LAHTOJOEN KIMBERLIITIN VIERELTÄ LÖYDETYN UUDEN ESIINTYMÄ N INDIKAATTORIMINERAALIEN MIKROANALYYSIEN TULKINTA A

Transkriptio

1 Geologian tutkimuskesku s Tutkimuslaboratori o Marja Lehtone n TUTKIMUSRAPORTT I M 19/4311/2004/1/4 1 LAHTOJOEN KIMBERLIITIN VIERELTÄ LÖYDETYN UUDEN ESIINTYMÄ N INDIKAATTORIMINERAALIEN MIKROANALYYSIEN TULKINTA A Näytemateriaali Tutkittaviksi valitut indikaattorirakeet poimittiin konsentraatista, joka oli tuotettu kaustisell a liuotuksella kimberliitin kairasydämestä (Taulukko 1) Outokummun Mineraalitekniika n laboratoriossa. Konsentraatti oli seulottu raekokoihin sekä +1.0 mm. Analysoitavie n rakeiden lukumäärän maksimoimiseksi mineraalit poimittiin pienemmästä raekoosta. Kaikkiaan analyysiin valittiin 90 mineraaliraetta, joista 39 oli granaatteja, 2 2 klinopyrokseeneja sekä 29 oksideja, joista 2 osoittautui ilmeniitiksi ja loput 27 kromiitiksi. Rakeet (etenkin granaatit) pyrittiin valitsemaan ilman tietoista selektiivisyyttä värin ta i muodon perusteella, jotta tulos olisi mandollisimman edustava koko näytteen kannalta. Analyysia varten rakeet aseteltiin messinkialustoille, joista valettiin epoksi-liimaa käyttäe n nintahinot Analysointiolosuhteet Mineraalianalyysit tehtiin GTK :n Cameca Camebax SX-50 mikroanalysaattorilla. Operaattorina toimi geologi Lassi Pakkanen. Granaatti- ja oksidianalyyseihin käytettii n seuraavia parametrejä: kiihdytysjännite 25 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus 47 na j a elektronisäteen läpimitta 1 mikrometri. Klinopyrokseenianalyysien vastaavat parametri oliva t 15 kv, 20 na ja 5 mikrometriä. 1

2 Tulokse t Uuden kimberliittiesiintymän indikaattorirakeiden mikroanalyysejä tarkasteltiin vertaamall a niitä Lahtojoen Piippu 7:n indikaattorianalyyseihin (Lehtonen et al., 2003; Lehtonen et al., painossa). Apuna käytettiin yleisiä kemialliseen koostumukseen perustuvi a luokitteludiagrammeja. Kuvassa 1 on granaattien Cr-Ca-diagrammi (Gurney, 1984; Sobolev, 1973), johon o n sijoitettu sekä Lahtojoen kimberliitin (Piippu 7) että Lahtojoen 2. piipun pyrooppianalyysit. Diagrammi määrittelee ns. G9 ja G10 kentät, joista jälkimmäinen kuvaa peridotiittiste n timantti-indikaattoreiden stabiilisuusaluetta ts. tähän kenttään osuvilla granaateilla o n samankaltainen koostumus kun timantin sulkeumana tai yhteenkasvettumana esiintyväll ä Cr-pyroopilla. 2. piipun rakeista kolme osuu G10-kenttään, joskin niistä kaksi aivan se n rajalle. Suurin osa 2. piipun rakeista sijoittuu G9-kenttään, mikä on tyypillistä myös Piippu 7 :n granaateille. Lisäksi 2. piipun rakeissa erottuu wehrliittinen trendi kuten Piippu 7:ssäkin. Kuvassa 2 on klinopyrokseenien (CPX) Cr-Al-diagrammi (Ramsay, 1992) eri kivilajej a kuvaavine koostumuskenttineen. Diagrammiin on nytkin sijoitettu sekä Piippu 7:n että 2. piipun CPX-analyysit. Analyysipopulaatiot ovat hyvin samankaltaiset valtaosan rakeist a sijoittuessa granaatti-peridotiittien kenttään ja omaten n. 2 wt% AI 2O3. Kuvassa 3 on kromiittien Cr-Mg-luokittelu (Smith et al., 1991), johon on merkitty timanti n sulkeumana (D.I.F.) sekä yhteenkasvettumana (D.I.G.F.) esiintyvän kromiiti n koostumuskentät. On kuitenkin huomattava, ettei luokittelu ole aukoton, sillä kimberliiteiss ä itsessäänkin tavataan kromiittia, joka koostumukseltaan sijoittuu timanttikriittiselle alueelle, mutta ei kuitenkaan ole peräisin timantin stabiilisuusalueelta. Piippu 7:ssä kromiitti o n harvinainen indikaattorimineraali. 2. piipussa kromiittia näyttäisi olevan yllättävän paljon, mikä tosin saattaa johtua pienestä ja satunnaisesta näytemateriaalista. Harvoista Piippu 7 :n analysoiduista kromiittirakeista kolme sijoittuu diagrammin timanttikenttiin ; 2. piipun rakeist a 2 ja lisäksi useampia rakeita on kenttien rajoilla. Molempien kromiitit muodostavat ns. Iherzoliittisen hännän, jossa Cr- ja Mg-pitoisuudet korreloivat negatiivisesti keskenään. 2

3 Kuvassa 4 on esitetty ilmeniittien Fe 3+-Mg-diagrammi (Gurney & Zweistra, 1995), jota käytetään yleisesti kuvaamaan kimberliittimagman hapetus-pelkistysastetta ja edellee n timanttien säilymispotentiaalia kuljetuksen aikana maapallon vaipasta pintaan. Piippu 7 : n ilmeniiteistä valtaosa sijoittuu koostumuskenttään, jonka perusteella timantit olisivat keskimääräisesti syöpyneitä. 2. piipusta analyysiin päätyi lopulta vain kaksi ilmeniittiraetta, jotka myöskin osuvat tähän kenttään. Kuva 2. Kimberliittiste n klinopyrokseenien Cr vs. Al luokittelu. Lahtojoen Piippu 7 : n sekä 2. kimberliittilävistykse n analyysit esitetty diagrammissa. Kuva 3. Kimberliittisten kromiittie n Cr vs. Mg luokittelu. Lahtojoe n Piippu 7 :n sekä 2. kimberliittilävistyksen analyysit esitett y diagrammissa. 3

4 Kuva 4. Kimberliittiste n ilmeniittien Fe 3+ vs. Mg luokittelu. Lahtojoen Piippu 7 :n sekä 2. kimberliittilävistyksen analyysi t esitetty diagrammissa. Johtopäätökse t Indikaattorimineraalianalyysien perusteella Lahtojoen Piippu 7 :n sekä 300 m päästä löydety n 2. kimberliittiesiintymän välillä ei näyttäisi olevan suuria eroja. Todennäköisesti merkittävi n havainto on se, että 2. esiintymän oksideista valtaosa näyttäisi olevan kromiitteja, kun taa s Piippu 7:ssä ne ovat pikroilmeniittejä. Tulosten tulkintaa hankaloittavat kuitenkin 2. esiintymän pieni näytekoko ja siitä johtuvat epävarmuustekijät.

5 Kirjallisuusviitteet Gurney, J.J., A correlation between garnets and diamonds. In : Glover, J.E., Harris, P.G., (Eds.), Kimberlite Occurrence and Origin : A basis for conceptual models in exploration. Geol. Dept. and Univ. Ext., Univ. of WA, Publ. 8, pp Gurney, J.J., Zweistra P., The interpretation of the major element compositions of mantle minerals in diamond exploration. In: W.L. Griffin (edit.), Diamond Exploration : Into the 21st Century. J. Geochem. Explor. 53: Lehtonen, M.L., O'Brien, H.E., Peltonen, P., Johanson, B.S., Pakkanen, L.K., Layered mantle at the edge of the Karelian Craton : P-T of peridotitic mantle xenocrysts an d xenoliths from the Kaavi-Kuopio kimberlites. In : Extended abstracts. 8th Internationa l Kimberlite Conference, Victoria, BC, Canada, June 22-27th, pp. Lehtonen, M.L., O'Brien, H.E., Peltonen, P., Johanson, B.S., Pakkanen, L.K., painossa. Layered mantle at the edge of the Karelian Craton margin : P-T of mantle xenocrysts an d xenoliths from the Kaavi-Kuopio kimberlites, Finland. In: Proceedings volume. 8th International Kimberlite Conference, Victoria, BC, Canada, June 22-27th, Lithos. Ramsay, R.R., Geochemistry of Diamond Indicator Minerals. Ph.D. Thesis, University of Western Australia, 246 pp. Smith, C.B., Lucas, H., Hall, A.E., Ramsay, R.R., Diamond prospectivity an d indicator mineral chemistry : a Western Australian perspective. In : Fifth International Kimberlite Conference, Brazil. Comphania de Pequisa de Recursos Minerais, Spec. Pub. 2/91, pp Sobolev, N.V., Lavrentiev, Yu.G., Pokhilenko, N.P., Usova, N.P., Chrome-ric h garnets from the kimberlites of Yakutia and their paragenesis. Contrib. Mineral. Petrol. 40, Raportin litteet Liite 1 : Liite 2 : Liite 3 : Granaattien mikroanalyysidata Klinopyrokseenien mikroanalyysidat a Kromiittien mikroanalyysidat a Liite 4 : Ilmeniittien mikroanalyysidata

6 Marja Lehtonen / indikaattorimineraalianalyysejå nåytteistä LIU ja LIU / file ML1may04.xls / Index# SiO2 TiO2Al203Cr203V203 FeO MnO MgO CaO Na20K20 NiO CoO ZnO Nb203 Ta205 Total Näyte / kolumni rakeen # LKJ-01-04/cl 1 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 4 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 5 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c1 6 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 8 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 9 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/cl 10 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/cl 11 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/cl 12 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/cl 13 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 1 LAHTOJOKI H PIIPP U LKJ-01-04/c2 2 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c2 3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 4 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c2 5 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c2 6 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c2 7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 8 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 9 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 10 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 11 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c2 12 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c2 13 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c3 1 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 3 LAHTOJOKI II PIIPPU LIU-01-04/c3 4 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 5 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 6 LAHTOJOKI H PIIPPU LIU-01-04/c3 7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 8 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 9 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 10 LAHTOJOKI II PIIPPU LIU-01-04/c3 11 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 12 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c3 13 LAHTOJOKI IIPIIPPU Analysointiolosuhteet : kiihdytysjännite = 25 kv, elektronisateen virranvoimakkuus ja läpimitta = 47 na ja 1 mikrometri vastaavasti. LIITE 1 : GRANAATTTIEN MIKROANALYYSIT

7 Marja Lehtonen / indikaattorimineraalianalyysejå näytteistä LKJ ja LKJ / file MLlmay04.xls / Index# SiO2 TiO2Al203Cr203 FeO MnOMgO CaO Na20K20BaO SrO NiO F Cl S02 Total Näyte /kolumni/ rae LKJ-01-04/c4/rael LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c4/rae2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c4/rae3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c4/rae4 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c4/rae5 LAHTOJOKIIIPlIPPU uvaroviitt i LKJ-01-04/c4/rae6 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-O 1-04/c4/rae7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c4/rae8 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c4/rae9 LAHTOJOKI II P11PPU LKJ-01-04/c4/rael0 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ /c4/rael 1 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c4/rael2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ /c4/rae13 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rael LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae4 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae6 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae8 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c5/rae9 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c5/rael0 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c5/rael l LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c5/rael2 LAHTOJOKIIIPIIPPU uvaroviitti Analysointiolosuhteet : kiihdytysjännite = 15 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus ja läpimitta = 20 na ja 5 mikrometriä vastaavasti. Mikronalysaattori / operaattori = Cameca Camebax SX50 / Lassi Pakkanen LIITE 2 : KLINOPYROKSEENIEN MIKROANALYYSIT

8 Marja Lehtonen / indikaattorimineraalianalyysejä näytteistä LKJ ja LKJ / file MLlmay04.xls / Paikoin kromiittirakeista (erityisesti LKJ :n kolumni 6 :n rakeista) tulee vielä liuotuksissa käytettyä natriumia. Näissä tapauksissa on joskus kokeiltu analyysiä ilmannatriumin mukanaoloa, jolloin Na2O :n sarakkeessa lukee vain n.d. = not determined. Index# SiO2 TiO2Al203Cr203V203 FeO MnO MgO CaO Na20K20 NiO CoO ZnO Nb203 Ta205 TotalNäyte / kolumni rakeen# LKJ-01-04/c6 1 LAHTOJOKI II PIIPP U LKJ-01-04/c6 2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 5 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 6 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 8 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 9 LAHTOJOKI II PIIPPU n.d LKJ-01-04/c6 10 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 11 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 12 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c6 13 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 1 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 3 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 4 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 5 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 6 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 7 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 8 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c7 9 LAHTOJOKI H PIIPPU LKJ-01-04/c7 10 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 11 LAHTOJOKI II PIIPPU n.d LKJ-01-04/c7 12 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c7 13 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c8 2 LAHTOJOKI II PIIPPU LKJ-01-04/c8 3 LAHTOJOKI II PIIPPU Analysointiolosuhteet: kiihdytysjännite = 25 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus ja läpimitta = 47 na ja 1 mikrometri vastaavasti. Index# SiO2 TiO2Al203Cr203 FeO MnO MgO CaO Na20 K2O BaO SrO NiO F Cl SO2 TotalNäyte / kolumni / rae LKJ-01-04/c5/rael3 LAHTOJOKI IIPIIPPU Analysointiolosuhteet: kiihdytysjännite = 15 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus ja läpimitta = 20 na ja 5 mikrometriä vastaavasti. Mikronalysaattori / operaattori = Cameca Camebax SX50 / Lassi Pakkanen LIITE 3 : KROMIITITEN MIKROANALYYSIT

9 Marja Lehtonen / indikaattorimineraalianalyysejä näytteistä LKJ ja LKJ / file MLlmayO4.xls / Index# SiO2 TiO2Al203Cr203V203 FeO MnO MgO CaO Na20K20 NiO CoO ZnO Nb2O3 Ta205 TotalNäyte / kolumni rakeen# LKJ-01-04/c6 = i 4 LAHTOJOKI II PIIPPU , LKJ /c7=i 2 LAHTOJOKIII PIIPP U Analysointiolosuhteet; kiihdytysjännite = 25 kv, elektronisäteen virranvoimakkuus ja lapimitta = 47 na ja 1 mikrometri vastaavasti. LIITE 4: ILMENIITTIEN MIKROANALYYSIT