Kurikan maaperä
Geologisessa rakenneselvityksessä (Putkinen ja muut, 2012) havaittiin, että Kuusistonloukon pohjavesialueella on ainakin kolme akviferia, jotka ovat osittain päällekkäin. Nämä kerrokset sijaitsevat Paloluoman laaksoalueen kalliopainanteessa. Alueen maapeite on poikkeuksellisen paksu Suomen keskiarvoon verrattuna: paksuus vaihtelee 60—100 metrin välillä.
Kurikan alue kuuluu Suupohjan passiivisen kolmion alueeseen (Boulton ja muut, 2001), jolle luonteenomaista on vähäinen eroosio viimeisen jäätiköitymisen sulamisvaiheessa. Suomen maaperäkartalta on nähtävissä alueita, joilla esiintyy jäätikköeroosion synnyttämiä virtaviivamaisia maaperämuodostumia, kuten drumliineita. Nämä muodostumat näyttävät puuttuvan Suupohjan alueelta, jossa laajoja alueita peittävää moreenia ja turvekerrostumaa halkovat satunnaiset harjut. (Niemelä et al. 1993.)
Alla olevassa kuvassa on yksinkertaistettu poikkileikkaus Kurikan maaperän rakenteesta Kakkurin lähteillä Mietaankylässä. Huomioi, että maaperän kerrokset voivat vaihdella eri alueilla.
Maaperän konseptuaalinen malli
Maaperää ymmärtääkseen on tärkeää ymmärtää sen perusperiaatteet, kuten konseptuaalinen malli. Kun tutkitaan erittäin monimutkaista maaperää, yksi tapa hahmottaa sen keskeisiä piirteitä on yrittää tunnistaa sedimenttejä ja kerrostumia, jotka liittyvät tiettyihin tunnettuihin geologisiin vaiheisiin.
Koska Kurikan maaperän tutkimus perustuu vaativiin kairaustulkintoihin, tarvitaan hyvä maaperägeologinen malli kairareikien tulkintaan. Kurikan konseptuaalinen malli hyödyntää tietoa maaperän synty-ympäristöstä ja keskeisistä muodostumistapahtumista. Se saa tukea ja käyttää hyväkseen kaikkea muuta saatavilla olevaa tutkimustietoa.
Kurikan alueella tilanne on paljon haastavampi kuin tavallisessa suomalaisessa pohjavesimallissa. Tämä johtuu siitä, että selkeä jääkauden ohjaava (glasiaalidynaaminen) vaikutus näkyy usein vain maaperän yläosissa. Paksujen maakerrosten keskiosat ja alaosat ovat usein kerrostumia ajalta ennen viimeistä jääkautta.
Koska näitä syvempiä sedimenttejä ja kerroksia ei voida yhdistää maan pinnalla näkyviin piirteisiin, on tukeuduttava sedimenttien kerrosrajoihin ja maalajeihin. Lisäksi tarkastellaan sedimenttien muodostamia kokonaisuuksia eli elementtejä. Näiden sisäisen rakenteen säännönmukaisuuden ja kerrosrajojen muotojen avulla voidaan tehdä alueellisia vertailuja ja ymmärtää maaperän rakennetta paremmin.
Hydrostratigrafinen mallinnus
Koska alueen maaperän kolmiulotteista (3D) rakennemallia aiottiin käyttää pohjaveden virtausmallin perustana, päätettiin laatia viimeisin malli hydrostratigrafisin perustein. Tämä tarkoittaa sitä, että maaperän kerrostumat luokitellaan mallinnettaviksi yksiköiksi niiden vedenläpäisevyysominaisuuksien perusteella.
Akviferit ovat kerroksia, jotka sekä johtavat hyvin vettä että varastoivat sitä. Suurin osa tutkimusalueen akvifereista liittyy jäätikköjokien kerrostumiin, joiden aineksena on enimmäkseen karkeaa hietaa (vedenläpäisevyys K = 10⁻⁴ – 10⁻⁶) tai soraa (K = 10⁻¹ – 10⁻³). Yleisesti kerros luokitellaan akviferiksi, jos sen keskimääräinen vedenläpäisevyys (K-arvo) on suurempi kuin 10⁻⁶. Kerros voi sisältää myös huonommin vettä johtavia linssejä tai välikerroksia, kunhan ne eivät olennaisesti heikennä koko kerroksen vedenjohtavuutta.
Akvitardit ovat maaperän kerroksia, jotka pidättävät vettä, koska niiden vedenläpäisevyys on hyvin heikko. Tutkimusalueen akvitardit liittyvät yleensä joko jäätikön etenemisvaiheen aikana syntyneisiin moreeneihin tai jäätikön perääntymisvaiheessa syvään veteen kerrostuneisiin hienosedimentteihin. Akvitardin keskimääräinen vedenläpäisevyys on alle 10⁻⁶. Kerros voi sisältää myös paremmin vettä johtavia linssejä tai välikerroksia, jos ne eivät merkittävästi vaikuta kerroksen vedenpidätyskykyyn.
Hydrostratigrafisessa mallissa akviferit ja akvitardit on numeroitu niiden kerrostumisjärjestyksen mukaan vanhimmasta nuorimpaan, alhaalta ylöspäin.
Eri maalajien vedenjohtavuuksia
| Maalaji | Vedenjohtavuus K (m s-1) |
|---|---|
| Soramoreeni | 10-5-10-7 |
| Hiekkamoreeni | 10-6-10-8 |
| Sora | 10-1-10-3 |
| Karkea hiekka | 10-2-10-4 |
| Hieno hiekka | 10-3-10-5 |
| Karkea hieta | 10-4-10-6 |
| Hieno hieta | 10-5-10-7 |
| Hiesu | 10-7-10-9 |
| Savi | <10-9 |
Kurikan alueen hydrostratigrafinen malli
Kurikan tutkimusalueelle laadittiin edellä mainittujen perusteiden pohjalta hydrostratigrafinen malli. Tässä mallissa maaperän yksiköt luokitellaan vedenläpäisevyysominaisuuksiensa perusteella kahteen pääluokkaan: akvifereihin (AF) ja akvitardeihin (AT).
Projektissa luotu malli kattaa noin 223,5 neliökilometrin alueen. Alue on pohjois-eteläsuunnassa lähes 32 km pitkä ja itä-länsisuunnassa leveimmillään noin 12 km. Mallinnusta varten laadittiin yhteensä 153 poikki- ja pituusleikkausta, joiden yhteispituus on 1334,7 km. Nämä leikkaukset sijoitettiin tutkimusalueelle pääosin noin 350 metrin välein.
Laadittu hydrostratigrafinen malli perustuu suureen määrään mittauspisteitä, kuten kairauksiin, maastohavaintoihin, geofysikaalisiin mittauksiin ja laserkeilausaineistoon. Lisäksi mallissa on käytetty tulkinnallisia ja arvioituja tietoja. Tämän vuoksi mallin tarkkuus vaihtelee eri osissa tutkimusaluetta riippuen saatavilla olevan lähtöaineiston määrästä ja laadusta.
Kurikan alueen hydrostratigrafiset yksiköt ja määritelmät
Huonosti vettä johtava Akvitardi 1 (AT1) -kerros kuvaa alimmaisinta ja vanhinta moreenikerrosta, joka on syntynyt silloisen jäätikön etenemisen yhteydessä. Kalliopainanteeseen kerrostunutta moreenia esiintyy ainoastaan rajatulla alueella Mietaankylän pohjoispuolella.
Todennäköisesti vanha jäätikköjokikerrostuma, joka on ainekseltaan hyvin vettä johtavaa hiekkaa ja soraa. Näitä karkearakeisia kerrostumia esiintyy Mietaankylän pohjoispuolella vanhimpien moreenikerrostumien (AT1) päällä.
Akvitardi 2 (AT) -kerros kuvaa jäätikön etenemistä ja on todennäköisesti viimeistä jäätiköitymistä vanhempaa ja huonosti vettä johtavaa moreenia (pääosin hiekkamoreenia). Näitä hiekkamoreenikerroksia esiintyy melko laajasti ja erityisesti monin paikoin laaksojen pohjaosissa kallion päällä. Pohjoisimmat moreenikerrostumat sijaitsevat lähellä Viitalan kylää, jossa sitä esiintyy kuitenkin suhteellisen pienellä alueella. Yhtenäisimmät moreenikerrostumat alkavat Kuusistonloukosta jatkuen kohti Lusankylää ja Krekolanmaata, johon moreenikerrostumat katkeavat. Mallinnusalueen eteläosassa Harjankylän ja Sorvarinkylän välissä Kyrönjoen laaksossa moreenit jatkuvat uudelleen aina Kalankylälle asti.
Akviferi 2 (AF2) -kerros on todennäköisesti vanha jäätikköjokikerrostuma, joka on ainekseltaan pääosin hiekka ja soraa. Nämä karkearakeiset kerrostumat sijaitsevat pääsääntöisesti vanhempien moreenikerrostumien (AT2) päällä.
Vettä pidättävä Akvitardi 3 (AT3) -kerros kuvaa jäätikön etenemisvaihetta ja on ainekseltaan hienoainesmoreenia ja hiekkamoreenia. Näitä moreeneja esiintyy hyvin laajalla alueella pl. kalliorinteet ja alueet, missä kerrospaksuudet ovat pienet.
Hyvin vettä johtava ja varastoiva Akviferi 3A (AF3A) kerros kuuluu jäätikköjokikerrostumiin (Harjut ja reunamuodostumat). Tähän yksikköön on yhdistetty sekä Harjankylän ja Sorvarinkylän reunamuodostuma että Häjyluoman laakson yhtenäinen pohjoiseteläsuuntainen harju. Reunamuodostuma kulkee todennäköisesti kohtalaisen yhtenäisesti Kalankylältä Harjankylän ja Sorvarinkylän kautta lähes pohjois-eteläsuuntaisesti aina Kakkurille asti, josta se kääntyy koilliseen kohti Lusankylää, johon myös tämän yksikön hiekka- ja soravaltaiset kerrostumat katkeavat. Nämä jäätikköjokikerrostumat ovat pääsääntöisesti syntyneet edellisen jäätikön etenemisvaiheen aikana kerrostuneen moreenin (AT3) päälle.
Kohtalaisen hyvin vettä johtava ja varastoiva Akviferi 3B (AF3B) -kerrosyksikkö on muodostunut pääosin jäätikön reunan eteen ja sen läheisyyteen. Kerros koostuu karkeahietaisista ja paikoin myös hiekkaisista allassedimenteistä. Yksikössä voi esiintyä myös ohuita moreenikerroksia, jotka kuvastavat sen aikaista jäätikön reunan toistuvaa etenemistä ja perääntymistä (oskillointia). Näitä suhteellisen yhtenäisiä ja pääosin karkeahietaisia allassedimenttejä esiintyy hyvin laajalla alueella aina pohjoisosan Jouppilasta selvitysalueen eteläosaan asti.
Huonosti vettä johtava Akvitardi 4 (AT4) -kerrosyksikkö edustaa syvän veden allassedimenttejä, jotka ovat ainekseltaan hienoa hietaa, hiesua ja savea. Poikkeuksena tästä on kuitenkin Kurikan keskustan eteläpuolella Jyllintaival, Mietaankylän ja Lusankylän välisellä alueella, missä Akvitardi 4 -yksikköön kuuluu myös huonosti vettä johtavat moreenit (huom. lähes sama vedenjohtavuusarvo kuin hienosedimenteillä). Alueen monimutkaisen geologian takia nämä moreenit on jouduttu yleistämään tähän em. hydrostratigrafiseen yksiköön. AT4 -yksikköön kuuluvia kerrostumia esiintyy suhteellisen laajalla alueella, mutta ovat kuitenkin pääsääntöisesti melko epäyhtenäisiä. Paksuimmat AT4 -yksikön hienoaineskerrokset sijaitsevat Säntin länsipuolella, jossa esiintyy yli 50 metriä hienoa hietaa.
Kohtalaisen hyvin vettä johtava Akviferi 4 (AF4) -kerrostuma kuvastaa jäätikön edustan allassedimentaatioympäristöä, joka on ainekseltaan karkeaa hietaa ja osin myös hiekkaa. Kerrospaksuudet vaihtelevat keskimäärin 2 metristä 15 metriin saakka. Näitä kerrostumia esiintyy tutkimusalueen keski- ja pohjoisosassa. Paksuimmat kerrokset sijaitsevat mallinnusalueen keskiosassa Kurikan keskustan länsipuoleisella Paloluoman laaksoalueella, jossa kerrospaksuudet ovat noin 15 metriä.
Kohtalaisen hyvin vettä johtava ja varastoiva Akviferi 4A (AF4A) -yksikön kerrostuma on jäätikön edustan allassedimenttejä, kuten karkea hieta ja hiekka. Nämä sedimentit ovat ainekseltaan hyvin samankaltaiset kuin AF4 -yksikön sedimentit. Näitä kerrostumia esiintyy selvitysalueen eteläpuolella Kalankylän, Sorvarinkylän, Laulajanmaan ja Kärpäskylän alueella. Kerrospaksuudeltaan nämä ovat melko ohuita, vain muutaman metrin paksuisia ja ovat kerrostuneet monin paikoin hienosedimenttien (AT4) päälle
Hyvin vettä johtava Akviferi 4B (AF4B) -kerros kuuluu pohjoiseteläsuuntaiseen Harjankylän ja Sorvarinkylän peitteeseen reunamuodostumavyöhykkeeseen, joka on kerrostunut jäätikön edustan kontakti eli vastasivulle. Kerros on suurelta osin hyvin lajittunutta hiekkaa ja soraa, mutta kerrospaksuudeltaan se on pääosin melko ohut. Kerroksessa voi esiintyä paikoin myös ohuita moreenikerroksia osoituksena mannerjäätikön oskilloinnista.
Vettä varastoiva, mutta huonosti vettä johtava Akvitardi 5 (AT5) -yksikön kerros kuvaa mahdollisesti viimeisen jääkauden maksimin aikaista – ennen viimeisen deglasiaation alun mannerjäätikön toimintaa, jolloin kerrostui paikoin paksuja moreeneja. Tähän yksikköön on yhdistetty myös mahdolliset reuna-asemat ja ns. mäkisavimoreenit. AT5 -yksikön moreenit vaihtelevat hiekkamoreenista hienoainesmoreeniin. Näitä moreeneja esiintyy hyvin laajalla alueella, lähestulkoon koko mallinnusalueella. Moreenikerrostumat puuttuvat käytännössä vain kalliorinteiltä sekä alueen itäosasta Kyrönjoen laaksosta Panttilan, Tuiskulan, Reinikan ja Kurikankylän alueilta. Kerrospaksuus vaihtelee muutamasta metristä 30 metriin saakka. Paksuimmat moreenit sijaitsevat Jyllintaipaleen alueella, missä moreenikerrosten paksuus on yli 30 metriä maanpinnasta.
Hyvin vettä johtava ja varastoiva Akviferi 5 (AF5) -yksikkö on jäätikköjokisysteemin synnyttämä kerros. Kerrostuma on pääasiallisesti ainekseltaan hiekkaa ja soraa. Kerrospaksuus on pääsääntöisesti muutamasta metristä 10 metriin. Näitä kerrostumia esiintyy laajasti mallinnusalueen keski-, itä- ja pohjoisosassa.
Huonosti vettä johtava Akvitardi 6 (AT6) -kerrosyksikkö kuvastaa jäätikön viimeistä etenemisvaihetta, jolloin syntyi suhteellisen ohut n. 1–4 metriä paksu hiekkamoreenikerros. Päällimmäisin ja pääsääntöisesti melko ohut moreenipatja esiintyy lähes koko mallinnusalueella. Ohut moreenikerros puuttuu käytännössä ainoastaan rantavoimien huuhtomilta kalliorinteiltä sekä Nopankylän alueen luode-kaakkosuuntaiselta harjulta että Kurikan keskustan luoteispuoleiselta lounais-koillissuuntaiselta harjujaksolta. Tämä on hyvin tyypillistä harjuympäristöille, sillä niiden syntyvaiheessa voimakas sulavesitoiminta on huuhtonut alla olevan moreenin pois.
Hyvin vettä johtava ja varastoiva Akviferi 6 (AF6) -yksikön kerros koostuu jäätikköjokisyntyisestä hiekasta ja sorasta. Nämä hiekka- ja soravaltaiset kerrostumat liittyvät kahteen eri suuntaiseen harjuun. Mallinnusalueen pohjoisosassa Nopankylän alueella peitteinen luode-kaakkosuuntainen harju alkaa Ojalalta ja katkeaa Sahankylälle. Toinen isompi ja myös pääosin peitteinen kaakko-koillissuuntainen harjujakso kulkee alueen itäosassa Kyrönjoen laaksossa. Nämä karkearakeiset harjukerrostumat jatkuvat hyvin yhtenäisinä Piirtolasta Reinikalle saakka, johon harjukerrostumat katkeavat. Piirtolan alueella hiekka- ja sorakerrostuman paksuus on yli 50 metriä, mutta lähtevät melko tasaisesti mataloitumaan kohti Reinikkaa, missä karkearakeisten kerrosten paksuus on arviolta enää alle 15 metriä. Kurikankylän eteläpuolelta ei ole löydetty enää viitteitä karkearakeisista harjukerrostumista
Huonosti vettä johtava Akvitardi 7 (AT7) -kerrosyksikön ”pintasedimentit” ovat viimeisen jäätiköitymisvaiheen lopulla syvään veteen kerrostuneita allassedimenttejä, jotka ovat ainekseltaan hienoa hietaa, hiesua ja savea. Näitä hienosedimenttejä esiintyy laajasti selvitysalueen alavilla laaksoalueilla (Kyrönjoki, Paloluoma, Nenättömänluoma ja Häjyluoma). Mallinnusalueella siltti- ja savikerrosten paksuus vaihtelee ympäristön mukaan muutamasta metristä useisiin kymmeniin metreihin. Paksuimmat hienoaineskerrostumat sijaitsevat alueen itäosassa Kyrönjokilaaksossa Kurikankylän eteläpuolella, missä hienosedimentin kerrospaksuus on paikoin lähes 50 metriä.<
Ylimmäisin pääosin hyvin vettä johtava Akviferi 7 (AF7) -kerrosyksikkö edustaa hiekkavaltaista rantakerrostumaa. Rantakerrostumien rajauksissa on hyödynnetty 1:20 000 mittakaavaista maaperän peruskarttaa, maatutkaluotauksia sekä Maanmittauslaitoksen laserkeilausaineistoa. Alueen paksuimmat rantakerrostumat sijaitsevat Sorvarinkylällä Laitasaarenkallion länsipuoleisella alarinteellä, missä maatutkaluotauksen ja kairausten perusteella kerrospaksuus on noin 2–4 metriä. Kalliorinteillä esiintyy hyvin tyypillisesti suhteellisen laajoja, mutta ohuita hiekka- ja soravaltaisia rantakerrostumia. Näiden kalliorinteiden karkearakeisten lajittuneiden ainesten kerrospaksuus on monin paikoin alle metrin.
Huonosti vettä johtava Akvitardi 8 (AT8) -yksikkö sisältää nuoret turvekerrostumat. Turvekerrostumien rajauksissa ja paksuusmäärityksissä on hyödynnetty soveltuvin osin GTK:n turveaineistoa. Turvekerrostumia esiintyy enimmäkseen selvitysalueen länsi- ja pohjoisosassa. Pinta-alaltaan ja kerrospaksuudeltaan turpeet ovat pääsääntöisesti suhteellisen pieniä ja ohuita. Paksuimmat turvekerrostumat sijaitsevat Iso Pättikankaan länsipuoleisella Kiimanevalla, missä turvepaksuus on lähes 5 metriä.
Lähteet
- Boulton, G. S., Dongelmans, P., Pukari, M. & Broadgate, M. (2001). Palaeoglaciology
of an ice sheet through a glacial cycle: the European ice sheet through the Weichselian.
Quaternary Science Reviews. Vol.20, s.951-625. - Niemelä, J., Ekman, I. & Lukashov, A. (1993). Suomen ja Venäjän federaation luoteisosan maaperä ja sen raaka-ainevarat [kartta]. Espoo, Geologian tutkimuskeskus.
- Putkinen, N., Putkinen, S., Valjus, T. & Leväniemi, H. (2012). Kurikan Kuusistonloukon pohjavesialueen geologinen rakenneselvitys. Kokkola, Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 27.2.2012.
- Rantamäki, Sara. (2017). Maaperän syväpohjaveden käsittely talousvedeksi. Tampereen teknillinen yliopisto.