Koillismaan geologinen mysteeri on ratkeamassa
14.12.2020 13.21
”Tähän mennessä yli 1,5 kilometriä kairasydännäytettä on noussut maan pinnalle”, kertoo projektipäällikkö Aleksi Salo.
Koillismaan syväreikä -projektin kairauksessa saavutettiin 1500 metrin syvyys 1.12.2020. Juuri ennen tätä syvyyttä kivilaji vaihtui punertavasta varsin yleisestä graniitista tummaan, vihertävään syväkiveen. Kairasydännäytteen kivilaji edustaa todennäköisesti painovoimapoikkeaman aiheuttajaa, joka on askarruttanut tutkijoita kymmeniä vuosia.
Kallioperän syvissä osissa sijaitseva, noin 60 km pituinen painovoima poikkeama on askarruttanut geologeja vuosikymmeniä. Fyysisiä näytteitä syvällä olevasta kohteesta ei ole ollut, joten kohteen tulkinta on perustunut erilaisiin geofysiikan mittauksiin ja mallinnuksiin.
Koillismaan syväreikä -projektissa on nyt saatu kairasydännäytettä tästä mystisestä kohteesta.
Kallioperän uumenista kairattu näytemateriaali osoittautui magnesiumrikkaaksi ultramafiseksi kiveksi, peridotiitiksi.
”Erityiseksi löydön tekee se, että kerätty näytemateriaali on yksi kadonnut pala Suomen kallioperän palapelissä” kertoo erikoistutkija Jukka Konnunaho GTK:sta.
Kairauksessa esiin tullut kivilaji saattaa edustaa samoja geologisia yksiköitä kuin Näränkävaaran ja Syötteen alueen kivet. Kiintoisaksi asian tekee se, että samanlaisten kivilajien tiedetään sisältävän platinaryhmän alkuaineista, nikkelistä ja kuparista sekä kromista, vanadiinista, raudasta ja titaanista rikastuneita malmiesiintymiä.
Samanlaisia peridotiittisia kiviä esiintyy lukuisissa paikoissa ympäri maapalloa ja myös Suomessa. Kysymyksessä ei ole harvinaisuus, mutta geologeille se kertoo paljon geologisista prosesseista ja niihin liittyvistä ilmiöistä. Nämä peridotiittiset kivet ovat syntyneet miljardeja vuosia sitten ja kymmenien kilometrien syvyydeltä maapallon sisäosissa sulaneesta materiaalista. Tuolloin sula kiviaines tunkeutui maankuoreen muodostaen sinne magmasäiliöitä tai purkautui maanpinnalle tai lähelle sitä laavoina tai juonimaisina muodostumina. Nämä tapahtumat ovat osa Suomen geologian muinashistoriaa yli 2000 miljoonan vuoden takaa.
”Olemme todella innoissamme saaduista alustavista tuloksista. Koillismaan syväreikä -projekti on jo nyt todistanut, että nykytekniikalla on mahdollista tutkia myös kallioperän syvempiä osia aivan uudella tavalla”, toteaa erikoistutkija Tuomo Karinen GTK:sta.
Tutkimuksissa seuraavia työvaiheita ovat kairauksen loppuun saattamisen ohella näytemateriaalin tarkempi tutkiminen ja esimerkiksi kivilajin iän määrittäminen sekä kivien koostumuksen määrittäminen analyyttisin menetelmin.
Syväreiän kairaus on haasteellista
”Rikkonainen kallioperä oli haasteellinen ensimmäisen kilometrin aikana” kertoo projektipäällikkö Aleksi Salo GTK:sta.
Raot ja rikkonaiset osat voivat aiheuttaa kairauksessa putkien kiilautumisen tai vesipaineen häviämisen. Vesipaine huuhtoo reiän puhtaaksi kiviaineksesta varmistaen jatkuvan voitelun timanttiterälle ja putkien vapaan pyörimisen. Kolmen kilometrin matkalla putkia kertyy kairakoneen kannateltavaksi yhteensä yli 20 tonnia. Näin syvän tutkimusreiän kairaaminen on ainutlaatuinen projekti maailmanlaajuisesti.
Reikää on kairauksen edetessä stabiloitu sementillä, jotta se säilyisi auki mahdollisimman pitkään jatkotutkimuksia varten ja viimeisen kahden kilometrin kairauksen sujuvuuden takaamiseksi.
Paras kalusto käyttöön
”Vaihdamme Koillismaan syväreikätyömaalle uusimman ja tehokkaimman kairakoneemme, reiän loppuun saattamiseen. Tällä K10 mallin kairakoneella voidaan saavuttaa jopa 3500 metrin kairaussyvyys”, kertoo Arctic Drilling Companyn (ADC) toimitusjohtaja Aleksi Autti.
Euroopassa ei ole aiemmin kairattu näin syvää reikää perinteisellä timanttikairauskalustolla. Koneen kaikki komponentit on suunniteltu huomattavasti keskimääräistä kairakonetta vahvemmaksi. K10 mallin kairakoneessa on käytetty uuden teknologian pienempipäästöistä dieseltekniikkaa. Myös sisätilat on suunniteltu ergonomisempaan ja turvallisempaan työn toteuttamiseen. Kairausteknologian kehittyminen mahdollistaa entistä syvemmät tutkimukset pienemmällä hiilijalanjäljellä.
ADC on aiemmin kairannut 1714 metrin syvyisen reiän. Joka metri tämän syvyyden jälkeen on askel tuntemattomaan.
”Ennätykset on tehty rikottaviksi ja uusia ratkaisuja on kokeiltava” toteaa yksikön päällikkö Pasi Heino GTK:sta.
”Tässä toteutetaan merkittävää pioneerityötä ja osoitetaan Suomalaisen osaamisen voima”, vahvistaa Autti.
Monipuolista tutkimusta
”Geologinen tutkimus on pitkäjänteistä, monitieteellistä työtä ja edellyttää uteliasta mieltä sekä rohkeutta. Koillismaan syväreikä -projektin saavutus osoittaa myös, että yhteistyössä on voimaa”, toteaa GTK:n Operatiivinen johtaja Olli Breilin.
Syväreikä tarjoaa monipuolisen kansainvälisesti merkittävän tutkimus- ja kehitysympäristön geoenergian, geofysiikan menetelmien, kallion rakennettavuuden ja mineraalisysteemien tutkimukseen. Ennen kaikkea se tuo uutta tietoa Suomen ja sitä kautta Fennoskandian kilpialueen geologiasta.
”Monitieteellinen lähestymistapa syviin kallioperätutkimuksiin tarjoaa mahdollisuuden kumppaneillemme osoittaa ja kehittää tutkimusteknologiaa ja osaamista tässä uudessa testiympäristössä”, Breilin jatkaa.
Koillismaan syväreikä -projektissa aloitettiin syyskuussa 2020 kairaamaan jopa kolmen kilometrin syvyyteen ulottuva tutkimusreikä. Kairaus kestää ainakin vuoden 2021 maaliskuuhun saakka. Tällä hetkellä 1500 metrin syvyydessä etenevä timanttikaira rouskuttaa kallioperää parhaimmillaan 45 metriä vuorokaudessa, mutta kairaus hidastuu jatkuvasti syvemmälle mentäessä.
