Osa 3. Johdatus Suomen kallioperägeologiaan ja malmigeologiaan / Introduction to bedrock geology of Finland and ore geology

Transkriptio

1 Johdatus Suomen kallioperägeologiaan ja malmigeologiaan / Introduction to bedrock geology of Finland and ore geology Kari Strand, prof. Kaivannaisalan tiedekunta / Oulu Mining School (huone/room PR 242) Thule-instituutti / Thule Institute (huone/room IT 231) P 5 op. 24 h luentoja Kirjallinen kuulustelu Osa 3

2 Sisältö Kronostratigrafian ja litostratigrafian käsitteistö. Suomen arkeeinen ja proterotsoinen kallioperä sekä nuoremmat kallioperäyksiköt. Maankamaran raaka-ainevarat, malmien jaottelu ja yleiset syntyprosessit, malminetsintämenetelmät. Halla et al. (2009) Precambrian Research,174,

3 Suomen kallioperä Arkeeinen aika eli 2500 miljoonaa vuotta vanhemmat tapahtumat Karjalaiset muodostumat eli vanhan mantereen päälle kerrostuneet paleoproterotsooiset sedimentit ja vulkaniitit Svekofenniset kivilajit eli Etelä- ja Keski- Suomen synty paleoproterotsooisena aikana Rapakivet eli Suomen nuorimmat laajaalaiset syväkivi-intruusiot Rapakiviä nuoremmat tapahtumat eli viimeiset 1500 miljoonaa vuotta Neoproterotsooiset ja nuoremmat sedimenttikivet Nuoremmat alkalikivet ja impaktiitit 3

4 Svekofenniset kivilajit eli Etelä- ja Keski- Suomen synty paleoproterotsooisen a aikana Arkeeista mannerta ympäröineessä valtameressä muodostui paksuja turbidiittikerrostumia ja vulkaanisia kaaria. Näiden kerrostumisalustaa ei tunneta Ne sisältävät niukasti kvartsiitteja tai konglomeraatteja Nämä poimuttuivat svekofennisessä orogeniassa noin miljoonaa vuotta sitten korkeaksi poimuvuoristoksi. Kuten svekofennisen alueen syväkivet, svekofenniset pintasyntyiset kivetkin koostuvat pääosin varhaisproterotsooisena aikana Maan vaipasta erkaantuneista aineksista. 4

5 Svecofennian Domain Island arc-microcontinent collisions against the Archean craton margin resulting in closure of oceanic basins, widespread orogenic to post-orogenic plutonism and over-thrusting of continental margin sediments and fragments of oceanic crust. A = The Primitive Arc Complex of Central Finland Ga B = The Accretionary Arc Complex of Central and Western Finland Ga C = The Accretionary Arc Complex of Southern Finland Ga 5 Melezhik & Hanski (2012)

6 Eteläisen ja keskisen Suomen yleistetty geologinen kartta. Svekofennisten pintasyntyisten kivien alueita kutsutaan yleensä liuskealueiksi, vaikka niiden kivet ovat suurelta osin gneissejä tai migmatiitteja. Ne ympäröivät laajaa Keski-Suomen granitoidikompleksia, ja syväkivet ja siirrokset pilkkovat niitä. 6

7 Volcanogenic and sedimentary rocks within the Svecofennian Domain Mature volcanic arc (c Ga) turbidite deposit sea level arc build-up cratonic margin back-arc spreading Marginal-basin stage during deposition of the studied section (c Ga) fan-delta deposit rhyolites (high-k) marginal basins cratonic margin turbidite deposit sea level 7 crustal growth

8 Svekofenninen juveliininen uusi kuori Gneissimäisiä tonaliitteja Syvänmeren kerrostumista syntyneitä metasedimenttejä ja paragneissejä Kaarityyppisiä vulkaniitteja ja syväkiviä Turun - Kerimäen linjan pohjoispuolella on migmatiittien metamorfoosissa sulanut aines eli neosomi tonaliittista, ja siksi aluetta kutsutaan Leukotonaliittimigmatiittialueeksi Turun - Kerimäen linjan eteläpuoleisella, ns. Kaligraniitti-migmatiittialueella on runsaasti miljoonaa vuotta vanhoja kaligraniitteja (mikrokliinigraniitteja), ja myös migmatiittien neosomi on koostumukseltaan kaligraniittista 8

9 Turbidiitteja ja vulkaniitteja Svekofenniset pintasyntyiset kivet ovat alkuperältään pääasiassa turbidiittivirtauksista kerrostuneita hiekka-, siltti- ja savisedimenttejä, jotka ovat kohonneessa lämpötilassa ja paineessa metamorfoituneet fylliiteiksi, kiilleliuskeiksi, kiillegneisseiksi ja migmatiiteiksi. Metapeliitit ja -siltit vaihettuvat paikoin grafiitista ja kiisuista rikkaiksi mustaliuskeiksi, joiden ainekset ovat osaksi saostumisen tulosta. Metasedimenttien joukossa on metavulkaniitteja, joiden määrät ja koostumukset vaihtelevat suuresti. Svekofenniset metavulkaniitit ovat valtaosin miljoonaa vuotta vanhoja. Hiukan vanhempia, miljoonan vuoden ikäisiä metavulkaniitteja esiintyy Savon liuskealueella. 9

10 Typical outcrops of turbidites with partial Bouma sequences Vihanti o ' Caledonides Phanerozoic cover 500 km Proterozoic rocks/ Oulainen Svecofennian volcanic subprovinces Archaean rocks N Ylivieska o ' 10 km Kannus o ' Plutonic rocks Svecofennian volcanics Svecofennian sediments o ' 10

11 Pyroklastiitteja ja bimodaalista vulkanismia Pyroklastisia kiviä on laavakivien ohella paljon. Paikoin metavulkaniitit muodostavat bimodaalisen seurueen eli niissä on emäksisiä ja happamia kiviä kumpiakin enemmän kuin intermediäärisiä. Metavulkaniitit muistuttavat kemialliselta koostumukseltaan nykyisten vulkaanisten kaarten kiviä. Felsiset liuskeet ja gneissit ovat osin metavulkaniitteja ja osin metasedimenttejä. Karbonaattikivet ovat koostumukseltaan kalsiittisia ja synnyltään erilaisia merenpohjan saostumia. 11

12 Svekofennisten suprakrustisten alueiden tyypillisiä piirteitä. 12 Kähkönen, 1998.

13 Savon vyöhyke (belt) Taloudellisesti merkityksellinen, sillä tämän alueen laaja-alaisen bimodaalisen vulkaniittiseurueen yläosien happamiin kiviin liittyy massiivisia sulfidimalmiesiintymiä ja kordieriittiantofylliitti(-granaatti) -gneissejä. Viimeksimainitut ovat sulfidimalmien syntyyn liittyneen hydrotermisen toiminnan yhteydessä muuttuneita kiviä, jotka saivat nykyisen mineraalikoostumuksensa metamorfoosin aikana. Pyhäsalmen sulfidimalmi liittyy ns. Säviän sarjaa vastaavaan noin miljoonaa vuotta vanhaan bimodaaliseen seurueeseen. Nuorimpina esiintyvät vulkaniitit ovat miljoonan vuoden ikäisiä. 13

14 Ylivieska Gabbro 4 Granite/granodiorite Katajaperä Terrestrial sediments o ' N Oulainen Shallow submarinesubaerial volcanics /acid volcanics Marine sediments A 5 km A Kekajärvi Ylivieska Katajaperä Järviperä Kangas Nikkari 1 2 Cross-section Kangas Hanhiperä Nikkari B Iso Honkaneva 3 Ängesneva Iso Honkaneva o ' B General geological map of the Oulainen- Ylivieska area showing the locations of detailed study areas 1-4. Major shear zones are indicated on the map. The lower inset illustrates the general lithostratigraphy of the Ylivieska area along the cross-section A-B, and the location of studied sections. Ylivieska-seurueiden metavulkaniiteista ei ole julkaistuja iänmäärityksiä, mutta ilmeisesti kivet ovat noin miljoonaa vuotta vanhoja. Metavulkaniitit vaihtelevat koostumukseltaan basalttisista ryoliittisiin ja andesiittisetdasiittiset kivet ovat vallitsevia km

15 Typical outcrops of rhyolitic lava. Inserted photograph shows some relics of spherical gas cavities 15

16 Basaltic andesite tuff of hydrovolcanic origin (right) and air fall tuff (left) from Ylivieska 16

17 Emergence Metres 140 Section Dominant lithofacies Sh Sm Sm Water depth Interpretation Suspension fall-out deposits Fan Delta model for Ylivieska supracrustals - Ylivieskan konglomeraatti Sh Gm Sh St Sh Gm Sh Longitudinal bars and lag deposits Planar bed flows Longitudinal bars and lag deposits 50 St Dunes deposited by traction currents 40 Gm St see Fig. 6B 30 Gm see Fig. 6A Sediment gravity flows in a fan-delta 20 Gm 10 Sm Sm, Sh Gm Sd coarsening upward fining upward gradational contact sharp contact 17 clay/silt gravel sand

18 Keski-Suomen granitoidikompleksin liuske- ja gneissialueet Keski-Suomen granitoidikompleksin sisällä on lukuisia, kooltaan vaihtelevia liuske- ja gneissialueita, jotka kivilajeiltaan ja iältään muistuttavat kompleksia ympäröiviä suprakrustisten kivien alueita. Kompleksin kivet ovat pääasiassa karkearakeisia graniitteja ja granodioriitteja. Hieman tummempia granodioriitteja ja tonaliitteja on kompleksin länsireunassa. 18

19 Tampereen vyöhyke (belt) Koostuu valtaosin turbidiittisyntyisistä metagrauvakoista, - silteistä ja -peliiteistä sekä emäksisistä, intermediäärisistä ja happamista metavulkaniiteista. Metakonglomeraatteja, joissa vallitsevat vulkaanisperäiset mukulat, on paikoin runsaasti. Lisäksi Maurin meta-areniitit Tampereelta km länteen muodostavat jopa 2 km paksun yksikön. Tampereen liuskealueen vanhin suprakrustinen yksikkö on ilmeisesti Haveri-muodostuma Viljakkalassa synkliinin pohjoiskyljellä. Synkliinin eteläkyljen vanhimman yksikön muodostavat 1,5 2 km paksun Myllyniemen muodostuman metaturbidiitit. Niiden päällä on yhteensä 2 2,5 km intermediäärisiähappamia metavulkaniitteja, metaturbidiitteja sekä felsisiä liuskeita. Nämä vaihtuvat seurannossa ylöspäin 2 2,5 km paksuksi Pulesjärven - Kolunkylän kompleksiksi, jossa metavulkaniitit vuorottelevat vulkaanisperäisten metasedimenttien kanssa. Veittijärven metakonglomeraatti Ylöjärvellä on näiden metasedimenttien tunnetuin edustaja. Maurin meta-areniitit vastannevat iältään Pulesjärven - Kolunkylän kompleksin metasedimenttejä ja -vulkaniitteja. Myllyniemi-muodostuman metaturbidiiteissa tavataan ellipsoidimaisia tai pallomaisia pienirakeisia kappaleita Corycium enigmaticum. Hiiliaines on hiilen isotooppikoostumuksen perusteella eloperäistä. 19

20 Migmatiittialue ja Hämeen vyöhyke (belt) Pirkkalan migmatiittialueen ja Tampereen liuskealueen välinen raja on osin terävä siirrosraja, mutta osin liuskeet vaihettuvat gneisseiksi ja migmatiiteiksi asteittain. Gneisseissä ja migmatiiteissa on paikoin havaittavissa myös selvästi vulkaanisesta kaaresta peräisin olevaa ainesta. Hämeen vyöhyke ulottuu katkeilevana ja syväkivien pilkkomana Turun luoteispuolelta Lahden ja Mikkelin välille. Tiirismaan kvartsiitit osoittavat, että osa Hämeen vyöhykkeen sedimenteistä kerrostui matalaan veteen. Hämeenlinnan - Forssan seudun pintasyntyiset kivet jaetaan kahteen ryhmään. Forssa-ryhmä on näistä kahdesta vanhempi ja siinä vallitsevat meta-andesiitit, kun taas Häme-ryhmää luonnehtivat metabasaltit. 20

21 Uudenmaan vyöhyke (belt) Poimuttuneita kalkkikivikerroksia, Norr-Lammala, Kemiö 21 Migmatiittiutunut gneissi, Seutula, Vantaa Homogeeninen plagioklaasiporfyyrinen laava, Korsholmör, Porvoo Uudenmaan liuskealueella erottuu laaja, Kemiöstä Järvenpään - Helsingin tasalle ulottuva alue, jossa on runsaasti felsisiä liuskeita ja suhteellisen paljon sedimentogeenisiä karbonaattikiviä. Sitä on kutsuttu myös leptiittivyöhykkeeksi. Osa esim. Kemiön - Järvenpään alueen karbonaattikivistä liittyy tyynylaavoihin, joten ne ovat melko syvässä vedessä saostuneita sedimenttejä. Ruotsin Bergslagenissa Ruotsissa on stromatoliittisia karbonaattikiviä, joiden kaltaisia kerrostumia syntyy matalassa vedessä mikrobiyhteisöjen toiminnan tuloksena. Siten osa Uudenmaan liuskealueen karbonaattikivistä on ehkä syntynyt myös matalassa vedessä. Uudenmaan alueen metavulkaniitit lienevät iältään samaa luokkaa kuin Tampereen ja Hämeen liuskealueiden metavulkaniitit. Metamorfoosifasiekset vaihtelevat amfiboliittifasieksesta granuliittifasiekseen asti. Repeämis- ja laajenemisvaiheiden yhteydessä syntyi massiivisia sulfidimalmeja, joista Kiskon malmit ovat esimerkkejä. Malmien syntyessä muodostui erilaisia saostumia, kuten rautamuodostumia ja karbonaattikiviä sekä hydrotermisesti muuttuneita kiviä. Jälkimmäiset muuttuivat metamorfoosissa kordieriitti-antofylliittikiviksi.

22 Yhteenveto svekofennisten kivien kehityksestä Svekofennisessä kallioperässä erottuu miljoonaa vuotta vanhoja vulkaanisia kaaria, mutta valtaosa sen pintasyntyisistä kivistä muodostaa rakenteeltaan vaikeaselkoisia metasedimenttivaltaisia akreetiokomplekseja. Nämä kivet kerrostuivat osin ennen kaarien vulkaanista toimintaa ja osin sen aikana tai jälkeen. Niiden joukossa on myös valtamerten selänteiden ja laattojen sisäisten basalttien kaltaisia kiviä, jotka syntyivät miljoonaa vuotta vanhaa kaarimagmatismia edeltäneissä vaiheissa tai osin niiden aikana. Osa vulkaanisista kaarista ja sedimenttivaltaisista röykkiöistä saattoi syntyä kaukana toisistaan, eivätkä ne välttämättä alunperin muodostuneet lähellä sitä arkeeisen mantereen reunaa, johon svekofenninen alue nyt koillisessa rajautuu. 22

23 Maamme orogeeniset syväkivet Varhaisproterotsooisia, miljoonaa vuotta sitten syntyneitä syväkiviä on eniten Keski-Suomessa. Toinen laaja syväkivialue on Keski- Lapissa. Maamme varhaisproterotsooiset syväkivet ovat valtaosin graniitteja, granodioriitteja ja tonaliitteja. Gabrot ja ultraemäksiset kivilajit ovat taloudellisesti erittäin tärkeitä, sillä niitä käytetään rakennusteollisuuden raakaaineina ja suuret nikkeli-kuparimalmit sekä kromimalmit sijaitsevat näissä kivilajeissa. 23

24 Keski-Suomen granitoidikompleksin kivilajeja Kivet ovat pääasiassa I-tyyppisiä ja niillä on korkeampi rauta/magnesium -suhde kuin ympäröivien liuskealueiden granitoideilla Raahesta Parikkalaan ulottuvalla vyöhykkeellä on lukuisia pienialaisia emäksisiä ja ultraemäksisiä intruusioita, joista monet sisältävät nikkelikupariesiintymiä. Esiintymistä tärkeimpiä ovat Kotalahden (Leppävirta), Laukunkankaan (Enonkoski) ja Hituran (Nivala) malmit, joista viimeksimainittua louhitaan edelleen. 24

25 Myöhäisorogeeniset kivet ja postorogeeniset graniitit Myöhäisorogeenisia, miljoonan vuoden ikäisiä graniitteja esiintyy Etelä-Suomessa vyöhykkeenä, jota luonnehtii lisäksi suprakrustisten kivien migmatiittiutuminen. Kivet ovat pääasiassa runsaasti kalimaasälpää sisältäviä, granaatti- ja kordieriittipitoisia graniitteja, jotka ovat selkeästi S-tyyppisiä. Postorogeeniset granitoidit esiintyvät melko pienialaisina intruusioina, jotka leikkaavat terävästi sivukiviään. Niistä tehdyt iänmääritykset sijoittuvat välille miljoonaa vuotta. Etelä-Suomen myöhäisorogeenisten graniittien yhteydessä on runsaasti pegmatiittijuonia ja - linssejä, joiden ikä on noin miljoonaa vuotta. Kemiössä, Tammelassa, Oriveden Eräjärvellä ja Kiteellä on mm. turmaliinia, berylliä ja litiummineraaleja, Kangasalla niobium- ja lantanidimineraaleja sekä Seinäjoella ja Kaustisella tina- ja litiummineraaleja sisältäviä pegmatiitteja. Nattas-tyypin graniiteista tehdyt iänmääritykset sijoittuvat välille miljoonaa vuotta, joten kivet vastaavat iältään Etelä-Suomen postorogeenisia granitoideja. 25

26 Rapakivet eli Suomen nuorimmat laaja-alaiset syväkivi-intruusiot Kallioperäämme voimakkaasti muovannut tapahtuma oli rapakivigraniittien muodostuminen noin miljoonaa vuotta sitten, jolloin svekofenninen vuorijono oli jo ehtinyt kulua juuriosiensa tasalle. Kauniin, tasalaatuisen värinsä ja rakenteensa sekä kestävyytensä vuoksi rapakivigraniitit ovat suosittuja rakennuskiviä. Rapakivigraniitille luonteenomaisia ovat 2 5 cm:n läpimittaiset pyöreähköt alkalimaasälpähajarakeet eli -ovoidit, joita ympäröi harmahtava plagioklaasimaasälvästä koostuva kehä. Tätä kutsutaan rapakivirakenteeksi. 26

27 Merkittävimmät rapakivigraniittialueet 27

28 28 Rapakivimagmatismin alkuperä Suomen rapakivigraniitit ovat noin miljoonaa vuotta nuorempia kuin niitä ympäröivä svekofenninen kallioperä. Suuri ikäero oikeuttaa pitämään rapakivigraniitteja monivaiheiseen svekofenniseen orogeniaan nähden anorogeenisina. Ekstensionaalista ympäristöä osoittavat myös eräät normaalisiirrokset ja loivakaateiset ns. listriset siirrokset, jotka liittyivät proterotsooisen ajan laattatektonisiin prosesseihin. Vaipan osittaisessa sulamisessa syntynyt emäksinen magma on kuoren alle ja sen alaosaan tunkeutuessaan aiheuttanut kuoren osittaista sulamista graniittiseksi magmaksi. Kallioperän syviä rakoja pitkin ylös nousseista emäksisistä magmoista on muodostunut diabaasijuonia, gabro-anortosiittiplutoneita ja basalttisia laavakerrostumia; graniittisista magmoista on syntynyt kvartsi-maasälpä-porfyyrijuonia, rapakivigraniittiplutoneita ja ryoliittisia pintakiviä.

29 Rapakiviä nuoremmat tapahtumat eli viimeiset 1500 miljoonaa vuotta Tänä aikana syntyivät Perämeren ja Selkämeren pohjassa sekä Satakunnassa ja Muhoksella sijaitsevat laajat n miljoonaa vuotta vanhat jotunisedimenttialueet sekä vendikautiset, miljoonan vuoden ikäiset sedimenttikivet, joista on havaittavissa vähäisiä jäänteitä esimerkiksi Pohjois-Satakunnan Lauhanvuorella. 29

30 Neoproterotsooiset ja nuoremmat sedimenttikivet 30

31 Geological time scale concerning Finland 31

32 Suomen Kaledonidit Kaledonisen poimuvuoriston kohoaminen miljoonaa vuotta sitten Fennoskandian länsilaidalle oli mullistava tapahtuma. Siinä muinaiseen ns. Iapetus-valtamereen kerrostuneet sedimentit poimuttuivat ja työntyivät toistensa ja jopa pitkälle idässä sijaitsevan peruskallion päälle. Suomen alueella kaledonisia kivilajeja tavataan vain Käsivarren luoteiskärjessä; muun muassa korkeimmat vuoremme Halti ja Saana kuuluvat Kaledonideihin. Kaledonidien alimmat osat koostuvat ohuesta konglomeraattikerroksesta, kivettyneestä rantasorasta, jonka ikä on noin 550 miljoonaa vuotta. Pohjakerrostuman päällä on yli sata metriä paksulti metamorfoituneita savi- ja hiekkakiviä, jotka ovat fossiilipitoisia. Tämän ns. Dividalryhmän päälle on työntynyt parautoktoninen Jerta- eli Valddejohkka-laatta, joka sisältää mm. dolomiittisia kalkkikiviä ja sinistä kvartsiittia. Jerta-laatan päällä on mittava, autoktoninen, ilmeisesti satojen kilometrien päästä luoteesta tullut Kalak-ylityöntökompleksi, joka koostuu ainakin kolmesta toistensa päällä olevasta, ylityöntöpintojen erottamasta laatasta. 32

33 Tectonic evolution from the Mesoproterozoic to the Cenozoic 33

34 Nuoremmat alkalikivet ja impaktiitit Suomen alkaalikivet jaetaan karbonatiitteihin, silikaattisiin alkalikiviin ja lamprofyyriset juonikivilajeihin. Monet alkalikivistä ovat kiteytyneet suoraan maan vaipasta lähteneistä magmoista ja tarjoavat siten materiaalia vaipassa tapahtuvien prosessien tutkimukselle. Suomesta on sen sijaan löytynyt jo kahdeksan meteoriittitörmäyskraateria eli lyhyesti törmäyskraateria. Kraatereista suurin ja kaunein on Lappajärvi, mutta myös Sääksjärvi Pohjois-Satakunnassa, Söderfjärden (Sulva) Vaasassa ja Lumparn Ahvenanmaalla ovat sangen komeita 34

35 Alkalikivien esiintymisalueet Kun lasketaan mukaan kaikki Suomen karbonatiittien kivilajimuunnokset, esiintyy niissä vain 15 päämineraalia: kalsiitti, dolomiitti, barytokalsiitti, apatiitti, magnetiitti, magneettikiisu, oliviini, klinohumiitti, diopsidi, egiriini, richteriitti, eckermanniitti, biotiitti, flogopiitti ja tetraferriflogopiitti. 35

36 Kimberliitit Pyöristyneet indikaattorimineraalit ovat kromista rikkaita punaisia pyrooppigranaatteja, vihreitä diopsideja sekä teräksenharmaita magnesiumista rikkaita ilmeniittejä. 36

37 Sisältö Kronostratigrafian ja litostratigrafian käsitteistö. Suomen arkeeinen ja proterotsoinen kallioperä sekä nuoremmat kallioperäyksiköt. Maankamaran raaka-ainevarat, malmien jaottelu ja yleiset syntyprosessit, malminetsintämenetelmät. Halla et al. (2009) Precambrian Research,174,

38 Maankamaran raakaainevarat, malmien jaottelu ja yleiset syntyprosessit, malminetsintämenetelmät Mineral Deposit Definition and Distribution Grade and Tonnage Geological Attributes Deposit size, morphology and architecture Ore mineralogy, chemistry and zonation Alteration mineralogy and geochemistry Genetic and Exploration Models Key Exploration Criteria Geological Geochemical Geophysical Areas of High Mineral Potential 38

39 Metallogenic areas and known important mineral deposits and occurrences in Finland Kemi Mine 39

40 Mining of industrial minerals and rocks in Finland Siilinjärvi mine 40

41 Suomen prekambrin kerrostumiin liittyvät ekonomiset esiintymät Important periods of Precambrian orogenic gold deposit formation, ca and Ga, correlate well with episodes of growth of juvenile continental crust Porphyry Cu deposits show one of the clearest relationships to subduction magmatism Reflecting a subduction setting are the 2.7 Ga and 1.9 Ga volcanogenic massive sulfide (VMS) Cu-Zn deposits Precambrian sedimentary exhalative (SEDEX) deposits predominantly consisting of Zn, Pb, and Ag 41

42 GEOLOGICAL EVOLUTION AND METALLOGENY OF FINLAND Arkeeinen vaihe In the Archean, orogenic gold and epithermal Ag-Au, komatiite-related Ni- Cu, and porphyry Mo have exceeded or approached the economic threshold, and a single carbonatite body is exploited for apatite. The important deposit type in the Archean part of the Fennoscandian Shield is banded iron formations, but the major deposits occur outside Finland. 42

43 GEOLOGICAL EVOLUTION AND METALLOGENY OF FINLAND Varhaispaleoproterotsooinen vaihe karjalaiset muodostumat Incipient rifting of the Archean supercontinent was accompanied by emplacement of large 2440 Ma mafic ultramafic intrusions hosting stratiform Cr and Fe-Ti-V deposits, PGE-enriched reefs, and Ni-Cu-PGE contact and offset mineralization. At a later stage, when deep-water, pelitic continental margin sediments were deposited, intruding mafic magma produced Ni-Cu deposits (2050 Ma) in relatively small magma chambers. In addition, sedimentary black shale-hosted Ni-Zn-Cu deposits were formed. Continental breakup resulted in the formation of new oceanic crust, and Outokumpu-type volcanic massive sulfide (VMS) Cu-Co-Ni deposits were generated by hydrothermal processes affecting exposed ultramafic mantle rocks on the seafloor. 43

44 GEOLOGICAL EVOLUTION AND METALLOGENY OF FINLAND Svekofennisen orogenian vaihe ja myöhempi kehitys The most prolific ore-forming stage ensued during the assembly of the Svecofennian orogen, composed of a collage of islandarc terranes and microcontinents. Many ore types typical of convergent plate boundaries were formed, including prominent VMS Pb-Zn, ultramafic-hosted Ni-Cu, and orogenic gold deposits. In addition, porphyry Cu and Mo, epithermal Au-Ag, iron oxide-copper-gold (IOCG) and pegmatite-hosted Li styles of mineralization are locally significant. So far, the anorogenic rapakivi magmatism has not provided exploitable metal occurrences, but shows potential for several high-tech metal deposits. Diamondiferous kimberlite pipes, approximately 600 Ma and 1200 Ma in age, have been found in eastern Finland, and the phosphorous and high-tech metal resources of a large Devonian carbonatite are currently assessed. 44 Main domains of the Svecofennian Ni deposits and prospects in central and southern Finland

45 Volcanic Associated Massive Sulphides (VMS) Major sources of Zn, Cu, Pb, Ag, and Au, and significant sources for Co, Sn, Se, Mn, Cd, Bi, Te, Ga, and Ge. Occur as lenses of polymetallic massive sulphide that form at or near the seafloor in submarine volcanic environments. All types of VMS deposits are formed in extensional tectonic settings, including both oceanic seafloor spreading and arc environments. Most ancient VMS deposits that are still preserved in the geological record formed mainly in oceanic and continental rifted arc, and back-arc settings. Primitive bimodal mafic volcanicdominated oceanic rifted arc and bimodal felsic-dominated siliciclastic continental back-arc terranes contain some of the world s most economically important VMS districts. 45

46 Sedimentary Exhalative (SEDEX) Sedimentary rocks that were deposited in basins during periods in the Earth s history when the oceans were stratified with a lower anoxic and H 2 S-rich water column. The typical basinal architecture of most SEDEX deposits is a continental rift basin with at least 2 to 5 km of syn-rift, coarse-grained, permeable clastics and related volcanic rocks and/or volcaniclastics overlain by post-rift relatively impermeable basinal shales or carbonates. 46

47 Other types mineral of deposits Mississippi Valley Type (MVT) deposits are epigenetic, stratabound, carbonate-hosted sulphide bodies composed predominantly of sphalerite, galena, iron oxides (pyrite, marcasite), and carbonates (calcite, dolomite). Most MVT deposits are found in carbonate platforms adjacent to cratonic sedimentary basins. Unconformity-associated Uranium deposits are pods, veins, and semimassive replacements consisting of mainly uraninite dated mostly 1600 to 1350 Ma, and located close to basal unconformities between Proterozoic redbed basins and metamorphosed basement rocks, especially supracrustal gneiss with graphitic metapelite. Kimberlite Diamond primary deposits occur in kimberlite as a sparsely dispersed xenocrystal mineral in pyroclastic, volcaniclastic, resedimented volcaniclastic and sub-volcanic (hypabyssal) rocks of mantle origin (kimberlite-hosted deposits). Secondary deposits formed by the weathering of primary deposits occur in unconsolidated and consolidated sediments (placers, paleoplacers, and volcanogenic sedimentary deposits). Orogenic Gold deposits likely form in accretionary and collisional orogens and metamorphic rocks are the source of these deposits. Lode Gold is in rocks and its fissures Quartz-carbonate veins: The large greenstone hosted quartz-carbonate vein deposits are commonly spatially associated with fluvio-alluvial conglomerate Au-rich VMSs are a subtype of both volcanogenic massive sulphide and lode-gold deposits Epithermal Au: Hot-spring deposits and both liquidand vapour-dominated geothermal systems are commonly associated with epithermal deposits 47

48 Fennoscandian Mineral Deposits application, Ore deposits database and Metallogenic map Karttasovellus sisältää mineraaliesiintymät, kaivokset, metallogeeniset alueet sekä geologiset ja geofysikaaliset kartat Fennoskandian alueelta, sekä linkit ladattaviin karttatiedostoihin, tietokantaan ja kriittisten mineraalien tietokoosteisiin. 48

49 Malminetsintä Geochemical exploration methods refer to the use of chemical properties of naturally occurring substances (including rocks, glacial debris, soils, stream sediments, waters, vegetation, and air) to find economic deposits of metals, minerals, and hydrocarbons. Geochemical exploration methods are mainly based on observations of anomalous concentrations of major or trace elements that are derived from a core part of a mineral deposit itself or a wider halo surrounding the ore body. Surficial geology, till geochemistry, and heavy mineral studies are practical exploration tools in glaciated terrains. 49

50 Geochemical survey The design of a geochemical survey depends on its purpose: (1) characterizing regional elemental and mineralogical concentrations over a large area, (2) delineating geochemical or mineralogical anomalies related to a potential mineralized zone, or (3) focusing mineral exploration within a known mineralized zone. Generally need to be integrated with geological and geophysical surveys. With increasing sampling density, potential mineralized zones or structures in bedrock can be identified. In this context, geochemical methods can rely on the sampling of two mediums: bedrock (lithogeochemistry) and surficial sediments (surficial geochemistry). 50

51 Commodities currently produced in Finland and those with potential for future production P.A. Nurmi, K. Rasilainen,