Satulinmäen malmimineralogia

Transkriptio

1 Espoon Yksikkö, Kallioperä- ja Raaka-aineet toimiala Espoo Satulinmäen malmimineralogia Niilo Kärkkäinen, Pertti Hakala

2 Satulinmäen malmimineralogia GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Niilo Kärkkäinen, Pertti Hakala Raportin laji M19 Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Satulinmäen malmimineralogia Tiivistelmä Someron Satulinmäen pala- ja kairasydännäytteistä murskattiin ja separoitiin raskasmineraalifraktiot, jotka tutkittiin stereomikroskoopilla, malmimikroskoopilla ja SEM-EDS-analysaattorilla. Näytteissä suuri osa kullasta esiintyy erillisinä rakeina, pieni osa on sekarakeina Bi-mineraalien kanssa tai sulkeumina arseeni tai kuparikiisussa. Kupari ja magneettikiisu ovat sulkeumina arseenikiisussa. Joskus magneetti- ja kuparikiisua on kultarakeen reunamilla, mahdollisesti jäänteenä isäntämineraalista tai sitten kontaktissa olleesta mineraalista. Näissä kultarae on kivessä ollut muiden ko. mineraalien rajapinnoilla. Yhdessä kultarakeessa tavattiin kuparikiisu- ja arseenikiisua pieninä sulkeumina rakeen sisällä. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) malmimineraalit, kulta, raskasmineraalitutkimus, kultakoira Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Lounais-Suomi, Satulinmäki, Somero Karttalehdet Muut tiedot Liittyy raporttiin M19/2024/2006/10/1 (englannin kielinen) Arkistosarjan nimi Arkistoraportit Arkistotunnus M19/2024/2006/1/10 Kokonaissivumäärä 18 Kieli Suomi Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue Espoon yksikkö, Kallioperä ja raaka-aineet Allekirjoitus/nimen selvennys Niilo Kärkkäinen Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Pertti Hakala

3 Satulinmäen malmimineralogia Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANT0 1 2 KULTARAKEIDEN ESIINTYMISEN TUTKIMINEN Näytteet Näytteiden esikäsittely ja separointi 2 3 STEREOMIKROSKOOPPITUTKIMUKSEN TULOKSET Näyte M52/2024/04/ Näyte M52/2024/04/ SA M2-Nä SA M2-Nä SA M1-Nä MALMIMIKROSKOOPPITUTKIMUSTEN TULOKSET Pintahieet R , näytteet 7I,7II ja 7III R , näytteet 6I ja 6II Paljastumanäyte M2 Nä 8 (8-I) Arseenikiisun esiintyminen 11 5 KIRJALLISUUS 16

4 Satulinmäen malmimineralogia 1 1 JOHDANT0 Moreenin raskasmineraalitutkimukset on perusmenetelmä kullanetsinnässä Suomessa. Moreenista seulotaan pois karkein fraktio, yli 2 mm. Seulotusta (< 2 mm) aineksesta rikastetaan gravitatiivisesti, kultakoira-spiraalierottimella ja vaskoolilla (tai tärypöydällä) raskain mineraaliaines. Saatu raskasfraktio sisältää malmimineraalien lisäksi jonkin verran granaatteja, scheeliittiä jne. Mahdolliset kultarakeet tunnistetaan stereomikroskoopilla ja niiden lukumäärä lasketaan perustuen siihen, että moreeninäytteiden lähtöaines on standartikokoa, tavallisesti 12 litraa (Huhta 1989). Vastaavaa menetelmää on tässä sovellettu Satulinmäen kultaesiintymän kokokivinäytteisiin, lähtöaineksena tällöin murskattu malmiutunut kiviaines. Ensimmäisessä vaiheessa erotellaan raskasfraktiot ja tutkitaan kullan ja seuralaismineraalien esiintyminen niissä. Raskasfraktiossa talteen saatujen malmimieraalien otos on riittävä edustamaan hyvin kivien todellista malmimineraalikoostumusta. Näytteiden tutkimus tehdään aluksi stereomikroskoopilla. Tällöin saadaan nopeasti tieto siitä onko näytteissä vapaata kultaa sekä vallitsevat seuralaismineraalit, tärkeimmät sulfidimineraalit. Lisäksi havainnoidaan raekokojakaumaa, ja kullan jakautumista eri fraktioihin. Kultarakeiden lukumäärä eri fraktioissa määritetään mahdollisimman tarkasti. Raskasfraktioista voidaan edelleen preparoida pintahieitä. Tämän työn toisessa vaiheessa raskasfraktioista on tehty epoksinapit, joista on kiillotettu pintahieet ja ne on tutkittu malmimikroskoopilla ja SEM-EDS-laitteistolla. Raportin alkuosa käsittelee näytteiden preparointia ja stereomikroskooppitutkimusten tuloksia. Luku perustuu tutkimusavustaja Pertti Hakalan työraporttiin. Toinen luku käsittelee pintahieiden tutkimuksia ja perustuu geologi Niilo Kärkkäisen työraporttiin. 2 KULTARAKEIDEN ESIINTYMISEN TUTKIMINEN 2.1 Näytteet Näytteet ovat GTK:n tutkimuksista Someron Satulinmäen kultamineralisaatiosta. Kaksi näytettä on syväkairauksista ja kolme näytettä on mineralisoituneista paljastumista, timanttisahalla otetuista uranäytteistä. Satulinmäen malmimineraalitutkimuksia on tehty aiemmin samalla periaatteella tehdyistä pintahieista (Perälä 2003). Tällöin ei tehty stereomikroskooppitutkimuksia. Lisäksi aiempien näytteiden murskauksen viime vaiheessa käytettiin swing-myllyä, jolloin ilmeisesti menetettiin vapaana esiintyvät kultarakeet. Näytteet on valittu paikoista, joissa analyysien mukaan on korkeita kultapitoisuuksia. Kairaus on tehty kalustolla 56 mm ja puolet siitä on sahattu kemialliseen analyysiin, jonka esikäsittely on totaalijauhatus. Jäljelle jääneestä puoliskosta on sahattu neljännes, noin 1 m:n pituinen näyte raskasmineraalisrikastukseen (n kg kiveä).

5 Satulinmäen malmimineralogia 2 Taulukko 1. Kultakoiralla ja vaskoolilla separoidut murskatut kivinäytteet (murskaus tilausnro:lla 87115) M52/2024/04/R Satulinmäki kairaus M52/2024/04/R Satulinmäki kairaus Sa-M1-Nä9 Satulinmäen monttu 1, näyte 9, x= y= Sa-M2-Nä6 Satulinmäen monttu 2, näyte 6, x= y= Sa-M2-Nä8 Satulinmäen monttu 2, näyte 8, x= y= Näytteen Sa-M1-Nä9 sahauspaikka on kansilehden kuvassa ja liitteen 2 karttaluonnoksessa, ja se sijaitsee läntisimmän tutkimuskaivannon M1 kaakkoispuolella. Paljastumanäytteiden 9 ja 6 raskasfraktioista ei ole tehty pintahieitä. 2.2 Näytteiden esikäsittely ja separointi Näytteet on murskattu Otaniemen geolaboratoriossa. Murskaus tehtiin käyttäen vain leukamurskainta. Näytekäsittelyn tilausnumero on ( ) ja menetelmäkoodi 30. Murskeista rikastettiin raskasmineraalifraktio spiraalierottimella, kultakoiralla ja hienompi materiaali edelleen vaskoolilla useammassa vaiheessa siten, että huuhtoutunut näyte kierrätettiin aina uudelleen vaskattavaksi. Kustakin murskeesta on näin saatu eri vaiheen rikasteita 3 4 ampulliin, yleensä erikseen yksi karkeasta, nopeasti kultakoiran läpi menneestä aineksesta, ja 2-3 keskikarkeaa - hienoa fraktiota vaskoolikäsittelyn tuotteina. Rikastuksen teki tutkimusassistentti Pertti Hakala Otaniemessä. Hän myös mikroskopoi rikasteet stereomikroskoopilla ja arvioi vallitsevat mineraalit ja niiden määräsuhteet. Rikasteista laskettiin kultarakeiden määrä. Kustakin näytekäsittelystä saatu näyte on koodattu omalla menettelynumerolla. Nämä näytteet on talletettu muoviampulleihin, jotka on talletettu, ellei sitä ne ole kokonaan käytetty epoksinappien tekoon. Eri vaiheiden näytteiden koodien selitys I II III IV Kultakoiralla tehty ensimmäinen käsittely, purkkiin kertynyt raskain aines Kultakoiraan jääneen ja ylimenneen aineksen vaskaustuote Ylimenneen aineksen toinen vaskaustuote Ylimääräinen vaskaus

6 Satulinmäen malmimineralogia 3 Kuva 1. Näytteiden sahausta Satulinmäellä Kuva 2 Raskasmineraalien rikastusta spiraalierottimella, kultakoiralla

7 Satulinmäen malmimineralogia 4 3 STEREOMIKROSKOOPPITUTKIMUKSEN TULOKSET 3.1 Näyte M52/2024/04/ Kairasydännäyte on kultamineralisaation muuttunutta kiveä, jossa kvartsijuonia, turmaliinia ja arseenikiisua; Au 20.1 ppm; näytteen koko 1080 g Separoidut fraktiot ja niiden koostumus: I Karkein kultakoira-fraktio: ASKI ja Au 35 kpl, raekoko mm II Vaskaustuote: hienoa ainesta; ASKI, SKII, Au n. 90 kpl, mm III Edellisestä noukittu malliksi Au-hippuja n kpl 3.2 Näyte M52/2024/04/ Kairasydännäyte on kultamineralisaation muuttunutta kiveä, jossa kvartsijuonia, turmaliinia ja arseenikiisua; Au 32.3 ppm; näytteen koko 850 g Separoidut fraktiot ja niiden koostumus I Karkein kultakoirafraktio, ASKI ja Au 13 kpl, valtaosa sekarakeita mm II Vaskasutuote: hienompi aines: Au 14 kpl n mm, näytteessä runsaasti scheeliittiä. III Vaskaustuote: hyvin hieno aines, Au 180 kpl, hyvin hienoa mm, n. 180 kpl, ASKI ja SKII ; Näytteessä on Au-ASKI sekahippuja. Runsaammin hyvin hienoa kultaa ja mausteena scheeliittiä. 3.3 SA M2-Nä 8 Timanttisahalla otettu 0.5 m:n pituinen uranäyte on Satulinmäen päältä ruosteisesta tutkimusojasta M2, näyte numero 8; x= ,y= , kultaa 8.45 ppm Au, näytteen koko 1300 g. Paikka on merkitty karttaan raportin liitteessä 1. Separoidut fraktiot ja niiden koostumus: I Kultakoirafraktio: Au n. 160 kpl. II Vaskattu, vähän hienompaa, Au n. 45 kpl III Näytteessä kirjavaa romua, SKII, ASKI, MAGKI, MARKASIITTI IV Hieno aines, Au n. 215 kpl, mm, lähes pölyä 3.4 SA M2-Nä 6 Näyte on Satulinmäen päältä ruosteisesta tutkimusojasta M2, näyte numero 6; ; x= ,y= , kultaa 4.26 ppm Au, näytteen koko 1400 g. Paikka on merkitty karttaan raportin liitteessä 1. Separoidut fraktiot ja niiden koostumus: I Kultakoirafraktio: SKII, ASKI, Au n. 74 kpl, sekahippuja, raekoko Au mm II Vaskattu MAGKI, SKII, ASKI, RUTIILI, Au n. 19 kpl

8 Satulinmäen malmimineralogia 5 III IV Vaskauksen hienoin aines, Au n. 80 kpl, MAGKI, SKII, ASKI, RUTI, (raekoko Au mm) Kirjavaa romua, MAGKI, ASKI, SKII, RUTIILI, ei Au 3.5 SA M1-Nä 9 Näyte on Satulinmäen länsipäästä, kaivannosta M1:n kaakkoispuolella (ns. vesimonttu), x= ,y= , kultaa 1.78 ppm Au, näytteen koko 1300 g. Paikka on merkitty karttaluonnokseen liitteessä 2. Separoidut fraktiot ja niiden koostumus: I II III Karkein aines, pelkkä ASKI, hiukan SCHEE, kultakoiralla Hienompi, ASKI ja runsas SCHEE, vaskattu Hienoin, ASKI ja hyvin runsas SCHEE vaskattu. Erikoinen kullaton näyte, runsaasti scheeliittiä. 4 MALMIMIKROSKOOPPITUTKIMUSTEN TULOKSET 4.1 Pintahieet Pintahiellä tutkittiin mineraalien esiintymistä yksityiskohtaisemmin. Tähän otettiin vain näytteet Satulinmäen A-vyöhykkeestä (ks. Koistinen ja Kärkkäinen 2006). Raskasmineraalirikasteista tehtiin pintahieet epoksinappiin, ottamalla rikasteesta satunnaisesti jauhetta noin yhden mineraalikerroksen paksuudelle. Eri rikastefraktioista tehtiin erillinen pintahie, joten samasta syvyysvälistä on useampi pintahie. Ensin hieet mikroskopoitiin ja valokuvattiin. Samalla merkittiin rakeita SEM-määrityksiin, joita tehtiin Marja Lehtosen ja Bo Johanssonin opastuksella. Pintahieet: 391: , (rikastetunnus 7 III); EDS-määrityksiä 391: , (rikastetunnus 7 II); EDS-määrityksiä 391: , (rikastetunnus 7 I); EDS-määrityksiä 391: , (rikastetunnus 6 I) 391: , (rikastetunnus 6 II) Monttu 2 näyte 8 (rikastetunnus 8I); EDS-määrityksiä 4.2 R , näytteet 7I,7II ja 7III Raskasfraktio koostuu pääosin magneettikiisusta ja arseenikiisusta. Magneettikiisua on runsaammin. Arseenikiisu on usein omamuotoista ja sisältää sulkeumina magneettikiisua. Erillisiä kultarakeita on paljon (kuva 3). Kuparikiisua on jonkin verran ja se on usein sekarakeina magneettikiisun kanssa sulkeumina arseenikiisussa (kuvat 7 ja 13), ja siten edustaa varhaisinta

9 Satulinmäen malmimineralogia 6 Kuva 3. Satulinmäen kultarakeita, muut rakeet magneetti- ja arseenikiisua; R , (hie 7III)

10 Satulinmäen malmimineralogia 7 mineralisaatiovaihetta. Scheeliittirakeita on SEM-kuvien ja EDS-analyysien perusteella runsaasti. Lisäksi on muutama lyijyhohderae sekä vismuttirae. Näytteessä tavattiin muutama erikoinen sekarae. Hieessä 7-I on iso, 200 mikronin kultavismuttisekarae. Siinä on kahdenlaista kultaa: rakeen toinen pää on pudasta kultaa (94 % Au, 6 % Ag) ja toinen pää koostuu epäpuhtaista kultarakeista ja hieman rapautuneesta, sameasta vismutista (Kuva 4). Epäpuhdas kulta on sulkeumien pilkuttama. Sulkeumina esiintyy SbNi-mineraalia (mustat pilkut SEM-kuvassa), Aurostibiittiä (ruskeat laikut mikroskooppikuvassa), vismuttirakeita (vaaleat pilkut), Pd-Sb-Bi-mineraaleja, jotka esiintyvät raejonoina. Kuva 4. Iso kullan sekarae, jossa oikeanpuoleinen osa on puhdasta kultaa (93 %) ja vasemmanpuoleinen osa koostuu sulkeumia runsaasti sisältävästä kullasta (kellertävät mineraalit) ja rapautumisen myötä ruskehtavaksi värjäytyneestä vismutista. Epäpuhtaan kullan sulkeumina on vismuttia, aurostibiittiä (Au-Sb) sekä Sb-Ni- ja Pd-Sb-Ni- mineraaleja (SEM kuvissa/eds-määrityksiä). Rakeen ylä- ja alareunassa oleva harmaa mineraali on magneettikiisua. R (hie 7I) 4.3 R , näytteet 6I ja 6II Kulta esiintyy erillisinä rakeina (Kuvat 5 ja 6). Arseeni- tai magneettikiisun sulkemina sitä ei näissä näytteissä tavattu muutoin kuin kuparikiisun yhteydessä (kuva 7). Muualla Satu-

11 Satulinmäen malmimineralogia 8 linmäellä pieniä kultarakeita on arseenikiisun sulkeumina (Perälä 2003). Kultaa sisältävä kuparikiisu on tällöin tavallisesti magneettikiisun yhteydessä. Kuva 5. Satulinmäen kultarae, viereiset rakeet arseenikiisua. R (hie 6I) Kuva 6. Satulinmäen kultarakeita, R , toisessa sulkeumana magneettikiisua. R (hie 6I)

12 Satulinmäen malmimineralogia 9 Kuva 7. Satulinmäen kultaa sulkeumana kuparikiisussa, joka arseenikiisun sulkeumana; R (hie 6II) 4.4 Paljastumanäyte M2 Nä 8 (8-I) Hieessä on runsaasti kultarakeita. EDS-määritysten mukaan kulta sisältää tavallisesti % Au, mutta muutamassa rakeessa hopeaa on enemmän, % Ag (taulukko 2). Arseenikiisun sulkeumina ei kultaa tavattu, mutta kultarakeiden reunalla esiintyy eräässä tapauksessa magneettikiisua, arseenikiisua ja SbNiS-mineraalia (kuva 9). Yksi SEM:illä tutkittu rae oli varsin kompleksinen (Kuva 10). Siinä kultaa on suurehkoina sulkeumina kuparikiisussa, jonka kontaktissa on magneettikiisua. Kuparikiisussa on pieninä sulkeumina SEM-EDS-analyysien mukaan koostumukseltaan hieman erilaisia Ni(Fe,Co)Sb(S)-, CoSb- ja NiSbS-mineraaleja. Kuparikiisun ja mgneettikiisun välissä olevan isohkon kultarakeen ja magneettikiisun kontaktissa on sauma CoSbNi mineraalia. Kultarakeissa on tavallisesti % Au. Paljastumanäytteen (M2-Nä8; 8I) hieessä Aurakeissa Ag-pitoisuus vaihtelee enemmän. Yleisesti on samaa Au-rikasta kultaa, mutta on myös vaihtelevan kokoisia puhtaita Au-rakeita, joissa on % Ag, yhdessä jopa 45 % Ag.

13 Satulinmäen malmimineralogia 10 Kuva 8. Yleiskuva paljastumanäytteen M2-näyte 8 raskasfraktiosta. Kultarakeita, arseenikiisua ja arseenikiisu-magneettikiisu-sekarakeita Kuva 9. Satulinmäen kultarae, jonka oikeassa reunassa magneettikiisua, vasemmalla pieni kulma arseenikiisua ja alhaalla Nisos-mineraalia (Ullmanniitti). Monttu 2 näyte 8 (hie 8I)

14 Satulinmäen malmimineralogia 11 Kuva 10. Sekarae, jossa kultaa (keltainen) ja kuparikiisua (kellanruskea) ja tätä sekaraetta reunustaa vasemmalla magneettikiisu. Kullan kontaktissa on SEM-kuvien ja EDSmääritysten mukaan NiSbS ja Co(Ni,Fe)Sb(S)-mineraaaleja; näyte Monttu 2 näyte 8 (hie 6II) 4.5 Arseenikiisun esiintyminen Arseenikiisussa on näissä näytteissä vain hieman kultasulkeumia tai yhteenkasvettumia (Kuva 11). Muutoin arseenikiisussa on paikoin runsaasti sulkeumia, yleisimpänä suurehkoina laikkuina magneettikiisua (kuva 12) tai pieninä kidepintojen suuntaisina sulkeumajonoina magneetti- ja kuparikiisu (kuva 13). Tavallisia ovat myös arseenikiisurakeet, joissa on runsaasti pieniä harmaita sulkeumia (Kuva 14, 15). Sulkeumat ovat valtaosin pyöreitä rutiilirakeita, joskus omamuotoisia ilmeniittirakeita tai silikaattirakeita. Joskus sulkeuma koostuu magneettikiisusta ja rutiilista. Runsaasti on myös puhtaita arseenikiisurakeita.

15 Satulinmäen malmimineralogia 12 Kuva 11. Kulta-arseenikiisusekarae Satulinmäestä, R (hie 7II) Kuva 12. Satulinmäen arseenikiisurae (valkoinen), jossa läiskinä magneettikiisusulkeumia (harmaa); Monttu 2 näyte 8 (hie 8I)

16 Satulinmäen malmimineralogia 13 Kuva 13. Satulinmäen arseenikiisu jossa pieniä magneettikiisusulkeumia (harmaa). Magneettikiisun sulkeumana kuparikiisua (keltainen rae), R (hie 7II) Kuva 14. Satulinmäen arseenikiisu, jossa ruskehtavia magneettikiisurakeita ja harmaita pyöreähköjä rutiilirakeita; R (hie 7II)

17 Satulinmäen malmimineralogia 14 Kuva 15. Satulinmäen arseenikiisu, jossa rutiili ja ilmeniittisulkeumia (harmaa), R (hie 7-II)

18 Satulinmäen malmimineralogia 15 Taulukko 2 Satulinmäen kultarakeiden koostumuksia EDS-analyyseissä (GTK:n SEM laitteisto) Näyte Au Ag 391 (7III) (7II) M2-Nä8 (8I)

19 Satulinmäen malmimineralogia 16 5 KIRJALLISUUS Huhta, P., Heavy minerals of till in gold prospecting in the Hattu Schist Belt, Ilomantsi, Eastern Finland. Geolgical Survey of Finland, Special Paper 10, Koistinen, E. ja Kärkkäinen, N., Mineral resource assessment and 3D modelling of the Satulinmäki gold deposit. GTK raportti M19/2024/2006/2/10 Perälä, A., Someron Satulinmäen Au-esiintymän geologia, geokemia ja mineralogia. Pro gradu tutkielma, Oulu University, 81 p.

20 Satulinmäen malmimineralogia Liite 2 Monttu 2, näytteet 6 ja 8 otettu raskasmineraaliseaprointiin 17

21 Satulinmäen malmimineralogia 18 Liite 2 Näytteenottopaikka M1 (vesimonttu tutkimuskaivanto M1:N kaakkoispuolella; x= ,y=