Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Etelä-Suomen yksikkö Raportti GTK 160/2013 Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Niilo Kärkkäinen, Mikko Pelkkala

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Etelä-Suomen yksikkö Raportti GTK 160/2013 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Niilo Kärkkäinen, Mikko Pelkkala Raportin nimi Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Raportin laji Malmipotentiaalin arviointi Toimeksiantaja GTK Tiivistelmä Raportissa kuvataan Pirkkalan Erkkilässä vuosina suoritettuja tutkimuksia, joissa kairaamalla tarkistettiin aiemmin löydetyn kultapitoisen paljastumajakson malmikriittisyys. Erkkilä sijaitsee Pirkanmaan migmatiittivyöhykkeellä, Anian kylässä Pirkkalan kunnan länsiosassa. Tutkimukset tehtiin Pirkkalan Anian kultaesiintymän selvitysten aikana. Lähtökohtana oli malminetsinnän harrastaja Yrjö Kurikan v löytämä ruosteisesta kalliosta kultaviite noin 1.5 km Anian Au-esiintymästä etelään. Erkkilässä tehtiin uranäytteenotto ja POKA-kairausta vuosina 2000 ja 2002, yhteensä 12 reikää, 625 m). Kairauksista tehtiin 162 kemian analyysiä. Mineralisoitunut kivi on voimakkaasti deformoitunutta, kvartsi-maasälpägneissiä, jossa on kvartsijuonia ja magneettikiisu- ja arseenikiisupirote. Kivi on tulkittu hiertyneeksi tonaliitiksi. Sen jalkapuolella on useita patjoja (1 10 m) paljastumatonta mustaliusketta ja sitten kerroksellista metagrauvakkaa joka vaihettuu alempana (itäpuolella) peliittiseen/migmatiittiseen kiillegneissiin, jossa on sillimaniittia, migmatiittisia raitoja ja turmaliinipegmatiittijuonia. Mustaliusketta on vähintään 50 m paksussa patjassa grauvakkaliuskeen kanssa vuorottelevina kerroksina ja siinä on tremoliittikarsiraitoja. Liuskeisuus ja kerroksellisuus kaatuvat loivasti (30 50 o ) lounaaseen. Kvartsi-maasälpägneissi on kvartsiutunut ja siinä on magneettikiisu- ja arseenikiisun lisäksi satunnaisesti scheeliittiä, rikkikiisua ja karbonaattia kvartsijuonissa. Kultaa on sekä vaaleassa gneississä että grafiitti-kiisuliuskeissa, enimmillään reiässä R427 yhden metrin lävistyksessä 8.1 ppm Au. Samassa reiässä on lisäksi 21 m Au-mineralisoitunutta kiveä ( ppb Au) ja vastaavaa reiässä R428 seitsemän metriä ( ppb Au). Kaakko-luode-suuntainen mineralisoituma kaatuu loivasti lounaaseen (SW). Luoteeseen mineralisoituman jatke on auki. Erkkilän kultaesiintymän malmimineralogian tutkimus sisältyy v Helsingin yliopistossa valmistuneeseen Antti Kuikan (2013) pro graduun, joka tullaan julkaisemaan GTK:n tutkimusraporttisarjassa v Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Kultaesiintymä, kairaus Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Tampere, Pirkkala, Erkkilä, Ania Karttalehdet 2123 Arkistosarjan nimi Päätearksitoraportti Arkistotunnus GTK 160/2013 Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue Etelä-Suomen ysikkö, VA211 Allekirjoitus/nimen selvennys Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Niilo Kärkkäinen Mikko Pelkkala

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO Tutkimusten tausta Sijainti 1 2 TUTKIMUSVAIHEET JA TULOKSET Menetelmät Pala- ja uranäytteet POKA-kairaus Geokemia Malmimineralogia 9 3 YHTEENVETO 10 4 KIRJALLISUUS 11 5 LIITTEET Erkkilän kairauspaikat Au-pitoisuuksien (Au >100 ppb) vaihtelu kairauksessa 13

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 1 1 JOHDANTO GTK teki Tampereen alueella 1980-luvun loppupuolelta 15 vuotta kultatutkimuksia alkaen valtakunnallisen moreenigeokemiallisen kartoituksesta. Menetelminä olivat kohdentava geokemian kartoitus, raskasmineraalitutkimukset, lohkare-etsintä ja kansannäytetoiminta (mm. Kärkkäinen ym. 2003). Kun GTK:n alueellisten tutkimukset Etelä-Suomessa siirtyivät 2000-luvun alussa Tampereen alueelta Hämeen vyöhykkeelle, viimeiseksi tutkimusvaiheeksi jäi Pirkkalan-Lempäälän alueen kultapotentiaalin kartoitus. 1.1 Tutkimusten tausta Tässä raportissa kuvataan Pirkkalan Erkkilässä suoritettuja tutkimuksia. Niiden lähtökohtana oli malminetsinnän harrastaja Yrjö Kurikan v löytämä ruosteinen kallioalue noin 1.5 km Anian Auesiintymästä etelään. Kurikan kansannäytteessä (K ) oli 3.35 ppm Au ja 2.06 % As. Erkkilän tutkimukset tehtiin Anian valtaukselle kohdentuneiden kairauksen rinnalla. Erkkilän kultaesiintymän malmimineralogian tutkimus sisältyy v Helsingin yliopistossa valmistuneeseen Antti Kuikan (2013) pro graduun, joka tullaan julkaisemaan GTK:n tutkimusraporttisarjassa v Sijainti Erkkilä sijaitsee Pirkkalan länsiosassa, Anian kylässä, geologisesti Pirkanmaan vyöhykkeellä (kuva 1). Karttalehti on M4211C (TMS35) tai (KKJ), ja koordinaatit N, E (ETRS- TM35FIN/EurefFin). Kriittinen paikka on metsäinen ja luonnontilassa täysin peitteinen kalliokumpare Säijän tien itäpuolella tietä seurailevan peltoverkoston reunalla autioituneen Erkkilän talon mailla (Kuva 2). Mäelle on avattu muutama paljastuma. 2 TUTKIMUSVAIHEET JA TULOKSET 2.1 Menetelmät Erkkilässä tehtiin aluksi uranäytteenotto timanttisahalla kalliosta ja sitten POKA-kairaus kahdessa vaiheessa, vuosina 2000 (2123/2000/R ) ja 2002 (2123/2001/R ) yhteensä 12 reikää, 625 m). Kairauksista tehtiin 162 kemian analyysiä GTK:n kemian laboratoriossa (tilaukset 70734, 70739). Kullan määritysmenetelmänä oli GFAAS (AR-uutto 20 C:ssa, 20 g:n punnitus, Hg-kerasaostus). Muut metallit määritettiin osittaisliuotuksella ICP-AES-tekniikalla (kuningasvesiliuotus 90 C:ssa). Kahdesta musta-

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 2 liuskenäytteestä määritettiin hiili LECOlla (tilaus 75447). Kairasydännäytteistä ja niiden raskasmineraalirikasteista tehtiin pintahieitä, joita tutkittiin mm. mikroanalyysi- ja MLA-menetelmillä Kuikka (2013). Kuva 1. Erkkilän maantieteellinen ja geologinen sijainti (GTK kallioperäkartta 1:1 milj). Karttoihin on merkitty alueen muut tunnetut Au-esiintymät GTK:n Finngold-tietokannasta.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 3 Kuva 2. Erkkilän kohteen ja kairanreikien sijainti peruskartalla 2.2 Pala- ja uranäytteet Löytöpaikka on pinnaltaan ruosteinen kallio (kuva 3a) vaaleaa gneissiä, joka sisältää pirotteena arseenikiisua ja magneettikiisua. Paljastumasta sahattiin kolme uranäytettä (MMP-00-1A-1C), joissa oli kohonneita, joskin alkuperäistä näytettä pienempiä Au-pitoisuuksia: löytövuosi Tunnus tyyppi x Y Au ppm As % Löytäjä/tilausnro kallio Y. Kurikka 2000 MMP-00-1A Ura/saha MMP-00-1B Ura/saha MMP-00-1C Ura/saha Löytöpaikka on pitkänomaisen, NW-SE-suuntaisen kallioharjanteen keskivaiheilla, missä kiisupirotteista vaaleaa gneissiä on parissa kohdin. Arseenikiisua sisältävää gneissiä on paljastuneena myös kallioharjanteen länsipään (kuva 3b).

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 4 a b Kuva 3. Erkkilän paljastumia, ylempi kuva (a) mäen keskivaiheilta R409:n edessä oleva uranäytteenottopaikka (x= , y= ) ja alempi kuva mäen länsipäästä, reiän R408 ja R426;b välissä 2.3 POKA-kairaus Erkkilän mäen kiisupirotteisten paljastumien alle kairattiin aluksi kolme lyhyttä reikää (R408-R410, yhteensä 67.2 m), joissa oli enimmillään 2.49 ppm Au /0.5 m (R409, kuvat 4-6). Profiililla R409-R410 pinnasta 7 metrin matkalla anomaalisia kultapitoisuuksia (>500 ppb) sekä arseenikiisupirotetta ( % As).

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 5 Mineralisoitunut kivi on voimakkaasti deformoitunutta, kvartsi- ja kiisurikasta gnrissiä, jossa on kvartsijuonia ja osin runsaasti arseenikiisua. Kivi on ilmeisesti mineralisoitumisen yhteydessä kvartsiutunutta, ja sisältää osin karsimaisia raitoja kiilleköyhässä kivessä. Kiveä kutsuttiin kairausvaiheessa grauvakkaliuskeeksi, mutta myöhemmissä tutkimuksissa tulkittiin hiertyneeksi tonaliitiksi (Kuikka 2013). Sen jalkapuolella on useita patjoja (1 10 m) paljastumatonta mustaliusketta ja sitten kerroksellista metagrauvakkaa joka vaihettuu alempana (itäpuolella) peliittiseen/migmatiittiseen kiillegneissiin. Liuskeisuus ja kerroksellisuus kaatuu loivasti (30 50 o ) lounaaseen. Toisessa vaiheessa kairattiin 9 reikää (R426 - R433, m), joissa oli arseenikiisupirotteista vaaleaa liuskettunutta kvartsimaasälpärikasta kiveä n. 20 m lävistyksessä grafiittikiisuliuskeiden (NE puolella) ja kiillegneissien (SW puolella) välissä. Kvartsi-maasälpäkivessä on magneettikiisu- ja arseenikiisupirotetta sekä satunnaisesti scheeliittiä, rikkikiisua ja karbonaattipitoisia kvartsijuonia. Kultaa on sekä vaaleassa gneississä että grafiitti-kiisuliuskeissa, enimmillään reiässä R427 metrin matkalla 8.1 ppm Au. Samassa reiässä on lisäksi 21 m matkalla Au-mineralisoitunutta kiveä ( ppb Au) ja vastaavaa reiässä R428 seitsemän metriä ( ppb Au). Kaakko-luode-suuntainen mineralisoituma kaatuu loivasti lounaaseen (SW). Onkin mahdollista, että tyhjä reikä R434 alempana mäessä on suuntautunut malmiutuneen vyöhykkeen alle, samoin ilmeisesti R426 (Kuva 6). Kaakkoon mineralisoituneesta paljastumasta (R409) kiisuuntuminen hiipuu ja kullasta on vain heikosti kohonneita pitoisuuksia, 200 ppb Au reiässä R430 ja 100 ppb reiässä R431. Luoteeseen mineralisoituman jatke on auki. Mustaliusketta on vähintään 50 m paksussa patjassa grauvakkaliuskeen kanssa vuorottelevina kerroksina ja siinä on vaihtelevasti granaattia ja rikkikiisua sisältäviä tremoliittikarsiraitoja. Mustaliuske on hieman magneettista (max 1500 SI) ja grauvakkaliuske ei-magneettista. Mustaliuskeessa on paikoin melko paljon grafiittia, % C ja % S. Itäpuolella grauvakkaliuske vaihettuu peliittisemmäksi, karkeahkorakeiseksi uudelleenkiteytyneeksi kiillegneissiksi, jossa on sillimaniittia, migmatiittisia raitoja ja turmaliinipegmatiittijuonia.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Kuva 4. Au- ja As-pitoisuuden ja kivilajit Erkkilän ensimmäisellä kairausprofiililla Kuva 5. Au- ja As-pitoisuuden ja kivilajit Erkkilän läntisimmällä kairausprofiilla. 6

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 7 Kuva 6. Kultapitoisuuden vaihtelu Erkkilän kairausprofiileissa maanpinnalle projisoituna

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 2.4 Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 8 Geokemia Vuonna 2007 Pirkkalan-Lempäälän alueella tehtiin pintamoreeniin perustuva geokemiallinen tutkimus (Kärkkäinen ym. 2008), jossa otettiin näytesarja myös Anian ja Erkkilän alueelta. Kohonneita kulta- ja arseenipitoisuuksia havaitaan myös Erkkilän eteläpuolella (kuva 7). Kuva 7. Pintamoreenin Au- ja As-pitoisuuksien vaihtelu Erkkilän ja Anian alueella.

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Malmimineralogia Erkkilän kairausvaiheessa malmimineraaleja tutkittiin kolmesta kairasydämestä tehdystä pintahieestä. Erkkilä R pintahie; analyysissä 0.51 ppm Au, 1.29 % As Erkkilä R pintahie, analyysissä 8.1 ppm Au Erkkilä R pintahie; analyysissä 1.8 ppm Au Näytteessä R (8.1 ppm Au) oli pieniä erillisiä kultarakeita silikaateissa ja arseenikiisun sulkeumina (kuva 8). Näytteessä R (1.8 ppm Au) suurin osa kultarakeista oli arseenikiisun sulkeumina ja pintahieessä R (0.51 ppm) oli pieni erillinen kultarae. Kaikissa näytteissä oli kohtalaisen paljon arseenikiisua ja vaihtelevasti magneettikiisua (eniten näytteissä R427 ja R428). Arseenikiisu on valtaosin karkeahkoa ja likimain omamuotoista, joskin sitä tavataan myös hyvin hienorakeisena ja sekarakeina magneettikiisun kanssa, sitä syrjäyttäen. Magneettikiisu esiintyy tavallisesti erillisinä kasaumina, juovina tai rakeina, ja on keskimäärin arseenikiisua hienorakeisempaa. Grafiittia on näytteissä R427 ja paljon reiässä R409. Lisäksi näytteissä on hieman magnetiittia, kuparikiisua ja rikkikiisua. Kuikan (2013) mukaan Erkkilän esiintymässä kultarakeiden pitoisuus vaihtelee ja on arseenikiisun sulkeumassa 88 % Au (12 % Ag), ja isoissa rakeissa % Au siten. Myös vyöhykkeellisiä rakeita tavattiin, jolloin keskiosan hopeapitoisuus on korkeampi kuin reunaosalla. MLA tutkimuksen mukaan suuri osa kullasta (98.2 %) on kohtalaisen karkeaa ( µm). Vain pieni osa kullasta on sekarakeina muiden malmimineraalien kanssa tai sisältää sulkeumia. Tutkitussa arseenikiisuvaltaisessa näytteessä (R m, 8.2 ppm Au) tavallisimpia kullan seuralaisia olivat arseenikiisu, löllingiitti, maldoniitti (Au 2 Bi), vismutti, magneetti- ja rikkikiisu. Mineralisoituminen on tapahtunut ainakin kahdessa vaiheessa, alkaen kohtalaisen korkeista amfiboliittifasieksen lämpötilaolosuhteista, n. 600 o C (Kuikka 2013).

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 10 Kuva 8. Erkkilän kultarakeita sulkeumana arseenikiisussa, näyte R Oikealla puolella SEM-kuva, jossa vaalean harmaat kentät ovat löllingiittiä. Sen reunamilla nähdään pieniä kultarakeita, jotka eivät optisessa kuvassa erotu. Kultarakeiden Au/Ag-suhde 80/20. 3 YHTEENVETO Erkkilä sijaitsee noin 1.5 km etelään Anian Au-esiintymästä. Erkkilän kohteessa tehtiin löytövaiheen kairaus, jota ei jatkettu tutkimusten siirtyessä Hämeen vyöhykkeelle. Kairaamalla tarkistettiin aiemmin löydetyn kultapitoisen kiisuja sisältävän paljastumajakson malmikriittisyys. Kairauksessa kullasta rikastunut vyöhyke osoittautui noin 10 m leveäksi. Korkein kultapitoisuus oli reiässä R ppm Au. Osin runsaasti arseeni- ja magneettikiisua sisältävä mineralisoitunut kivi on hiertynyt ja kvartsiutunut kvartsimaasälpägneissi mustaliuskeiden ja grauvakkaliuskeen kontaktissa. Yksityiskohtaisempi kuvaus Erkkilän kohteen kivilajeista ja malmimineralogiasta sisältyy valmisteilla olevaan GTK:n tutkimusraporttisarjan julkaisuun, joka perustuu Kuikan (2013) pro graduun. Erkkilän jatkoselvittely, jatkeiden ja pitoisuusvaihtelun tarkempi määrittäminen sekä mahdollinen yhteys Anian Au-esiintymään vaatisi geofysiikan mittauksen, geokemian kartoitusta ja lisää kairauksia. Johtavan grafiitti-kiisuliuskeen avulla pystytään ehkä rajaamaan kivilajien, ja mahdollisesti myös siitä leikkaavan mineralisaation kulku sekä selvittämään alueen rakennetta. Runsaasti kiisuja sisältävän Erkkilän mineralisaation jatkeita on luultavasti mahdollista seurata moreeniaineksen avulla. Vuonna 2007 tehdyn pintamoreenin kartoituksen mukaan Erkkilän ja Anian välisellä alueella on kohonneita kultapitoisuuksia (Kuva 7).

14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 11 Anian ja Erkkilän Au-mineralisaatiot ovat erilaisia. Aniassa kulta liittyy kvartsijuoniin ja Erkkilässä kiisurikkaaseen hiertovyöhykkeeseen. Kairaukset mukaan myös Anian Au-kvartsijuonet liittyvät hiertoon ja löytölohkareessa kvartsijuonet ovat budinoituneet edustaen mahdollisesti samaa kallioperän kehitysvaihetta kuin Erkkilä. 4 KIRJALLISUUS Kärkkäinen, N., Huhta, P., Karttunen, K., Pelkkala, M., Tutkimustyöselostus Pirkkalan kunnassa valtausalueilla Ania 1 ja Ania 2 (kaiv. rek. nro 7001/1 ja 7001/2) suoritetuista malmitutkimuksista. 15 s. + 3 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M06/2123/2006/1/10. Kärkkäinen, N., Lehto, T., Tiainen, M., Jokinen, T., Nironen, M., Peltonen, P., Valli, T Eteläja Länsi-Suomen kaarikompleksi, kullan ja nikkelin etsintä vuosina Hanke Vaihe I loppuraportti. 118 s., 28 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M 19/21, 12/2003/1/10. Kärkkäinen, N., Huhta, P., Tranberg, J., Geokemiallinen kartoitus kultapotentiaalin arvioimiseksi Pirkanmaalla v s. + 1 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, M19/2123/2008/82 Kuikka, A., Lempäälän Kalliojärven ja Pirkkalan Anian sekä Erkkilän Au-esiintymien malmimineralogia. Pro Gradu tutkielma, Helsingin Yliopisto, 127 s.

15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio 12 5 LIITTEET 5.1 Erkkilän kairauspaikat Kartta Vuosi Reikä x_koord y_koord z_koord Suunta Kaade Pituus m n.d n.d n.d n.d

16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio Au-pitoisuuksien (Au >100 ppb) vaihtelu Erkkilän kairauksessa tilaus analyysi DH From To Au ppb L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L

17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pirkkalan Erkkilän kultamineralisaatio L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L