Geologian tutkimuskeskus on kartoittanut mustaliuskeiden esiintymisen maanlaajuisesti ensimmäisenä maailmassa
Mustaliuske on rikkiä sisältävä kivilaji, jota esiintyy eri puolilla Suomea. Mustaliuskeet voivat vaikuttaa haitallisesti pintavesien laatuun, mikäli kallion pintaa rikotaan tai mustaliusketta sisältävää maaperää kaivetaan. Tämän vuoksi mustaliuskealueiden tunnistaminen on tärkeää rakentamisessa, metsätalouden kunnostusojituksissa ja muussa maankäytössä. Geologian tutkimuskeskus (GTK) on kartoittanut ensimmäisenä maailmassa mustaliuskeiden esiintymisen maanlaajuisesti. Kartta-aineiston lisäksi on julkaistu opas mustaliuskeiden ympäristövaikutusten arviointiin ja hallintaan.
Suomessa esiintyy runsaasti rikkiä sisältäviä mustaliuskeita. Erityisen suuria, jopa satojen metrien paksuisia muodostumia on Itä- ja Pohjois-Suomessa. Mustaliuskeet muodostavat ympäristöriskin, jos ne maankäytön seurauksena altistuvat rapautumiselle ja hapettumiselle. Rapautuessaan mustaliuskeesta vapautuu rikkiyhdisteitä ja raskasmetalleja. Hapettomissa olosuhteissa rikki on sulfidimuodossa, eikä siitä aiheudu ongelmia. Happamoitumista tapahtuu, kun maata muokataan tai pohjaveden pinta laskee ja rikkiä sisältävä aines joutuu tekemisiin hapen ja pintavesien kanssa.
Mustaliuskemuodostuma ei lähtökohtaisesti aina aiheuta ympäristöriskiä.
”Voidaan puhua kohonneen ympäristöriskin alueista, jos mustaliusketta on kallioperässä yli kolme metriä paksu kerros, se sisältää yli prosentin rikkiä ja sijaitsee lähellä maanpintaa, kuten ojan pohjalla tai puron reunoilla paljastuneena, jolloin pintavedet pääsevät huuhtelemaan sitä. Olennaista on tuntea mustaliuskemuodostuman laajuus ja laatu sekä vastaanottavien vesistöjen tila. Kohdekohtainen selvitys on hyvä tehdä, jos mustaliuskealueelle suunnitellaan maankäyttöä, erityisesti jos pintavesissä on jo ennestään Suomen keskimääräistä pitoisuutta alempi pH”, kertoo erikoistutkija Kirsti Loukola-Ruskeeniemi GTK:lta.
GTK on julkaissut kartta-aineiston mustaliuskeiden esiintymisestä Suomessa. Kartoitus on perustunut GTK:n geofysikaalisiin matalalentoaineistoihin, koska Suomen kallioperästä vain 3 % on paljastumina. Mustaliuskeiden sijainti määritettiin kallioperän sähköisten ja magneettisten ominaisuuksien avulla. Geofysikaalisia tutkimuksia täydennettiin kallioperästä kairatuilla näytteillä. Kartta-aineisto kuvaa mustaliuskemuodostumien sijainnin, mutta ympäristövaikutusten ja muiden tekijöiden selvittäminen vaatii tutkimuksia paikan päällä.
Monet mustaliuskeet sijaitsevat malmiesiintymien lähellä
Mustaliuskeita esiintyy yleisesti sulfidikaivosten kivilajiseurueissa. Esimerkiksi Sotkamossa sijaitseva Terrafame Oy:n Talvivaaran kaivos on mustaliuskemalmi. Syy tähän on geologisessa historiassa.
Suomen mustaliuskeet ovat kerrostuneet merenpohjalle hapettomissa olosuhteissa noin kaksi miljardia vuotta sitten. Mustaliuske sisältää vähintään 0,5 % eloperäistä hiiltä. Hapettomat olosuhteet merenpohjan syvänteissä mahdollistavat niin rikkiä sisältävän mustaliuskeen kuin malmiliuostenkin säilymisen geologisissa kerrostumissa. Tämän vuoksi mustaliuskeet ja malmiesiintymät sijaitsevat usein lähellä toisiaan.
Viimeisen jäätiköitymisen aikana ja sen jälkeen mannerjää kulutti Suomen kallioperää. Mustaliuskeainesta kulkeutui moreeniin jauhautuneena ja lohkareina jäätikön kulkusuunnassa, yleensä kaakkoon.
”Jäätikön kulkusuunta on osoittautunut ratkaisevaksi mustaliuskeaineksen esiintymisen kannalta. Eniten pohjamoreenissa on mustaliuskeainesta todennäköisesti ensimmäisen sadan metrin matkalla jäätikön kulkusuunnassa. Jäätikön kulkusuunnan puolella kaakossa on siten suuremman ympäristöriskin alueita, kun taas mustaliuskeen luoteispuolella moreenissa on vähemmän mustaliuskeainesta ja riski on vähäisempi. Mustaliuskeaineksen määrään jäätikkösyntyisissä maaperäkerroksissa vaikuttavat kuitenkin monet tekijät, kuten jäätikön virtausolosuhteet ja mustaliuske-esiintymän laajuus”, kertoo geologi Jaakko Auri GTK:lta.
Mustaliuskeiden ympäristövaikutusten hallinta
Runsaasti rikkiä sisältävien mustaliuskeiden esiintyminen heijastuu maaperän ja pinta- ja pohjavesien kemiallisessa koostumuksessa. Mustaliuskealueilla pohjavesissä voi olla keskimääräistä enemmän raskasmetalleja, minkä vuoksi paljon rikkiä sisältävään mustaliuskeeseen ei ole järkevää tehdä porakaivoja. Vaikutukset riippuvat kuitenkin aina mustaliuskemuodostuman laajuudesta ja rikkipitoisuudesta. Nämä ominaisuudet kannattaa selvittää erityisesti 1-luokan pohjavesialueilla ja turvetuotantoalueilla. Lisäksi muu maankäyttö, esimerkiksi rakentamisen ja maa-ainesten oton yhteydessä, voi aiheuttaa ympäristökuormitusta.
”Metsätalouden kunnostusojitusten suunnittelussa on erittäin tärkeää tunnistaa mustaliuskealueet”, toteaa erikoistutkija Tiina M. Nieminen Luonnonvarakeskuksesta.
Maankäytössä mustaliuskeiden aiheuttamia ympäristövaikutuksia voidaan hallita eri keinoin, kuten neutraloimalla kaivettuja maamassoja, ehkäisemällä hapettumista tai stabiloimalla maa-ainesta. Rakentamiskohteissa voi lisäksi olla tarpeen arvioida mustaliuskepitoisen maaperän aiheuttamaa korroosiota, joka vaikuttaa erityisesti maanalaisiin teräs- ja betonirakenteisiin.
Mustaliuskeita on erilaisia ja niitä esiintyy maailmassa monilla alueilla. Esimerkiksi Kiinan pinta-alasta melkeinpä puolet sisältää myös mustaliuskemuodostumia. Kaikilla esiintymisalueilla mustaliuskeen huomioiminen aluesuunnittelussa säästää sekä ympäristöä että kustannuksia.
Loukola-Ruskeeniemi kertoo esimerkin Kanadasta. ”Itä-Kanadassa rakennettiin kansainvälinen lentokenttä mustaliuskealueelle. Jos lentokenttä olisi sijoitettu puoli kilometriäkin sivuun, olisi vältytty ympäristövahingolta ja lisäkustannuksilta. Kevättulvien koittaessa tieleikkauksia huuhtonut ja happamoitunut vesi valui läheiseen jokeen ja aiheutti kalojen kuolemia. Tieleikkauksia on sittemmin jouduttu peittämään, mikä on käynyt tietenkin kalliiksi. Ympäristövaikutukset kannattaa aina selvittää kohdekohtaisilla tutkimuksilla.”
Lisätietoja
Kirsti Loukola-Ruskeeniemi
erikoistutkija
Geologian tutkimuskeskus GTK
kirsti.loukola-ruskeeniemi@gtk.fi
puh. 029 503 2850
Jaakko Auri
geologi
Geologian tutkimuskeskus GTK
jaakko.auri@gtk.fi
puh. 029 503 5222
Tiina M. Nieminen
erikoistutkija
Luonnonvarakeskus Luke
tiina.m.nieminen@luke.fi
puh. 029 532 5457
Opas mustaliuskeiden ympäristövaikutusten arviointiin GTK:n Hakku lataus- ja aineistopalvelussa:
Opas mustaliuskeiden ympäristövaikutusten arviointiin ja hallintaan (pdf)
Loukola-Ruskeeniemi, K., Auri, J., Hyvärinen, J., Hyvönen, E., Lerssi, J., Nieminen, T. M., Nuottimäki, K., Turunen, R. & Ukonmaanaho, L. 2023. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimustyöraportti 81/2023.
Country-wide exploration for graphite- and sulphide-rich black shales with airborne geophysics and petrophysical and geochemical studies (open access)
ScienceDirect vertaisarvioitu julkaisu mustaliuskeiden esiintymisen kartoittamisesta (englanniksi).
Mustaliuskeaineisto GTK:n Hakku lataus- ja aineistopalvelussa:
Kallioperän mustaliuskeaineisto
Mustaliuskeaineisto GTK:n karttapalveluissa:
Karttapalvelu Mineral Deposits and Exploration
Karttapalvelu Happamat sulfaattimaat
