OUTOKUMPU OY Malminetsintä PlATINARYHT4ÄN ALKUAINEIDEN -4ISESTA HITUFAN ULTRAETTÄKSISESSÄ.IASSIlS7ISSA Yleistä Tutkimusmateriaali Alan kirjallisuuden perusteella näyttää siltä, että Pt -metallien ja niiden mineraalien geokemiallisen luonteen -ja käyttäytymisen tutkiminen on vielä sangen alussa. Tähän lienee syynä em. alkuaineiden suhteellinen niukkuus maankuoressa, analwttiset vaikeudet, mikroskmppisten havaintojen puute ia ehkä myös jarruttavana tekij?na ns. "klassillinen Pt -malmim -käsite, jonka mukaan Pt -metalliesiintpät ovat pr~iäris-magmaattisia. Viime aikoina on kuitenkin julkaistu mitä eri1aisimpii.n miner&liseurueisiin liittyviä Pt -metallirikastumia. (Stumpfl, 74). Näissä tutkimuksissa ilmenee tosin eksaktimnan tiedon puute: syntyolosuhteisiin, faasitasapainoihin ja tedynamiikkaan ei ole puututtu (P. Hautala, suullinen kommentti). Kokeellinen tutkimus ilmeisesti tosiaan puuttuu. Paremman puutteessa on tässäkin tutkimuksessa tarkoitus selvittä5. vain Pt -metallianomalioiden sijaintia massiivissa, niiden mineralcgiaa, mahdollista kivilajikontrollia sekä geokemiallisen datan tilastollista käsittely$.. Jakaantuman selvittämiseksi on kerätty sarja näytteitä kairasydamistä, tutkittu ne mikroskmppisesti ja analvsoitu niistä Pt -ryhman allcuaineet, Cu, Ni, Co, Ag ja S. Anal-vysitiedoista on tehty faktorianalwsi (taulukko 2). Suhteellisen edustavat näytesarjat ovat tasolta +205 ja pvstyprofiilista x = 3575. Lisäksi on otettu naytesarjat itäkontaktin 13hei s~nrdest3. kallion pinnasta (x = n. 3570) ja länsikontaktista louhoksen rx>hjalta (x = 3625/z = n. +50). Myös on otettu runsaasti nävtteita kallion pinnasta havaitun (3453/1711) Pt -rikkaan paikan ympäriltä, jossa Pt -pitoisuus oli 600 g/t, kuvat 1,2). %ista ei löydetty vastaavia Pt -pitoisuuksia. Pt -metallien jakaantuminen muodostumassa Platinametallien sijainti massiivissa on laaiemnassa mittakaavassa tarkasteltuna varsin johdonmukainen, mutta pienessz mittakaavassa voidaan näiden kayttaytvmist.s kutsua jokseenkin oikulliseksi, liitteet 1, 2, 3, 4, 5. ~leikn tendenssi on se, että Pt -metallit tavallisesti korreloivat psitiivisesti rikin kanssa. Tätä ei kuitenkaan pidä vältt%<ttä tulkita niin, että Pt -metallit ja sulfidifaasi olisivat suoranaisesti geneettisessa yhteydessä. Välimassan sulfidiköyhässä serpentiniitissp on hyvin alhaiset Pt -metallipitoisuudet, liite 1. Samoin on laita myös sivukiven puolella huolimatta joskus korlceistakin rikkipitoisuuksista. Poikkeuksena ovat modostmsta sivukiveen tunkeutuneet Pd -ananaaliset kuprikiisujuonet. Varsinaiset Pt -metallianomaliat liittwät kontaktien liiheisyyteen lähinnä ruhjevyöhykkeissä esiintyviin usein hyvin sulfidirikkaisiin Af-, Klo-Af- ja Klo- kiviin seka naihin liittyviin suhteellisen sulfidirikkaisiin peridotiitteihin, metaperidotiitteihin, Af-serpentiniitteihin ja serpentiniitteihin. On kuitenkin huomattava, että esiint~ myös vastaavanlaisia sulfidirikkaita, mtta Pt -metalliköyhiä ruhjekiviä. Kysymys on ilmeisesti useamman eri vaiheen liikuntojen aiheuttamista sulfidimohilisaatioista, joista jotkut ovat olleet Pt -metalli otollisia. Tämä näkyy myös paikoitelleen eri Pt -metallien osittaisena fraktioitumisena. Platiga,. mirzäli se liittw sulfidimobilisaa-
OUTOKUMPU Oy Malminetsintä Pt,-metallien keskinäinen jakaantuma tioon, konsentroituu pääasiassa Ni -ril&aisiin, Cu -1cövhiin kerroksiin, kun taas kevyet Pt -metallit rikastuvat toisaalta edellä mainittuihin Ni -rikkaisiin kerroksiin sekä mvös myöhaisempiin Cu -rikkaisiin sulfidijuoniin. Platinametallien muodostamien mineraalien sek3. niiden kanssa esiintwien mineralisaatioiden perusteella voidaan Pt -metalli anomaaliset vyöhykkeet katsoa kuuluvan useampiasteiseen hvdrotermiseen malminmodostukseen. Pt -metallien keskinäinen jakaantuma kivilajeittain platinan, palladiumin ja rhodiumin osalta on esitettv taulukossa 1. Os-. miumin ja ruthenium -pitoisuudet olivat analvsoiduissa 150:ssZ näytteessa kauttaaltaan alle erotuskpyn (0.005 g/t), samoin iridiumin osalta muutamaa poikkeusta lukuunottamatta. Taulukosta 1 nähdaän, että Pd on muodostumn vallitseva Pt -metalli. Vain ns. ruhje- ja kontaktivyöhykkeen lcivissä platinaa on lähes yhtä pljon kuin palladiumia. Toisaalta näissä on myös suhteellisesti korkeimmat pitoisuudet. Koko massiivin Pt/Pd/F& -suhde on analvsoitujen nzytteiden perusteella, -jotka ovat tosin kerätty muodostuman reunaosia painottaen: 33.8/60.2/6.0 ja keskipitoisuudet Pt 0.068 g/t, Pd n.121 g/t ja Rh 0.012 g/t. N W luvut eivät em. painotuksesta johtuen edusta koko muodostuman keskiamopitoisuuksia, mitkä ovat ilrreisesti huomattavasti alhaisemnat. Platina Platina-anomaliat, jotka yleisimnin sijaitsevat ruhiewöh~7kkeissä niiden läheisyydessä, liittwät miltei saf.nn6n mukaisesti suhteellisen sulfidiköyhään tai sulfidien brelcsioimaan kontaktikivisarjaan ja niists enirnn;ikseen säilyneisiin tai kloriittiutuneisiin amfibolikiviin (kummingtoniitti). Platinaa ei voida luonnehtia geokemialliselta kayttaytvmiseltä~zn kovinkaan kalkofiiliseksi, jota kevyet Pt -metallit sen sijaan enemnsssä rciiirin ovat. Tyypillistä ja yt-p;liristösta;in mikkeavaa nxille Pt -anomaalisille amfiblikiville on niiden oksidifaasi, -joka esiintyy pääasiassa ilmeniittipirotteena. Kivilajin vaihtuessa ja platinapitoisuuden laskiessa muuttuu oksidifaasi tyypilliseksi magnetiitti- ja kromiittivaltaiseksi. Platinan mineraaleista on havaittu ainoastaan spervlliitti PtAs, johon pääosa platinasta ilmeisesti sisältyv. Sperylliitzi esiintyy yleensä kmkkaina kataklastisina raeryhminä silikaateissa tai sulfidien breksioimana, kuvat 5, 6. Breksioivat sulfidit ovat päsasiassa voimakkaasti defonrioitunutta pyrrotiittia ja nauhamaista sekä kataklastisesti pirstoutunutta pentlandiittia, kuva 3. Pyrrotiitti on osittain mnokliinista, joka on pillkeuksellista massiivin ~yrrotiitin ollessa yleensä heksagonista. Kuparikiisua esiintw vleensa vain aksessorisena. Muita aksessoreja ovat qnetiitti, kromiitti, mackinawitti, grafiitti, rmlykdeniitti, valleriitti, kubaniitti seka muiden Pt -metallien mineraalit. Palladium Palladiumin geokemiallista käyttsytymistfi voi luonnehtia "~$1- j-si" kuin platinan. sen anomalioiden ruhieiden kontrolloima sijainti tosin on likipitcïen sama kuin platinalla, mutta palladiumilla ei ole selvää Icivila-jikontrollia. Yleisinanin se on kiteytynyt sulfidifaasin kanssa ja konsentroitunut!:omwktei-
OUTOKUMPU Oy Malminetsintä hin sulfidiosueisiin. Se menee osittain päällekkäin platinaanomalioiden kanssa ja paikoitellen rikastuu Pt -köyhiin vyöhykkeisiin. Palladimanomalioiden asettuminen nykyisille paikoilleen on tapahtunut ilmeisesti kuitenkin sperylliitin kiteytymisen jälkeen hydrotermisen vaiheen lop~upääss~ ja todennäköisesti siinäkin usemssa vaiheessa. Pd-Cu-Ni -diagrmista havaitaan useamman tyyrpisiä palladiumrikastumia. Yleisimmin palladium liikkuu niklr-elirikkaan sulfidimateriaalin mukana, mutta on osittain rikastunut mv5s kuparikiisuvaltaisiin juoniin. Palladiumin mineraaleina on havaittu micheneriitti PdBiTe, merenskyiitti PdTe, Pd -pitoinen NiBi -telluridi ja mahdollisesti froodiitti p&i2, kuvat 4, 7, 8. 'laimimineralisaatioiltaan ovat palladium-rikastunat kovin vaihtelevia. PWmineraaleina ovat yleensä pyrrotiitti, pentlandiitti ja kuparikiisu vaihtelevassa määrin. Oksideina ovat magnetiitti, k~omiitti ja paikoitellen ilmeniitti. Aksessoreina esiintyvät kubaniitti, mackinawiitti, valleriitti, qrafiitti (joskus hwinl,in runsaana), sinkkivälke lähellä kontaktia, gersdorffiitti, maucheriitti, nikkoliitti, wehrliitti, rneloniitti, molvbdeniitti, argentian pentlandiitti, hessiitti, Au, Bi ja uraniniitti. Rodium ja iridium Mainittujen alkuaineiden käyttaytmsen tutkiminen on ollut
OUTOKUMPU Oy Malminetsinta hankalaa niiden vähyyden vuoksi, joten kuva niistä on jäänyt epäselväksi. Pt- ja Pd -anomaalisissa pikoissa on mikroskooppisesti havaittu samankeskisesti kiteytyneitä irarsiitti-, hollinqworthiitti~ersdorffiittirakeita, IrAsS-RhAsS-(Ni,Fe,'Co) AsS, kuvat 9, 10. Yhteenveto Kuten edellisestä esityksestä käy ilmi, phjautuvat tutkimuksen aikana saadut ajatukset ja johtopäätökset l;.ihinnä makrosja mikroskooppisiin havaintoihin näytemateriaalista. Näiden perusteella, käyttäen hyväksi myös geokemiallista dataa, on tehty platinarnetallianomalioiden parageneettinen jaottelu. Tämä ei luonnollisesti ole riittävä peruste, suuntaa antava kyllakin. Platinametallien on havaittu konsentroituneen lähinnä tektmnisten heikkousvy5hykkeiden kontrolloimiin hwin mnipuolisiin mineralisaatioihin. Näihin on mvös rikastuneet useat hvdrotermiseen vaiheeseen luetut alkuaineet, kuten %, As, ACJ, Au, Te, Bi, Zn ja U. Välimassan serpentiniitti on suhteellisen tyhj;-i. Pt -metalleista,.samoin sivtkiven gneissit. Platina ja plladium ovat yleensä fraktioituneet erilleen, Pt diarsenidina Af- ja Af-kloriittikiviin, Pd edella mainittujen lisäksi runsaspirotteisiin ja kompdrteihin sulfidikerrostmiin ja juoniin tellurideina ja vismuttitelluridina. Sprylliitti on tulkittu varhaismksi kitevt~jäksi~ palladiummineraalit useampijaksoiseen hydrotermiseen vaiheeseen. Platinalla on ilmeisesti hyvin tarkka geokemiallinen kontrolli, palladium esiintyy useamman tyyppisissä mineralisaatioissa. Palladiurn on esiintymän vallitseva Pt -alkuaine, varsinaisissai. rikastdssa on palladiumia ja platinaa lähes vhta paljon. Pd-anomaalisissa Cu -rikkaissa sulfidijuonissa on myös korkeat hopeapitoisuudet (maks. 10 pp). Platinametallien alkuperä, mbilisoituminen nykyisille paikoilleen ja viimein niiden kiteytyminen omiksi mineraaleikseen on kysymys, johon on vaikeaa antaa vastausta, kun lähes kaikki muodoshman kivien primääripiirteet ovat hävinneet. On esitetty olettamuksia siitä, että varhaismagrnaattisessa vaiheessa platinametallit piiloutuisivat forsteriitin ja kromispinellin hiloihin, joista sitten serpentiiniytymisen tapahtuessa vapautuisivat ja vaeltaisivat esimerkiksi klorideina kiteytymiselle suotuisiin paikkoihin. (Razin, 65). Hituran muodostmn keskimääräinen Pt/Pd- suhde samoin kuin nf.iden keskipitoisuudet ovat lähes samat kuin parhaiten säilyneillä kivilajeilla: grd, metaprd, cort. Näiden silikaattista sekä oksidista Pt,-metallipitoisuutta ei ole kuitenkaan analvsoitu, mutta on sen sijaan mikroskooppisissa tutkimuksissa havaittu näissä aikaisermin mainittuja Pt -metallien mineraaleja, joihin ilmeisesti suurin osa niiden platimetalleista sisaltw. Iia-' zinin mukaan platinametallien kiteytyessc7 korkeammissa lämpötiloissa (yli 700 ) ne kiteytyisivat etupäässz metalleina ia lejeerinkeina. Spylliitin ja mahdollisten Pt -metallisulfi-
OUTOKUMPU Oy Malminetsintä dien hän katsoo kiteytyvät n. 500Oc:n lampötilassa. -Iyöha.isiin hydrotermisiin kiteytyniin kuuluisivat sitten Pt inetallien telluridit ja bimtinidit. Hiturassa ei ole metallifaasia havaittu. Sperylliittirikastumia on tavattu kontaktin läheisyydessä ilmeniittipirotteisic; sa osittain kloriittiutuneissa amfibolikivissä. Palladium on sitä vastoin konsentroitunut pääasiassa ruhjeiden kontrolloimiin myöhzisiin hydrotermisiin, sulfidirikkaisiin kerrostumiin ja juoniin. Kirjallisuusviitteet Razin, L.V., Khostova, V.P., and Novikov, V.A. Platinm metals in the essential and accessory minerals of ultramafic rocks. Geochem. Int., vol 2, 1965. E.F. Stumpfl, The Genesis of platinum deposits: Further thoughts. Minerals sci. engng. vol. 6, no. 3, 1974. Esko Hänninen
Af-sp, prd, nietaprd, cort, metacort
+ 265 taso 1 :4000 Liite 1
taso' Pd>O.l gk
Liite 3
Liite 4 i
Liite 5
Spe~ylliittirikastuara mihjevyöhykkeeat& läheltä E-kontaktia (aperylliittirakeet rangastettu). 1 3 Kuva1 Lahikuva edellisesta. Sulfidimteriaalin brekaioiraera osittain kloriittiutunutta Af-kiveä. IOX. Kuva 2 - -- - --
Kuva 3 Kuva 4 Pt-Pd-anonmaliaille ruhjevyó- Kataklaatinen micheneriittirae hykkeille tyypillistä kataklas- deformoituneen gyrrotiitin ja tista pentlandiittia. 20X, serpentiinin kontaktisaa, 2OOX. - - -- - Kuva s u Kuva 6 Sperylliittirae! sulkeumans sili- Kookas s~@rylliit%irae PFrokaatissa pentlandfittirakee kes- tiitin Ja ~t93?p@ntiinln kontakkellä. 200X. tisaa. 200X. - pp --.- -- - -- - - -
Pd-pi toinen Ni-DL-t elluridi rae pii- l Kuva 9 Kuva 10 I Iraraiitti+hollingwopthiitti+ gersdorffiitti-kide pyrrotiitissa. 400X.