Kaustisen alueen Li-potentiaali - vanhojen moreeninäytteiden uudelleenanalysointi, vaihe 2

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Länsi-Suomen yksikkö Kokkola /2013 Kaustisen alueen Li-potentiaali - vanhojen moreeninäytteiden uudelleenanalysointi, vaihe 2 Olavi Kontoniemi Punertavaa spodumeenia pegmatiitissa. Näyte Läntän esiintymästä. Kuva Mikko Pelkkala, GTK.

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUV AILULEHTI Piiiviimiiiirii I Dnro Tekijiit Olavi Kontoniemi olavi.kontoniemi@gtk.fi Rapm1in laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Raportin nimi Kaustisen alueen Li-potentiaali-vanhojen moreeninaytteiden uudelleenanalysointi, vaihe 2 Tiivistelmii Kaustisen seudun litium-varannot - hankkeessa (KaLi-hanke, EAKR) testattiin vuosina 2010 ja 2011 GTK:n vanhan linjamuotoisen moreeniaineiston soveltuvuutta Li-potentiaaliselvityksiin. Tyotii jatkettiin vuosina 2011 ja 2012 GTK:n omalla rahoituksella. Kaikkiaan 7662 naytteestii analysoitiin Li ja osasta (7120 naytettii) 40 muuta alkuainetta. Litiumin analysointiin kiiytettiin natriumperoksidisulatetta. Tutkimuksista on tehty raportit 35/2011 ja 68/2012. Viela vuonna 2013 tutkimusaluetta laajennettiin 1uoteeseen painja analyysiin valittiin yhteensii 1996 niiytettii. Raportti sisiiltiiii lisiialueen analyysiaineiston tilastollista tarkastelua seka Li:n ja Be:n alueellisen jakaantumisen moreenin keskifraktiossa karttakuvien muodossa. Kartalla voidaan rajoittaa kaksi Li-anomaalista aluetta, jotka luovat hyviin pohjan tuleville kohdentaville tutkimuksille. Tulosten pohjalta on laadittu karttakuva Kaustisen seudun Li-provinssista kahteen kategorialuokkaan jaettuna. Asiasanat (kohde, menetelmiitjne.) Kaustisen alue, litiumpotentiaali, moreenigeokemia, kernialliset analyysit, natriumperoksidisulate Maanticteellinen alue (maa, liiiini, kunta, kylii, esiintyma) Suorni, Keski-Pohjanmaa, Kaustinen, Kruunupyy, Kokkola, Alaveteli Karttalehdet Q4111, Q4112, Q4121, Q4123 Muut tiedot Liittyy raportit 35/2011 ja 68/2012 Arkistosarjan nimi Arkistotunnus Ma1mitutkimusraportit 52/2013 Kokonaissivumiiiira Kieli Hinta Julkisuus 17 suorni julkinen Yksikko ja vastuua.lue Han.ketunnus Liinsi-Suomen yksikko, V A Allekirjoirus/nimen selv~ ~ Olavi Kontonierni ~1 ~..., I Allekirjoitus/nimen selvennys g GTK GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date I Rec. no Authors Olavi Kontoniemi olavi.kontoniemi@gtk.fi Type of report Archive report Commissioned by Title of report Kaustisen alueen Li-potentiaali- vanhojen moreeninaytteiden uudelleenanalysointi, vaihe 2 Abstract During the investigations of Geological Survey of Finland (GTK) realized by the KaLi-project (lithium resources of the Kaustinen region), partly supported by ERDF, was tested re-assays of old (1970's) till samples for a regional Liexploration. After testing the investigation was continuing by GTK's own project during 201 I and Lithium assays were made from in all7662 samples and a wider assay baggage (41 components) from 7120 samples. Li was analyzed by using sodium peroxide fusion. Investigations are published in GTK reports 52/2011 and 68/2012. After that, the study area was enlarged to NW direction and 1994 extra samples were analyzed in year Based on Li- and Be-anomalies in till samples of this additional area, there are proposed two areas for follow up investigations. In the appendices, there is also a map which shows the area of Kaustinen Li-province with 2 categories and based on known Li-deposits and Li anomalies in till samples of these investigations. Keywords Kaustinen region, lithium potentiality, till geochemistry, chemical assays, sodium peroxide fusion Geographical area Finland, Central Ostrobothnia, Kaustinen, Kruunupyy, Kokkola, Alaveteli Map sheet Q4111, Q4 112, Q4121, Q4123 Other infonnation Related other report 35/2011 and 68/2012 Report selial Archive code Exploration reports 52/2013 Total pages Language Price I Confid entiality 17 Finnish public Unit and section Project code Western Finland office, VA Signature'name Olavi Kontoniemi ~.-.;;M:L~ ~ Signature/name G GTK GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 JOHDANTO 2 2 TUTKIMUSMENETELMÄT 2 3 TULOSTEN TARKASTELU Aineiston tilastollinen tarkastelu Litiumin ja muiden tarkasteltujen alkuaineiden alueellinen jakauma 6 4 PÄÄTELMÄT, JATKOTOIMENPITEET JA AINEISTON TALLENNUS 8 KIRJALLISUUSLUETTELO LIITELUETTELO LIITTYY

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskus (GTK) keräsi valtakunnallisessa moreenin geokemiaa käsittävässä ohjelmassa (ns. linjamuotoinen moreeniohjelma) myös karttalehdiltä 2323, 2324 ja 2341 systemaattisesti moreeninäytteitä tutkittavaksi. Näytteenotto tehtiin 1970-luvun jälkipuoliskolla silloisella läpivirtausteräkalustolla ja näytteistä analysoitiin perusmetalleja ja pääkomponentteja (17 alkuainetta) semikvantitatiivisesti emissiokvantometrillä (EKV) (Gustavsson et al. 1979). Esimerkiksi Kaustisen 1: karttalehdeltä analysoitiin yli näytettä. Näytteenottolinjat pyrittiin suunnittelemaan kivilajikulkuun ja jäätikön liikesuuntaan nähden kohtisuoraan 1-2 km:n välein pistevälin vaihdellessa m. Näytteenottosyvyys vaihteli suuresti, mutta tässä tutkimuksessa käytetyn aineiston keskisyvyys oli 25 dm (ks. kuva 1). Koska edellä kuvattua näytemateriaalia oli GTK:n Kuopion varastossa, päätettiin EAKR-rahoitteisessa Kaustisen seudun litiumvarannot hankkeessa (KaLi) testata vanhan moreeniaineiston soveltuvuutta alueellisen potentiaalin arviointiin (Kontoniemi 2011). Vanhassa kartoituksessa ei analysoitu litiumia ollenkaan ja myöhemminkin tehdyssä ns. HP-kartoituksessa Li analysoitiin kuningasvesiliuotuksella, joten heikosti liukenevan spodumeenin Li tuli vain osaksi mukaan analyysiin. KaLi-hankkeessa päätettiin tehdä testimielessä uudet analyysit nykymenetelmillä. Keskusteluissa Labtium Oy:n kanssa päädyttiin siihen, että Li:n saamiseksi analyysiliuokseen näytteestä tehdään natriumperoksidisulate, joka voidaan sitten analysoida normaalisti ICP-AES-tekniikalla. Testivaiheessa analysoitiin kaikkiaan 542 näytettä ja tulokset olivat niin rohkaisevia, että GTK:ssa tehtiin päätös laajentaa potentiaaliselvitys koko Kaustisen seudulle linjamuotoista moreeniaineistoa hyväksi käyttäen. Näissä vaiheissa tutkittiin kaikkiaan 7662 moreeninäytettä ja tulokset on raportoitu kahdessa arkistoraportissa 35/2011 ja 68/2012 (Kontoniemi 2011 ja 2012). Em. tutkimusten tulokset viittasivat siihen, että Li-potentiaalinen alue saattaisi laajeta Alavetelin suuntaan, joten GTK:ssa tehtiin päätös jatkaa kartoitusta samalla metodilla vielä n näytteen verran (kuva 1). Tätä tutkimusta varten varattiin n ja kaikki tarvittava analytiikka tilattiin Labtium Oy:stä. Tutkimusta hallinnoitiin Länsi-Suomen yksiköstä käsin ja työt tehtiin Länsi-Suomen mineraalipotentiaali hankkeessa ( ). 2 TUTKIMUSMENETELMÄT GTK:n Lopen näytevarastosta valittiin tutkittavaksi ainekseksi styrox-laatikoihin pakatut seulotut moreeninäytteet, jotka oli otettu vuosien 1976 ja 1979 välillä. Näytemateriaaliksi kelpuutettiin vain moreeniaines ja siitä nimenomaan K-fraktio ( mm), jossa voisi ajatella olevan spodumeenia enem-

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 3 män suhteessa kiilteiden määrään. K-fraktiota näytti olevan tarjolla myös paremmin, koska hienofraktiota on käytetty runsaammin muissa moreenigeokemiallisissa tutkimuksissa. Minimisyvyys analysoitaviksi hyväksytyille näytteille oli 10 dm. Tutkittavaksi valitut näytteet (1996 kpl) jauhettiin kokonaan karkaistussa hiiliteräsastiassa (menetelmä 40/Labtium). Jauhatuksen jälkeen 0.2 g:n alinäytteestä tehtiin natriumperoksidisulate ja normaali monialkuaineanalyysi (22 komponenttia) ICP-OES-tekniikalla (720P). Suurimmasta osasta (1954 kpl) tehtiin lisäksi monialkuainemääritys (40 komponenttia) kuningasvesiliuoksesta ICP-MS ja ICP-OES tekniikoilla (515PM). Puuttuvat monialkuainemääritykset johtuvat näytteen loppumisesta natriumperoksidisulatteen teon jälkeen. Kuva 1. Moreeninäytteiden syvyyskartta. Kuvaan rajattu tekstissä mainittu vanhempi tutkimusalue ja tunnetut Li-esiintymät. Figure 1. Depth of till samples. In the picture also an older study area and known Li deposits.

7 Li_720P_ppm GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 4 3 TULOSTEN TARKASTELU 3.1 Aineiston tilastollinen tarkastelu Kaikki kemialliset analyysit on taulukoitu Microsoft Excel-ohjelmiston avulla yhteenvetotaulukoiksi, joissa alle määritysrajan olevat arvot on korvattu määritysrajan puolikkaalla, jotta niitä voidaan tarkastella tilastollisesti. Esimerkiksi Li-analyyseissä määritysraja oli 10 ppm, joten 5 ppm:n pitoisuudet taulukoissa tarkoittavat pitoisuuksia 0-10 ppm. Kuvan 2 diagrammi osoittaa aineiston normaalia jakaumaa, jonka korkein pitoisuus on 777 ppm ja matalin 5 ppm (= 0-10 ppm). 400 Moreenin Li-pitoisuus (N=1996) Keskiarvo (mean) = 46 ppm Mediaani = 39 ppm Minimi = 5 ppm Maksimi = 777 ppm Percentiles: 90 % = 78 ppm 99 % = 169 ppm Kuva 2. Aineiston (1996 näytettä) Li-pitoisuusjakauma. Figure 2. Li content frequency of study data (1996 samples). Kahdella eri analyysimenetelmällä tulokset korreloivat kyllä hyvin, mutta yleisesti ottaen sulatemenetelmällä (720P) pitoisuudet ovat korkeampia (kuva 3). Sulatemenetelmällä on saatu totaalisesti mukaan myös spodumeenin sisältämä litium, joten nämä tulokset kuvastavat paremmin alueen litiumpotentiaalia. Pienemmillä Li-pitoisuuksilla ero menetelmien välillä on ymmärrettävästi vaikeammin todettavissa.

8 Li_515M_ppm GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 5 Kun tarkastellaan koko analyysiaineistoa, josta on tehty määritykset 41 komponentista (taulukko 1), voidaan havaita, että perusmetalleissa, rikissä ja arseenissa on vain kohtalaisia pitoisuuksia. Kultapitoisuuksiin pitää suhtautua varauksella, koska näytteenottajilla on saattanut olla kultasormuksia ja koska analyysimenetelmä 515PM ei ole riittävän hyvä jalometallien analysointiin Pearson correlation = Li_720P_ppm Kuva 3. Li-pitoisuudet kahdella eri analyysimenetelmällä (1954 näytettä). Figure 3. Li content analysed by two different methods (1954 samples). Li-pitoisuudet eivät korreloi merkittävästi muiden komponenttien kanssa ja kohtalaistakin korrelaatiota on koko aineistoa ajatellen vain kiillemineraaleissa esiintyvien alkuaineiden kanssa (ks. taulukko 1). Lisäksi kohtalaisiin arvoihin voi vaikuttaa myös alhaisten pitoisuuksien korostuminen koko aineistossa. Korkeammissa Li-pitoisuuksissa (> 60 ppm) näitäkään korrelaatioita ei esiinny. Raportissa 68/2012 (Kontoniemi 2012) havaittua Be- ja Tl-pitoisuuksien kohtalaista korrelaatiota Li:n suhteen ei havaita tässä aineistossa.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Litiumin ja muiden tarkasteltujen alkuaineiden alueellinen jakauma Liitteissä 1-2 on 1996 uuden näytteen ja osin vanhan aineiston analyysitulokset esitetty karttakuvana Li:n ja Be:n osalta. Liitteessä 3 symbolit ovat neljässä luokassa koko aineiston ( ) persentiilien mukaisesti, mutta muissa liitteissä luokkajako on tehty silmämääräisesti parhaan erottuvuuden mukaisesti. Tutkimusalueella erottuu kaksi laajempaa Li-anomaliakokonaisuutta: ensimmäinen alkaa Jänislammen esiintymästä jatkuen luoteeseen Alavetelin kirkonkylän kautta aina Sokojan alueelle ja toinen on epäyhtenäisempi alue Kruunupyyn ja Kokkolan rajamailla Kotkamaan ja Ridan ympäristössä. Varsinkin Rasmuksen ja Alskogin sekä Sandbackan ja Loulusin väliset alueet näyttävät mielenkiintoisilta. Jälkimmäiseltä seudulta Vähä-Kotka Huhtala alue tuntuu lupaavimmalta. Näillä alueilla moreeni sisältää myös tavallista enemmän berylliumia. Edellä mainituilta alueilta ei ole tiedossa spodumeenipegmatiittilohkareita, mutta vuosi sitten lähetettiin Salonkylältä Jänislammen W-puolelta mielenkiintoinen spodumeenilohkare (kuva 2), jossa spodumeenin lisäksi oli mustaa turmaliinia ja sinivihreää berylliä. Uudelta alueelta löytynyt lohkare on moreenianomalioiden lisäksi konkreettinen viite Alavetelin alueen Li-potentiaalista. Kuva 2. Salonkylän spodumeenipegmatiittilohkare. X= , Y= Kuva Mikko Pelkkala, GTK. Figure 2. Spodumene pegmatite boulder of Salonkylä. X= , Y= Photo Mikko Pelkkala, GTK.

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 7 Taulukko 1. Analyysiaineiston tilastollinen tarkastelu (N = 1996 kpl). Li_high = Li-pitoisuus 60 ppm tai enemmän (415 kpl). Table 1. Statistics of analyses (N = 1996). Li_high = lithium content 60 ppm or more (N = 415). Keskiarvo Mean Mediaani Mediane Max Pearson correl. Li_720P_X Pearson correl. Li_High_X Stdev Li_720P_ppm Li_515PM_ppm Ag_ppm Au_ppb Bi_ppm Cd_ppm Pt_ppb Sb_ppm Se_ppm Te_ppm Tl_ppm W_ppm U_ppm Mo_ppm Pb_ppm Th_ppm Al_ppm As_ppm B_ppm Ba_ppm Be_ppm Ca_ppm Co_ppm Cr_ppm Cu_ppm Fe_ppm K_ppm La_ppm Mg_ppm Mn_ppm Na_ppm Ni_ppm P_ppm S_ppm Sc_ppm Sr_ppm Ti_ppm V_ppm Y_ppm Zn_ppm Zr_ppm

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 8 4 PÄÄTELMÄT, JATKOTOIMENPITEET JA AINEISTON TALLENNUS Vanhan linjamuotoisen moreeniaineiston uudelleen analysointi kannatti seuraavista syistä: - Saatiin tiheämmän pisteverkon ansiosta tarkempi kuva alueen Li-potentiaalista - Sulatemenetelmällä (720P) analysoitaessa määritettiin totaali-li, jolloin saatiin mukaan myös spodumeeni-li - Moreenin keskifraktion käyttö näyttää olevan perusteltua ainakin Li-tutkimuksissa - Tuloskarttojen perusteella on huomattavasti helpompi suunnitella kohdentavia tutkimuksia Tämä ja edeltävä laajempi moreenigeokemiallinen tutkimus tuotti laajan perusaineiston tarkemmille kohdentaville ja kohteellisille tutkimuksille. Aineiston pohjalta on laadittu ennusteluonteinen karttakuva Kaustisen Li-provinssista (liite 4), jossa alueet on jaettu 2 kategoriaan uusien spodumeenipegmatiittijuonien löytymismahdollisuuden mukaan. Ensimmäisen kategorian alueessa on huomioitu tunnetut esiintymät ja viitteet, mutta toisen kategorian rajaus on tehty moreeniviitteiden perusteella. Tulevia tutkimuksia tulisi kohdentaa Kaustisen alueelta myös Alavetelin ympäristöön. Tutkimukset voisivat käsittää lohkare-etsintää, tarkennettua moreeninäytteenottoa sekä litogeokemiaa koskien killeliuskeiden ja pegmatiittien kemiaa. Tutkimuksessa käytetty laaja analyysiaineisto tullaan tallentamaan GTK:n tietokantoihin, joista se on irrotuskustannuksin kaikkien saatavilla. KIRJALLISUUSLUETTELO REFERENCES Gustavsson N., Noras P. & Tanskanen H Seloste geokemiallisen kartoituksen tutkimusmenetelmistä. Summary: Report on geochemical mapping methods. Geologinen tutkimuslaitos. Tutkimusraportti 39. Geological Survey of Finland, Report of Investication no pp. Kontoniemi O Kaustisen seudun litium-varannot hankkeen (KaLi) tutkimukset vuosina Arkistoraportti 35/ s. Kontoniemi O Kaustisen alueen Li-potentiaali vanhojen moreeninäytteiden uudelleenanalysointi. Arkistoraportti 68/ s.

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 9 LIITELUETTELO APPENDICES Liite 1. Moreenin Li-pitoisuuksien jakautuminen lisätutkimusalueella (punaiset symbolit) ja aikaisemmalla tutkimusalueella (oranssit symbolit). App. 1. Li content of till samples within the additional study area (reddish symbols) and within the old study area (orange symbols). Liite 2. Moreenin Be-pitoisuuksien jakaantuminen tutkimusalueella. Siniset symbolit = lisäalue. App. 2. Be content of till samples within the study area. Blue symbols = additional area Liite 3. Moreenin Li-pitoisuudet molemmilla tutkimusalueilla, symbolikoko sama molemmilla alueilla (4 luokkaa). App. 3. Li content of till samples within both study areas, symbol sizes the same in the whole area (4 classes). Liite 4. Kaustisen alueen Li-provinssi. 1. kategorian alueella suurimmat mahdollisuudet uusiin Liesiintymiin. App. 4. Li-province of the Kaustinen area. First category area means the highest potentiality for new Lideposits. LIITTYY RELATED DATA Alkuperäiset analyysitulokset Excel-taulukkoina: - Tilaus (Anal.nrot L ) - Tilaus (L ) - Tilaus (L ) - Tilaus (L ) Koostetaulukot paikkatietoineen: - Lisät_720P_515PM.xlsx

13

14

15 Liite 3 App. 3

16 Liite 4 App. 4