04/25/2019

Geoblogi: Mustaliuskeiden musta maine

Text:
Kirsti Loukola-Ruskeeniemi, erikoistutkija

Aurinko kimmeltää sinisessä meressä ja tuuli ajaa laineita Bosporin salmeen. Veden pinnan alla on sameaa: vihertävät levät ja bakteerit vajoavat hiljalleen alaspäin. Eloperäistä hiiltä laskeutuu pohjalle saven ja hiekan sekaan. Jos meren pohjalla olisi happea, suurin osa hiilestä ei säilyisi, mutta Mustan meren pohjalla happea ei ole. Pohjalle laskeutuu myös rikkipitoista ainesta, ja lieju haisee mädältä kananmunalta. Kun se aikojen saatossa vajoaa uusien kerrostumien alle, joutuu puristuksiin, korkeampaan lämpötilaan ja paineeseen, se kivettyy. Mustaliuske on syntynyt!

Suomen kuuluisin mustaliuske on Talvivaaran kaivoksen malmikivi. Talvivaaran kaivostoiminta pohjautuu ajatukseen, että malmia on paljon ja sitä on edullista louhia ja rikastaa. Käsiteltävät malmimäärät ovat suuria, mikä altistaa ympäristöhaitoille.

Mustaliuskeissa on vähintään 0,5 % eloperäistä hiiltä. Suomen mustaliuskeet sisältävät keskimäärin enemmän. Olemme luokitelleet sedimenttikiven mustaliuskeeksi, jos siinä on sekä hiiltä että rikkiä yli 1 %. Kainuun-Outokummun alueella ja useissa Lapin kohteissa sekä hiiltä että rikkiä on keskimäärin 7 %.

GTK on kartoittanut Suomen mustaliuske-esiintymät. Geofyysikot Eija Hyvönen, Hilkka Arkimaa, Jouni Lerssi ja Meri-Liisa Airo, geologit Kirsti Loukola-Ruskeeniemi ja Jouko Vanne sekä tutkimusassistentit Satu Vuoriainen ja Jukka Eskelinen ovat selvittäneet niiden sijainnin ja ominaisuudet ja koonneet mustaliusketietokannan, joka on kaikkien käytettävissä GTKn DigiKP-palvelussa (https://gtkdata.gtk.fi/Kalliopera/index.html). Aineisto, tulokset ja työmenetelmät kuvataan GTKn julkaisussa, joka valmistuu loppuvuonna.

Onko mustaliuskeita muualla kuin Suomessa? Juuri ilmestyneessä Earth-Science Reviews -artikkelissa selvitin post doc -tutkijan kanssa muun maailman mustaliuskemalmit ja niiden ympäristövaikutukset. Vertailu pohjaa pitkään kokemukseeni UNESCOn mustaliuskeprojekteissa. Johtopäätös on, että mustaliuskeet ovat ympäristöharmi joka puolella maailmaa. Sekä luontainen rapautuminen että kaivostoiminta aiheuttavat haittoja. Mustaliuskeiden esiintyminen kannattaa huomioida maan käytön suunnittelussa ja kaivon paikkaa arpoessa. Kaivostoiminta pitäisi hoitaa huolella.

Kuva: Mustaliuskeiden ympäristövaikutuksista maailmalla julkaistiin tammikuussa kooste Earth-Science Reviews –sarjassa.

Lisää lukemista:

Arkimaa, H., Hyvönen, E., Lerssi, J., Loukola-Ruskeeniemi, K., Vanne, J., 1999. Compilation of maps of black shales in Finland: applications for exploration and environmental studies. In: Autio, S. (Ed.) Geological Survey of Finland, Current Research 1997–1998. Geological Survey of Finland. Special Paper 27, 111–114.

Arkimaa, H., Hyvönen, E., Lerssi, J., Loukola-Ruskeeniemi, K., Vanne, J., 2000. Proterozoic black shale formations and aeromagnetic anomalies in Finland 1: 1 000 000. Map and database. Geological Survey of Finland, Espoo: Geologian tutkimuskeskus.

Gustavsson, N., Loukola-Ruskeeniemi, K., Tenhola, M., 2012. Evaluation of geochemical background levels around sulfide mines – A new statistical procedure with beanplots. Appl. Geochem. 27, 240–249.

Kousa, A., Loukola-Ruskeeniemi, K., Nikkarinen, M., Havulinna, A. S., Karvonen, M., Moltchanova, E., Sorvari, J., Lehtinen, H., Rossi, E., Ruskeeniemi, T., Backman, B., Mäkelä-Kurtto, R., Kantola, M., Hatakka, T., Savolainen, H., 2011. Evaluation of the relationship between the natural geological environment and certain chronic diseases in Finland. Geological Survey of Finland, Special Paper 49, 247–262, 4 figures and 2 tables.

Loukola-Ruskeeniemi, K., 1992. Geochemistry of Proterozoic metamorphosed black shales in eastern Finland, with implications for exploration and environmental studies. Geological Survey of Finland. Erikoisjulkaisut – Special Publications 9, 86 p.

Loukola-Ruskeeniemi, K., Uutela, A., Tenhola, M., Paukola, T., 1998. Environmental impact of metalliferous black shales at Talvivaara in Finland, with indication of lake acidification 9000 years ago. J. Geochem. Explor. 64, 395–407.

Loukola-Ruskeeniemi, K., Kantola, M., Seppänen, K., Henttonen, P., Kallio, E., Kurki, P., Savolainen, H., 2003. Mercury-bearing black shales and human Hg intake in eastern Finland: impact and mechanisms. Environ. Geol. 43, 283–297.

Loukola-Ruskeeniemi, K., Hyvonen, E., Airo, M.-L., Arkimaa, H., Eskelinen, J., Lerssi, J., Vanne, J., Vuoriainen, S., 2011. Onko Suomessa uusia Talvivaara-tyyppisia malmeja? Geofysikaalisiin ja geokemiallisiin tutkimuksiin perustuva Suomen mustaliuskekartta. Abstract: Evaluation of the ore potential of black shale units in Finland – preliminary results of a geophysical and geochemical study. Geologi 63 (3), 68−79.

Parviainen, A. & Loukola-Ruskeeniemi, K. 2019. Environmental impact of mineralised black shales. Earth-Science Reviews 192, 65-90. (liitteenä)
Parviainen, A., Mäkilä, M., Loukola-Ruskeeniemi, K., 2014. Pre-mining acid rock drainage in the Talvivaara Ni–Cu–Zn–Co deposit (Finland): Natural peat layers as a natural analog to constructed wetlands. J. Geochem. Explor. 143, 84–95.

Kirsti Loukola-Ruskeeniemi

Text: Kirsti Loukola-Ruskeeniemi

Kirsti Loukola-Ruskeeniemi on erikoistutkija GTKn ympäristögeologian yksikössä ja geokemian dosentti Helsingin yliopistossa. Väitöskirjansa hän teki vuonna 1992 Kainuun ja Outokummun mustaliuskeista. Hän toimi 15 vuoden ajan UNESCOn mustaliuskehankkeiden kansainvälisissä johtotehtävissä, veti neljän vuoden ajan Suomen ja Venäjän välistä mustaliuskeyhteistyötä ja osallistui EU-hankkeeseen, jossa tutkittiin Talvivaaran malmin bioliuotusta ja verrattiin Talvivaaran mustaliuskeita Puolan Lubinin kaivoksen mustaliuskeisiin.
Vuosina 2012-2017 hän oli kaivannais- ja metallinjalostusteollisuuden toimialajohtaja työ- ja elinkeinoministeriössä ja vuosina 2008-2012 toimialapäällikkö GTKssa. Sitä ennen hän toimi professorina Teknillisessä korkeakoulussa (Aalto-yliopisto) ja veti siellä Geoympäristötekniikan yksikköä.
Tällä hetkellä suurin osa työajasta kuluu AgriAs-EU-hankkeen tieteellisen koordinaattorin tehtävissä.