FLUIDISULKEUMA-TUTKIMUS SODANKYLÄN PALOKIIMASELÄN KULTAESIINTYMÄN KVARTSIJUONISTA

Transkriptio

1 M 19/3742/-80/1/10 Koskee SODANKYLÄ Kari A. Kinnunen FLUIDISULKEUMA-TUTKIMUS SODANKYLÄN PALOKIIMASELÄN KULTAESIINTYMÄN KVARTSIJUONISTA

2 Tiivistelmä Palokiimaselän juonikvartsi sisältää runsaasti sekundaareja fluidisulkeumia, jotka liittyvät hematiitin muodostumiseen. Sulkeumien säilyttämä fluidi on erittäin NaCl pitoista (yli 24 painopros.) ja lisäksi fluidi ilmentää korkeaa painetta (P min 2,0 kbar). Kulta on näiden sulkeumien syntyessä voinut kulkeutua kloridikomplekseina. Sulkeumissa ei havaitse ylikuumenemisen aiheuttamaa luonnollista rikkoutumista, joten Palokiimaselälle tyypillistä hematiitin magnetiittiutumista ei voitane selittää Nattasen graniitin kontaktivaikutuksella. Sulkeumahavaintojen perusteella kvartsijuonisto oletetaan metamorfoosin aikaisissa dehydraatioreaktioissa vapautuneiden helppoliukoisten ainesten saostumaksi. Sisällys Kvartsijuonet 1 Kvartsin fluidisulkeumisto 3 Kvartsijuonien syntytapa 6 Sulkeumien soveltuvuudesta kullanetsintään 7 Kirjallisuusviitteet 9 Liite 10

3 1 Kvartsijuonet Palokiimaselän kultamineralisaatio sijaitsee Sodankylässä Vuotson kylästä noin 6,5 km itäkoilliseen (karttalehti , X = 7558, Y = 510). Mineralisaatio liittyy pohjoiseteläsuuntaiseen kvartsijuoniparveen, joka sisältää magnetiittia ja hematiittia. Juonien suurin todettu kultapitoisuus on 10,8 g/t. (Ervamaa 1953, Hyyppä 1953, Ollila 1976). Kvartsijuonien sivukivet (Liite 1) ovat sarvivälkegneissiä, albiitti-epidootti-kvartsikiveä ja kvartsi-serisiittikiveä. Nattasen graniitin kontakti on juonista muutaman sadan metrin etäisyydellä. Kontaktin lähellä esiintyy lisäksi kvartsimaasälpäporfyyriä. Malmijuonet koostuvat pääasiallisesti kvartsista, albiitista, hematiitista ja magnetiitista, ja niillä on breksiarakenne (Kuva 1, Liite 1). Breksian murtokappaleina esiintyy cherttimäistä serisiittikvartsikiveä, jossa tapaa kvartsi-, maasälpä- ja kiilleovoideja. Serisiitti-kvartsikiven opaakit ovat hematiittia, joka todennäköisesti on pyriitin pseudomorfina. Breksiatäytteenä esiintyy hematiittikvartsi-albiittijuonia ja magnetiitti-kvartsitäyttymiä. Magnetiitti on yleensä hematiitin pseudomorfina näissä juonissa. Malmimineraalit ovat paikoin muuttuneet rautahydroksideiksi.

4 2 Kuva 1. Palokiimaselän kvartsi-serisiittikiveä breksioivia kvartsi-hematiitti ja kvartsi-hematiitti-albiittijuonia (näyte 14-POK-77). Ohuthie kuvattuna alanikolilla.

5 3 Kvartsin fluidisulkeumisto Palokiimaselän kvartsijuonien fluidisulkeumia tutkittiin kahdesta näytteestä SH ja SH Nämä näytteet ovat montusta GTL 67/52 (X = 7558,86 ja Y = 510,47 ja Z = 275). SH on magnetiitti-kvartsikiveä ja SH hematiitti-kvartsikiveä. Magnetiitti-kvartsikiven magnetiitissa on havaittavissa hematiitin pseudomorfisia muotoja. Hematiitti-kvartsikivessä on lisäksi havaittavissa cherttimäistä serisiitti-kvartsikiveä. Kummankin näytteen kvartsin fluidisulkeumisto on huomattavan samankaltainen. Kvartsissa ei havaitse primaareja fluidisulkeumia, mutta sekundaareja sulkeumia esiintyy sitä vastoin erittäin runsaasti. Yleisin kvartsin sekundaarisulkeumatyyppi näissä näytteissä koostuu huoneen lämpötilassa nesteestä, haliittikuutiosta, höyrykuplasta, anisotrooppisista tytärmineraaleista (yleensä kaksi kappaletta) ja opaakista mineraalista. Tämä opaakkirae on ei-magneettinen, muodoltaan taulumainen ja kidemuotonsa perusteella todennäköisesti hematiittia. Tämän yleisimmän sulkeumatyypin lisäksi kummassakin näytteessä esiintyy satunnaisesti neste-höyry, neste-höyry-haliitti ja neste-höyry-haliitti-co 2 -täytteisiä sekundaarisulkeumia. Osa näistä sulkeumista on kuroutumalla muodostuneita jo mainitusta yleisimmästä sulkeumatyypistä, mutta osa esiintyy erillisillä sulkeumapinnoilla ja edustaa siten yleisimmästä pääfluidityypistä eroavia fluidimuunnoksia.

6 4 Kvartsin yleisin sekundaari fluidisulkeumatyyppi edustaa ilmeisesti fluidia, joka on hematisoinut juonien sivukivien eräitä mineraaleja, lähinnä sulfideja. Tämä voidaan päätellä siitä, että samoilla halkeamapinnoilla tapaa hematiittikiteitä ja lisäksi siitä, että näissä sulkeumaonteloissa on opaakkia, joka todennäköisesti myös on hematiittia. Vaikka sulkeumat siis ovat sekundaareja, ne mitä todennäköisimmin edustavat itse mineralisaatiovaiheen aikana kivessä virranneita fluideja. Tästä syystä kvartsin yleisintä sekundaaria fluidisulkeumatyyppiä tutkittiin polarisaatiomikroskooppiin liitetyllä Chaixmeca kuumennus-kylmennys pöydällä sulkeumien syntyolosuhteiden selvittämiseksi. Mittausten tarkkuus lämpötila-alueella C oli ±2 C. Tulokset on esitetty kuvassa 2. Suurin osa sulkeumista täyttyi nesteellä C:ssa, niiden sisältämä haliittikuutio liukeni sulkeumanesteeseen noin 280 C:ssa ja lopuksi sulkeumaontelot halkeilivat sisäisen paineen kasvaessa C:ssa. Kuumennustulosten ja mikroskooppisten havaintojen perusteella tämän sulkeumatyypin syntyolosuhteista voidaan esittää joitakin oletuksia. Ensinnä, sulkeumat ovat ylikyllästeisiä NaCl:n suhteen (yli 24 paino-% NaCl-ekv.), sillä ne sisältävät haliittia. Toiseksi, haliitti liukenee vasta C korkeammassa lämpötilassa kuin missä sulkeuman täyttyminen nesteellä tapahtuu. Koska haliitti esiintyy vähän kuroutuneissa sulkeumaonteloissa säännöllisin faasisuhtein, sen voidaan päätellä olleen liuenneena sulkeumanesteeseen sulkeumaontelon syntyessä. Suolapitoisuuden ja haliitin liukenemislämpötilan perusteella voidaan tehdä oletus sulkeumien minimi syntypaineesta. Potterin (1977, Fig. 6) homogenisaatiolämpötilojen painekorjaustaulukon mukaan, kun minimisyntylämpötilaksi oletetaan haliitin liukenemislämpötila eli 280 C, saadaan minimipaineeksi noin 2000 bar.

7 5 Kuva 2. Palokiimaselän kvartsi-hematiittijuonen kvartsin yleisimmän sekundaarin fluidisulkeumatyypin käyttäytyminen kuumennettaessa (Sulkeumahie 23928). Sulkeumien faasikoostumus huoneen lämpötilassa: neste (eniten), haliitti, höyrykupla, anisotrooppiset tytärmineraalit, opaakki (hematiitti?).

8 6 Kvartsijuonien syntytapa Fluidisulkeumahavainnot osoittavat kvartsijuoniston olleen hematiitin saostuessa yhteydessä fluidiin, jonka suolapitoisuus ja paine olivat korkeat. Fluidin korkea paine (minimi 2,0 kilobaaria) on sopusoinnussa albiitin liukenevaisuudesta kokeellisesti saatujen tulosten kanssa. Fyfe et al. mukaan.(1978, Fig. 4.18) albiitin liukenevuus veteen 400 C:ssa ja 2,0 kilobaarin paineessa on 0,13 painoprosenttia ja kvartsin 0,25 painoprosenttia. Hematitisoineen fluidin korkea NaCl-pitoisuus (yli 24 ekv. painoprosenttia) voi viitata kullan mobiloitumiseen tässä vaiheessa kloridikompleksina. Varsinkin korkeassa paineessa Boyle (1979) pitää kloridikomplekseja todennäköisinä kullan kuljettajina. Fluidin korkea paine ja suolapitoisuus voi olla viite kvartsijuoniston syntymisestä jo metamorfoosin aikana. Metamorfoosin dehydraatioreaktioissa vapautunut vesi ja muut helppoliukoiset ainekset olisivat tällöin kulkeutuneet kuoressa ylöspäin pienempää painetta kohti siirroksia ja ruhjevyöhykkeitä myöten. Vapautuneet fluidit sinänsä ovat jopa voineet välillisesti synnyttää tällaisia siirroksia ja ruhjeita.

9 7 Palokiimaselän kvartsijuoniston hematiitin muuttuminen magnetiitiksi on selitetty Nattasen graniitin kontaktivaikutuksen aiheuttamaksi (Ollila 1976). Kvartsin sulkeumisto kuitenkaan ei tue tätä olettamusta. Hematiitin kanssa samanaikaisesti syntyneissä alhaisen homogenisaatiolämpötilan (vrt Kuva 2) fluidisulkeumissa ei havaitse luonnollista rikkoutumista (natural decrepitation). Kokeellisesti näiden sulkeumien kuitenkin havaittiin runsaasti rikkoutuvan C lämpötilassa. Sulkeumien soveltuvuudesta kullanetsintään Kvartsi on yleisin kullan seuralaismineraali eri tyyppisissä kultamalmeissa. Näissä esiintymissä kvartsia luonnehtivat seuraavat ominaisuudet Boylen (1979, s ) mukaan: rikkoutuneisuus, voimakas aaltosammuvuus ja sekundaarien fluidisulkeumien suuri lukumäärä, joka näyttää liittyvän näytteen suureen kultapitoisuuteen. Fluidisulkeumat voisivat tästä syystä Boylen (1979) mukaan soveltua kultaesiintymien etsintään. Tätä mahdollisuutta tarkasteltiin tutkimalla kultasekahippuja Lemmenjoelta ja Tankavaarasta ja kalliokultaa Kaitaselästä ja Riikonkoskelta. Näytteet sain J. Hyypältä ja V. Saariselta. Tutkitut sekahiput Lemmenjoen Jäkälä-Äytsissä ja Tankavaaran alueella koostuvat kulta + hematiitista ja kulta + limoniitista. Kvartsia näissä sekahipuissa ei havaittu. Kirjallisuudesta kuitenkin löytyy mainintoja sekahipuista, joissa kultaa esiintyy kvartsin rakotäytteenä (ks Ollila 1976). Ilmeisesti näissä hipuissa kvartsi edustaa sivukiveä, jota halkovat myöhäiset supergeenisti muodostuneet limoniitti + kulta täyttymät, Nekin olivat täten

10 soveltumattomia fluidisulkeumatarkasteluun jossa pyrittäisiin löytämään kullan esiintymisen kannalta olennaisia piirteitä. 8 Kalliokulta esiintyy Mäkärärovassa Ollilan (1976) havaintojen mukaan limoniitin yhteydessä lähinnä pyriitin rapautuneissa osissa. Samoin kullan havaittiin esiintyvän sulfidien rapautuneissa osissa tutkituissa näytteissä Kaitaselän ja Riikonkosken kalliokultaa. Limoniittiutumiseen ei havaittu liittyvän sekundaaria kvartsin muodostusta. Kvartsin fluidisulkeumat eivät näin ollen näytä soveltuvan pelkän kullan etsintään Lapissa. Sulkeumat voisivat soveltua kullan varhaisen mobiloitumisen ja rikastumisen selvittämiseen ja ehkä myös seuraamiseen. Tämä mahdollisuus on ainakin Palokiimaselässä, jossa kultapitoiseen kiveen liittyy kvartsiutumista ja hematiittiutumista.

11 9 Kirjallisuusviitteet Boyle, R. W. (1979) The geochemistry of gold and its deposits. Geological survey of Canada, Bulletin 280, 584 s Ervamaa, P. (1953) Selostus Vuotson Palokiimaselässä v suoritetuista malmitutkimuksista. Raportti geologisen tutkimuslaitoksen arkistossa: Fyfe, W. S., Price, N. J., and Thompson, A. B. (1978) Fluids in the Earth's crust. Developments in Geochemistry 1. Elsevier, Amsterdam, 383 s. Hyyppä, E (1953) Lapin kultatutkimukset. Vuosikertomus geologisen tutkimuslaitoksen toiminnasta 1952, s Ollila, J. T. (1976) Mäkärärovan kultaesiintymän ja sen ympäristön geologiasta. Helsingin yliopiston geologian ja mineralogian laitos. Pro gradu-tutkielma, 62 s. (Palokiimaselästä sivuilla 49-50). Potter II, R.W. (1977) Pressure corrections for fluid-inclusion homogenization temperatures based on the volumetric properties of the system NaCl-H 2 O. Jour. Research U.S. Geol. Survey, 5 (5), Stigzelius, H. (1954) Gold occurences in Lapland. Geotekn. julk. 55,

12 10 Liite 1 Sodankylän Palokiimaselän kultaesiintymän näytteiden edustamat kivilajit ja niiden päämineraalikoostumus Sivukivet 1-POK-77 Graniitti ja puolet hieestä kvartsi-maasälpä-porfyyriä plagioklaasi An kvartsi kalimaasälpä biotiitti opaakki 44 ja 45-POK-77 Kvartsi-serisiittikivi kvartsi serisiitti 9 ja 12-POK-77 Albiitti-epidootti-kvartsikivi (propyliittisesti muuttunut) kvartsi plagioklaasi An 10 epidootti serisiitti kloriitti hematiitti 8, 10, 11, 13-POK-77 Sarvivälkegneissi o sarvivälke o plagioklaasi An 40 o kloriitti o biotiitti o kvartsi o kordieriitti? o apatiitti o opaakki

13 11 Liite.1. jatkuu Malmijuonet 14 ja 15 POK-77 Breksiafragmentit: cherttimäinen serisiitti-kvartsikivi kvartsi plagioklaasi An 25 serisiitti karbonaatti hematiitti (pyriitin pseudomorfeina) Breksiatäyte ja leikkaavat juonet: hematiitti-kvartsi-albiitti magnetiitti-kvartsitäyttymät (magnetiitti näissä suomumaista, hematiitin pseudomorfeina) Näytteitä luonnehtivat lisäksi rautahydroksidit