The objective of this work was to describe the lithology and structures of the Jaakonlampi area of the Siilinjärvi alkali complex, eastern Finland. The research area is located directly north of the currently mined Särkijärvi open pit of the Siilinjärvi apatite mine. A drilling project to increase the knowledge on the phosphorus-bearing mineralization in the Jaakonlampi area was commenced in 2014. The defined lithological units and structural model were based on field observations and Yara Siilinjärvi Mine’s geological database and employed in resource estimation on the Jaakonlampi area. The Jaakonlampi area consists of carbonatite, silicocarbonatite, carbonate-glimmerite and glimmerite, with fenite xenolith-bearing margins in contact with metasomatically produced fenite halo. A regional NE-SW-trending shear zone affects the northern part of the Jaakonlampi area. The alkali complex is cut by Svecofennian mafic and intermediate dikes, with varying age and composition. A previously unknown felsic pegmatitic dike was identified from the northwest part of the Jaakonlampi area. Four deformation phases were identified in the study area. The use of structural geology gives the ore evaluation process a better control over the calculation parameters in different areas, as all the lithological domains are affected by regional and local faulting and shearing.

Tämä opinnäytetyö kuvaa Suomen glasigeenisiä maaperämuodostumia, ja niiden syntyolosuhteita. Esimerkkialueena ja esimerkkeinä on käytetty pääasiassa Koillismaan ja eteläisen Lapin alueilla Veiksel-jäätiköitymisen aikaan syntyneitä muodostumia. Ne edustavat hyvin vastaavia muodostumia koko Suomessa. Tarkastellulla alueella on runsaasti kaikkien Veiksel-jäätiköitymis- ja peräytymisvaiheiden tuloksena syntyneitä maaperämuodostumia, joita edustavat mm. alueen drumliinikentät ja kumpumoreenijonot, sekä Pudasjärveltä Hossaan ulottuva jäätikkökielekkeiden saumavyöhyke, jossa on runsaasti glasifluviaalisesta aineksesta koostuvia harju- ja kumpumuodostumia. Alueen moreenistratigrafia kuvastaa hyvin Veiksel-aikaisen jäätikön dynamiikkaa ja sitä tukevat alueella havaitut muodostumien morfologiset suuntaukset, sekä virtauskielekkeiden uurresuunnat. Post- ja periglasiaalisten prosessien tuloksena syntyneet routa-, tuuli- ja aaltomuodostumat, sekä glasigeeniset meri- ja järvisedimentit on rajattu tarkemman tarkastelun ulkopuolelle, koska post- ja periglasiaaliset prosessit eivät ole vaatineet jäätikön välitöntä vaikutusta, eivätkä siten tässä yhteydessä katsota olevan glasigeenisiä.

Suomen talousvesien vedenotossa suositaan pohjavettä. Pohjaveden runsaan ja alati kasvavan käytön vuoksi on tärkeää tuntea pohjavesien muodostumiseen ja veden laatuun vaikuttavia maaperän ominaisuuksia. Tässä työssä esitellään yleisesti käytettyjä malleja, joilla veden ja pohjaveden liikettä maaperässä kuvataan. Lisäksi käydään läpi maapallon veden kiertokulkua, sillä on hyvä ymmärtää, mistä maaperään suotautuva vesi on peräisin ja mitkä tekijät, kuten sadanta ja haihdunta, vaikuttavat sen määrään ja määrän heittelyyn. Akviferityypeistä esitellään ensin yleisellä tasolla vapaapintaisen ja salpautuneen akviferin ominaisuuksia. Sitten esitellään esimerkinomaisesti Säkylänharju-Virttaankankaan akviferialuetta, jota luonnehtii jäätikkövirtausten väliin kerrostunut hyvin vettä johtava harjuydin ja lieveosien vettä salpaavat hienorakeiset kerrostumat. Toinen esimerkkinä esitelty alue on Kurikassa sijaitseva Kuusistonloukon pohjavesialue. Kurikan akviferialueen arteesisen pohjaveden alueelta kerätyn näytesarjan maakerroksista määritellään vettä todennäköisesti salpaavat kerrokset määrittämällä näytteille vedenläpäisevyydet. Pohjaveden laatuun vaikuttavista tekijöistä nostetaan esille geologisia ja hydrologisia tekijöitä. Maaperän ominaisuuksista mineraalikoostumus vaikuttaa dramaattisesti veden happamoitumisherkkyyteen. Raekoostumus vaikuttaa paitsi haitta-aineiden suodattumiseen myös siihen, kuinka paljon suoloja liukenee maaperästä pohjaveteen.

Outokummun kuparimalmi löydettiin Otto Trüstedtin toimesta siirtolohkaretutkimuksissa 1900-luvun alussa. Tutkimukset aloitettiin sen jälkeen, kun oli löydetty noin viiden kuutiometrin kokoinen kuparimalmilohkare jokiruoppausten yhteydessä. Malmi paikannettiin Kuopion ja Joensuun välille noin 50 km:n päähän lohkareen löytöpaikasta. Muodostuma asettuu arkeeisen ja proterotsooisen kallioperän väliselle sutuurivyöhykkeelle. Outokummun alueen stratigrafia pohjautuu osin alueella tehtyistä kairauksista ja heijastusseismisistä kokeista saatuun tietoon. Syvän kairareiän poraaminen eli Outokumpu Deep Drilling Project sisällytettiin osaksi Venäjän ja Suomen valtioiden välisten kauppavelkojen sovittelua. Tästä seurauksena GTK pystyi palkkaamaan venäläiset NEDRA G.N.N.P. ja Machinoexport S.E. -yhtiöt vastaamaan kairauksista. Kairaustyö toteutettiin tarkoituksena selvittää Outokummun alueella aiemmin tehtyjen, seismisistä heijastuksista saatujen tulosten geologista luonnetta. Tärkeimmät heijastavat kohteet sijaitsivat 2–2,5 km:n syvyydellä. Kairareikä ulottuu kokonaisuudessaan 2516 metrin syvyydelle, josta ylimmät kaksi kilometriä ovat pääasiassa kiilleliusketta. Kiilleliuske voidaan jakaa ylempään ja alempaan ryhmään, joiden välille asettuu Outokummulle erikoislaatuinen ofioliittinen yksikkö, jota puolestaan ympäröi mustaliuske. Paikoittain kiilleliuskeen seassa esiintyy myös kloriitti-serisiittiliusketta sekä biotiittigneissiä. Pohjimmaisena kairasydämessä yli kahden kilometrin syvyydelle mentäessä kivi vaihtuu pegmatoidiryhmäksi koostuen pääasiassa pegmatiittigraniitista. Outokummun malmin syntymalliksi Peltonen et al. (2008) ehdottavat kolmivaiheista prosessia, jonka alussa kuparimalmi muodostuu merellisessä ympäristössä. Tämän jälkeen yhtäaikaisesti tektonisen kuljetuksen aikana nikkeli sekoittuu kuparin kanssa voimakkaassa karbonaatio-silisifikaatiossa muodostaen Outokumpu-tyyppisen Cu-Co-Zn-Ni-Ag-Au-sulfidimuodostuman aikavälillä 1,95–1,88 miljardia vuotta sitten.

Ylivieskan gabroperidotiitti-intruusio sijaitsee Kotalahden nikkelivyöhykkeellä Keski-Pohjanmaalla, noin viiden kilometrin päässä Ylivieskan kirkonkylästä. Intruusio koostuu pääosin kerroksellisesta gabrosta, mutta pitää sisällään myös kuppimaisen peridotiitti-intruusion sekä muita mafis-ultramafisia kivilajeja. Tutkielman tarkoituksena oli tutustua Ylivieskan intruusion gabro-osan petrografiaan Pyhäsalmi Mine Oy:ltä saatujen näytteiden avulla sekä tarkastella intruusiota osana synorogeenista mafis-ultramafista magmatismiä. Intruusio on tutkielman tulosten mukaan tyypillinen svekofenninen mafis-ultramafinen intruusio vastaten genetiikaltaan, petrografialtaan sekä mineralogialtaan muita svekofennisiä Ni-Cu esiintymiä sekä Kotalahti-tyypin intruusioita. Polarisaatio- ja malmimikroskoopilla sekä röntgenmikroanalysaattorilla suoritettujen tutkimusten tuloksien perusteella Ylivieskan gabron kerroksellisesta osasta olevat näytteet koostuivat oliviinigabronoriitista, gabronoriitista sekä noriitista. Yhdessä näytteessä esiintyi Ylivieskan intruusiolle tyypillistä kumulusplagioklaasia. Pyrokseenin muuttumista amfiboleiksi oli havaittavissa kahdessa näytteessä. Molemmat näytteistä olivat myös mineralisoituneita sisältäen pääosin magneettikiisua, pentlandiittia, rikkikiisua sekä kuparikiisua. Ylivieskan gabroperidotiitti-intruusiossa riittää paljon tutkittavaa myös jatkossa. Eri magmatyyppien ikiä ja keskinäisiä leikkaussuhteita ei ole pystytty arvioimaan luotettavasti. Gabron ja peridotiittimuodostuman väliset suhteet vaativat lisäksi vielä varmistamista. Mahdollisesti kontaminoituneet pyrokseniitit sekä primitiivisemmän tyypin peridotiitit ovat uusimman tutkimustiedon perusteella malminetsinnällisesti mielenkiintoisimpia jatkotutkimuskohteita. Jotta malmipotentiaalisemmat alueet voitaisiin rajata tarkemmin, täytyisi eri magmatyyppien erot tunnistaa paremmin.

Rikastushiekka-allas on malminrikastuksessa syntyvän jätteen eli rikastushiekan läjitysalue ja loppusijoituspaikka. Altaat perustuvat ympäristön ja yleisen turvallisuuden huomioon ottamiselle, sillä rikastushiekka-altaisiin sijoitettava aines voi olla merkittäväkin haitta ympäristön eri osille, kuten pohjavedelle ja sitä kautta myös ihmisille. Jätteistä syntyvä uhka perustuu niissä oleviin haitta-aineisiin ja niiden käyttäytymiseen ympäristössä. Suurimman riskitekijän aiheuttaa kuitenkin rikastushiekoissa olevat herkästi hapen vaikutuksesta rapautuvat sulfidimineraalit, jotka rapautuessaan voivat tuottaa happamia valumavesiä. Rautuvaaran rikastushiekka-altaan pintaosan rapautumista tutkittiin osana Biopeitto-projektia.

Rantojen monimuotoisuus johtuu rantaa muovaavista eroosiotekijöistä, joista tärkeimpiä ovat tuulten ohjaama aaltoenergia, rannan läheisyyden pintavirtaukset sekä vuorovesikanavat. Rantoja voidaan luokitella niiden sijaintiin mantereeseen nähden, sekä eri ominaisuuksien, kuten rannan sedimenttimateriaalin ja muodon perusteella. Rantakerrostumat ovat rannan prosessien tuloksia, ja niihin kuuluvat myös veden alla olevien rantavyöhykkeiden kerrostumat. Kerrostumien sedimenttikoostumukset vaihtelevat eri osissa rantaa riippuen aaltojen energiatasoista ja rannan kaltevuudesta. Myös vallitseva sää vaikuttaa aaltojen toimintaan, sillä esimerkiksi myrskyisellä säällä aallot kuljettavat usein sedimenttejä tavallista kauemmaksi mantereelle. Rannan maa-aineskerrokset muodostavat fasiessekvenssejä, jotka ovat pystysuuntaisia eli vertikaalisia leikkauksia rannan kerrosrakenteesta. Rantojen vertikaalileikkausten koostumukset ja muoto vaihtelevat riippuen rannalla vallitsevista rannalle sedimenttimateriaalia tuovista eroosiotekijöistä ja siitä, onko merenpinta korkealla eli transgressiivisessa tilassa, vai taantumatilassa eli regressiossa.

Pyhäsalmi mine is located in central Finland, at the eastern side of the Pyhäjärvi lake. The Pyhäsalmi deposit is polymetallic Zn-Cu VMS ore body with total reserve, mined and yet to be mined, of 58.3 Mt @ Cu 0.9 %, Zn 2.4 %, S 37.8 %, Au 0.4 g/t and Ag 14 g/t. At the end of 2013, 51 Mt of ore has been mined. The mine will be in operation until August of 2019. The Pyhäsalmi deposit is hosted in a felsic-dominated bimodal Proterozoic succession. Local hydrothermal alteration is composed of sericite-quartz alteration, and intensifies when it is in close proximity with the upper ore body. The deep ore body is thrusted into unaltered metamorphosed hangingwall volcanic rock, thus separated from the alteration zone. The Pyhäsalmi district and deposit has been subjected to four different tectonic phases (D1–D4) and intrusions accompanied by them. These tectonic processes have thrusted the deposit in upright position from the original position. Basic theory of VMS formation processes can be used for modeling Pyhäsalmi deposit formation process, which in turn can benefit massive sulfide exploration.

Lumivyöryt ovat jyrkillä rinteillä esiintyviä, pääasiassa lunta kuljettavia massaliikuntoja, jotka voivat kuitenkin kuljettaa lumimassan seassa myös debristä kuten kiviä ja orgaanista ainesta. Lumivyöryt voidaan luokitella irto- ja laattalumivyöryihin. Irtolumivyöryt ovat pistemäisestä lähteestä irtoavia ja alaspäin kasvavia lumivyöryjä. Laattalumivyöryissä lumipeitteestä irtoaa yhtenäinen laatta, kun siihen kohdistuva leikkausjännitys ylittää lumikerroksen leikkauslujuuden. Lumivyöryt kykenevät sekä erodoimaan maanpintaa että kerrostamaan kuljettamaansa ainesta erilaisiksi maaperämuodoiksi. Lumivyöryt aiheuttavat maanpinnan eroosiota edetessään lumettoman maanpinnan päällä tai lumivyörymassojen käsittäessä koko lumipeitteen. Tärkeimmät eroosiomekanismit ovat rakeiden törmäykset ja abraasio. Tiheästä aineksesta koostuvilla lumivyöryillä, kuten vesipitoisilla lumivyöryillä, on korkea eroosiopotentiaali. Lumivyöryjen aiheuttaman eroosion nopeus vaihtelee keskimäärin välillä 0–0,5 millimetriä vuodessa. Eroosiomuodoista, joita lumivyöryt synnyttävät, suurimpia ovat lumivyörykraatterit (engl. impact craters, impact pits), jotka ovat halkaisijaltaan 20–100 metriä, ja syvyydeltään 1–5 metriä olevia kraattereita, joiden distaalipuolella on usein puolikaaren muotoinen valli (engl. impact mound). Lineaarisia lumivyöryjen synnyttämiä eroosiomuotoja ovat lumivyörykourut (engl. avalanche chutes, avalanche furrows) ja laahausjäljet. Lumivyörykourut ovat muutamia metrejä leveitä ja 1–3 metriä syviä U-muotoisia uria. Näissä kouruissa ja lumivyöryuralla yleisesti voi esiintyä erisuuruisia lumivyöryn kuljettamien klastien maanpintaan synnyttämiä laahausjälkiä. Lumivyöryjen kuljettaman debriksen määrä vaihtelee hyvin suuresti. Lumivyöryjen kerrostamat sedimentit ovat lajittumattomia ja niiden kivet eivät ole suuntautuneita. Sedimenttien kerrostuminen siten, että perusmassa eli lumi sulaa muun aineksen ympäriltä aiheuttaa muun muassa klastien kerrostumista toistensa varaan, epävakaisiinkin asentoihin, ja pienten rakeiden sekä orgaanisen aineksen kerrostumista suurempien kivien ja lohkareiden päälle. Lumivyöryt kerrostavat pysähtymisvyöhykkeelleen pitkittäisiä, alaspäin leveneviä lumivyörykeiloja (engl. avalanche boulder tongues). Yleisesti satoja metrejä pitkät ja kymmenistä satoihin metriä leveät keilat koostuvat sorasta ja sitä karkeammista rakeista. Lumivyöryuralla esiintyy suurten lohkareiden distaalipuolella katvevalleja (engl. debris shadow, debris tail), jotka ovat pituudeltaan 10–15 metriä ja korkeudeltaan 0–1 metriä, ja jotka voivat olla alkuperältään sekä eroosion että kerrostumisen tulosta. Pienempiä pitkittäisiä kerrostumismuotoja ovat ruoteet (engl. ribs) ja reunavallit (engl. levées). Poikittaisia lumivyöryjen kerrostamia maaperämuotoja ovat törmäysharjanteet (engl. impact ramparts) ja pronival-muodostumat (engl. pronival ramparts, protalus ramparts). Törmäysharjanteet muodostuvat, kun lumivyöry törmää jokiuomaan singoten ja kerrostaen ainesta uoman distaalipuolelle poikittaiseksi harjanteeksi. Pronival-muodostumat ovat yleensä pysähtymisvyöhykkeellä esiintyviä matalia ja poikittaisia muodostamia, joita voivat synnyttää lumivyöryt, mutta myös muun muassa kivivyöryt ja solifluktio.

Happamia sulfaattimaita edeltäneet sulfiittimaat ovat muodostuneet muinaisen Litorinameren alueelle noin 4000–8000 vuotta sitten. Maaperän hapettuessa sulfiittimaista muodostuu monimutkaisten kemiallisten reaktioiden seurauksena sulfaattimaita, joista alhaisen pH:n vuoksi lähtevät alkuaineet liikkeelle kuormittaen erityisesti vesistöjä. Happamat sulfaattimaat ovat yleinen ilmiö Suomen rannikkoseudulla ja erityisesti Pohjanmaan alueella. Ihmisen toiminta, esimerkiksi maanviljely, metsätalous ja kaivostoiminta, lisäävät happamuuden aikaan saamaa kuormitusta, minkä vuoksi ympäristöhaittoja on pyrittävä ehkäisemään erilaisilla menetelmillä.