Geofysikaalisia tutkimuksia Haukiputaan Kellonkankaan pohjavesialueella

• Main Author: Nevalainen, J. (Jouni)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2013
• Subjects: Geophysics
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201312041963; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201312041963

Tämän pro gradu -tutkielman aiheena on geofysikaaliset tutkimukset Haukiputaan Kellonkankaan pohjavesialueella. Kohteena oleva Kellonkankaan pohjavesialue sijaitsee Muhos-muodostumaksi kutsutun sedimenttimuodostuman päällä. Tutkimusten tarkoituksena on kartoittaa muodostuman kallionpinnan topografiset vaihtelut sekä määrittää muodostuman päällä olevan maaperän rakennetta. Geofysikaaliset maastomittaukset tehtiin vuoden 2011 kesän ja syksyn aikana ja kallionpinnan kartoituksen päämenetelmänä oli painovoimahavaintojen avulla tehtävä maankamaran mallinnus. Apuna käytettiin maatutkaluotausta sekä seismistä taittumisluotausta. Varsinkin maatutkaluotaus antoi arvokasta tietoa sekä kallionpinnan syvyydestä ja sen muodoista että maaperän rakenteesta. Tutkimusalueelta oli käytettävissä huomattava määrä maaperäkairauksia, joilla oli saatu tarkkaa tietoa maaperän rakenteesta. Lisäksi tutkimusalueen läheltä on kolme aiempaa kallionpintaan yltänyttä maaperäkairausta. Niiden perusteella kallionpinta on lähes 90 metrin syvyydellä maanpinnasta noin kilometrin päässä alueen länsireunasta. Maatutkaluotauksella kallionpinta pystyttiin paikantamaan hyvin tutkimusalueen itäosasta ja tätä tietoa käytettiin apuna painovoima-aineiston mallinnuksessa a priori -ennakkotietona. Maatutkaluotauksella paikannettiin maaperästä useita moreeni- ja hiekkakerrostumia sekä viime jääkauden jälkeen muodostuneita glasifluviaalisia kanavia, jotka ovat täyttyneet erittäin hienojakoisella hiekalla. Seismisellä taittumisluotauksella saatiin kallionpinnan syvyys selville myös tutkimusalueen länsiosassa, missä maatutkaluotauksen syvyysulottuvuus ei ollut riittävä kallionpinnan havaitsemiseen. Painovoimamittausten havaintopisteet kattoivat koko tutkimusalueen ja pääasiallinen kartoitustapa oli tehdä havaintoja tiheästi linjoilla ja linjojen välissä hajapistein. Kallionpinta kuvattiin painovoima-aineiston inversion avulla käyttämällä kaksikerroksista elementtimallia. Mallin ylempi kerros kuvasi irtomaakerroksen paksuutta ja alempi kerros Muhos-muodostumaa. Malli osoittautui hyväksi Kellonkankaan tutkimusalueella, jossa pääasiassa hiekasta ja moreenista koostuva irtomaakerros on tiheysarvoltaan melko samanlaista koko tutkimusalueella. Tutkimusalueen välittömässä läheisyydessä olevia, Muhos-muodostuman ja ympäröivien kivilajien kalliokontakteista muodostuva epäsymmetrinen alueellinen painovoima-anomalia tuotti vaikeuksia mallinnusvaiheessa. Tästä huolimatta kallionpinnan topografia saatiin selvitettyä ja mallin geologinen mielekkyys on hyvä. Kallionpinnan topografiassa havaittiin luode–kaakko-suuntainen ”jyrkänne”, jonka lounaspuolella kallionpinnan syvyys vaihtelee 50 metristä jopa 80 metriin maanpinnasta. Jyrkänteen koillispuolella kallionpinnan syvyys maanpinnasta vaihtelee 15–25 m välillä. Painovoima-aineiston mallinnuksella saatu kallionpinnan syvyys maanpinnasta tutkimusalueen länsiosassa sopii hyvin yhteen kahden kallioon asti yltäneen maaperäkairauksen havaintoja.