GT K. GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKU S Kuopion yksikkö M19/3312/2004/1/1 0 Pihtipuda s Pirunkoukku Jari Mäkine n

Transkriptio

1 GT K GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKU S Kuopion yksikkö M19/3312/2004/1/1 0 Pihtipuda s Pirunkoukku Jari Mäkine n MOREENIN PINTAOSAN As,- Au-, Bi-, Sb- ja Te-PITOISUUKSISTA PIRUNKOUKU N ALUEELLA

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHT I Päivämäärä Tekijät Jari Mäkinen jari.makinen@gsf.fi Raportin laj i Geologian tutkimuskeskus, PL KUOPIO Toimeksiantaj a M1 9 Raportin nimi MOREENIN PINTAOSAN As,- Au-, Bi-, Sb- ja Te-PITOISUUKSISTA PIRUNKOUKUN ALUEELL A Tiivistelmä Tutkimuksessa selvitettiin As-, Au-, Bi-, Sb- ja Te-pitoisuuksia moreenimaannoksen A-, B- ja C - horisonteissa. As oli rikastunut voimakkaasti B-horisonttiin ja sen pitoisuudet korreloivat alueellisest i parhaiten muiden metallien kanssa. Au ja As ovat tutkimuksen mukaan käyttökelpoisimpia alkuaineit a kullan etsinnässä. Mahdollisesti As on joissakin tapauksissa käyttökelpoisin alkuaine. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Pihtipudas, Pirunkoukku, kulta, arseeni, moreeni, geokemi a Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä ) Suomi, Länsi-Suomen lääni, Pihtiputaan kunta, Pirunkoukku Karttalehdet Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistotunnu s M-raporttisarja M19/3312/2004/1/1 0 Kokonaissivumäärä Kiel i Hinta Julkisuus 11 Suomi

3 SISÄLLYSLUETTELO JOHDANTO 1 AIKAISEMMAT TUTKIMUKSE T NÄYTTEENOTTO JA KÄSITTELY 3 TULOKSET 3 Profiilien välinen koostumusjakauma 3 Seulottu ja lietetty aines 4 Rantakerrostumat 9 Alueellinen jakautuminen 9 YHTEENVETO 9 KIRJALLISUUS LUETTELO 1 0 LIITELUETTELO 11

4 1 JOHDANTO Kullanetsinnässä käytetty moreeninäytteenotto on useimmiten tehty iskuporakoneell a ja tarkoituksena on ollut saada näyte muuttumattomasta moreenista läheltä kallio n pintaa. Toisaalta kullanetsintää on tehty myös pintamoreenista, jolloin lapiolla otett u näyte edustaa muuttumatonta maannoksen C-horisonttia. Näytteenotto on tällöi n edullista, joten säästyneet kulut on voitu käyttää näytemäärään lisäämiseen. Usein näytteenottoa vaikeuttavat alueen rakkakivikot tai muuten runsaskivinen moreeni. Sen vuoksi päätettiin tutkia kullan käyttäytymistä moreenin pinnassa. Moreenin pintaosan koostumukseen vaikuttaa useita tekijöitä. Primääri alkuaineiden jakauma liittyy glasigeeniseen kuljetukseen, mutta subakvaattisella alueella o n moreenin pintaosassa on tapahtunut huuhtoutumista. Lisäksi maannostuminen on muuttanut pintaosan koostumusta. Maannostumisessa useat alkuaineet rikastuvat B - horisonttiin, jossa on Fe-Mn-oksideja ja hydroksideja. Huuhtoutumisessa os a moreenin hienoaineksesta poistuu, jolloin periaatteessa raskaimmat mineraalifraktiot (mm. Au) jäävät paikoilleen. Sen vuoksi tutkimuksessa keskityttiin kolmeen eri aiheeseen: 1) kullan ja sen seuralaisalkuaineiden (As, Bi, Sb ja Te) alueelliseen jakautumiseen suhteessa kalliossa todettuun Au-mineralisaatioon, 2) mainittuje n alkuaineiden jakautumiseen eri maanoshorisonteissa ja 3) huuhtoutuneisuuden vaikutukseen moreenin pintaosassa. AIKAISEMMAT TUTKIMUKSET Kullan alueellista jakautumista moreenissa on tutkittu paljon sekä Suomessa ett ä muualla, missä esiintyy glasigeenisiä sedimenttejä (esim. Hartikainen & Nurmi 1993). Kullan jakautumisesta podzolimaannoksessa sen sijaan on tehty vain muutami a tutkimuksia (Cook & Dixon-Warren 2000). Tutkimuskohteeksi valittiin Pirunkoukun alue, jossa on tavoitettu Au-mineralisaati o puolipinnallisten granitoidien keskeltä (Kuva 1, liitteet 2 ja 3). Alueelta on löydetty mineralisaatiosta peräisin olevia lohkareita, joten moreenin hienoaineksessa pitäisi sen mukaan olla viitteitä kullasta (liite 1). Ensimmäiset tutkimukset alueella on tehty v , jolloin löydettiin kuparikiisupitoisia vulkaniittilohkareita sekä arseenikiisua sisältäviä happami a puolipinnallisia lohkareita (Nikander 1990). V suoritetussa lohkare-etsinnässä löytyi lisäksi lohkare, joka sisälsi n. 7 ppm Au. Myöhempien tutkimusten perusteella se oli kulkeutunut muutamien kymmenien metrien etäisyydelle kalliossa olevast a mineralisaatiosta (aihelohkare liitteessä 2). Alueella suoritettiin malminetsintää kallioperäkartoitusta v sekä kairausta vv Tutkimustulosten perusteella on voitu piirtää todennäköiset kulta- j a arseenimineralisaatioiden pintapuhkeamaäalueen (liite 2). Kairauksissa tavoitettiin parhaimmillaan 3,3 ppm:n kulta- ja yli 5 % :n arseenipitoisuuksia. Tuloksista kerrotaan tarkemmin valtausraportin yhteydessä. Pihtiputaan alueella on suoritettu myös alueellista moreeninäytteenottoa (Tenhola 1988). Yhdistetyt näytteet on purettu ja näytteistä on analysoitu Au (Makkonen et al. 2003). Tulosten mukaan Pirunkoukun ympärillä on n. 1 x 3.5 km kokoinen alue,

5 2 missä Au-pitoisuus on parhaimmillaan 12.4 ppb (11 näytteenottopistettä) (Liite 1). Muualla Au-pitoisuudet ovat alle 1 ppb. Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti mustalla pisteellä.

6 3 NÄYTTEENOTTO JA -KÄSITTEL Y Näytteet otettiin lapiolla 32 pisteestä A-, B ja C-horisonteista erikseen v Näyteluettelo on liitteenä. Keskimääräinen näytteenottosyvyys A-, B- ja C - horisonteissa oli 15 cm, 50 cm ja 100 cm. Näytteitä otettiin kalliosta paikannetun mineralisaation läheisyydestä sekä kauempaa (liite 2). Yksi näytteenottopaikka sijoitettiin aihelohkareen viereen. Suurin osa näytteistä otettiin voimakkaasti huuhtoutuneesta moreenista, joka sisäls i runsaasti lohkareita. Paikoin lohkareinen aines oli syntynyt muinaisen rantatoiminna n vaikutuksesta. Kolme näytettä otettiin alloktonisesta, veteen kerrostuneesta hiekkasilttilajitteesta muutaman metrin etäisyydeltä muinaisesta rantapinnasta. Tarkoituksena oli verrata pitoisuusvaihteluita veteen kerrostuneen sedimentin j a moreenista muodostuneen rantakivikon välillä. Näytteet kuivattiin 105 C :ssa ja kahtioitiin. Toinen osa seulottiin raekokoon < 65 µm ja toinen osa (200 g) sekoitettiin n veteen. Veten sekoitettu suspensio kuivattiin, jonka jälkeen pintaan kovaksi kuivanut hienoaines-fe-mn-saostumaos a erotettiin muusta aineksesta. Kuivanut hienoaines-fe-mn-saostumaosa homogenisoitiin jauhamalla käsin akaattihuhmareessa. Näytekäsittelyjen tarkoituksena oli selvittää, ovatko Au ja sen seuralaisalkuaineet sitoutuneet Fe-Mnoksideihin vai esiintyvätkö ne omina faaseinaan? Näytteet liuotettiin (aqua reqia, 20 C, 522) ja liuoksesta analysoitiin As, Au, Bi, Sb ja Te grafiittiuunitekniikalla (516U, 522U) (Tilaus 76313). Tulosten tilastollinen tarkastelu tehtiin SPSS ohjelmistolla. TULOKSET Profiilien välinen koostumusjakaum a Keskipitoisuuksien ja parittaisen vertailun (Wilcoxon) perusteella B-horisontti o n rikastunut voimakkaimmin As :n, Bi :n, Sb :n ja Te:n osalta (Taulukko 1). Au :n suhteen ei havaittu merkittävää rikastumista B-horisonttiin, joskin Au :n keskiarvopitoisuus ja keskihajonta on suurin B-horisontissa. A-horisontissa o n erikoista Bi :n suuremmat pitoisuudet suhteessa C-horisonttiin. Alkuaineiden pitoisuuksia eri horisonttien välillä tarkasteltii n järjestyskorrelaatiokertoimen avulla. Vertailupareina oli A-B-horisontit (Taulukko 2), A-C-horisontit (Taulukko 3) ja B-C-horisontit (Taulukko 4). Lisäksi verrattiin korrelaatioita horisonteissa (Taulukot 5, 6 ja 7). Tulosten mukaan Au korrelo i merkittävästi vain As :n kanssa (A-B- ja A-C-horisontit). As-pitoisuudet korreloivat parhaiten eri horisonttien välillä ( A-B- ja B-C-horisontit, Kuva 2).

7 4 Kuva 2. As-pitoisuudet (ppm) moreenin B- ja C-horisonteissa. Seulottu ja lietetty aine s B-horisontista lietetyn ja seulotun aineksen väliset korrelaatiokertoimet ovat alkuaineittain: ras 0.93, rau 0.41, rb; 0.67, rsb 0.63, rte 0.69 (n = 32). Koostumuserojen merkitsevyyttä seulotun ja lietetyn aineksen välillä testattiin (Wilcoxon) ja tulosten perusteella voidaan todeta, että seulotussa aineksessa Au- ja Sb-pitoisuudet ovat systemaattisesti suurempia kuin lietetyssä aineksessa (Kuvat 3 j a 4) ja As-pitoisuudet ovat vastaavasti pienempiä (Kuva 5). Alle 3 ppb tasolla on Au-pitoisuuksien vaihtelu satunnaista lietetyn ja seulotun aineksen välillä, mikä johtunee analyysitarkkuudesta. Sen sijaan > 3 ppm Aupitoisuuksissa lietetyn aineksen Au-pitoisuudet ovat pienempiä kuin seulotu n aineksen. Tuloksen mukaan Au esiintyy itsenäisinä hippuina jo > 3 ppb :n pitoisuuksissa koska mekaaninen separoituminen muusta aineksesta on tapahtunu t liettämisessä. Sb näyttää osittain kuuluvan Au :n kanssa samaan faasiin, koska Sbpitoisuudet lietetyssä aineksessa ovat hieman pienemmät kuin seulotussa. Sb :n pitoisuustason ero (lietetty/seulottu) ei ole kuitenkaan yhtä selvä kuin Au:lla. Sen sijaan As kuuluu eri faasiin kuin Au ja Sb, koska lietetyssä aineksessa As - pitoisuudet ovat systemaattisesti suurempia kuin seulotussa aineksessa (Kuva 4). Lietetyn ja seulotun aineksen As-pitoisuuksien (log-muunnos) välille tehtiin lineaarinen esimointi, jolloin suoran yhtälöksi saatiin As L = 0.95*Ass (AsL = As-pitoisuus lietetyssä aineksessa ja Ass = As-pitoisuus seulotussa aineksessa). Yhtälön mukaan seulotusta aineksesta mitatut 3 ppm :m ja 10 ppm :n As-pitoisuudet

8 5 ovat lietetyssä aineksessa 37 % ja 16 % suurempia. Siten As on sitoutunut muit a alkuaineita tehokkaimmin Fe-Mn-oksidifaasiin. Kuva 3. Au-pitoisuudet (ppb) moreenin B-horisontissa. Pitoisuudet edustava t seulottua ja lietettyä fraktiota.

9 6 Kuva 4. Sb-pitoisuudet (ppb) moreenin B-horisontissa. Pitoisuudet edustavat seulottua ja lietettyä fraktiota. Kuva 5. As-pitoisuudet (ppm) moreenin B-horisontissa. Pitoisuudet edustavat seulottua ja lietettyä fraktiota.

10 7 Taulukko 1. Alkuaineiden keskiarvopitoisuudet, mediaanit ja keskihajonnat er i maannosprofileissa (A, B, C). Aine on seulottu < 60 µm raekokoon. Tapauste n lukumäärä A-, B- ja C-horisonteissa on 28, 32 ja 23. Mean Horisontt i A As 1 A u 4 Bi 76 Sb 32 Te 4 Median A Std. Deviation A Mean B Median B Std. Deviation B Mean C Median C Std. Deviation C Taulukko 2. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksessa A- ja B - horisonttien välillä. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 28. As_B Au_B Bi B Sb_B Te_B As_A 0.50** * * Au A 0.57** * INA Sb_A Te_A Taulukko 3. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksessa A- ja C - horisonttien välillä. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 21. As_C Au_C Bi_C Sb_C Te_C As_A Au_A 0.58** Bi A Sb_A Te_A

11 8 Taulukko 4. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksessa B- ja C - horisonttien välillä. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 23. AsC Au_C Bi C Sb_C Te_C As _ ** 0.65** 0.46 * * Au_B BLB ** 0.43 * 0.45* Sb_B * 0.35 Te_B ** Taulukko 5. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksen A-horisontissa. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 28. As_A Au_A BLA Sb_A Au_A 0.20 BL A 0.40* Sb_A ** Te_A 0.54** 0.44 * 0.68 ** Taulukko 6. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksen B-horisontissa. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 32. As_B Au B Bi B Sb_B Au_B BL B 0.46** Sb_B ** 0.42 * Te_B 0.49** 0.43 * 0.66 ** 0.55 ** Taulukko 7. Alkuaineiden järjestyskorrelaatiokertoimet maannoksen C-horisontissa. Korrelaatio on merkitsevä riskitasolla 0.05 (*) ja 0.01 (**). n = 23. Pareilla Sb_GBi_C ja Te_GBi_C on sama korrelaatiokertoimen arvo, vaikka merkitsevyystasot eroavat. Ero johtuu korrelaatiokertoimen pyöristyksestä. As_C Au_C Bi C Sb_C Au_C 0.65 * * BL C Sb_C * * Te_C 0.49 * 0.42 * 0.53* 0.27

12 9 Rantakerrostumat Kuusi näytteenottopistettä sijoitettiin siten, että toinen sijaitsi muinaisell a rantakivikolla ja toinen paikalla, missä on veteen kerrostunutta hiekkasorasedimenttiä. Näin muodostui kolme näytepisteparia (rantakivikko/rantahietikko, 12/11, 15/14, 20/21), joiden etäisyys oli 28, 47 ja 36 m. B-horisontin seulotussa fraktiossa Au-pitoisuudet (ppb) olivat vastaavasti 10/1, 1/1 ja 3/1 (Liite). Sama pitoisuussuhde oli As :lla. Muista horisonteista ei vastaavaa vertailua voitu tehdä. Tuloksen mukaan Au- ja As-pitoisuudet ovat korkeampia rantakivikoss a rantahietikkoon verrattuna. Alueellinen jakautuminen Alkuaineiden alueellinen pitoisuusjakauma ei eri maannoshorisonttien välillä ol e täysin vertailukelpoinen, koska osa A- ja C-horisonttien näytteistä puuttuu. B- horinsontin näyteaineisto on alueellisesti edustavin (liitteet 4-9). Alueellinen pitoisuusjakauma on As :n osalta parhaiten sidoksissa mineralisaatioon. Erityisesti B- ja C-horisontin korkeimmat As-pitoisuudet sijoittuvat mineralisaation SE-puolelle. Suurin Au-pitoisuus B- ja C-horisontissa sijaitsee aihelohkareen välittömässä läheisyydessä, mutta taustasta kohoavia pitoisuuksia esiintyy melk o satunnaisesti. Toisaalta A-horisontin suurimmat Au-pitoisuudet sijaitsevat mineralisaation SE-puolella. YHTEENVET O 1. Maannoksen B-horisontissa oli suurimmat As-pitoisuudet, mutta Au-pitoisuude n suhteen ei esiintynyt merkittäviä tasoeroja horisonttien välillä. 2. Au esiintyy itsenäisinä hippuina heti määritysrajan (3 ppb) yläpuolella. As sen sijaan on sitoutunut Fe-Mn-oksidifaasiin. 3. As-pitoisuus korreloi parhaiten eri horisonttien välillä. As korreloi eri horisonttien välillä myös muiden alkuaineiden kanssa. Au korreloi vain As :n kanssa B- ja C - horisonteissa. 4. Au- ja As-pitoisuudet olivat suurempia muinaisessa rantakivikossa verrattun a lähistöllä sijaitsevaan rantahietikkoon. 5. Alueellisesti B- ja C-horisonttien As- ja Au-pitoisuuksilla oli paras vaste mineralisaation sijaintiin. Tulosten perusteella voi varauksin esittää, että B-horisontin As-pitoisuus saattaa olla käyttökelpoisin Au-mineralisaation paikantamisessa. Asia edellyttää kuitenkin lisäselvityksiä. erikoistutkij a

13 10 KIRJALLISUUSLUETTEL O Cook, S. J. & Dixon-Warren, A. B., Distribution of copper, barium and othe r elements in soil profiles associated with VMS deposits and exhalative horizons i n Yukon-Tanana Terrane rocks, northern British Columbia. Geological Society of America, Cordilleran Section, 96th annual meeting. Vancouver, BC, Canada, Apri l 27-29, p. 8. Hartikainen, A., Nurmi, P Till geochemistry in gold exploration in the lat e Archean Hattu schist belt, Ilomantsi, eastern Finland. In : Nurmi, P. A. & Sorjonen - Ward, P. (eds.) Geological development, gold mineralization and exploration method s in the late Archean Hattu schist belt, Ilomantsi, eastern Finland. Geological Survey of Finland. Special Paper 17, Makkonen, H., Kontoniemi, 0. Lempiäinen, R., Lestinen, P., Mursu, J. & Mäkinen, J Raahe-Laatokka-vyöhyke, nikkelin ja kullan etsintä-hankkeen ( ) toiminta vuosina s., 19liites., CD-levy Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M 10.4/2003/5. Nikander, J Kupari-kultamalmitutkimukset Pihtiputaan Kolkussa, karttalehdill ä , 10 ja 11, vuosina Geologian tutkimuskeskus. M 19/3312/- 90/1/10. Tenhola Geochemical data. In Gaal, G. (ed) Exploration target selection b y integration of geodata using statistical and image processing techniques : an example from Central Finland. Report of Investigation 80.

14 1 1 LIITELUETTELO Liite 1. Moreenin hienoaineksen ja lohkareiden Au-pitoisuuksia tutkimusaluee n (raj attu) ympäristössä. Liite 2. Tutkimusalue ja näytepisteet. Liite 3. Näytekoordinaatit ja näytteenottosyvyyys (dm). Liite 4. As-pitoisuus moreenin hienoaineksessa(seulottu < 60 µm). A-horisontti. Liite 5. Au-pitoisuus moreenin hienoaineksessa (seulottu < 60 µm). A-horisontti. Liite 6. As-pitoisuus moreenin hienoaineksessa (seulottu < 60 µm). B-horisontti. Liite 7. Au-pitoisuus moreenin hienoaineksessa (seulottu < 60 µm). B-horisontti. Liite 8. As-pitoisuus moreenin hienoaineksessa (seulottu < 60 µm). C-horisontti. Liite 9. Au-pitoisuus moreenin hienoaineksessa (seulottu < 60 lum). C-horisontti.

15 Liite 1

16 Liite 2

17 LIITE 3. Näyte xk yk Syvyys (dm) A Syvyys (dm) B Syvyys (dm) C Selitä , , , , , , , , , , , , , , , , , , Alava koht a , , Mand. rant a Rantasoraa, , , alavaa , , Mand. ranta , , Alava kohta , , Ranna n pohjahietikko , , Rantakivikk o , , , , Kovaa saostuma a , , , , , , Louhikko , , Rantahiekka, all a savi , , Louhikko , , , , , , , , , , , , , , , , Louhikk o , ,335 7 Louhikk o , , Louhikko

18 Liite 4

19 Liite 5

20 Liite 6

21 Liite 7

22 Liite 8

23 Liite 9