuden mukaan jako on seuraava; makean veden 

sähkönjohtavuus on < 100 mSf m, heikosti suolaisen veden sähkönjohtavuus on 100 - 

500 mS/m, suolaisen veden sahkönjohtavuus on 500 - 5000 mS/m ja erittäin suolaisen 

veden sähkönjohtavuus on > 5000 mS/m. 

3.1 Happamat - intermediäriset kivilait 

3.1.2 Happamat - intermediääriset syväkivialueet 

Happamia - intermediaarisiä syväkiviä edustavat Elimäen alueen rapahvi ja Kolarin 

alueen monzoniitti. 

Elimäki, Koskisto (tutkimusalue 1): 

Rapahvialuetta edustaa Elimäen Koskisten porakaivosta (syvyys 403 m) otettu 

vesinäyie (julkaisu TII) . Porakaivo sijaitsee Viipurin rapakivialueella. Kaivon 

lähiympäristön kallioped koostuu punertavasta viborgiitista (Simonen, 1965). 

Kemiallisen anaiyysin perusteella viborgiittia luonnehtii suuri Miumpitoisuus (5,79 

% ) ja pienet kalsium- ja magnesiumpitoisuudet (1,92 % ja 0,47 96). Hivenalkuaineista 

erityisesti fluori (0,21 %) on rikastunut kiveen (Laitakari ja Simonen 1963). 

Porakaivon vesi on kerrokseiiista ollen yläosassa makeaa Ca-Na-C1-SO,-HCO, -vettä 

350 m: n syvyydelle ja alaosassa heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä.

Kokonaissuolapitoisuus vaihtelee välillä 0,27 - 2,46 gll. Veden kalsiumpitoisuus on 

38 - 290 mgll, natriumpitoisuus 20 - 650 mgll, kloridipitoisuus 67 - 1320 mgll ja 

sulfaattipitoisuus 38 - 130 mgll. Bikarbonaattipitoisuus on makean veden kerroksessa 

24 - 55 mg/l. Heikosti suolaisesta vedestä ei ole bikarbonaattimäärityksia. Veden 

tavallista suurempi fluorin pitoisuus (0,93 - 1,10 mgll) heijastaa litologian vaikutusta. 

Kuva 2. Hannukaisen alueen geologinen kartta Hiltusen (1982) mukaan sekä 

tutkimusreikien 162, 197 ja 198 sijainti. 

Kolari, Hannukainen (tutkimusalue 2): 

Kolarissa vesinaytteet on otettu Kolarin Hannukaisen rautamalmialueella. Vesinaytteet 

on otettu kolmesta kairareiastä R162, R197 ja R198, joiden vertikaalisyvyydet 

pohjavesinaytteenotossa olivat 545 m, 566 m ja 648 m. R162 ja R197 ovat mukana 

julkaisussa 111, ja R197 ja R 198 ovat mukana julkaisun IV pohjavesinaytteenotossa. 

Hannukaisten alue kuuluu Rautuvaaran rautamalmijaksoon, joka koostuu 

14

amfiboliiteista, kvartsimaasälpäliuskeista, karbonaatti- ja karsikivistä sekä näihin 

liittyvistä magnetiittirikkaista kerroksista. Rautamalmijakson kivilajeja ympäröivät 

pääosin monzoniitit, dioriitit, graniitit ja kvartsiitit (Hiltunen ja Tontti 1976). Reikä 

197 sijaitsee reiastä 162 tasan 300 m länteen, ja reikä reikä 198 sijaitsee reiastä 197 

400 m etelään (kuva 2). 

Tutkimuksissa mukana olleet kairareiät lavistävat enimmäkseen monzoniitteja. 

Alaosassaan tutkimusreiät lavistävat dioriitteja, karsikiviä, magnetiittikerroksia ja 

pohjalla dioriitteja ja amfiboliitteja (Mattila 1977; Hiltunen 198 1) (kuva 3). 

Mineralisoituneessa kerroksessa on magnetiitin lisäksi vaihteleva määrä kiisuja. Reikä 

162 lävistää lisäksi paikoin kapeita anhydriitti - ja kipsijuonia (Mattila 1977). 

Kummassakin lävistyksessä juonia esiintyy runsaasti mineralisoituneessa osassa, jossa 

on havaittavissa nuorempien kipsijuonien leikkaavan näitä vanhempia anhydriittijuonia 

(Blomqvist, suullinen tiedonanto). 

162 

"7496 80 

y 498 50 HANNUKAINEN X 7496.80 

500m 

-- -- 

0 8all~,om 

Kuva 3. Geologinen poikkileikkaus Hannukaisen alueesta (Hiltunen 1982). 

Kivilajiselitykset kuten kuvassa 1 paitsi no 8, joka on killegneissiä. 

Kuvaan on merkitty alueella olevan kairareiän 162 sijainti. 

Tutkimusrei'issä esiintyvä kalliopohjavesi on kauttaaltaan heikosti suolaista Ca-SO, - 

vettä (TDS 0,63 - 2,65 gll). Reikien vesi on koostumukseltaan samankaltaista; 

kalsiumpitoisuus on enimmillään noin 700 mgll ja sulfaattipitoisuus on 1600 mgll.

Pohjaveden sul faatin kohonnut pitoisuus johtuu todennäköisesti kalliopem verrattain 

helppoliukoisista kipsi- ja anhydriittiosueista, joskin mineralisoituneen kerroksen 

sulfideilla voi olla vaikutusta veden sulfaattipitoisuuteen. Veden suureen 

kal siu mpitoisuuteen vaikuttanee karsikivien läsnäolo. 

3.1.2 Migmatiitti, graniitti- ja kuiiegneissit 

Pääosin graniittigneissejä, granii ttej a ja migmatiitteja Iävis!äviä kairareikiä ovat 

Espoon Otaniemen tutkimusreikä R301 (julkaisu IiI), Pyhajäxwn tutkimusalueen reiät 

PYS-20 ja PYS-47 CjriIkaisu TV), PYS-35 ja Pyhäsalmen kaivoksen reikä RSM 

('julkaisu 111) , Ruukin Relletin tutkimusreikä Pv- 11 Gulkaisu IV) , Vammalan Suvi tien 

tutkimusreikä VMIST-24, Vihannin alueen tutkimusreiät R-1732 Suksikankaalla ja R- 

2064 kaivoksessa Cj ul kai su UI). Vihannin Nevasaaren tutkimusreikä R- 1744 (julkaisu 

IV) sijaitsee biotiittisarvivalkegneissin ja graniitin kontaktissa Jävistäen kumpiakin. 

Julkaisussa kuvattu Y listaron Lahdenkylässä sijaitseva porakaivo sijaita 

kiillegneissiympäristössä. Osa Outokummun alueen tutbmusrei'istä lävistää pääosin 

kiiilegneissiä (julkaisut 1 ja II). Outokummun aiuetta on kuitenkin tarkasteltu yhtenä 

kokonaisuutena kappaleessa 3.3. 

Espoo, Otaniemi (tutkimusalue 3 ): 

Espn Otaniemen tutkimusreiän R301 ympäristö on graniittia ja migmatiittista 

graniittia, jossa on paikoin kiillegneissejä ja happamia gneissejä sulkeumina (htala 

1967). Reikä tiivistää granii ttigneissej ä, kiillegneissejä, granii tteja ja 

sarviväikegneissej a (Appelqvist 1980). 

Tutkimusreiän R301 pohjavesi on yliosascaan makeaa Na-Ca-HCO, -vettä muuttuen 

syvyyden kasvaessa heikosti suolaiseksi Na-Ca-C1 -vedeksi . Makean veden 

kokonaisuolapitoisuus on 0,26 - 0,28 g/l ja heikosti suolaisen veden 

kokonaisuolapitoisuus on 1,62 - 2,46 gll. Veden natriumpitaisuus on 45 - 500 mgll, 

kalsiumpitoisuus on 23 - 420 mgll, bikarbonaattipitoisuus on 160 - 29 mgll (laskien 

syvyyden mukana} ja kloridipitoisuus on 19 - 1375 mgll.

Pyhäjärvi, Kettuperä; Lippikyla ja Pyhasalmen kaivos (tutkimusalue 4): 

Pyhajärven alueen kivilajit (kuva 4) voidaan ryhmitellä kolmeen yksikköön. Vanhin 

yksikkö on alueen itäreunalla oleva Kettuperän graniittigneissi. Ikäjm'estyksessä tätä 

seuraa pääasiassa metavulkaniiteista koostuva Ruotasen liuskejakso, johon myös 

Pyhasalmen kaivoksen isäntakivet kuuluvat. Kolmannen yksikön muodostaa 

liuskejakson länsipuolella oleva ja sitä leikkaava porfyyrinen graniitti (Helovuori 

1979). Kairausraportin mukaan (Outokumpu Oy) tutkimusreikä PYS-20 lavistää 

gneissigraniittia, hartsi-maasalpa-, 1 - , ja kordieriittigneisseja ja 

serisiittikvartsiittia. Tutkimusreikä PYS-35 lävistää pääosin gneissigraniittia. Lisäksi 

tavataan leptiittia ja amfiboliittivälikerroksia. Lävistyksen loppuosa (n . 150 m) on 

serisiittikordieriittigneisseja ja -kvartsiitteja. Tutkimusreikä PYS-47 lavistää 

vuorotellen kordieriittigneissia, intermediääristä vulkaniittia ja serisiittikvartsiittia. 

Pyhasalmen kaivoksen tutkimusreikä R806 lavisiää massiivista rikkikiisumalmia, 

amfiboliittia, kordieriittigneissia ja serisiittikvartsiittia. Ruhjevyöhykkeestä otettiin 

vesinaytteet tasoilla +660 ja +7 15. Vallitsevat kivilajit ovat kiillegneissi, amfiboliitti 

ja leptiitti. 

ORE BELT 

Kuva 4. Pyhäjärven alueen geologinen kartta (Mäki 1986) ja tutkimusreikien 

PYS-20, PYS-35 ja PYS-47 sijaintipaikat. 1. Cu-Zn-S -malmi (kaivos) 

2. Serisiittihartsiitti 3. Kordieriitti-antofylliittikivi 4. Hapan 

vulkaniitti 5. Emäksinen laava 6. Emäksinen tuffi 7. Grafiittipitoisia 

kerroksia 8. Dolomiittikerroksia 9. Graniitti 10. Kvartsidioriitti.

P yhäjämen alueen kailiopohjavedet poikkeavat toisistaan seka ty ypeiltään etta 

suolapitoisuuksiltaan , Tutkirnusreiässä PY S-20, joka ulottuu 305 m: n syvyydelle, 

tavataan kauttaaltaan makeaa Na-Ca-HCO, -veitä, jonka kokonaissuolapi toisuus on 0,3 

gfl. Tutkimusreiassä PYS-35 tavataan noin 600 m:n syvyydelle asti makeaa Ca-Na- 

Mg-HCO, -vettä, jossa kalsiurnpitoisuus on 11 - 18 mgll, natriumpitoisuus on 7,4 - 

14 mgll, magnesiumpitoisuus on 4,O - 8,3 mgll ja bikarbonaattipitoisuus on 67 - 93 

mgll. Makean veden kokonaisuolapitoisuus on 0,22 - 0,14 gll. Tämän alapuolella 

esiintyy kaksi suolaisen veden kerrosta. Ensimmäinen suolaisen veden kerros esiintyy 

710 - 860 m:n syvyydellä. Vesi on Ca-Na-SO,-C1 -vettå, jossa vastaavat pitoisuudet 

ovat 120 - 2200,67 - 960,31 - 840 ja 230 - 4800 mgll. Alempi suolainen vesikerros, 

joka ulottuu 895 m:n syvyydelle, on Ca-Na-C1 -vettä, jossa liuenneiden aineiden 

määrät kohoavat nopesti pitoisuuksien ollessa (mgll) 4700 (Ca), 1900 (Na) ja 10800 

(CU. 

Tutkimusreiässä PYS-47 on 348 m syvä. Reihsä ylinnä oleva makean veden kerros 

on 100 rn: n syvyydelle Na-Ca-HCQ-SO, -vettä. Vesi pysyy makeana noin 160 m:n 

syvyydelle, joskin kohonnut kloridiptoisuus viittaa veden sekoittumiseen alapuolen 

suolaisemman veden kanssa. Makean veden kokonaissuolapitoisuus on 0,30 - 0,57 gfl. 

Tämän alapuolella oleva vesi on heikosti suoIaista Na-Ca-S0,-CI-(HCQ) -vettä, joka 

edustaa vaihettumisvyöhykn vettä (TDS on 0,s - 1,8 gll). Alin vesikemos on 

heikosti suolaista Ca-Na-CI-SO, -vetta, jonka kokonaissuolapitoisuus on 4,6 - 5,1 gll. 

Makean veden paaionipitoisuudet (mgll) ovat 45,4 -139 (Na), 27 - 77 (Ca), 154 - 134 

(HCQ), 48 - 97 (SO,) ja 18 - 124 (C1). Vaihettumisvyöhykkeess paaionipitoisuudet 

(mgfl) ovat 158 - 284 (Na), 97 - 316 (Ca), 250 - 600 (SO,), 161 - 533 (Cl) ja 128 - 

84 (HCO,) . Alimman vesikerroksen pääionipitoisuudet (mgll) ovat 936 - 1065 (Ca), 

611 - 677 (Na), 1920 - 2180 (CI), 1000 - 1100 (SO,). 

Kaivokseen tasolle +660 kairatusta reiästä R806 otettu vesinäyte on yläosassaan 

heikosti suolaista Ca-Na-S0,-Cl -vettä ja alaosassaan suolaista Ca-C1-SO, -vettä. Reiän 

yläosan pienempi suolapitoisuus johtunee kairaulaen (1,5 kk ennen näytteenottoa) 

aikaisen huuhteluveden kontaminaatiosta. Ruhjevyöhykkeistä analysoitu vesi on 

heikosti suolaista Ca-Na-SO,-HCO, -vettä, jossa oli myös suuri magnesiumpitoisuus.

Ruukki, Relletti (tutkimusalue 5): 

Ruukin Relletin tutkimusreikä Pv-11 (kuva 5) sijaitsee Pohjanmaan liuskejakson 

pohjoisosassa. Pääkivilajina on migmatiittiutunut kiillegneissi (Nykänen 1959). 

Kairausraportin (Mäkelä 1977) mukaan kivilajit ovat kiillegneissiä, kiilleliusketta ja 

karsikvartsiittia. 

Kuva 5. Relletin alueen geologinen kartta (Nykänen 1959) ja tutkimusreiän Pv- 

11 sijainti. 1. Ofiittinen plagioklaasiporfyriitti 2. Amfiboliitti 3. 

Kiilleliuske ja fylliitti 4. Kiillegneissi 5. Gabro ja dioriitti 6. Kvarts- 

ja granodioriitti 7. Graniitti 8. Karsi- ja kalkkikivi 9. 

Pyrokseenirikas kivilaji. 

Tutkimusreikä on 315 m syvä. Reiän vesi on yläosassaan makeaa Na-HCO, -vettä, 

jossa on kohonnut kloridipitoisuus, ja alaosassaan heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä. 

Yläosassa veden natriumpitoisuus on 63 - 78 mgll, bikarbonaattipitoisuus on 120 - 131 

mgll ja kloridipitoisuus on 45 - 69 mgll. Yläosan veden kokonaissuolapitoisuus on 

0,27 - 0,31 gll. Heikosti suolaisen veden natriumpitoisuus on 380 mgll, 

kalsiumpitoisuus on 140 - 150 mgll ja kloridipitoisuus on 810 - 820 mgll 

kokonaisuolapitoisuuden ollessa 1,4 - 1,5 gll.

Vammala, Suvitie (tutkimusalue 6): 

Vammalan alue sijaitsee Tampereen liuskejakson eteläpuolella, jossa se muodostaa 

osan Ahlaisten-Kylmäkosken nikkelivyöhykkeestä. Aluetta luonnehtivat voimakkaasti 

metamorfoituneet migmatiittiutuneet kiillegneissit ja kinzigiitit, joihin liittyy 

välikerroksina amfibolitteja ja grafiittigneisseja (Häkli et al. 1979). Tutkimusreikä 

VMIST-24 (kuva 6) lävistää pääasiassa migmatiittista suonigneissia, jossa 

sarvivälkegneissia, grafiittigneissia, hornblendiittia, metagabroa, amfiboliittia ja 

karsikiviä esiintyy harvakseltaan ohuina välikerroksina. 

Kuva 6. Vammalan alueen geologinen kartta (Häkli et al. 1979) ja tutkimusreiän 

VMIST-24 sijainti. 1. Kiillegneissi 2. Kinzigiitti 3. Grafiittigneissi 

4. Ultramafiitti 5. Grano- ja kvartsidioriitti 6. Scollenmigmatitti. 

Tutkimusreiän VMIST-24 (syvyys 368 m) vesi on makeaa Na-Ca-HCO, -vettä 

muuttuen reiän pohjalla Na-Ca-HC0,-C1 -vedeksi. Natriumin määrä kasvaa 

pohjavedessä huomattavasti kalsiumin määrää nopeammin pitoisuuksien (mgll) ollessa 

1 1 - 23 (Na), 1 1 - 13 (Ca) ja 76 - 90 (HCQ) . Kokonaissuolapitoisuus on noin 0,15 

gll.

Vihanti , Nevasaari; Suksi kangas ja Vihannin kaivos (tutkimusalue 7): 

Vihannin alue kuuIuu Vihannin-Pyhiisalrnen sinkkimalmivyiihykkeeseen. Alueen 

vallitsevat sedimenttisy niy set kivet ovat migmatiittiutiineita biotiiitig neissejä ja 

biotiitti-sarvivalkegneisseji, joissa Vihannin malmin yrnpärist6ssä (iampinsaaren 

alueella) esiintyy happamia vulkaniitteja, dolomiitteja ja lwsikiviä (Rauhamäki et al. 

1980). Lisäksi alueella on huomattavasti emäksisiä vulkaniitteja ja amfiboliitteja. 

Vallitsevat syväkivet ovat alueellisessa poi mutuksessa mukana olleita gabroj a, 

dioriitteja ja gmiitteja. Tutkimusreikä 1732 (kuva 7) sijaitsee granitoidien ja 

hnpinsaarity yppisten kiillegneissien kon taktissa. Kairausraportin mukaan (Mäkelä 

1979) reikä lävistää pääosin grandioriittia. Yläosassaan runsaan sadan metrin verran 

se lävistää granodioriittisia, graniittisia ja kvartsidiorittisia gneissejä. Lavistyksen 

loppuosa (mn saat 100 m) on kiille- ja biotiitti-sarvivälkel iuskeita sekä 

biotiittisarviväi kegneissiä, Varsinaisia Lampinsaari-ty yppisiä kivilaji seunieita ei tässä 

reiässä tavattu. Tutkimusreikä 1744 (kuva 7) sijaitsee Lampinsaari-tyyppisten 

kiillegneissien länsipuolella olevassa graniitissa (Salli 1965) ja lävistää pääosin 

graniittia ja biotiittisarviväikegneissia ja -1iusketta. Vi hannin kaivoksessa oleva 

tutkimusreika 2064 lävistää avoinna olevalla 70 m osuudella pääasiassa kiillegneissejä 

ja arnfiboliittia (Pelkonen 1984). Ruhjeista otetut vesiniiytteet ovat peräisin +735 

tasolta. Vesiniy tteet otettiin poikkileikkauksien 129 ja 13 1 kohdilla perän seinän ja 

katon raoista purkau tuvasta vedestä. Vallitsevat kivilaji t ovat analsiinirikkaita 

muuttuneita graniitteja, pegmatiitteja ja gneissejä. 

Tutkimusreiän 1732 vesi on koko reiän pituudelta syvyydelle 73 1 m makeaa Na-HCO, 

-vettä. Natriumpitoisuus on 59 - 88 mgll ja bikarbonaattipitoisuus on 140 - 189 mgll. 

Veden kokonaissuolapitoisuus on 0,24 - 0,32 gll. Tulkimusreiän 1744 vesi on 

syvyydelle 65 m heikosti suolaista Na-CI-HCO, -vettä (TDS on 0,6 gll) , syvyydelle 

320 rn heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä (TDS on 1,96 - 4,48 gll) ja loppuosa välillä 

360 - 670 m suolaista Ca-Na-C1 -vettä (TDS on 5,2 - 9,5 g/l). Yläosan vesikerroksen 

pääionipi toisuudet (rnglo ovat: natriumpitoisuus 190, kloridipitoisirus 250 ja 

bikarbonaattipitoisuus 134. Tämän alapuolella olevan vesikerroksen paaionipitoisuudet 

(mgll) ovat: 440 - 930 (Na), 270 - 740 (Ca) ja 1110 - 2650 (Cl). Alimman 

vesikerroksen pääionipitoisuudet (mg/l) ovat: 860 - 1700 (Ca) , 1000 - 1500 (Na) 

ja 3100 - 5830 (Cl). Kaivoksessa olevan tutkimusreiän vesi on heikosti suolaista/ 

suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jossa . Ruhjevyöhykkeistä analysoitu vesi on suolaista Ca- 

Na-Cl -vettä.

Kuva 7. Vihannin Lampinsaaren alueen geologinen kartta (Salli 1965) ja 

tutkimusreikien R-1732 ja R-1744 sijainti. 

Ylistaro, Lahdenlqda (tutkimusalue 8) : 

Ylistaron alue sijaitsee pääasiassa migmatiittisesta biotiittiplagioklaasigneisseistä 

koostuvassa kaarenmuotoisessa Pohjanmaan liuskevyöhykkeessä (Laitakari 1942). 

Porakaivon lavistämistä kivilajeista ei ole tietoa, mutta läheisessä koskessa olevissa 

kalliopaijastumissa kivilaji on kiillegneissia. 

Porakaivon vesi on yläosassa 200 m:n syvyydelle heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä, 

jossa natriumpitoisuus on 370 - 700 mgll, kalsiumpitoisuus on 110 - 370 mgll ja 

kloridipitoisuus on 670 - 1900 mgll. Veden kokonaisuolapitoisuus on 1,4 - 3,l gll. 

Tämän alapuolella on suolaisen Ca-Na-C1 -veden kerros, jossa kalsiumpitoisuus on 

2400 - 5700 mgll, natriumpitoisuus on 1400 - 2400 mgll ja kloridipitoisuus on 6880 - 

14200 mgll. Suolaisen veden kokonaissuolapitoisuus on 11,O - 22,9 gll.

3.2 Emaksiset - ultraemaksiset kivilajit 

3.2.1 Emaksiset - ultraemaksiset syvakivet 

Emäksisiä - ultraemäksisiä syväkiviä edustavat julkaisussa II1 kuvatut Keminmaan 

Sompujärvi, Ranuan Suhanko ja Vammalan kaivoksen tutkimusreikä OKVA-298 sekä 

Ylivieskan Perkkiönperän näytteenottokohde (julkaisu IV) . 

Keminmaa, Sompujärvi (tutkimusalue 9): 

Kairareikä Ki-23 (kuva 8) sijaitsee Keminmaan Sompujärvella ja kairareikä YP- 128 

sijaitsee Ranuan Suhangossa. Geologisesti Sompujärven alue sijaitsee Penikkain jakson 

proterotsooisessa (2440Ma) koillis-lounaissuuntaisessa emäksisessä kerrosintruusiossa. 

Se sijoittuu arkeeisen graniittisen pohjagneissin ja svekokarjalaisen Peräpohjan 

liuskejakson kontaktiin (Alapieti ja Lahtinen 1986). Kairausraportin mukaan (Lahtinen 

1983) reikä lävistää pääasiassa leukogabroja, jotka ovat paikoin voimakkaasti 

muuttuneita. Reiän alaosa on vuorotellen gabroa tai gabronoriittia. 

O P 

f' 

, -- 

= LEGENDI I 

k 1 1 GABBROIC ROCKS 1 

-- - 

S k r n 

PGE MINERALIZATIONS 

AP-MINERALIZATION 

SJ MINERALIZZrION IS 

ROOF ROCKS OF INTRUSION 

SITE OF PROFILE 

Kuva 8. Penikkain emäksisen kerrosintruusion geologinen kartta (Alapieti ja 

Lahtinen 1986) sekä tutkitun kairareiän Ki-23 sijainti.

Kairausnaytteet ovat hvyin ehjia eikä varsinaisia rikkonaisuusvyöhykkeitä esiinny. 

Kairareiästä Ki-23 analysoitu pohjavesi on tyypiltään makeaa Ca-HCO, -vettä (TDS 

0,36 - 0,45 gll), jossa on kohonnut magnesiumpitoisuus. Kalsiumpitoisuus on 63 - 77 

mgll, magnesiumpitoisuus on 10 - 13 mgll ja bikarbonaattipitoisuus 248 - 326 mgll. 

Ranua, Suhanko (tutkimusalue 10): 

Kairareikä YP- 128 (kuva 9) sijaitsee Perapohjan liuskejakson ja arkeeisen 

pohjakompleksin kontaktivyöhykkeessa olevassa Suhangon emaksisessa 

kerrosintmusiossa. Tutkittu kairareikä lävistää 425 m:n syvyydelle homogeenista 

muuttumatonta gabroa. Tämän alapuolella esiintyy pääasiassa erityyppisiä 

ultraemäksisia kiviä. Ultraemäksisten kivien alapuolella on magneettikiisupirotteista 

metagabroa, ja alinna pilsteistä kvartsidioriittia. 

Kairausnaytteet ovat melko ehjia, joten rikkonaisuusvyöhykkeitä ei esiinny. 

DEPHT 

m 

Ultrarnafic rocks 

Massive pyrrhotite 

orebody 

- \ 

GEOLOGICAL MAP 

Kuva 9. Poikkilaikkaus Suhangon kerrosintruusion eteläreunasta sekä 

tutkimusreian YP- 128 sijainti (Rekola 1986). 

24

Ranuan Suhangon tutkimusreiän pohjavesi on kerroksellista siten, että yläosan vesi 

620 m:n syvyydelle on makeaa Ca-Mg-HC0,-(SO,) -vettä ja reiän alaosassa on 

heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä. Reikäveden kokonaissuolapitoisuus vaihtelee välillä 

0,19 - 0,51 gll. Veden pääionipitoisuudet (mgll) ovat seuraavat 25 - 71 (Ca), 9,03 - 

1,16 (Mg) ollen ylaosassa suurimmillaan, 5 -101 (Na), 128 - 38 (HCO,), 24 - 2,O 

(SO,) saavuttaen suurimmat arvonsa reiän ylaosassa. 

Vammalan kaivos (tutkimusalue 6): 

Vammalan kaivoksen tutkimusreikä OKVA-298 (kuva 10) lävistää pääosin 

peridotiittisia ja duniittisia osia kiillegneissiympäristössä. Vesi- ja kaasunäyte otettiin 

kaivoksessa tasolta +150 m ylivuotavasta reiästä. 

Kuva 10. Vammalan Stormin kaivoksen geologinen poikkileikkaus (Hui ja 

Vormisto 1985). Kuvaan on merkitty tutkimusreikä OKVA-298. 1. 

Kiillegneissi 2. Kvartsidioriitti 3. Alempi ultramafinen yksikkö 4. 

Ylempi ultramafinen yksikkö 5. Hornblendiitti 6. 

Agglomeraattirakennetta 7. Ni-Cu -malmi. 

Tutkimusreiän vesi on heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jonka kokonaissuolapitoisuus 

on 1,93 g/l. Veden natriumpitoisuus on 580 mgll, kalsiumpitoisuus 180 mgll ja 

kloridipitoisuus 1 1 15 mgll.

Ylivieska, Perkkiö (tutkimusalue 11) : 

Ylivieskan vesinäytteet otettiin kairareiästä R-313. Tutkimusreikä sijaitsee Ylivieskan 

kerroksellisessa gabromuodostumassa (kuva 11). Muodostumaa ympäröi pohjois-, 

länsi- ja eteläpuolella kiilleliuske ja grauvakkarnainen liuske ja sen itäpuoli rajoittuu 

kvartsi- granodioriittiin, joka erottaa gabron konglomeraattivyöhykkeestä (Salli 1961). 

Kairausraportin mukaan tutkimusreiän kivilajit ovat emäksisiä ja ultraemäksisiä 

kivilajeja (Sipilä 1983). 

Kuva 11. Ylivieskan alueen geologinen kartta (Salli 1964) sekä kairareiän R-3 13 

sijainti. 1. Uraliittiporfyriitti 2. - 3. Plagioklaasiporfyriitti 4. 

Amfiboliitti 5. Agglomeraattiliuske 6. Hapan vulkaniitti 7. Kvartsi- 

maasälpäliuske 8. Grauvakkamainen liuske 9. Kiilleliuske 10. 

Kiillegneissi 1 1. Grauvakkamainen liuske (karkea) 12. 

Konglomeraattiliuske 13. Intrusiivibreksia 14. Ultraemäksinen kivi 

15. Gabro ja dioriitti 16. Kvartsi- ja granodioriitti 17. Graniitti 18. 

Migmatiitti

Kairausraportin mukaan kivi on rikkonaista syvyysvaleillä 2 10 - 235 m, 340 - 350 m, 

370 m, 440 m ja 465 - 480 m. 

Ylivieskan tutkimusreiän vesi on kerroksellista ollen yläosassa makeaa Na-Mg-Ca- 

HCO, -vettä muuttuen hyppayksenomaisesti suolaiseksi ja aiaosassa erittäin suolaiseksi 

Na-Mg-Ca-C1 -vedeksi. Makean veden natriumpitoisuus on 18 - 22 mgll, 

magnesiumpitoisuus 15 - 18 mgll, kalsiumpitoisuus 12 -16 mgfl ja 

bikarbonaattipitoisuus 130 - 144 mg/l . Erittäin suolaisen veden natriumpitoi suus on 

10000 mgll, kdsiumpitoisuus 4100 mgll, magnesiumpitoisuus 3000 rngll ja 

kioridipitoisuus 33200 mgll. Myös Wium-, strontium- ja bariumpitoisuudet nousevat 

voimakkaasti siirryttäessä makeasta vedestä suolaiseen veteen. 

Kaikkien emäksisistä kivilajikohteista otettujen vesien magnesium- ja 

kal siumpiioisuudet ovat suuret ja heijastavat litologian vaikutusta. Suhangon 

tutkmusreiän suuret sulfaattipitoisuudet voivat johtua gabron sisaltämien 

sul fidi mineraalien hapettumi sesta. 

Serpentiniitteja lavistäviä tutkimuskohteita ovat julkaisussa IV kuvatut Juuan Miihkalin 

tutkimuskohde (kairareiät JulMi-91, JulMi-114 ja JulMi-116) ja osa Outokummun 

alueen tutkimusrei'istä (julkaisut 1 ja II). Outokummun alue kuvataan kuitenkin 

y hienaisenä. 

Juuka, Miihkali (tutkimusalue 12): 

Miihkalin tutkimusalue kuuluu Pohjois-Kaqalan liuskdueeseen, jonka paäiuvilajit 

ovat kerroksellisia ja liuskei sia kiillegneissej a ja kvartsii tteja (kuva 12). 

Miihkalinjämen kohdalla on phjois-eteläsuuntainen, 1,5 x 15 km2 hajuinen, loivasti 

kaareva serpentiniittivyöhyke, jonka yhteydessä on karsikivi-, karbonaatti- ja 

mustaliuskevalikerroksia, Serpen tiniitit ovat massarnaisia ja tiiviitä, usein myös 

monomineraalisia. Karsikivet ovat ylen& liuskeisia diopsidi- ja tremoliitti- 

aktinoliittipitoisia kiviä (Huhma 1975).

Tutkimusreikä Ju/Mi-91 lävistää enimmäkseen serpentiniittiä (500 m:n syvyydelle), 

jonka alapuolella on 150 m:n verran tremoliitti-kloriitti-aktinoliittikartta.Tamän 

alapuolella kivilajit ovat pääasiassa kiille- ja mustaliusketta (Hakanen 1980). Miihkalin 

alueella olevat muut tukimusreiat (Ju/Mi-114 ja Ju/Mi-116) lävistävät ylaosassaan noin 

500 m:n syvyydelle kiillegneissia. Kiillegneissin alapuolella esiintyy serpentiniittiä ja 

karsikivia. Reiän 114 vertikaalisyvys on 1079 m ja reiän 116 vertikaalisyvyys on 11 18 

m. 

ACTINOLITE-ALBITE ROCK 

SKARN DOLOMITE 

BLACK SCHIST 

Kuva 12. Miihkalin alueen geologinen kartta (Rehtijärvi ja Saastamoinen, 1985). 

Muodostumaa ympäröivät kivilajit ovat kiillegneisseja tai -1iuskeita. 

Tutkimusreiän Ju/Mi-91 vesi on kauttaaltaan suolaista Na-Ca-C1 -vettä, jonka 

kokonaissuolapitoisuus on 14,8 - 15 g/l. Tutkimusreiän Ju/Mi-114 vesi on ylaosassaan 

370 m:n syvyydelle makeaa Na-Ca-HCO, -vettä (TDS on 0,26 - 0,33 g/l). Tamän 

alapuolella oleva vesi on erittäin suolaista Ca-Na-C1 -vettä, jonka 

kokonaissuolapitoisuus pohjalla on 71 g/l. Tutkimusreiän Ju/Mi-116 vesi on yläosassa 

700 m:n syvyydelle suolaista Ca-Na-C1 -vettä (TDS on 33 - 40 g/l) muuttuen tämän 

alapuolella brine-luokan Na-Ca-C1 -tyyppiseksi pohjavedeksi, jonka 

kokonaissuolapitoisuus suurimmillaan on 170 g/l.

Sodankylä, Rajala; KabääskenpeSamaa (tutkimusalue 13): 

Sodankylän Rajalan tutkimusreikä R1 (julkaisu 111) ja Sodankyän 

KalaWkenpesämaan tutkimusreikä R2 (julkaisu IV) edustavat emäksisia - 

ultraemäksisiä vulhiitteja. Kairareiät R1 ja R2 sijaitsevat noin viiden kiiometrin 

etäisyydellä toisistaan Keski-Lapin vihreäkivimuodostumassa, joka koostuu 

ultraemaksisistä ja emäksisistä laavakivistä ja tuffiiteista (kuva 13). Molemmin puolin 

vihr~vimuodostumaa on kvartsiitteja, joiden yhteydessä esiintyy aluminiumrikkaita 

liuskeita (Tyrväinen 1983). Reikä R 1 sijaitsee pyroklastisista ultraemäksisista 

vulkaniiteista koostuvassa muodostu massa. Kairausraportin mukaan (Räsänen 19 89) 

reikä R2 lavistaa pääasiassa ultraemaksi siä vul kmiitteja (komatiittia) . Paikoin tavataan 

tuffiittisia kiilleliuskevalike~~oksia, joissa tavataan yleisesti magneettikiisua. 

Lävistyksen alaosassa esiintyy dolomiittia. 

Kallioperä on rikkonaista. Tutki musreiän R2 kairausraprti n mukaan mhjevyöhykkeitä 

on kolme. Syvyysväieillä 152 - 153 m ja 164 - 170 m näytehukka on kummassakin 

30 cm ja dolomiittikerroksen (214 -228 rn) lopussa näytehukka on 2 m. Kairareiän R- 

1 lämpötilaluotauksen (Kukkonen 1986) perusteella oleva pienehkö olkaus noin 85 m:n 

syvyydellä viittaa veden vhavan reiän yläosasta alaspäin ja edeelleen täila syvyydellä 

olevaan rakovyöh y kkeeseen (Blomqvist et al. 1986). 

Kairareiän R1 vesi on aivan reiän yläosassa Ca-Mg-Na-$0, -vettä, jonka 

elektrolyyttipitoisuus ylittää tavanomaisen makean veden pitoisuuden, 

kokonaisuolapitoisuuden ollessa 0,2 1 - 0,44 gll . Tämän vesikerroksen alapuolella vesi 

on heikosti suolaista Ca-Na-Mg-SO, -vettä, jossa liuenneiden aineiden kokonaismM 

on 1,47 - 2,12 gll. Reikäveden kalsiumpitoisuus on 39 - 290 mgll, natriumpitoisuus 

13 - 180 mgll, magnesiumpitoisuus 16 - 110 mgll ja suIfaattipitoisuus 110 - 1300 

mgll.

Kuva 13. Sodankylän Rajalan ja Kalasääskenpesamaan tutkimusreikien R-1 ja R-2 

geologinen ympäristö (Tyrväinen 1980). 1. Kvartsiitti 2. 

Arkoosikvartsiitti 3. Serisiittikvartsiitti 4. Ultraemäksinen vulkaniitti 

5. Emäksinen vulkaniitti 6. Tuffiitti 7. Agglomeraatti 8. Mantelikivi 

9. Mustaliuskevalikerroksia 10. Konglomeraatti 11. 

Gneissirakenteinen granodioriitti. 

Kairareiän R-2 vesi on kauttaaltaan heikosti suolaista Ca-Na-(Mg)-S0,-(Cl) -vettä, 

jossa liuenneiden aineiden kokonaismäärä on 1,89 - 2,19 gll. Veden kalsiumpitoisuus 

on 263 - 394 mgll, natriumpitoisuus 141 - 228 mgll, magnesiumpitoisuus 63 - 94 

mgll, sulfaattipitoisuus 1100 - 1200 mgll ja kloridipitoisuus 200 - 295 mgll.

Vesien suuret kalsium- ja magnesiumpitoisuudet viittaavat emäksisen 

kivilajiympäristön vaikutukseen. Kohonneet sulfaattipitoisuudet johtunevat kiisujen 

esiintymisestä ympäröivässä kallioperässä. 

Sotkamo, Taivaljärvi (tutkimusalue 14): 

Julkaisussa IV on kuvattu Sotkamon Taivaljärvellä sijaitsevat tutkimusreiät KR-102 

ja KR-115. Geologisesti tutkimusalue sijaitsee Tipasjärven liuskealueella, joka on osa 

Kuhmon arkeeista vihreäkivivyöhykettä (Taipale 1982). Lounaisessa muodostuma 

rajoittuu presvekokarelidiseen pohjakompleksiin ja koillisessa myöhäiskinemaattiseen 

graniittiin (Vartiainen 1970). 

Kuva 14. Tipasjärven - Taivaljärven alueen geologinen kartta (Vartiainen 1970). 

1. Karkearakeinen- 2. Hienorakeinen- 3. Mantelirakeinen- 4. 

Raitaienen 5. Porfyroblastinen amfiboliitti 6. Talkki-kloriitti - 

karbonaattikivi 7. Sarvivälke-kloriittiliuske 8. Areniitti 

(arkoosikvartsiitti) 9. Kiilleliuske 10. Graniittigneissi.

Tipasjäwen liuskemuodosturna (kuva 14) kmstuu happami sta liuskeista, 

magrnasyntyisistä emäksisisa ja Jtraemäksisistä kivistä ja kiilleliuskeesta (Vartiainen 

1970). 

Tutkimusreikä KR-102 on auki syvyydelle 478 m ja tutkimusreikä KR-115 syvyydelle 

54 1 m. Kairausxaporttien mukaan (Kajaani Oy 1986) kummankin lävistyksen kivilaj it 

vaihtelevat ultraemaksisestä yläosasta (140 m ja 130 m), jossa calkki on vallitsevana 

mineraalina, fyliiittimiiiseen rautakiisupitoiseen luskeeseen (10 m) ja intermediäärisiin 

- happamun vulkaniittei hin. Intermediaariset vul kaniitit ovat pääasiassa kvartsiplagioklaasi-biotiitti-serisiittiliusket 

ja happamat vulkaniitit kvartsi-serisiittiliusketta, 

joka on paakivilaji kummankin lävistyksen alaosassa. Aksessorisena mineraalina 

karbonaattia esiintyy kivessä koko reikien pituudd ta. 

Tu tkimusreiän KR- 102 kalliopohj avesi on koostumukseltaan reiän yläosassa heikosti 

suolaista Ca-Na-CI -vetta 450 m:n syvyydelle (TDS on 1,6 - 7,2 gll). Tämän 

alapuolella esiintyy suolaista Ca-Cl -vettä, jonka kokonai ssuolapitoisuus on 10,4 gll. 

Tutkimusreiän veden kalsiumpitoisuus on 380 - 3170 rngll, natriumpitoisuus 245 - 655 

mg/l ja kloridipitoisuus 915 - 6430 mgll. 

Tutkimusreiän KR- 1 15 kalliopohj avesi on yläosassaan 200 m : n syvyydelle makeaa Ca- 

Na-HC03 -vettä, kokonaissuolapi toisuuden ollessa 0,14 - 0,22 gll. Tämän alapuolella 

on heikosti suolainen Ca-Na-C1 -vesikerros (TDS on 1,3 - 7,5 gll) ulottuen 460 m:n 

syvyydelle ja tämän alapuolella esiintyy suolainen Ca-C1 -vesikerros, jossa liuenneiden 

aineiden kokonaismäärä on 10,7 - 12,4 gll. Kairareiän veden kalsiumpitoisuus on 23 - 

3610 mgll, natriumpitoisuus 15,8 - 895 mgll ja kloridipitoisuus 25 - 7700 rngll. 

Bikahonaattipitoisuus vaihtelee väliila 47 - 82 mgll.

3.3 Gabroja, amfiboliitteja ja karsikiviä sisältavat Uegneissit 

Gnei ssien lisäksi gabroja ja amfibolii tteja lävistäviä tuikimuskohkita ovat julkaisussa 

II1 kuvatut Keiteleen Teeri mäen tutkimusreikä @494), Leppävirran Kotalahden kaivos 

(Ktl- 1088 ja Ktl- 1090), julkaisussa IV kuvattu Noormarkun Hyveiän tutkimuskohde 

(PlHY-431, ja Vuolijmn Honkamäen tutkimusreikä R17 (julkaisu 111). Outokummun 

tutkimusreiät on kuvattu tässä kivilajiryhmässä. 

Keitele, Teerimäki (tutkimusalue 15): 

Keiteleen Teerimäen tutkimusreikä R494 sijaitsee Savon liuskejakson ja Keski-Suomen 

granitoidi kompleksin vai hettumi sv yöh ykkeessä olevassa sarvivakegabrointniusiossa 

(Salli 1983). Noin puolet reih lävistämistä kivilajeista on sarviväike- ja 

pyrokseenigabroja ja toinen puoli biotiitti- ja biotiittisarvivalkegneis~ejä~ 

Tutkimusreiän pohjavesi on tyypiltään makeaa Ca-Na-HCO, -vettä. Vedessä on 

kauttaaltaan hyvin pienet ionipitoisuudet (TDS on 0,07 g/l) johtuen todennakoisesti 

kairauksessa puoli vuotta aiemmin käytetyn pintaveden kontaminaatiosta. 

Leppävirta, Kotalahden kaivos (tutkimusalue 16): 

Kotalahden alueen litologiaa (kuva 1 4) luonnehtivat kiillegneissit , epikon tinentaaliset 

sedimenttikivet , ja granii ttigneissi t sekä näihin liittyvät ernihiset ja ultraemihiset 

intniusiot (GM 1972). Tutkitut kairareiät Ktl-1088 ja Ktl-1090 sijaitsevat valittörnasti 

Jussin malmion länsipuolella, jossa esiintyy karsikiviä, mustaliuskeita, 

diopsidiamfiboliittiaja kiillegneissia. Reikä Ktl- 1088 lävistää pääasiassa kiillegneissiä, 

kiilleamfiboliittia ja amfiboliittia ja reikä Ktl-1090 amfiboliitti-, kiille- ja 

kilesarvivalkegneissikenoksia (Koskinen 1984). 

LRppavirran Kotalahden kaivoksen tutkimusreikiät sijaitsevat vierekkäin tasolla + 745. 

Kummankin kairareiän vesi on samanlaista suolaista Ca-Na-C1 -tyyppistä pohjavettä, 

joissa kalsiumpitoisuus on 9400 - 13300, natriumpitoisuus 6000 - 8200 ja 

kloridipitoisuus 26000 - 34000 mgl1. Kokonaissuolapitoisuudet ovat 43,8 - 47,7 gll 

(Ktl-1088) ja 45,5 - 44,O gll (Ktl-1090).

Kuva 15. Kotalahden alueen geologinen kartta (Gaál 1980). 

Noormarkku, Hyvelä (tutkimusalue 17): 

Hyvelän alue (kuva 16) on osa Pori - Kylmäkoski nikkeli-kuparivyöhykettä, jonka 

pääkivilajit ovat kiillegneissi, kinzigiitti (granaatti-kordieriittigneissi) , karsikivet, 

grafiittigneissi ja amfiboliitti (Stenberg & al. 1985). Kairausraportin mukaan (Stenberg 

1981) reikä PIHY-43 lävistää pääosin kiillegneissiä (470 m:n syvyyteen). Reiän 

loppuosa syvyydelle 518 m on pääosin pyrokseenigabroa.

Kuva 16. Hyvelän tutkimusalueen geologinen kartta (Stenberg ja Häkli 1985). 1. 

Kiillegeissi 2. Kinzigiitti 3. Kvartsi-maasälpägneissi 4. Amfiboliitti 

5. Trondhjemiittigneissi 6. Kvartsidioriitti - granodioriitti 7. Gabro 

8. Malmi. 

Hyvelän tutkimusreiän yläosassa 200 m:n syvyydelle pohjavesi on Na-Ca-C1 -vettä. 

Tämän alapuolella pohjavesi on suolaista Ca-Na-C1 -vettä. Yläosan veden 

kokonaissuolapitoisuus on 2,4 - 11,5 gll ja alaosan 15,6 - 47,l gll. Veden 

suolapitoisuus kasvaa tasaisesti syvyyden mukana eikä selkeitä vesikerroksia esiinny. 

Veden natriumpitoisuus on 600 - 5670 mgll, kalsiumpitoisuus on 360 - 10880 ja 

kloridipitoisuus on 1290 - 29800 mgll. 

Vuolijoki, Honkamäki (tutkimusalue 18): 

Honkamäen alue kuuluu osana Otanmäen vanadiinipitoiseen titaani- 

rautamalmiprovinssiin, joka muodostaa presevkokarelidisen pohjakompleksin sisäile 

kolmionmuotoisen alueen (kuva 17). Sen reunoilla sijaitsevat emäksiset 

kerrosintruusiot. Titaani-rautamalmiprovinssin keskiosa koostuu suurelta osin

kerrosintruusioita leikkaavasta heterogeenisesta alkaligneissistä (Lindholm ja Anttonen 

1980). Tutkimusreikä R17 lävistää yläosassaan 460 m:n syvyydelle lähinnä graniittia 

ja biotiittigneissiä, jossa on välikerroksina amfiboliittia. Loput 100 metriä ovat pääosin 

amfiboliittia ja gabroa. 

Kuva 17. Otanmäen alueen geologinen kartta (Lindholm ja Anttonen 1980) ja 

tutkimusreiän R17 sijainti. 

Tutkimusreiässä on yläosassa makeaa Na-Ca-HCO, -vettä (TDS on 0,14 gll), joka 

vaihettuu heikosti suolaiseksi Na-Ca-HC0,-C1 -vedeksi (TDS on 0,60 gll). Veden

natriumpitoisuus on 15 - 100 mgll, kalsiumpitoisuus on 13 - 70 mgll ja 

kloridipitoisuus on 70 - 130 mgll. Natriumia on suhteellisesti runsaimmin kairareiän 

siinä osassa, jossa apliittimainen harmaa gneissi esiintyy. Mahdollisesti tämä on Na-K 

-rikkaisiin alkaligneisseihin kuuluva kivilaji (vrt. Marmo et. al. 1966). Kalsiumin 

pitoisuudet ovat suurimmillaan reiän loppuosan gabro-, magnetiittimalmi- ja 

gabroanortosiittivaltaisellaalueella. 

Outokumpu, Sukkulansalo; Perttilahti ja Polvijärvi, Kylylahti (tutkimusalue 19): 

KERETTI VUONOS PERTTILAHTI 

B B' 

PREKARELIAN ROCKS 

KARELIAN ROCKS 

SERPENTINITE 

F-l OUTOKUMPU-ZONE 

A DISCORDANT SHEAR ZONE 

Kuva 18. Outokumpu-jakson keskeisen osan geologia (Rekola ja Ahokas 1986).

Outokummun alueelta on tutkittu kaikkiaan yhdeksän kairareiän pohjavedet. 

Tutkimusrei'istä suurin osa lävistää Outokumpu-jakson uuskeita. Outokumpu-jakso 

koostuu mustaliuskeista, karbonaattikivistä, karsi kivista, kvartsikivistä ja 

serpentiniiteistä, joita ympäröi kiillegneissi (Huhma ja Huh ma 1970). Outokummun 

alueen pohj avesiä on tarkasteltu kolmella eri alueella, joita ovat tutkimusprofiili t 

Sukkulansalossa ja Perttilahdessa, ja yksi näytteenottopaikka PoIvijämen Kylylahdessa. 

Sukkulansalon ja Perttilahden tutkimusprofiilit sijaitsevat yhden km:n etäisyydellä 

toisistaan, ja Kylylahden tutkimusreikä sijaitsee runsaan kymmenen km koilliseen ja 

näyttää liittyvän alueelliseen pohjois-eteläsuuntai seen ruhjevyöhykkeeseen (kuva i 8). 

Sukkulansalon profiilin kairareiät OKU-737, OKU-740 ja OKU-74 1 lavistävat 

Ou tokumpu-jakson liuskeita kun taas tu tkimusreiät OKU-729B ja OKU-55 1 Iävistävät 

lähes pelkästään kiiiiegneissia (kuva 19). Perttilahden tutkimusreiät lävistävät kaikki 

yläosassaan Outokumpuassosiaation kivilajeja, joskin kaikki tutkimusreiät olivat 

tukkeutuneet syvyydeltä, jossa Outo kumpu-j akson liuskeet on kairaustietojen mukaan 

lavistetty uudelleen (kuva 1 8). 

Outokummun S ukkulansalossa (OKU-729B, OKU-55 1,OKU-737,OKU-740 ja OKU- 

74 1) pohjavesi esiintyy kerroksellisesti . Makeaa HCO, -pohjavettä esiintyy reikien 

OKU-729B (TDS on noin 0,2 gll), OKU-740 (TDS on 0,15 - 0,17) ja OKU-741 (TDS 

on 0,11 - 0,49 gll) yIäosissa. Makea vesi on kairareiässä OKU-729B tyypiltään Na- 

Ca-HCO, -vettä, kairarei'issä OKU-740 ja OKU-74 1 Ca-Na-HC03-SO, -vettä. 

Kairareikien OKU-740 ja OKU-74 1 kohonneet sulfaattipiioisuudet (25 - 40 rngll) 

viittaavat kairarei kien ympäristössä olevien sulfidimineraalien esiintymiseen. Aivan 

kairareiän OKU-729B alaosassa suolapitoisuus hieman nousee ja vesi on 

koostumukseltaan Na-Ca-HCG-LI -vettä. Syvimmissä kairarei'issä OKU-740 ja OKU- 

74 1 makean veden alapuolella on kaksi suolaisen veden kerrosta, jotka ovat Ca-Na-Cl 

-tyyppiä (TDS 5,5 - 15 gll) ja voimakkaasti suolaista Ca-Na-(Mg)-Cl -tyyppiä (TDS 

15 - 25 gll). Suuret magnesiumpitoisuudet (noin 1000 mgfl) johtuvat todennäköisesti 

serpen tinii tin läsnaolosla. Kairareiän OKU-55 1 yliosassa tavataan edellisistä 

poikkeavaa heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä (TDS 1,3 - 1,4 gll) ja alaosassa 

suolaista Ca-Na-C1 -vettä, jota esiintyy myös kairamissä OKU-740 ja OKU-741. 

Perttilahden tutkimusprofiilissa tavataan kauttaaltaan heikosti suolaista - suoIaista Ca- 

Na-C1 -vettä (TDS 3,6 - 9,6). Polvijänen Kylylahden tutkimsreiässä OKU-793 

esiintyy yläosassa heikosti suolaista Ca-Na-C1 -vettä (TDS < 1 gll) ja tämän 

vesikerroksen alapuoIdIa myöskin heikosti suolaista vettä, joka on tyypiltaan Na-Ca- 

Cl -vettä W S 1 - 1,3 gfl).

n 

sea level 

m 

sea level 

X x x INTERBEDS OF QUARTZITE. 

DOLOMITE AND SKARN 

Kuva 19. Sukkulansalon (yllä) ja Perttilahden tutkimusalueiden geologiset 

poikkileikkaukset (Outokumpu Oy:n julkaisemattoman aineiston 

perusteella) ja todetut pohjavesikerrokset (Blomqvist et al. 1987, 

Halonen ja Blomqvist, 1988).

3.4 Karbonatiitti 

Savukoski, Sokli (tutkimusalue 20): 

Karbonatiittimuodostumaa edustaa julkaisussa II1 Savukosken Soklista tutkittu 

kairareikä R349 (kuva 20). Karbonatiittimuodostuma on devonikautinen (350 

Ma)(Vartiainen ja Woolley 1974). Soklin muodostuma on piippumainen karbonatiitti- 

intruusio, jota ympäröi kehamäiset feniittivyöhykkeet. Intruusiossa on pääasiassa 

karbonatiitteja ja foskoriitteja (apatiitti-magnetiitti-flogopiitti-oliviini-siittivi) sekä 

näiden seoskivilajeja. Karbonatiitista erotetaan karbonaatin määrän ja laadun 

perusteella seuraavat päätyypit (Vartiainen ja Woolley 1976): söviitti (kalsiittiaa yli 

80 %), silikosöviitti (kalsiittia 40 - 80 %), rauhaugiitti (dolomiittia yli 80 %) ja 

silikorauhaugiitti (dolomiittia 40 - 80 %). Reiän R349 kivilajit ovat kairausraportin 

mukaan pääosin söviitteja (Vartiainen 1975). 

Kuva 20. Soklin karbonatiittimuodostuman yleistetty geologinen kartta 

(Vartiainen 1980) sekä tutkimusreiän R349 sijainti.

Karbonatiittialueen kivilajien suuret kalsium- ja magnesiumpitoisuudet tulevat esiin 

tutkimusreiän R349 pohjaveden koostumuksessa. Pohjavesi on kauttaaltaan tyypiltään 

makeaa Ca-Mg-HCO, -vettä. Veden liuenneiden aineiden määrä kasvaa hieman 

syvyyden mukana ollen 0,14 - 0,23 gll. Suurimmillaan veden kalsiumpitoisuus on 32 

mgfl, magnesiumpitoisuus 13 mgfl ja bikarbonaattipitoisuus 159 mgfl. Ympäristön 

karbonaatin vaikutus tulee esiin kalliopohjavedessä myös korkeana pH-arvona, joka 

vaihtelee välillä 8,l - 8,3. 

3.6 Hiekkakivi 

Pori, Pinomäki (Marjakoski) (tutkimusalue 2 1): 

Kuva 2 1. Satakunnan alueen geologinen kartta Hämäläisen (1985) mukaan ja 

tutkimusreiän (Po-1) sijainti.

Julkaisussa iiI kuvaitu tutkimusreika Po- 1 sijaitsee Porin Pinomäessä jotunisessa 

hiekkakivessä (kuva 2 1). Hiekkakivikerrosten keskipaksuudeksi on geofysikaalisten 

tulkintojen perusteella saatu 1,2 - 1,8 km muodostuman Porin puoleisella osalla 

Puranen 1963; Elo 1982). Mudostuman vallitseva kivilaji on punertava 

arkoosihiekkakivi, jossa on ohuita siltti- tai savikoostumuksisia vWcmoksia sekä 

konglomeraatteja (Laitakari 1925). Tutkitun kairateiän kivilaj it ovat punertavia, 

pääosin keskirakei sia ja usein raitaisia hiekkakiviä. 

Porin Pinomäen tutkimusreiän (syvyys 613 m) vesi on yläosassaan noin 200 m:n 

syvyydelle suolaista Na-Ca-C1 -vettä suo1 aisuuden kasvaessa nopeasti 280 m: n 

syvyydellä ja ollen pohjalla brine-luokan Ca-CI -vettä, jonka kokonaissuolapi toisuus 

on 120 g/l. Veden kalsiumpitoisuus on 260 - 36000 mgll , natriumpitoisuus 550 - 9500 

mgll ja kloridipitoisuus 420 - 73700 mgll pitoisuuksien kasvaessa syvyyden mukana. 

4. Isotoopit 

4.1. Stabiilit isotoopit 

Stabiilit happi- ja vetyisotoopit antavat tietoa veden alkuperästä. Stabiilit isotoopit 

voivat antaa myös tietoa veden ja kiven ja sen mineraalien välisistä reaktioista. 

Vedyn ja hapen isotooppi tutkimuksissa käytetaan standardina merivettä, "Standard 

Mean Oceafi Water" (SMOW). Tsotooppisuhteiden erot ilmaistaan delta-arvoina 

t uhannesosapoi kkeamina standardista: 

missä R merkitsee näytteen 2H/'H - ja 1801160 -suhteita ja R- standardin vastaavia 

isotmppisuhteita.

Vaikuttavimmat i sotmppimuutokset vedyn isotooppijakaumassa johtuvat veden 

höyrynpaineen muutoksista, ja vähäisemmässä mWn veden jiätymispisteen 

muutoksista. Prosessi, jossa aineen isotmppikoostumus muuttuu haihtumisen, 

tiivistymisen, jäätymisen, sulamisen, kemiallisten reaktioiden tai biologisten prosessien 

seurauksena, tunnetaan isotooppi fraktioitumisena (Freeze & C herry 1979). 

Useimmissa tapauksissa 180 -fraktioituminen on yhdenmukainen 'H:n fraktioitumisen 

kanssa (Hoefs 1 987). Koska hapen ja vedyn eri isotwpeilla on erilaiset höyrynpaineet 

ja jäätymispisteet, vesimolekyylin hapen ja vedyn isotmppijakaumat vaihtelevat 

hydrologisen kierron eri vaiheissa. Höyry styessään merivesi köyhtyy raskaista 

isotoopei sta. TiivistyesU uudeileen jdjelle jäänyt kaasu edelleen köyhtyy raskaista 

isotoopeista. Isotooppifraktioituminen on Iampiitilasta riippuvainen, joten sadannan 

isotmppikoostumukseen vaikuttavat al ti tudi, latitudi, vuodenajat, ja alueelliset ja 

paikalliset ilmastomuutokset. 

Globaalisesti 2H ja 180 -pitoisuuksia meteorisissa vesissä tarkaste1Iaan suhteessa 

lineaatiseen y htalöön, jota kutsutaan nimellä " Global Meteoric Water Line" 

(GMWL)@ansgaard 1964): 

Kallioperässä syvyyksilla, joissa lämpötila on noin 50 - 100 "C astetta, veden 

raskaiden isotooppien määrä saattaa muuttua merkittävästi kiven ja veden välisessä 

kemiallisessa vuorovaikutuksessa. Mataiammissa lämpötiloissa ei tapahdu merki ttävili 

muutoksia (Freeze ja C herry 1979). Kallioperässä kiertelevä happi on alttiimpi 

isotooppimuu toksille kuin vety ts. veden ja isäntäkiven happi pyridvat 

tasapainottumaan. Vdyn suhteen ei tällaista tasapainottumista yleensä tapahdu 

merkittävässä määrin, koska kivilajit yleensä sisältävät vain vähän vetyä. Samassa 

geologisessa miljöössä keskenään tasapainossa olevat sili kaattimineraali t voidaan 

asettaa säännönmukaiseen järjestykseen 6180 -arvojen mukaan, jolloin suurin &arvo 

on kvartsilla ja pienin magnetiitilla (Taylor 1967). Järjestys johtuu kidekemiallisista 

syistä. Eniten 180-isotooppia 

sisältivillä mineraaieilla on lujin happisidos j abi happi 

on sitoutunut kationiin, jolla on pienin atomipaino tai suurin ionipotentiaali . Kvartsin 

jokainen 0-atomi on sitoutunut kahden Si-atomin kanssa ja silikaateissa sidos Si-O on

lujin. A1-0 -tyypin sidokset ovat pidempiä ja siksi heikompia kuin Si-0 -sidokset 

(Hoefs 1987). Yleensä mineraalien 6180 -arvot kasvavat Si0,7:n määrän kasvaessa. 

Lähes kaikkien tutkimuskohteiden pohjavesinäytteistä määritettiin veden D/H - ja 

180/160 -suhteet. Kuvassa 22 on näytteiden DIH -ja 180/160 -suhteet esitetty kenttinä, 

jolloin eri isotooppisuhteita sisältävät vedet erottuvat toisistaan omiksi ryhmikseen. 

Yleensä makeaa nuorta vettä edustavat naytteet sijoittuvat GMWL-suoralle edustaen 

alkuperältään meteorista vettä. Meteorisista vesistä täysin poikkeavan ryhmän 

muodostavat hyvin suolaisia pohjavesiä ja brine-vesiä edustavat naytteet: Juukan 

Miihkalin näytereikien JuIMi- 1 14 ja Ju/Mi-116 ja Ylivieskan R-3 13 isotooppisuhteiden 

&-arvot sijoittuvat selvästi GMWL-suoran yläpuolelle. Porin Po-1 veden hapen ja 

vedyn isotooppisuhteiden 6-arvot poikkeavat eniten toisistaan. Brine-veden 

isotooppiarvot sijoittuvat lähelle meteorisen veden suoraa, jolloin veden alkuperä voi 

olla merivesi. Isotooppien 6-arvot ovat lähellä Itämeren arvoja. Porin Po-1 heikosti 

suolaisen vesinäytteen arvot poikkeavat edellisistä sijoittuen kevyiden isotooppien 

alueelle edustaen näin kylmää muodostumisvaihetta. 

Ylivieska 

End Member 

Fresh 

Pori 101-106 m 

Deep Shallow 

Pori 

Juuka 114 

End Member 

, , 

: ,*' , * 

Isotmppisuhteiltaan poikkeavien suolaisten ja erittain suolaisten vesien alkupasta on 

esitetty useita vaihtoehtoja (Fiape et al. 1984; Sheppard 1986). Alkuperältään ne 

voivat olla meteorista vettä, vanhaa merivettä tai hydrotemistä, magmaat ti sta tai 

metamorfista vettä tai näiden sekoitusta, joissa on erilaisten fraktioi tumismekani smien 

kautta tapahtunut isotooppimuutoksia, kuten veden ja kiven happi- ja vety isotooppien 

väliset muutokset, silikaattimineraalienmineen muuttumisen yhteydessä tapahtuva 

fraktioituminen, veden ja kaasufaasin väiiset vaihtoreaktiot ja erilaisten vety kaasujen 

in-situ tuotannon yhteydessä tapahtuvien fraktioitumismekanismien aiheuttamana. 

Esimerkiksi Juukan vesinäytteiden on todettu sisältävän runsaasti kaasuja (sekä 

metaania että vetyi) (Sherwaod Lollar & al. 1989), jolloin voidaan ajatella, että vedyn 

kevyempi isotooppi rikastuu kaasuun raskaamman isotoopin jäädessii veteen. 

Kairareiän JulMi- 116 syvän osan pohjaveden (860 - 1 100 m) A2H -arvot ovat väiiilä - 

- 10.0 - -6,7. 

4.2 Tritium 

Uhes kaikista tutkimuskohteista määritettiin veden tritiumpitoisuus (jH). Tritium on 

vedyn radioaktiivinen isotooppi, jonka puoliintumisaika on 12,43 vuotta. TRtiumin 

esiintyminen vesien hydrologisessa kierrossa on lähtöisin joko luonnosta tai ihmisen 

toiminnan aiheuttamaa (Freeze & Cherry 1979). Ihmisen toiminnasta ilmakehään 

synty runsaasti tritiumia vuosien 1952 ja 1962 väiisenä aikana ilmakehässä 

suoritettujen ydinkokeiden vuoksi. Ydinkokeissa syntynyt tritiummäärä saavutti 

suurimmillaan useiden tuhansien TU-pitoisuuden (TU = tritium uni t) . Luonnollisen 

tritiumin määrä on vain muutama TU ja sitä syntyy pääasiassa ilmakehässii kosmisen 

säteilyn vaikutuksesta, ja vähäisiä määriä myös kallioperässä ja hydrosfaarissä. 

Roether (1 967) mittasi tritiumpi toisuuden vanhoista viineistä ja sai Keski-Euroopan 

sadannan luonnolliseksi vuotuisaksi tritiummääräksi 5,5 & 0,7 TU. 

Tutkimusaineiston pohjavesien tntiumpitoisuudet vaihtelevat välillä 0 - 88,l TU. 

Pienin tritiumpitoisuus on analysoitu Ranuan Suhangon kalliopohjavesinäy tteistä ja 

suurin pitoisuus Pyhajämen Kettuperin (PYS-35) tutkimusreiän ngytteestä. Yleensä 

makeissa vesissä tritiumpitoisuus on suuri indikoiden suurta resentin pinnallisen veden

osuutta. Suolaisten ja hyvin suolaisten vesien tritiumpitoisuudet ovat yleensä hyvin 

pieniä ( < 5 TU) . Pienet tritiummäärät viittaavat suolaisten vesien olevan suhteellisen 

vanhoja vesiä, jotla eivät ota osaa pinnalliseen mekorisen veden kiertoon. 

Tritiumpitoisuuksia tarkastellaan yksityiskohtaisemmin kunkin ~vilajiympäristön 

tulosten tarkastelun yhteydessä. 

Liitteessä 3 esitetiän anal ysoidu t tritiumpitoisuudet , tritiumnäytteen syvyys, kohteen 

kivilaj ikoostumus, pohjavesityypit ja kalliopohjavesien suolapitoisuus . 

5, Tulosten tarkastelu 

Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu kaikkiaan 44 eri tutkimuskohteesta otettua 

pohjavettä. Tutkimuskohteita on tarkasteltu kivilaji ympäristön mukaan. Eri 

kivilajiymparistöj ä edustavat happamat - interrnediaariset syväkivet, happamia 

kivilajeja sisäitävät gneissivaltaiset alueet, emäksiset - ultraemaksiset syväkivet, 

serpentiniitti, ernaksiset - ultraernäksiset vulkaniitit, vulkaanis-sedimenttiset liuskeet, 

emäksisiä kivilajeja sisältävät gneissivaltaiset alueet, karbonatiitti ja hiekkakivi (liite 

1). Tarkastelussa näytteenottokohteet on ryhmitelty viitteen eri ryhmään; 1) happamat 

- intemediääriset kiviIaj it, 2) emäksiset - ultraernäksiset kivilajit, 3) gabroja, 

amfiboliitteja ja karsikiviä sisältävät gneissit, 4) karbonatiitti ja 5) hiekkakivi. 

Tähän tutkimusaineistoon sidtyvissä julkaisuissa on tulkittu, että kalliopohjaveden 

esiinty miselle on tyypillistä vyöhykkeellinen esiintymistapa. Tavallisesti ylinnä on 

makean veden kerros, jonka alapuolella on yksi tai useampi suolaisen veden kerros. 

Veden vyöhykkeellinen esiintymistapa tulee hyvin esiin Outokummun Sukkulansalon 

pohjavesitutkimu ksissa (kts. kuva 19). 

5.1 Happamissa - intermediäarisissa kivilajeissa esiintyvä pohjavesi 

Koko tutkimusaineiston syvin makean veden reikä sijaitsee Vihannin Suksikan kaalla 

(R-1732). Makeaa HCO,-vettä on tavattu koko reiän pituudelta aina runsaan 730 m:n

syvyydelle asti. Tutkimusreikä iävisiää pääosin grandioriittia, graniittisia ja 

kvartsidioriittisia gneissejä. Granitoideja, migmatiitteja ja kiillegneissejä sisältäv~ 

kivilajiry hmiän kuuluvien tutkimusteikien vesisa yhteisenä piirteenä lukuunottamatta 

Ylistarossa sijaitsevaa podvoa ja Vihannin Nevasaaren tuiErnusreikaa R- 1744 on, 

että reikien yläosassa esiintyy makeaa HC0,-vettä. 

Vihannin alueen tutkimusreih R- 1744 kivlajiymparistö on enimmäkseen 

biotuttisarvivälkegneissiä, kun taas tutkimusreiän R-1732 ymparistö on enimrnmn 

granodioriittia. Erilaiseen vedenkiertoon ja W n erilaiseen rakoilun tuonteeseen 

viittaavat rei'ista mitatut tritiu mawot. Reiässä 8- 1744 tritiumpitoisuus on yläosassa 

3,3 - 11,2 TU ja alle 430 m:n syvyydellä alle 2,5 TU. Reiässä R-1732 

tritiummaaritykset osoittavat, että nuorta meteorista vettä on läsnä vielä reiän 

alaosassa, jossa tritiumia on 8,9f 1,2 TU (690 m). 

Kolarin Hannukaisen tutkimusreiät sijaitsevat monzonii tissa, mutta veden kerniassa 

tulevat selvästi esiin intrusiivissä juonina esiintyvät helppoliukoiset kipsi- ja 

anhydrii ttiosueet sekä sulfidiosuudet, jotka näkyvät veden kohonneenna 

sulfaattipitoisuutena, jo1 loin vesi on kauttaaltaan tyypiltäin hei kosti suolaista Ca-SO, - 

vettä. SO, -pitoisuus on suurimmillaan 1600 mgll. S0,-pitoisuus Elimäen Koskistossa 

on enimmilläin 130 mgll, joka pitoisuus myös edustaa keskimaaraistä suurempaa 

sulfaattipitoisuutta. Elimäen Koskisten veden koostumukseen vaikuttaa myös Itämeren 

Iäheis yy s, jolloin sul faatin lisäksi kloridipitoisuus on kohonnut (alimmillaan 67 mgll) . 

Happamissa migmatiitti- ja kiillegneissiym~stöis~ (Espoo, Pyhäjämi PYS-20, 

Vammala, Vihanti) makea vesi on Na-(Ca)-HCO, -vettä. Granitoidiympäristössä, 

joissa on paikoin myös emaksisia osueita (Pyhajbi PYS-3 ja PYS-43, pohjavedessä 

tulee esiin kallioperän vaikutus kohonneina kalsium- ja magnesiumpitoisuuksina. 

Myös kivisc esiintyvät suuret sul fidipi toisuudet tulevat esiin vesissA suurina 

sulfaattipitoisuuksina. 

Kivilajiassosiaatioon kuuluvien Pyhäsalmen ja Vihannin kaivoksien kaimeikien ja 

~hjeiden vedet ovat tyypiltään heikosti suolaisia. Suolaisen veden esiin1 y miseen 

vaikuttaa näytteenottosyvyys, joka on noin 700 m kussakin näytteenottokohteessa.

Niissä grmitoidikallioperää dustavissa näy tkenottokohtei ssa, jotka ovat lähellä 

Itämerta tai ovat olleet Litorjnavaiheen aikana meriveden peitossa, näkyy meriveden 

vaikutus kohomena kloridipitoisuutena. Tämä näicy y Espoon kaIIiopohjaveden 

alemmassa heikosti suolaisessa vesikemksessa. Ruukin vesinäyttmd jo makea vesi 

sis8itiä tavailista enemmän kloridia (45 - 69 mgll). Ylistaron porakaivon vesi on 

pinnalta asti heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä muut tuen 250 m: n syvyydellä 

suolaiseksi Ca-Na-C1 -vedeksi. Tämä onkin ainoa näytteenottokohde 

granotoidivaltaisjssa näytteenottokohteissa, joissa esiintyy suolaista vettä. Ylistaron 

purakaivon veden tritiumpitoisuus on kauttaaltaan hyvin pieni (3,6 - 2,6 TU) , miki 

osoittaa, että podaivon vesi ei ole rnuaiostunut nuoresta pinnailisesta vedestä vaan 

on vanhempaa kailioperässä olevaa vettä. Heikosti suolainen vesi on muissakin tähän 

kivilaji ryhmään kuuIuvissa näytteenottokohteissa yleensä Na-Ca-C1 -vettä. Heikosti 

suolaisen veden suolapitoisuuden kasvaessa koostumus muuttuu Ca-Na-C1 -vedeksi. 

Liuskealueiden ja emäksisten-ultraemaksisten syväkivien bikarbonaattivesiä on 

vertailtu TVO:n paikkatutkimukset sarjan työraportissa 93- 12 (Blomqvist & al 1993). 

Tämän työn tutkimuskohteista oli TVO: n raportissa mukana Juuka (JUIMi-9 l), 

Keminmaa (Ki-23), Ranua (YP- 1 28) ja Ylivieskan tutkimuskohde R-3 13 sekä 

vertailukohteena Vammalan kaivos. Liuskej aksojen vertailukohteena yhteistä 

materiaalia tämän työn tutkimusaineiston kanssa oli liuskejakson tutkimusreikiä 

Outokummusta, Juukasta, Pyhäsalmesta ja Vammalasta. Tutkimuksessa todettiin, että 

kohteiden vesi tyypi t poikkeavat se3vati sekä ionisuhteiden että liuenneiden aineiden 

määrien osalta toisistaan. Yhteisenä kmkterisena piirteenä em&isien-ultraemaksisien 

syväkivien pohjavesille todettiin magnesuimin yleisyys. Tutkimuksessa todettiin myös, 

että ionisuhteiden perusteella merkittävin ero eri kivilaj iry hmien kesken on Ca/Na- 

suhteissa. Liuskej aksojen kohteissa CdNa-suh teiden keskiarvot ovat W alle yhden 

siten, etta pääosa suhteista on pienempi kuin 0,4. Kolmessa neljästä emäksisestä 

kohteesta Cal Na-suh teet ylittävät arvon yksi. 

5.2 Emiiksisissa - ult raemii ksisissa kiviideissa esiintyvä pohjavesi 

Emäksis ten-ultraernäksisten ldvilajimuodostumien vesi ssii tavataan suolaisernpia vesiä 

kuin happamien kivilaj ien tu tkimusrei'istä. Tähän mennessi suolaisin tutkittu vesi on

tavattu xrpentiniittia ja karsikiveä sisaltävästä liuskejaksosta Juukan Mii hkalin 

tutkimusreiästä Ju/Mi- 1 16. Veden liuenneiden aineiden pitoisuus on suolaisen veden 

kerroksessa suurimmiiiaan 168 gll, miU vastaa brine-luokan vesien liuenneiden 

aineiden määrää. Reih vesityyppi on Na-Ca-Cl -vettä. Täilaisia voimakkaasti suolaisia 

natriumvaltaisia vesiä on toistaiseksi tavattu vain Fennoskandian kilveltä ja niiden 

koostumus eroaa Kanadan kilvellii tavatuista brine-tyyppisistä kalliopohjavesista, jotka 

ovat kalsiumvaltaisia (Frape et ai. 1984; Frape & Fritz 1987). 

Kivilajiympari stöiiä on todettu olevan selvä vaikutus pohjavesityypin muodostumiselle. 

Emäksisissä ja ultraemäksisissä kivilajiympäristöissä hakkrisena piirteeni on 

kohonneet magnesiumpltoisuudet. Lisäksi makeissa vesissä on havaittu, että kalsiumia 

on enemmän kuin natriurnia. Tämä on havaittavissa kaikissa kerrosintnrusioita 

lävistävissä tutkimusrei'issä (Keminmaa, Ranua, Ylivieska) seka emäksisiä - 

ul traernäksisä vulkanii tteja lävistävässä kairareiim vedessä (Sdankyla R- 1 ), vaikka 

kalIiopohjavesi eroaakin koostumuksei taan ja suolapitoisuudeltaan toisistaan. 

Keminmaan kairareiän (Ki-23) vesi on kauttaaltaan makeaa ja siitä mitatut trituimarvot 

(38,3 - 41,O) osoittavat, etta iäsni on nuorta pinndlista vettä. Ranum tutkimusreiän 

veden suolapitoisuus nousee hieman pohjaa kohti veden tyypin muuttuessa Na- 

valtaiseksi. Ranuan vesiniiytkn tritiumpitoisuudet ovat kauttaaltaan hyvin pienet (0,2 

- 0,7 TU), mikä osoittaa, etta nuorta meteorista vettä ei esiinny kairareiän vedessä. 

Ylivieskan tutkimusreiftn (R-313) vesi esiintyy kemkseliisesti. Suurimmiilaan 

suolapitoisuus on 51 g/l, mikä on erittäin suolaista vettä. Erittäin suolaisen veden 

kerroksessa tritiumpitoisuus on pieni (1987; 6,8 TU). Kairareiän avauksessa käytetty 

kaivovesi aiheuttaa tdennaköisesti veden koncaminaation, jolloin tcdellinen 

trituimpitoisuus on pienempi (vuoden 1990 mittauksissa tritium oli laskenut jo arvoon 

4,2 T'U) , Täten syväilä oleva vesi oletettavasti joko virtaa hyvin hitaasti tai muodostaa 

oman stagnantin vesivarastonsa. SodankyIin tutkmusreiän vedessi kohonneiden 

magnesium- ja kalsiumpitoisuuksien lisäksi on kohonneet sulfaattipitoisuudet , jotka 

johtuvat kiisujen esiintymisestä ympäröivässä kalloprässä. Sodankylän tutkmusreiän 

vedestä ei ole tehty tritiumandy ysej a. 

Myös tärnän aineiston Sotkamon vulkaanis-sedimenttisen liuskealueen tutkimusreiät 

lävistävät päkiassa emäksisiä ja ultraemaksisiä gvilajeja. Tutki musreiässä KR- 1 15 

on tavattu makeaa vettä, joka on Ca-valtaista HCO, -vettä, jossa kalsiumia on

alimmillaan 23 mgll ja natriurnia 15,8 mgll. Kummassakin tutkirnusreibsä esiintyy 

pohjalla suolaista Ca-C 1 -vettä. Tutkimusreiän KR- 102 veden tritiu mpitoisuudet ovat 

153 - 29 TU viitaten pintaveden vaikutukseen. Suolaisen veden kerroksesta on 

tritiumanalyysi vain tutkimusreiästä KR-115, tritiumarvo on 7,4 TU, mikä osoittaa, 

että kairareiän alaosan suolainen vesi ei ota osaa meteorisen veden kiertoon. 

5.3 Gabroja, amfiboiiitteja ja karsikiviä skiiltiivien liuskealueiden pohjavesi 

Outokummun Sukkulansalon tu tkimusaiue muodostaa oman mielenkiintoisen 

kokonaisuutensa. Alueella tavataan useita erilaisia IdIiopohjavesityyppjä (kts. kuva 

19). Makeat vedet ovat yleensi Na-valtaisia HCO,- vesiä. Ainoastaan OKU-74 1 : n 

makeassa vedessä kal siumpi toisuus (kesharvo 14,l mgll) ylittää natriumin (keskiarvo 

9,3 mg II) pitoisuuden. Kaikissa Outokummun tutkimusrei'issä, joita tässä aineistossa 

on kaikkiaan yhdeksän, ei tavata lainkaan rnakeaa vettä. Esimerkiksi Outokummun 

Sukkulansalossa lähekkaisissä kairarei'issä OKU-729, OKU-55 1 ja OKU-73 7 esiintyy 

kaikissa toisistaan poikkeavaa vetta reiän yläosissa. Kairareiän OKU-729 vesi on 

kauttaaltaan makeaa Na-Ca-HC03 -vettä, kairareiän OKU-55 1 yläosan vesi on heikosti 

suolaista Na-Ca-C1 -vettä muuttuen alaosassaan vähän suolaisemmaksi Ca-Na-C1 - 

vedeksi, kun taas kairareiän OKU-737 vesi on kauttaaltaan heikosti suolaista ja 

suolaista Ca-Na-CI -vettä. Vertailtaessa alueen geologisia rakenteita ja eri 

vesikerro ksia keskenään, on havaittu että vesityyppien rajapinnat korreloivat osin 

litologisten pääyksiköiden kanssa. Kallioperän rakoilu tulee tällöin esiin pohjaveden 

esiintymistä kontrolloivana tekijinä. 

Osassa Wävist yksiä on daosissaan melko runsaastikin ultraemäksi sta serpen tiniiniä 

kuten rei'issä OKU-740 ja OKU-741, Näiden reikien syvissii osissa tulee esiin 

serpentiniitin vaikutus kohonneena magnesiumpitoisuutena, jolloin vesi on Na-Ca- 

(Mg)-CI -tyyppistä suolaista vettä. 

S ukkulansaion tutkimusrei 'issä on havaittu, että eri kerrosten rajapinnan sijainti voi 

vaihdella suurestikin. Kairareiässä OKU-740 makea vesi ulottui syvimmillään 600 m: n 

syvyyteen (toukokuu 1988) ja korkeimmillaan makean veden alapinta oli 250 m:n 

syvyydessä (toukokuu 1987). Raj apinnan siirtyminen voidaan selittää hydrostaattisen

tasapainoperiaatteen avulla (kts. Blomqvist & d. 1989). 

Makei ta bikarbonaattivesiä on tähän ryhmään kuuluvissa tu tkimusrei'issii Keiteleen 

Teerimäessä R-494 ja Vuolij~n Honkamkn R-17 yläosassa. Keiteleen vesi on 

kalsiumvaltaista, kun taas Vuolijwn vesi on natriumvaltaista. Keiteleen reikä lävistää 

yläosassaan gabroa, joka selittää kohonneen magnesiumpitoisuuden (keskiarvo 8,7 

mgll). Vuolijoen reika Iavistää yiäosassaan graniittia ja biotiittigneissiä, joka on 

todennakoisesti Na-K -rikkaisiin allraligneisseihin kuuluva kivilaji (kts. Mmo & al. 

1966). Vuolij oen tutkimuskohteen alaosan vesi on heikosti suolaista Na-Ca-HCQ-C1 - 

vetiä. 

5.4 Karbonaatiitissa esiityvfi pohjavesi 

Karbonatiitti-in tniusio muodostaa tutkimuskohteena oman erillisen kokonaisuutensa. 

Vesi on tyypiltään Ca-Mg-HC03 -vettä, jossa rnagnesium- ja kalsiumpitoinen 

kiviljaiympäxistö tulee esiin hieman kohonneina ionipitoisuuksina. Tutkimuksissa on 

veden tdettu virtaavan tutkimusreikää pitkin alaspäin, miki selittää sen, että vesi on 

makeaa, vaikka karbunatiitti onkin reaktiivinen kivi. Kairareiän vesi on täten 

pinnallista nuorta vetti. Veden txitiumpitoisuudet ovat yläosassa (130 rn) 56,8 TU ja 

430 m:n syvyydellä 14,2 TU. Myös suuret tritiumpitoisuudet osoittavat, että vesi on 

nuorta meteorista vettä. 

5.5 Hie~kivessa esiintyvä pohjavesi 

Porin Pinomäen hieWvi on ainoa sdimenttikiviä edustava tutkimuskohde. 

Kalliopohj avesi on yläosassaan heikosti suolaista Na-Ca-C1 -vettä. Suolai suus kasvaa 

nopeasti 200 - 300 rn:n syvyydessä ja vesi muuttuu brine-tyyppiseksi Ca-CL -vedeksi, 

jonka kokonaissuolapitoisuus on 120 gll. Suuri suolapitoisuus saattaa heijastaa 

sedimentin diageneesissä syntyneiden huokosvesien suolaisuutta. Kallioperän 

vedenjo htavuutta selvitiävassä tu tk muksessaan Ahonen (1 992) toteaa, että Porin 

hiekkakiven tutkimusreiän syvästä osasta mitatut vedenjohtavuusarvot ovat hyvin 

alhaiset. Kiven ja veden väiinen pitkaaikainen vuorovaikutus selittää veteen

liuenneiden aineiden suuret mwt. 

Tritiumpitoisuudet ovat hyvin pienet (1,2 - 1,5 TU) osoittaen myös, että 

kalliopohjavesi mudostaa pohjavesiesiintymän , jonka liikkuminen kailioperäs& on 

hyvin vähaisiä. 

6. Johtopäätökset 

Suomen kallioperässä esiintyy koostumukseltaan hyvin erilaisia kalliopohjavesia. 

Pohj avedet poikkeavat toisistaan kemialliselta koostumukseltaan, fysiko kemialli sil ta 

ominaisuuksiltaan, isotaoppikoostumukseItaan ja liuenneiden aineiden määril tään. 

Suolapi toisuu ten sa rn ukaan kalliopohjavedet voidaan jakaa makeisiin 

bi karbonaattivesiin ja suolaisiin kloridivesih . 

Koska valtaosa kaliioperässä olevasta vapaasta vedestä esiintyy kalliope& raoissa, 

ru hjeissa ja ruhjevyöhy kkeissä, kallioperän rakenteet kontrolloivat pohjaveden 

esiintymistä. Eri kerrosten rajapinta näyttää tutkituissa kohteissa (Pori, Outokumpu 

ja Ylivieska) sijaitsevan syvyydelIä, jolla esiintyy vettä johtavaa rakoilua (Ahonen 

1992). Kuvassa 23 on esitetty Porin tutkimusreiän Po-1 vedenjohtavuus- ja 

suolapitoisuustuloksia (Ahonen & Blomqvist 1994). Vettä johtavaa rakoilua esiintyy 

usein kivilaj ien kon takteissa. Rakoilun luonne on rnäiuiivämpi tekijä kallion 

vedenjohtavuudelle kuin rakoilun määrä. Hyvin vettä johtavalta rakoilulta edellyteiään 

avoimuutta ja jatkuvuutta, joka syntyy, kun eisuuntaiset rakoilut leikkaavat toisiaan 

ja muodostavat yhtenäisen rakoverkoston. Graniittiset kivet ovat hyvin vettä johtavia, 

kun taas liuskeiden epäsäännöllinen rakoilu tekee niistä huonosti vettä johtavia. Tämä 

tulee esiin myös kallioalueiden vedenpintarni ttausten tuloksissa (Salmi 19851, jolloin 

liuskeissa esiintyviliii raoila on jokaisella my6s oma pohjaveden brkeuten sa, kun taas 

graniitti sissa kivilajeissa säännöllinen lei kkaava rakoilu muodostaa samalla tasolla 

01 evan vedenpinnan. Kivilajien erilainen vedenläpäisev y ys aiheuttaa myös sen, että 

graniittisissa kivilajeissa vedenpinta on alempana kuin liuskeissa (kuva 24). Liuskeiden 

epäjatkuva rakoilu selittää myii-s sen, miksi aivan vierekkaisissäkin tutkimusrei'issä voi 

pohjavesi olla koostumukseltaan erilaista.

Hydraulic conductivity [rn/s) TDS (g/l) rocktype 

- 1 1 10-10 

0.1 1 10 100 

Kuva 23. Kiven vedenjohtavuuden vaihtelut ja veden suolapitoisuus Porin 

tutkimusreiässä Po- 1 (Ahonen & Blomqvist 1994). 

Groundwater in gneissic rocks 

Groundwater in granitic rocks 

groundwater table 

Kuva 24. Ylemmässä kuvassa nakyy gneissille tyypillinen rakoilu, jossa jokaisella 

raolla on oma pohjaveden tasonsa. Raot eivät ole yhteydessä toisiinsa. 

Alemmassa kuvassa nakyy, miten graniittisten kivien säännöllinen 

rakoilu mahdollistaa veden vapaan liikkumisen (Salmi 1985).

Syville Mliopohjavesille on tyypillistä vyöhykkeellinen rakenne. Tavallisesti ylinnä 

on makean veden kerros, jonka alapuolella on yksi tai useampi suolaisen veden 

kems , Tällaisen " kerrosrakenteen" syntymiseen vaikuttaa veden kiertosyy ys, jota 

taas kontrolloivat kivilaj in rakoiluorninai suudet ja painovoima. Vesi joko pähe 

vapaasti liikkumaan rakoiluverkostossa, joiloin kiven ja veden vuorovaikutus on 

lyhytaikaista, tai veden kiertokulku on hidasta, mika mahdollistaa kiven ja veden 

pitkhikaisen vuorovaikutuksen ja suolaisien pohjavesien synnyn. 

Rakoilun luonteesta johtuen happamissa - intermediäärisissä kivilaj iympäristöissä 

makeaa kalliopohj avettä tavataan s yvälläicin kallioperässä. Koko tu t kirnusaineiston 

syvin makean veden reikä sijaitsee Vihannin Suksikan kaalia (R- 1732). Makeaa HCQ- 

vettä on tavattu koko reiän pituudelta aina runsaan 730 m: n syvyydelle asti. Makean 

veden esiintyminen syvissä kairarei'issä viittaa yleensä siihen, että vesi on verrattain 

nuorta. My6s veden suuret tritiumpi toisuudet indikoivat nopeaa veden kiertoa 

kallioperässä. 

Kivilajiympäristölla on todettu olevan selvä vaikutus pohjavesityypin muodostumiselle. 

Vedenjohtavuuden lisäksi tärkeä tekijä erilaisten vesien esiintyrniselle on kiven ja 

veden välinen vuorovaikutus. Ernäksisten kohteiden makeassa vedessä kivilajin 

vaikutus tulee esiin kohonneina magnesiurn- ja kalsiumpitoisuuksina kuten myGs 

karbonatiittialueella. Myös veden sulfaattipitoisuus saattaa olla paikoin kohonnut. 

Oman leimansa vedelle antavat sulfidimineraalit ja helposti liukenevat 

sulfaattimineraaiit, joiloin veden sulfaattipitoisuus on kohonnut. 

Heikosti suolainen pohjavesi on kivilajiympäristöstä riippuen tyypillisesti joko Na-Ca- 

Cl -tyyppiä tai Ca-Na-C1 -tyyppiä. Kivilaji y mpäristön vaikutus tulee esiin emäksisistä 

kivilaj ei sta tutkituista pohj avesinäytteistä, joissa korostuu kalsiumin vaikutus. Oman 

vesityyppinsä muodostavat Kolarin Hannukaisen tutkimusreikien heikosti suolainen 

kalliopohj avesi, joka on tyypiltään Ca-SO, -vettä. Tutkimusreiät sijaitsevat 

rnonzuniitissa, mutta kalliophjaveden koostumukseen vaikuttavat leimaa-antavasti 

icdlioperän helppoliukoiset anhydriittijuonet, joista johtunee veden kohonnut 

sulfaattipitoisuus. Sadankylän alueen pohjaveden, joka on tyypiltään Ca-Na-Mg-SO, - 

vettä, kohonneet sulfaattipitoisuudet taas johtuvat sulfidimineraalien esiintymisestä.

Rannikkoalueilla nakyy Itämeren ja sen eri vaiheiden vaikutus kloridipitoisuuksien 

kohoamisena jo tutkimuskohteiden yläosien vesissä kuten Espn tutkimusreiäsd. 

Kalliopohj avden muuttuessa suolaisemmaksi vesi on tyypiltään Ca-Na-Cl -vettä, Ca- 

C1 -vettä tai Na-Ca-Cl -vettä. Emäksisisten kivilajiympäistojen kalliopohjavesissä 

magnesium nwy kohonneena pitoisuutena, jolloin pohjavesi on tyypiltään Na-Ca-Mg- 

C1 -vettä. 

Näissä tutkimuksissa mukana olleiden tutkimusreikien kloridivesien 

kokonaissuolapitoisuus vaihtelee 1 gll: sta 170 gl1:aan. Vaih teluvali on laaja ja pitää 

sisällään heikosti suofaiset, suolaiset, hyvin suol ai set pohjavedet ja brine-luokan 

pohjavedet. 

Erittäin suolaista pohjavetta (TDS 50 - 100 gll) on tässå tutkimuksessa tavattu Porista 

(Po-1), Ylivieskasta (R-313), ja Juukan alueelta (JulMi-114 ja JulMi-116). Porissa ja 

Juuan tutki musrei'ässä JulMi- 1 16 esiintyy myös brine-luokan vesiä. Porissa 

kokonaissuolapitoisuus on 120 gll ja Juukassa 170 gll. Porissa vesi on Ca-Cl -tyyppiä 

ja Juukassa Na-Ca-C1 -tyyppiä. Porin tutkimusreiki on Jotunisessa hiekkakivesa ja 

Juukan tutkimusreikä lävistää ultraemäksistä-emäksistä ofioliittia. Veden suuri 

suol api toi suus hiekkakivi ympäristössä saattaa heijastaa sedimenbatioprosesseissa 

syntyneiden suolaisien huokosvesien vaikutusta. Ofioliittimuodostumasta löydettyj en 

suolaisten vesien syntyyn saattaa vaikuttaa ofioliitin mereIlinen alkuperä, joskin 

suolaisten vesien koostumukset poikkeavat selvästi meriveden koostumuksesta. 

Julkaisussa IV (JulMi- 1 1 6 ja R3 13) l6y dettyjä natrium-valtaisia brine-luokan vesiä 

verrattiin Kanadan kilveltä löydettyihin brine-luokan kioridivesiin, j 0th ovat runsaasti 

kalsiumia sisäitäviä vesiä. Erot eri aiueiden vesien koostumuksissa on tulkittavissa 

pai kaIIisista tekijöistä, ja veden ja kiven vdisesiä pitkäaikaisesta vuorovaikutuksesta 

aiheutuviksi. 

Vedyn ja hapen isotmppiananal y yseja tarkasteltaessa on todettu eri vesityyppien 

eroavan toisistaan myös isotooppikoostumustensa perusteella. Eri 

fraktioitumismekanismien tuloksena pohjavesien isotooppikoostumukset muuttuvat ja 

pohjavesien alkuperää voidaan selvittää. Makeat vedet ovat alkuperäitään meteori sta 

nuorta vettä, brine-luokan vesien alkuperän ollessa joko vanhaa merivettä tai

hydrotermisiä, magmaattista tai metamorfista vettä tai näiden sekoitusta. 

Fraktioitumismehismej a on kuitenkin useita, jolloin varsinaista kiven ja veden 

välistä vuorovaikutusta ei voida yksiselitteisesti pääteilä vaan mukana on 

todennäköisesti myös lämpötilavaihteluiden aiheuttamat isotooppivaihtelut. Myös 

kaasufaasin esiintyminen vaikuttaa veden isotooppikcmstumukseen. Tallöin kevyet 

isotoopit rikastuvat kaasufaasiin raskaampien jäädessä nestefaasi in . 

Tutkittaessa kairareiästa otettua pohjvavesinäytettä täytyy ottaa huomioon myös 

kairauksen vaikutus kallioperän luonnolliseen tilaan. Kairauksesta johtuen veden 

virtaus häiriintyy . Virtausta tapahtuu pitkin kairareikää, jolloin kairareiän vesi 

sekoittuu. Myös kairau hessa käytetty huu hteluvesi aiheuttaa kontaminaatioita, jolloin 

veden koostumus laimenee kuten Keiteleen tutkimusreiässä on havaittavissa. 

Kalliopohjavesitu tkimukset antavat tärkeä2 tietoa kailiopefistä makean veden varas tona 

sekä toisaaita tietoa, millaiset olosuhbt ovat otolliset rn m. korkea-aktiivisen 

ydinjätteen sijoituspaikaksi. Koska vesi toimii radionuklidien kuljettajana, on 

oleeilista, että matidollinen korkea-aktiivisen ydinjätteen loppusijoituspaikka on 

syvy ydella ja kivilajissa, missä veden kierron on todettu olevan olematonta. 

Lampimat kiitokset TkL Runar Blomqvistille keskusteluista ja monista neuvoista 

ki joitustyöni aikana sekä professori Ilmari Haapalalle kommenteista ja 

kannustuksta.

Ahonen, L. 1992. Syv2n kaiiioperän vedenjohtavuustutkimukset Palmotussa, Outokummussa, 

Porissa ja Ylivieskassa. Geologian tutkimuskeskus, Ydinjatteiden sijoitustutkimukset, 

Tiedonanto YST-80. 42 s. 

Ahonen, L. ja Blomqvist, R., 1994. Mode of -ce of deep saline groundwater in 

Finland bad on hydraulic measurements. in: Sait groundwater in the Nordic 

countries. PrWngs of a workshop, Saltsjöbaden, Sweden, 1992, Nordic 

Hydrological Programme, NHP Report No 35, 5 1 - 59. 

Alapieti, T.T. & Lahtinen, J. J., 1986. S tratigraphy , petrology and platinum-gmup elemen t 

mineraiization of the early Proterozoic Penikat layered inirusion , northern Finland. 

Econ. Geol. 81, 1126 - 1136. 

Appelqvist, H., 1986. Espoon Otaniemen kaimeiän M 19/52/2034/861R304 geologinen 

reikäraportti. Geologian tutkimuskeskus. 1 s. 

Blomqvist, R., Lahtinen, R., Lahermo, P., Hakkarainen, V. ja Halonen, S., 1986. 

Kalliopohjavesien geokemia: tutkimustulokset syvistä kairarei'istä vuonna 1986. 

Geologian tutkimuskeskus, Ydinjatteiden sijoitustutkimukset, Tiedonanto YST-53. 87 

s. 17 liit. 

Blomqvist, R., Ahonen, L. ja Hakkarainen, V., 1989. Alustava hydrogeologinen tulkinta. 

Outokummun Sukkulansalon alueesta. Tiedonanto YST-67. Geologian tutkimuskeskus. 

47 s. 6 liit. 

Blomqvist, R., 1990. Djupa gmndvatten. In: GeologifrAgor i samband med slutförvar av 

kärnbränsle (toim. A. Björklund). Nordic Liaison Committee for Atornic Energy, 

Copenhagen, 3 - 18. 

Blomqvist, R., Ruskeeniemi, T., Lindberg, A., Talvisto, T., Ahonen, L. ja Shaun, F., 1993. 

Emaksis-ultraernäksisten kivilajien syvien kalliopohjavesien hydrogeokemia. TV0 / 

Paikkatutkimukt, työraportti 93-12. Teollisuuden Voima Oy. 87 s. 4 liit. 

Dansgaard, W., 1964. Stable isotopes in precipitation. Tellus, 16, 436 - 468. 

Davis, S.N. and DeWiest, R.J.M., 1966. Hydrogeology. John Wiley & Sons, Inc., New 

York. 463 s. 

Elo, Seppo, 1982. Satakunnan kallioperää koskevista gravimetrisistä tutkimuksista . 

Tiedonanto, Geologinen tutkimuslaitos. 17 s. 

Frape, S.K., Friz, P. & McNutt, R.H., 1984. Water-mk interaction and chemistry of 

groundwaters from the Canadian Shield. Ceochim. Cosmochim. Acta 48, 1617 - 

1627. 

Frape, S.K. and Fritz, P., 1987. Geochernical trends from groundwaters from the Canadian 

Shield. In: Saline waters and gases in crystalline mks (toim. P. Fritz and 

S.K.Frape). Geol. Assoc. Canada Spec. Paper 33, 19 - 38. 

Freeze, R. Allan, Cherry, John A., 1979. Groundwater. Englewd Cliffs, New Jersey, 

Prentice-Hall. 604 s. 

Gáal, Gabor, 1972. Tectonic control of some Ni-Cu deposits in Finland. 24th Int. Geol. 

Gongr., Sect. 4, Montreal 1972, 215 - 224. 

Gáal, Gabor, 1980. Geologid setting and intrusion tectonics of the Kotalahti nickel-copper 

deposit, Finland. Buil. Geol. Soc. Finland 52, 101 -128. 

Hakanen, P., 1980. Juukan Miihkalin kairareiän JuIMi-9 1 geologinen kairausraportti. 

Outokumpu Oy. 9 s.

Halonen, S . , 1990. Ylivieskan, Ranuan ja Keminmaan kerrosintniusioiden mineralogiasta. 

Geologian tuilcimuskeskus, Ydinjitteiden sijoitustutkimukset , Työraportti 2-90. 15 s . 

Helovuori, O., 1979. Geology of the Py hasal mi Ore Deposit , Finland. Econ. Geol . Vol. 74, 

1084 - 1101. 

Hiltunen, Aimo, 198 1. Kolarin Hannukaisen kairareiän R- 198 geologinen kairausraportti . 

Hiltunen, Aimo, 1982. The Precambrian geology and skarn iron ores of the Rauravaara iron 

ore district, northern Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 318. 133 s. 

Hiltunen, Aimo & Tontti, Mikko, 1976. The stmtigraphy and tectonics of the Rautuvaara 

iron ore district, northern Finland. Bull. Geol. Soc. Finland 48, 95 - 109. 

Hoefs, J . , 1987. S table Isotope Geochemistry , Third, Completely Revised and Enlarged Ed., 

Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 241 s. 

Huhma, Aarto, 1975. Kallioperäkwm selitykset, lehdet 4222, 4224 ja 43 1 1, Outokummun, 

Polvijämen ja Sivakkavam kartta-alueiden kallioperä. Suomen geologinen kartta 

1:lOO 000. 151 s. 

Huhma, Aarto & Huhma, Maija, 1970. Contribution to the geology and geochemistry of the 

Outokumpu region. Geol. Soc. Finland, Bull. 42, 57 - 58. 

Häkli, T.A., Vormisto, K. & Hkninen, E., 1979. Vammala, a nickel deposit in layered 

ultramafite, Southwest Finland. Econ. Geol. 74, 1166 - 1182. 

Hui, T. A. & Vormisto, Km, 1985. The Vammala nickel deposit. Geol. Suw. Finland, Bull. 

333, 273 - 286. 

Hämäläinen, Arja, 1985. Satakunnan j otunialueen geologisen karttakuvan historiallinen 

kehitys sekä uuteen tutkirnusaineistmn perustuva kdIioperäkarttaluonnos. Opinnäyte, 

Helsingin yliopisto. 104 p. 

Kajaani Oy, 1986. Sotkamon Taivaljämen kaimeikien KR-102 ja KR-115 geologiset 

kairausraportit . 3 s. 

Koskinen, Juhani, 1984. Kotalahden kaivoksen kairareikien Ktl- 108 8 ja Ktl- 1090 geologiset 

reikäraportit. Outokumpu Oy. 7 s. 

Kukkonen, Ilmo, 1986. Lämpötilamittauksia syvistä kairarei'istä. Geologian tutkimuskeskus, 

Ydinj atteiden sij oitustu tkimu kset, Tiedonanto YST-54, 24 s. 3 1 liit. 

Lahtinen, J.J., 1983. PeniMn Kivdon kairareiän Ki-23 geologinen reikäraportti. Lapin 

Malmi Oy. 2 s. 

Laitakari, Aarne, 1925. Uber das Jotnische Gebiet von Satakunta. Bull. Comm. ghl. 

Finlande 73. 43 p. 

Laitakari, Aarne, 1942. Kivilajikartan selitys. (Explanation to the map of rocks). Lehti 

(S heet) B3, Vaasa. Suomen geologinen yleiskartta. (General geological map of 

Finland). 

Laitakari, Ilkka & Simonen, Ahti, 1963. IMap ofl Pre-quaternary roch, sheet 3022, 

Lapinjärvi. Geological Map of Finland, 1 : 100 000. 

hitala, Matti, 1967. IMap ofl Pre-Quaternary rocks, sheet 2034, Helsinki. Geological Map 

of Finland, 1:100 000. 

Lindholm, Ole & Anttonen, Risto, 1980. Geology of the Otanmäki mine. Tn: Precambrian 

ores of Finland. Guide to excursions 078 A +C, Part 2 (Finland). (toim. T.A. Hui). 

26th Int. Geol. Congr., Paris 1980. Geologid Survey of Finland, Espoo, 25 - 33. 

Mamo, V., Hoffren, K., Hytönen, K. Kailio, P., Lindholm, 0. ja SiivoIa, J,, 1966. On the 

granites of Honkamäki and Otanmäki, Finland. BuU. Comm. gbl. Finlande 221. 34 

P-

Mattila, Hannu, 1977. Hannukaisen alueen W i a n 162 geologinen reikaraportti. 

Rautaruukki Oy. 10 s. 

Mäkelä, Tuomo, 1977. Ruukin Relietin kairareiän Pv- 1 1 geologinen kairausfaportti. 

Outokumpu Oy. 13 s. 

Mäkelä, Tuomo, 1979. Vihmnin Suksikan kaan kairareiän 1732 geologinen reikäraportti. 


Mäki, T., 2986, Lithogewhemistry of the Pyhäsaimi zinc-copper-pyrite depsit , Finland. In : 

Prospecting in areas of glaciated terrain 1986. The Institution of Mining and 

Metallurgy (MM) , iondon, 69 - 82. 

Nurmi, Pekka, Kukkonen, Ilmo, Lahermo, Pentti, Salmi, Martti ja Rahkola, Pekka, 2985. 

Kalliqwhjavesien geokemia: Alustavat tulokset syvistä kairarei 'istä Outokummun, 

Kerimäen, Paraisten ja Lirningan alueelta. 

Nykänen, Osmo, 1959. Kallioperäkwm selitys, lehti 244 1, Raahe. Suomen geologinen 

kartta 1:loo 000. 

Outokumpu Oy. Py häjärven Ruotasen kairareiän PYS-20 geologinen kairausraprtti. 4 s. 

Pelkonen, Kalevi, 1984. Vi hannin kaivoksen kairareiän 2064 geologinen reikäraportti. 


Puranen, M., 1963. A geophusical investigation of the Satakunta sandstone area in 

southwestem Finland. Geoexploration 1, 6 - 15. 

Rauhamaki, E., Mäkelä, T. & Tsomäki, O-P., 1980. Geology of the Vihanti mine. In: 

Precambrian ores in Finland, Guide to excursions 078 A+C, Part 2 (Finland), (toim. 

T.A. Häkli). 2 6th Int. Geol. Congr., Paris 1980. Geological Survey of Finland, 

Esp, 14 - 24. 

Rehtijämi; P. ja Saastamoinen, J., 1985. Tectoniml actinolite-albite rmks from the 

Outokumpu district, Finland: field and gsochemical evidence for mafic extnisive 

origin. Bull. Geol. Soc. Finland 57, 47 - 54. 

Rekola, T., 1986. Results of electrical and electromagnetic measurements in Vaaraiampi- 

Niittylampi, Ranua. In: Electrical prospecting for ore deposits in the Baitic Shield, 

Part 1 : Gdvanic methods, (toim. L. Eskola and A. Fokin). Geological Survey of 

Finiand, Report of Investigation 73, 73 - 84. 

Rekola, T. ja Ahokas, T., 1986. Findings from gmphysical surveys in the Outokumpu zone, 

Finland. In: Prospecting in areas of glaciated terrain 1986. The Institution of Mining 

and Metallurgy (MM), London, 139 - 150. 

Rwther, W, . Tritium im Wasserkreislauf, Thesis Univ. Heidelberg . 

Räsänen, Jorma, 1989. Sodankylän Kalasääskenpesimaan kairareiän R-2 geuloginen 

kairau sraportti . 

Salli, Ilmari, 1961. Kallioperäkarttojen selitys, lehdet 2413, 2431, 2433, Vihanti. Suomen 

geologinen kartta 1 : 100 000. 

Salli, Ilmari, 1964. The stnicture and stratigraphy of the Ylivieska - Himanka schist area, 

Finland. Geol. Surv. Bull. 2 11, 67 s. 

Salli, Ilmari, 1965. Kallioperäkarttojen selitys, lehdet 2432 ja 2434, Pyhäjoki ja Vihanti. 

Suomen geologinen kartta 1 : 100 000. 

Salli, Ilmari, 1983. KaiIioperakartan selitys, lehti 33 14, Pielavesi. Surnmary : Explanation to 

the map of rocks. Geological Map of Finland 1 : 100 000.

Salmi, M., 1985. Studies of groundwater fow conditions in crystalline bedrock in Southern 

Finland and its significance to the final disposal of nudear waste. Geological Survey 

of Finland, Nuclear Waste Dispsal Researc h, Report 42. Geologian tutkimuskeskus. 

98 s. 2 liit. 

Sheppard, S.M.F., 1986. Characterization and Isotopic Variations in Natural Waters. In: 

Stable Isotopes in High Temperature Gwlogical Processes, ed. by J.W. Valley, H.P. 

Taylor Ir. and J.R. O'Neil. Reviews in Mineralogy 16, 165 - 183. 

Sherwood Lollar, B., Frape,S.K., Drimmie, R., Fritz, P., Weise, S.M., Macko, S.A., 

Welhan, J.A., Blomqvist, R. and Lahermo, P.W., 1989. Deep gases and brines of 

the Canadian and Fennoscandian Shields - A testing ground for the theory of abiotic 

methane generation. Proceedings of the Sixth International Symposium on Water- 

Rwk Interaction, Malvern m), 1989, (toirn. D.L. Miles). A.A.Eaikema, 

Rotterdam, Brooldield, 617 - 620. 

Simonen, Ahti, 1965. IMap ofl Pre-Quaternary rocks, sheet 3024, Karhula. Geological Map 

of Finland 1 : 100 000. 

Simonen, Ahti, 1980. The Precambrian in Finland. Gwl. Surv. Finland, Bull. 304. 58 p. 

Sipilä, Esko, 1983. Ylivieskan Perkkiönperän kairareiän R-3 13 geologinen kairau sraportti. 

Geologinen tutkimuslaitos. 18 s. 

Stenberg, Aarre, 198 1. Nmrmarkun Hyvelän kairareiin PIHy-43 geologinen kaitausraportti. 


Sknberg, A. & Häkii, T.A., 1985. The Hyvelä nickel - wpper occurence. Geol. Surv. 

Finland, Bull. 333, 287 - 293. 

Streckeisen, A., 1976. To each plutonic rock its proper name. Earth Science Review 12, 1 - 

33. 

Taipale, Kalle, 1982. Kuhmon arkeeinen vihreäkivi-granitoidialue . Osa 1, Tipasjämi - 

Hietajäni. Raportti 4. Arkeeisten alueiden malrniprojekti. Oulun yliopisto, 143 s. 

Taylor, H.P., 1967. Oxygen isotope studies of hydrothermal mineral deposits. In: 

Geoc hemistry of h ydrothermal ore depsits, (toim . H . L. Banies) . Holt, Rinehard t and 

Winston Inc, New York. 

Tyrväinen, Aimo, 1980. Kallioperäkartta, lehti 37 14, Sattanen . Suomen geologinen kartta, 

1:lOo 000. 

Tyrväinen, Aimo, 1983. Kallioperäkarttojen selitykset, lehdet 3713 ja 3714. Sodankylän ja 

Sat tasen kartta-alueiden kalliopefi. Summary : Pre-Quatemq rocks of Sodankylä and 

Sattanen map-sheet areas. Geological Map of Finland 1: 100 0. 

Vartiainen, H., 1970. Schist belt of Tipasjäwi in the parish of Sotkamo, Finland. Buii. Geul. 

Soc. Finland 42, 13 - 22. 

Vartiainen, H. , 1975. Soklin kairareiän R349 geologinen reikäraportti. Kemira Oy. 9 s . 

Vartiainen, H. & Woolley, A.R., 1974. The age of Sokli carbonatite, Finland, and some 

relationships to the North Atlantic alIcaiine igneous provincc. Bull. Geol. Sw . Finland 

46, 81 -91. 

Vartiainen, Heikki & Wmlley , Alan R., 1976. The peirography , rnineralogy and chemistry 

of the fenites of the Sokli carbonatite intrusion, Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 

280. 87 s. 

Vartiainen, Heikki, 1980. The petrograph y , mineralog y and petrochemistry of the SokIi 

carbonatite massif, northern Finland. Geol. Surv. Finland, Bull. 313. 126 s.

LIITE 1

TAULUKKO 2. Tutkittqjen kaiuareikien pehjavesityypit kivi4jiympiiristön mukaan esitetty&. 

Paikka Näytteen- Pohjavesi- Kokonaissuola- Sähkön- Pohjavesi- Kivilaji- 

ottoväli kerrokset pitoisuus johtavuus tyyppi ympäristö 

(ml (ml 6311) (mS/m) 

Happamat - intemediiriset syväkivet 

Elimäki, 0-403 0- 

Koskisto 350-403 

Kolari, 0-545 0-545 

Hannukainen 

R-162 

Kolari, 0-566 0-566 

Hannukainen 

R-197 

Kolari, 0-648 0-648 

Hannukainen 

R-198 

Migmatiitit, graniitti- ja kiiiiegneissit 

Espoo, 0-253 0- 

Otaniemi 150-253 

Pyhäjärvi, 0-305 0-305 

Kettupera 

PYS-20 

Pyhäjärvi, 0-895 0- 

Kettupera 600- 

PYS-35 730- 

860-895 

Pyhäjärvi, 0-348 0-160 

Lippikylä 174-235 

PYS-47 245-348 

Pyhäsalmen 667-709 667-709 

kaivos 

R-806 

Pyhäsalmen 660,715 660,715 

kaivos, 

ruhjevyöhyke 

Ruukki, 0-3 15 0-130 

Relletti 150-3 15 

Pv-11 

Vammala, 0-368 0- 

Suvitie 300-368 

VMIST-24 

Vianti, 0-73 1 0-73 1 

Suksikangas 

R-1732 

0,27- 55- Ca-Na-ClS0,-HCO, Rapakivigraniitti 

-2,46 -490 Na-Ca-C1 

1,30-2,50 120-200 CaSO, Monzoniitti, 

dioriitti, 

karsi 

0,63-2,45 66-285 CaSO, Monzoniitti, 

dioriitti, 

karsi 

1,s-2,65 146-274 CaSO, Monzoniitti, 

dioriitti, 

karsi 

Na-Ca-HCO, Migmatiitti 

Na-Ca-Cl 

Na-Ca-HCO, Kiillegneissi, 

serisiitti- 

kvartsiitti 

Ca-Na-Mg-HCO, Graniittigneissi, 

Ca-Na-C1-HCO, leptiitti, kordieriitti- 

Ca-NaS0,-Cl antofj4liittikivi, 

Ca-Na-C1 amfiboliitti 

Na-Ca-HC03S0,-(Cl) Emäksinen ja hapan 

Na-Ca-S0,-Cl-(HCO,) wlkaniitti 

Ca-Na-Cl-SO, kiillegneissi, 

serisiittikvartsiitti 

Ca-NaS04-C1 Amfiboliitti, 

Ca-Cl-SO, leptiitti, 

kiillegneissi 

Ca-Na-S0,-HCO, Amfiboliitti, 

leptiitti, 

kiillegneissi 

Na-HC0,-(Cl) Kiillegneissi, 

Na-Ca-Cl kiilleliuske 

Na-Ca-HCO, Migmatiitti 

Na-Ca-HC0,-Cl 

Kiillegneissi, 

graniitti

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?