JultikaUniversity of Oulu repository

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan Ilomantsin Koidanvaaran mafisen intruusion mineralogiaa, rakennetta, geokemiaa ja sen syntyyn vaikuttaneita petrogeneettisiä prosesseja. Lisäksi osana tutkimusta arvioidaan lyhyesti Koidanvaaran intruusion teollista potentiaalia. Tutkimuksen aineistona oli 56 kallioperähavaintoa, 414 metriä kairasydänaineistoa, 45 ohuthiettä, 106 mikroanalyysiä ja 5 kokokivianalyysiä. Menetelminä käytettiin kenttähavaintoja, ohuthietutkimuksia, mikroanalyysejä mineraaleista ja kokokivianalyysejä kivistä. Lisäksi osana tutkimusaineistoa oli GTK:lta saatu U-Pb-ikämääritys intruusion zirkonista ja aeromagneettinen matalalentokartta tutkimusalueelta. Koidanvaaran mafinen intruusio sijaitsee Ilomantsin kunnan koillisosassa Suomen ja Venäjän välisen valtakunnanrajan tuntumassa. Se on intrudoitunut Ilomantsin arkeeisen pohjakompleksin granitoideihin. Magneettisella matalalentokartalla intruusio erottuu positiivisena anomaliana. Tutkimusalueella intruusion pituus on 10 km, leveys 0.5–1.5 km ja pinta-ala maanpintaleikkauksessa n. 9 km². Intruusio jatkuu valtakunnanrajan yli ja on seurattavissa aeromagneettisella kartalla 50 km:n matkalla NW-suuntaisena, lineaarisena anomaliana, jolla on en echelon -rakenne. Suomen puolella sijaitseva osa edustaa siten vain pientä osaa suuremmasta intruusiosta. Maastohavaintojen ja ohuthietutkimuksen perusteella intruusio koostuu afyyrisestä diabaasista, jolla on kerroksellinen rakenne. Kerroksellisuus on subhorisontaalista, ja sitä muodostavat massiiviset, raekooltaan ja tekstuureiltaan erotettavat kerrosyksiköt. Kontakti sivukiveen ei ole paljastunut, mutta juoni on reunavyöhykkeiltään hienorakeinen ja siinä on intergranulaarinen tekstuuri. Diabaasin raekoko kasvaa suhteellisen tasaisesti kontaktista juonen ytimeen päin. Juonen keskiosissa diabaasi on pieni-keskirakeista ja sisältää liistakkeista plagioklaasia ja pyrokseenia, jotka ovat suuntautuneita magmaattisen laminaation tasoon. Juonen ytimessä tekstuuri muuttuu keski-karkearakeiseksi, subofiittiseksi tai ofiittiseksi. Paikoin homogeenisten kerrosten sisäosissa esiintyy ohuita mafisista silikaateista koostuvia kerrosraitoja, diabaasiautoliittejä ja karkeita, gabromaisia erkaumia. Mikroanalyysien perusteella diabaasi koostuu primääristi plagioklaasista (oligoklaasi-labradoriitti), klinopyrokseenista (augiitti-pigeoniitti), Fe-Ti-oksideista (magnetiitti + ilmeniitti) ja granofyyrisestä kvartsin ja kalimaasälvän massasta. Lisäksi kivissä on vaihtelevasti subsolidusreaktioissa kehittynyttä amfibolia ja fayaliittia. Magmaattisen kiteytymisen jälkeen diabaasi on metamorfoitunut amfiboliittifasieksen olosuhteissa, todennäköisesti Svekofennisen orogenian aikana. Hydroterminen metamorfoosi ei ole vaikuttanut diabaasissa läpikotaisesti vaan muuttuneet osat esiintyvät terävästi rajautuneina vyöhykkeinä diabaasin heikkousrakenteissa. Deformaation merkkejä on tavallisesti vähän. Diabaasilla on subalkalinen, Fe-tholeiittinen koostumus ja korkeat LILE-, LREE-, HFSE-, TiO₂- (ka. 2.7 p.-%) ja Fe₂O₃tot-pitoisuudet (ka. 18 p.-%) ja La/LuN-suhde (2.7). Lisäksi diabaasia karakterisoivat erittäin pieni Mg-luku (26–36) sekä alhaiset Cr- ja Ni-pitoisuudet, joiden perusteella diabaasimagma on ollut pitkälle differentoitunut ennen intrudoitumista. Tektonisissa luokitteludiagrammeissa diabaasilla on vallitsevasti laattojen sisäisille basalteille tyypillinen geokemiallinen luonne. Lisäksi Koidanvaaran diabaasi jakaa mantereisille laakiobasalteille ja mafisille juoniparveille tyypillisiä geokemiallisia piirteitä. Negatiiviset Nb-Ta-anomaliat primitiiviseen vaippaan normalisoidussa spidergrammissa ja LREE-LILE-rikastuminen viittaavat diabaasimagman kontaminoituneen merkittävästi mantereisen kuoren aineksilla, joko magman kohotessa yläkuoreen tai läpikäydessä fraktioivaa kiteytymistä kuoreen kohonneissa magmasäiliöissä ennen magman intrudoitumista. Vaihtoehtoisesti Koidanvaaran diabaasia karakterisoiva geokemia voi olla kehittynyt arkeeisissa subduktioprosesseissa rikastuneen vaipan lähteen sulamisessa. Koidanvaaran intruusion ikä, 1973 ± 13 miljoonaa vuotta, liittää sen geneettisesti Fennoskandian kilvellä esiintyvään, ~1.98 miljardin vuoden ikäiseen, NW-suuntaiseen mafiseen juoniparveen. Siihen kuuluvia juonia on tunnistettu aikaisemmin Kuhmon arkeeiselta lohkolta ja Pohjois-Karjalan liuskejaksolta. Juoniparven synty liittyy arkeeisen kuoren repeytymiseen ja ekstensioon paleoproterotsooisella aikakaudella. Koidanvaaran diabaasilla on merkittävää teollista potentiaalia luonnonkiviteollisuuden raaka-aineena. Koidanvaaran alueen diabaasi-intruusion kivistä tekee taloudellisesti arvokkaita luonnonkiviä diabaasin syvän musta väri ja tuotantoteknisesti merkittävä eheys.