Nikkelimalmitutkimukset Kangasniemen Petäisen kohteella vuosina

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Itä-Suomen yksikkö Kuopio Nikkelimalmitutkimukset Kangasniemen Petäisen kohteella vuosina Janne Hokka & Sami Niemi

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä f Dnro Tekijät Raportin laji Janne Hokka & Sami Niemi Toimeksiantaja Geological Survey offinland Raportin nimi Nikkelimalmitutkimukset Kangasniemen Petäisen kohteella vuosina Tiiv istelmä Keski-Suomen mineraalipotentiaalin arviontihankeen kartoituksessa arvioitiin alueen nikkelipotentiaalisia mafisia- ja ultramafisia intruusioita. Kangasniemellä sijaitseva Petäisen intruusio valittiin kairauskohteeksi magneettikiisu- ja kuparikiisupitoisten paljastumahavaintojen sekä 1980-luvulla suoritettujen maastogeofysikaalisten mittaustuloksista selvinneen magneettisen ja painovoima-anomalian perusteella. Petäisen intruusio sijaitsee Kangasniemen kunnassa ja on kooltaan noin 300 x 200 x 160 metriä. Intruusio koostuu ultramafisista sekä gabroluokan kivistä. Ultramafiset kivet ovat klinopyrokseenivaltaisia hornblendiittisia metapyrokseniitteja. KairausohjeIma käsitti kolme timanttireikää (yhteensä 505,10 m), jotka kairattiin profiilissa intruusion poikki. Tutkimustulokset eivät anna viitteitä nikkelimineralisaatiosta. Voimakas magneettinen anomaliajohtuu todennäköisesti magneettikiisuraidoista sekä -pirotteesta metapyrokseniitissa. Rei'iIIä R4 ja R5 lävistettiin muutamia kohonneita kuparipitoisuuksia. Kohteen tulokset eivät johda jatkotutkimustarpeeseen. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Kangasniemi, Keski-Suomen granitoidikompleksi, nikkelimalmipotentiaali, timanttikairaus, geofysiikka, litogeokemia Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Keski-Suomi, Kangasniemi, Petäinen Karttalehdet N4333F Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistotunnus Malmiraportti Kokonaissivumäärä Kieli 9 + liite 1. Suomi Julkisuus Hinta Yksikkö ja vastuualue Hanketunnus Itä-Suomen yksikkö, Allekirjoitus/nimen selvennys AI~" ~ 7~;&..& v ""V /At/\./ g GTK GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOLOGICAl SURVEY OF FINLAND

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [YHitunnisteen lisateksti] GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date / Rec. no. Authors Janne Hokka & Sami Niemi Type of report Commissioned by Geological Survey of Finland Title of report Nikkelimalmitutkimukset Kangasniemen Petiiisen kohteella vuosina l3 (Report of nickel ore potentiality at Petiiinen target in Kangasniemi during l3) Abstract The research project" Keski-Suomen mineraalipotentiaali arviontihanke" (The GTK project Central Finland mineral potential evaluation) included mapping of potential nickel intrusions in Central Finland. Petiiinen intrusion was chosen to be further investigated because of pyrrhotite, chalcopyrite bearing ultramafic outcrop observations made in the area during 1980's and Additional, geophysical ground surveys were conducted in the area in 1980's by GTK but no drilling was commenced. Petiiinen intrusion is situated in municipality of Kangasniemi and is estimate to be roughly 300 x 200 x 160 meters in size. Intrusion lithology consists ofultramafic to gabbroic rocks, mainly metapyroxenite and gabbros and diorites. One profile, total of three diamond drill holes (total of m) were conducted cross the Petiiinen intrusion in 20 l3 by GTK to check the magnetic anomaly. The results show no indication of nickel, only few narrow sections of elevated copper found in drill holes R4 and R5. The strong magnetic anomaly is interpret to be caused by pyrrhotite bands in drill holes R5 and R4. Dimensions of the intrusion are fairly small and based on mineralogy and lithogeochemistry, the intrusion is not fertile for nickel mineralization. Because ofthis, no further investigation is encouraged. Keywords Finland, Central Finland, Central Finland granitoid complex, nickel ore potential, diamond drilling, geophysics, litogeochemistry. Geographical area Finland, Provinces of Central Finland, Kangasniemi, Map sheet N4333F Other information Report serial Archi ve code Exploration report Total pages I Language Price I 9 + appendix 1. Finnish Unit and section Project code Eastern Finland Office, Signature/name ~ ~ Signulure/namc ~ 1 Confidentiality d~~ Q GTK GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGISKA FORSKNINGSCENTRALEN GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Sisällysluettelo Kuvailulehti Documentation page 1 JOHDANTO 1 2 SUORITETUT TUTKIMUKSET Geofysiikka Kairaukset Kemialliset analyysit Mineralogiset tutkimukset 5 3 TUTKIMUSTULOKSET 6 4 AIHEEN ARVIONTI JA JATKOTUTKIMUSEHDOTUKSET 9 5 KIITOKSET 9 6 KIRJALLISUUS 9 7 LIITTEET 9 Liite 1.

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 1 JOHDANTO Petäisen tutkimuskohde sijaitsee Kangasniemen kunnassa, n. 15 km Kangasniemen keskustasta kaakkoon, karttalehdellä N4333F (kuva 1). Petäinen valikoitui tutkimuskohteeksi kesän 2012 Keski-Suomen mineraalipotentiaalin kartoitustöiden yhteydessä löydettyjen magneetti-, rikki- ja kuparikiisupitoisten lohkareiden sekä paljastumahavaintojen perusteella. Outokumpu Oy kartoitti aluetta 1980-luvun malmitutkimuksissa ja löydettyjen paljastumien peridotiittisissa kivissä todettiin olevan magneetti- ja kuparikiisupirotetta. GTK oli myös havainnoinut kohteella matalalentomagneettisen anomalian, jonka johdosta alueelle tehtiin geofysikaalisia maastomittauksia 1980-luvulla. Alueella ei ollut suoritettu timanttikairausta silloisen tutkimushankkeen puitteissa. Kalliopaljastumahavaintojen ja kairaustiedon perusteella Petäisen intruusio on kooltaan noin 300 metriä pitkä, 200 metriä leveä ja vähintään 160 metriä syvä. Intruusio koostuu pääosin ultramafisista sekä gabroluokan kivistä. Intruusio on Keski-Suomen granitoidikompleksiin ( Ma) kuuluvien granodioriittien ympäröimä. Tehtyjen tutkimusten perusteella alueen voimakas nt:n magneettinen anomalia johtuu magneettikiisusta, jota esiintyy metapyrokseniitissa. Litogeokemian ja minerologian perusteella intruusio ei ole nikkelimalmipotentiaalinen, sillä se on klinopyrokseenivaltainen ja merkittävää kontaminaatiota ei intruusion kivissä ole havaittu.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 2 Kuva 1. Petäisen tutkimuskohde sijaitsee Kangasniemen kunnassa. Kairareiät ovat merkitty alempaan karttaan punaisella pallolla sekä reikätunnuksella. Vuonna 2012 tehdyt paljastumahavainnot (JTHO , JTHO ja JTHO ) on merkitty karttaan tunnuksin. Fig. 1. Location of Petäinen target. Drillholes are marked as red dots with black hole traces and 2012 bedrock observations are marked as observation codes (JTHO , JTHO and JTHO ).

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 3 2 SUORITETUT TUTKIMUKSET 2.1 Geofysiikka Petäisen alueella on tehty magneettisia, painovoima- ja Slingram-mittauksia neljällä eri linjalla yhteensä noin 5,4 kilometriä. Kaikissa mittauksissa pistevälinä oli 20 metriä ja linjavälinä metriä. Painovoimamittaukset suoritettiin vuonna 1980 Worden-gravimetrilla. Vuonna 1985 alueelle tehtiin, sekä magneettinen että Slingram-mittaus. Slingram-mittauksissa kelavälinä käytettiin 60 metriä ja mittaustaajuutena Hz. Magneettisessa mittauksessa magneettikentän pystykomponentti mitattiin Jalander magnetometrilla. Petäisen intruusio aiheuttaa painovoimamittaukseen n. 1,3 mgal:n positiivisen anomalian ja magneettiseen mittaukseen suurimmillaan yli nt:n anomalian (kuva 1). Slingram-mittauksesta ei intruusiota juurikaan havaita. Yhdellä linjalla voidaan havaita Slingramin reaalikomponentissa positiviinen (=ei johtava) anomalia, mikä voidaan tulkita aiheutuvan magnetiitista luvulla suoritetut mittaukset katsottiin riittävän ensimmäisen vaiheen tutkimuksiin. Tämän tutkimuksen puitteissa vanha aineisto tarkastettiin ja mallinnettiin moderneilla tulkintamenetelmillä. 2.2 Kairaukset Kairausohjelma käsitti yhteensä kolme kairareikää, jotka kairattiin profiilina kohti voimakkainta magneetista anomaliaa. Kairaukset suoritettiin GTK:n POKA -kairausyksiköllä touko-kesäkuussa 2013 (kuva 2, taulukko 1). Taulukko 1. GTK:n vuonna 2013 Kangasniemen Petäiseen kairaamat timanttikairareikätiedot sekä tässä tutkimuksessa kairarei istä sekä paljastumista tehdyt kemialliset analyysit. Table 1. Diamond drill holes conducted by GTK in 2012 at Petäinen target in Kangasniemi. List of chemical analyses made in this study from the diamond drill holes and outcrops.

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 4 Kuva 2. Poka-kairausyksikkö (GM150) reiällä N R5. Fig. 2. Drill rig (GM150) while drilling the hole N R Kemialliset analyysit Kairasydämistä tehtiin yhteensä 23 kpl kemiallisia analyysejä. Lisäksi analysoitiin 4 kpl paljastumanäytteitä. Analyysit tehtiin Labtium Oy:ssa. Kairasydämet analysoitiin kivilajirajat huomioiden timanttisahalla puolitetuista yleensä noin 0,6 metrin pätkistä. Näytteet ovat murskattu mangaaniteräsleukamurskaimella (Labtiumin menetelmä 30) ja kairasydännäytteet jauhettu teräsastiassa kiekkomyllyllä (menetelmä 50). Vastaavasti paljastumanäytteet on jauhettu karkaistussa hiiliteräsjauhinastiassa (menetelmä 40). 27 näytteestä teetettiin jauhetusta briketistä kokokivianalyysit monialkuainemääritys XRF-menetelmällä (175X), jonka lisäksi määritettiin hiilen määrä hiilianalysaattorilla (811L). Lisäksi neljä näytettä analysoitiin fluorivety-perkloraattihappouuton ja sulatteen sekä ICP-OES ja ICP-MS-tekniikan avulla (308PM) REE-alkuaineiden takia. Kiisupitoisista näytteistä tehtiin perusmetallianalyysit kuuman kuningasvesiuuton (90 ºC) ja ICP-OES-tekniikan avulla (menetelmällä 510P). Sulfidinen kokonaisrikki määritettiin S-analysaattorilla (menetelmä 810L). Neljästä näytteestä teetettiin vielä Pt-Pd-Au-analyysi fire assay-rikastusmenetelmällä 50g:n sekä alinäytteestä ja Au-, Pd- ja Pt-määritys ICP-AES-tekniikalla.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Mineralogiset tutkimukset Mikroskooppitutkimuksia varten tehtiin 4 kpl kiillotettuja ohuthieitä GTK:n Kuopion hielaboratoriossa. Hieet tutkittiin läpivalaisumikroskoopilla. Intruusion ultramafinen osa on koostumukseltaan hornblendiittinen metapyrokseniitti, jotka Middelmostin (1985) syväkivien kivilajiluokittelussa sijoittuvat diagrammin peridotiittiseen osaan (kuva 3). Pyrokseniittinen yksikkö on pääosin suuntautumaton ja hienorakeinen (raekoko yleensä 0,2-2,5 mm). Klinopyrokseeni (90 %) on muuttunut osin uraliitiksi. Aksessorisina mineraaleina esiintyi myös magnetiittia, jossa ilmentiittisuotautumia. Kuva 3. Kairasydän- sekä paljastumanäytteet Middlemostin (1985) mukaan. Metapyrokseniitit sijoittuvat diagrammin peridotiittiseen osaan. Näytteissä mukana myös gabroluokan kiviä. Neljä ensimmäistä näytettä (JTHO JTHO ) ovat paljastumanäytteitä. Fig. 3. Whole-rock analyses of drill holes and outcrop samples according to Middlemost (1985). Most of the samples fall into peridotite class. Also some gabbroic rocks. 3 TUTKIMUSTULOKSET

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 6 Ensimmäinen kairarei istä R4 kairattiin voimakkaimpaan magneettiseen anomaliaan. Pääkivilaji oli tasalaatuista, homogeenista metapyrokseniittia, jossa esiintyi vaihtelevasti magneettikiisupirotetta. Kvartsijuonia, vulkaniitteja sekä graniittisia osueita esiintyi alle kahden metrin juonina metapyrokseniitissa. Reikä R5 oli litologialtaan pääosin samankaltainen verrattuna reikään R4, mutta koostuu enemmän granodioriittista. Kairareiän R7 oli tarkoitus lävistää intruusion kaakkois-kontakti ja saada käsitystä intruusion mahdollisesta rakenteesta ja asennosta. Reikä ei lävistänyt intruusiota ja koostui granodioriitista, johon tunkeutuneena emäksisiä juonia (liite 1). Kairauksissa ei tavattu kohonneita nikkelipitoisuuksia, ainoastaan muutama kapea kuparipitoinen pätkä selvisi analyysituloksissa kairareiässä R5 (parhaimmillaan ppm, syvyydellä 17,50 17,80). Voimakas magneettinen anomalia aiheutui todennäköisesti magneettikiisusta, mikä esiintyi kapeina juonina metapyrokseniittissa. Magneettikiisujuonissa sekä pirotteessa nikkelipitoisuus jäi alle 150 ppm. Petäisen näytteet eivät anna viitteitä paikallisesta nikkelimineralisaatiosta CMA-kolmion (kuva 4), REE-käyrien (kuva 5) ja Ni-MgO n -diagrammin (kuva 6) perusteella. Kuva 4. Petäisen näytteet on esitetty CMA-kolmiossa puinaisina palloina. Vertailukohdaksi on valittu Rytkyn intruusion peridotiittiset näytteet (vihreät pallot), jotka edustavat Kotalahden Ni-vyöhykkeen malmipitoisia intruusioita. Petäisen ultramafiset kivet vaeltavat selvästi kolmion klinopyrokseenivaltaiseen päähän, mikä näkyy korkeana CaO/Al 2 O 3 -suhteena. Fig. 4. Petäinen samples on the CMA-plot (red dots) with Rytky deposit samples (green dots) representing the Kotalahti Ni belt. Petäinen samples clearly show clinopyroxene dominated type, shown in low CaO/Al 2 O 3 ratio.

11 Sample/Chondrite (Boynton 1984) GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS PETÄINEN N R N R N R N R N R La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Kuva 5. Petäisen metapyrokseniittien REE-pitoisuuksia normalisoituna keskimääräisen kondriitin pitoisuudella (Boynton 1984). Keskimääräisen kondriitin arvot Boynton (1984) mukaan. Petäisen analysoidut REE-pitoisuudet ovat kohtalaisen tasaiset, eikä mahdollista kontaminaatiota ole havaittavissa. Fig. 5. Average chondrite-normalized REE patterns of the ultramafic rock samples of the Petäinen. Chondrite values are from Boynton (1984). Flat REE patterns show no contamination which could support the sulphide saturation. Kuva 6. Ni(ppm) versus normalisoitu MgO n -diagrammilla. Vertailun vuoksi diagrammissa on esitetty Munaniemen nikkeliköyhä intruusio sekä Rytkyn esiintymä. Fig. 6. Ni versus normalized MgO n diagram. Along with Petäinen analyses non-mineralized Munaniemi intrusion and mineralized Rytky intrusion data shown as comparison.

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 8 Kuva 7. Kairareiässä N R4 oleva magneettikiisujuoni metapyrokseniitissa. Fig.7. Pyrrhotite bands in metapyroxenite from drill hole N R4.

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 9 4 AIHEEN ARVIONTI JA JATKOTUTKIMUSEHDOTUKSET Vuonna suoritettujen geologisten ja geofysikaalisten tutkimuksien perusteella voidaan todeta, että Petäisen intruusio ei ole nikkelimalmipotentiaalinen. Voimakas magneettinen anomalia johtuu magneettikiisusta (kuva 7), joka esiintyy raitaisina juonina metapyrokseniitissa. Kohteen tulokset eivät johda jatkotutkimustarpeeseen. 5 KIITOKSET Lämmin kiitos kesäapulaiselle Mira Kyllästiselle kairasydänraportoinnista sekä geologi Marjaana Ahvenelle tehdyistä hietutkimuksista. 6 KIRJALLISUUS Boynton, W.V Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Julkaisussa: Henderson, P. (toim.) Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, Amsterdam, Middlemost, E. A. K Magmas and magmatic rocks, an introduction to igneous petrology. Longman: London. Mäkinen, J. & Makkonen, H. V Petrology and structure of the Palaeoproterozoic (1.9 Ga) Rytky nickel sulphide deposit, Central Finland: a comparison with the Kotalahti nickel deposit. Mineralium Deposita 39, LIITTEET Liite 1. Petäisen kairausprofiili, jossa reiät R4-R7. Appendix 1. Cross section profile of Petäinen target which includes drill holes R4-R7.

14