LITOGEOKEMIALLINEN TUTKIMUS KUHMQN LIUSKEJAKSON ALUEELTA

LITOGEOKEMIALLINEN TUTKIMUS KUHMQN LIUSKEJAKSON ALUEELTA

Q OUTOKUMPU OY 0 K MALMINETSINTX LITOGEOKEMIALLINEN TUTKIMUS KUHMON LIUSKEJAKSOSTA Kesällä 1975 sinkkiohjelman harvan näytteenoton yhteydessä Jorma Uusitalo otti noin 100 näytettä Kuhmon liuskejaksosta. Näistä on analysoitu Cu, Zn, Ni, Co, Pb ja S. Saatiin anomaalisia sinkkipitoisuuksia mm. Suomussalmen Kiantajärven itäpuolelle. Talvella saatiin myös malmitiedostoprojektilta näyte Härmänkylän S- puolelta rautamuodostumasta. Seuraavana kesänä tehtiin tarkistusnäytteenottoa anomaalisilla alueilla. (T Salatera 1976) : Näistä näytteista on analysoitu Cu, Zn, Ni, Co, Pb, S sekä myöskin MnO, Ti02, FeO, Na20 MgO, A1203, SiOZ, KsO ja CaO. Kesällä 1977 otti Martti Kokkola näytteitä Kiannanniemelta. Naista näytteista on analysoitu Cu, Zn, Ni, Co, Pb ja!?. Kun työ alkoi olla valmis, tuli lisää analyysituloksia Moisiovaaran alueen kartoituksissa kerätyistä naytteista. Nämä viimeiset näytteet oli analysoitu Keretissa ja tasoerojen vuoksi tuloksia ei voi liittää samaan tilastoon. Näytteet analysoitiin myöhemmin 0KME:ssa. Tulos tästä on raportoitu 16.6.1978 "0KME:n ja Keretin analyysitulosten vertailua". Jatkossa käsitellään 0KME:n analyysejä. Näiden näytteiden pitoisuudet eivät ole mukana jakautumissa eivätkä esitettävissä keskiarvoissa. Näyteluettelo on liitteenä 1. Analyysitulosten käsittely Jakautumat kivilajiryhmittäin esitetään normaaliin tapaan piirrettynä kumulatiivisena frekvenssijakautumana logaritmiselle todennäköisyyspaperille. Tällä saavutetaan eräitä etuja: mm. jos jakautuma on lognormaali ja koostuu yhdestä populaatiosta, kuvastuu se suorana ja mediaani- geometrinen keskiarvo, sekä hajonta S saadaan jakamalla 84 %:n kohdalta saatu, pitoisuus mediaanilla. Jos jakautumassa on myös muita populaatioita (esim. mineralisoituneita näytteitä, vieraita kivilajeja tms.) tulee mutkia.

Q OUTOKUMPU OY 0 K MALMINETSINTA Sivulla 4 on esitetty Kuhmon liuskejakson jakautumat, joihin vertailun vuoksi on katkoviivalla lisätty svekofennidien puolelta kerätyn materiaalin vastaavat jakautumne. VulkanlPcft on ~rálmaniti#r#lean kenttiitiavninnan perusteella jaettu kahteen ryhmään: happhmiin ja intermediaarisemäksisiin. Jako on karkea eikä kovin luotettavakaan. Kelpaa kuitenkin korjaamaan tulosta oikeaan suuntaan. Luotettavampi jako saavutetaan vain analysoimalla Si. Tähän palataan XRF-kokokivianalyysien yhteydessä. Tarkastellaan jakautumia yksitellen: Cu HVULK: Cu EVULK Zn HVULK - Mineralisoituneita näytteitä ei ole - Mediaani 14 ppm on sama kuin SvF-alueella; hajonta sita vastoin on suurempi. - Todennäköisyys törmätä hiukan korkeampiin taustapitoisuuksiin on suurempi kuin SVFalueella, joten ns. merkittävien pitoisuuksien rajan täytyy olla korkeampi, jos otetaan anomaliarajaksi, niinkuin usein rutiininomaisesti tehdään, 2,5 % yläpäästä, olisi se SvF-alueella 280 ja Kuhmossa 600 ppm. 10 %:n anomaliaraja olisi vastaavasti 50 ja 150 ppm. Tässä yhteydessä voi todeta, että vaikka tämänkaltaista anomaliarajojen määrittelyä harrastetaan yleisesti, sita vastaan voi esittää useita huomautuksia~ Metodi mm. sisältää automatiikan; mistä tahansa joukosta saadaan määrätty määrä anomalioita, vaikka todellisuudessa ei olisi yhtään. Samoin voi ajatella, että jos jakautuma kerran on lognormaalinen, kaikki havaitut pitoisuudet, korkeatkin, "kuuluvat joukkoon" eikä anomalioita ole. - Kuhmon liuskejakson emaksisten vulkaniittien kuparipitoisuus näyttää suurernmmalta kuin SvF. Hajonta samaa luokkaa. Näyt teiden lukumäärä on ehkä alhainen, kuitenkin tämän perusteella saattaisi näin todella olla. Mediaani SVF on 35 ppm ja Kuhmossa 57. - Kuhmon mediaani on alhaisempi, mutta hajonta vastaavasti suurempi, joten em. anomaliaraj at ovat korkeammat kuin SvF-alueella.

Q OUTOKUMPU OY 0 K MALMINETSINTA Zn EWLK - Vastoin vanhaa kokemusta ja tietoa muualta näyttää emäksisten vulkaniittien sinkkipitoisuus olevan alhaisempi kuin happamien. En ole halukas tätä uskomaan. Emaksisten vulkaniittien sinkkipitoisuus myös SVFalueeseen verrattuna on abnormin alhainen. Voitaisiin ajatella, ettei ole kyetty erottamaan Kuhmon hienorakeisia serpentiniitteja ja niitä olisi joukossa ja tämän takia koko pitoisuusjakautuma laskisi alaspäin. (sp: n Zn-pit. mediaani - 25 ppm). Jos näin olisi, pitäisi sen nakya myös Cu-pitoisuudessa (sp: n Cu --3-4 ppm), eikä näy, painvastoin. Jakautuman muodosta voidaan paätellä sen sisältävän n. 2 % mineralisoituneita näytteitä ja tässä tapauksessa 2-2,5 %:n anomaliarajan käyttäminen on mielekästä; olisi 300 ppm. Totaalijakautuman voidaan ajatella koostuva1 kahdesta populaatiosta: taustapopulaatiosta A ja mineralisoituneesta B. Yläpäässä A:lle ei ole vaikutusta ja kun totaalipopulaatiosta on toteutunut 0,l 3 on B:stä samalla toteutunut x 100 = 2 5%. Samoin 1% Ptot vastaa 50% PB (merkitty kolmioilla). Nähdään, että yhteisiä pitoisuuksia on 300-400 ppm välillä, joten em. 300 ppm anomaliarajana on näinkin tarkasteltuna sopiva. Pb HVULK Pb EVULK Lyijyn suhteen eivät Kuhmon liuskejakson kivet mainittavasti eroa SvF-alueesta. Happamissa vulkaniiteissa on molemmissa n. 2 % mineralisoituneita nsytteita, emäksisissa vain Kuhmossa. Hajonta on Kuhmossa hiukan suurempi.

/.,... <.<.,,... I I. I I. 8.... I,... I.. '. I I.<...,..,..,.. I...-...,....,..-...-.... --....*.. -.......,-.-........,.,..,..,.....-......,.....................,,. I. L i...,.,.,.. 1. 3........ :1.i.ii. i i.. i i.....i...... <. I I... /. <.........,...... : : 1.:...., -.,,,.,,,,,i t... I,,, :/..,,..,...,: 2........*.*........, r',.,....,......, a. 1... I 1... (. I <.... -..., ' Z. ~... -... z..... / /......-../ i............-...- /.........,. IMJLK Ia, Im, Sms N= G9 LLl L'VULK Kh, Sms N=195 K= 14. EI= 57 IMJLI< Kh, im, Sms N= 78 M= 45 s=2.9 Katkoviiva 7G8 näytett2 SvF EVULX Kh, Sms N=195 I*l= 35 s=1.9 Katkoviiva 915 näytettä SVF : :... ',.'!:'::' J..;. r.; : 1 :.,.... <,..,..-.-..., 3..,,.., ~...,... I....... IiVULK Ml, im, Sms N= 62 M= 18 s=2.1 IQtkoviiva 340 näytettä SVF. M= 20 Pb lnjix Kh, Sms N=135 FI= 820-2.1 Katkoviiva 337 näytettä SvF El= 19

Tulosten standardisointi Standardifielnnin farve ilmeneo aillnin, kun hajutean saada esiin usean metallin (Zn, Pb tai Zn, Pb, Cu) yhteisvaikutus. Kun toisen metallin pitoisuudet liikkuvat sadoissa ja toisen muutamissa ppm:ssa ja vielä kivilajista riippuen ei yhteenlasku onnistu, vaan korkeampina pitoisuuksina esiintyvä dominoi koko vaihtelun. Tämän valttamiseksi ei pitoisuuksia scllaiscnaan kannata kasitcll3, vaan katsommc kuinka paljon jokin analyysi poikkeaa kysciscn kivilajin ja kysciscn metallin kcskipitoisuudcsta. Kun vicla mittaammc poikkeaman standardidcviaatioina, otammc huomioon kyseisen kivilajin kyseisen mctallin varianssin. Analyysitulos A ts. ilmoitetaan mediaanin Ml kertoimen z ja standardideviaation s avulla. Kun kysymyksessa on lognormaali jakautuma, on standardideviaatio suhde ja z exponentti eli A = MXS' ja log z A - log M = log s Kuhirion liuske j akson analyysituloksct on st.andardisoitu seuraavilla luvuilla: Cu EVULK HVULK Tulokset on esitetty 1:100 000 kartoille piirrettyina pylvainä. Vaikka Cu-Zn-Pb -korrelaatiot eivät pienissä pitoisuuksissa olekaan kovin hyviä, on zcui zzn ja zpb laskettu yhteen, koska korrelaatio suurissa pitoisuuksissa kumminkin on hyvä. Kartat ovat sivuill 6-10. Suomussalmen Keträn kylä erottuu omaan luokkaar sa.

Cu, + Zn,t + Pb,t Standardisointi Kh~Sms- vul kaniittien perusteella.

Suomussalmen ntiytteist& osa analysoitiin myös XRF:lla. Tulokset esitetään diagrammeina, sivu 12. AFM-diagrammin numerot ovat analyysinumeron kaksi viimeista numeroa; diagrammiin on lisätty kirjalli- suudesta poimittuja pitoisuuskenttiä ja rajoja. Täman mukaan Kuhmossa on seka tholeiittisia ctt3 kalkkialkaalisia kiviä. Sivulla 13 on alkaalit- pii-diagrarnrni, jonka mukaan Suomussalmella on myös alkaalisen sarjan basaltteja. Sivun 14 Ti02-Si02 diagrammin mukaan suuri osa kivista on komatiittisia, samoin sivun 15 A1203 - FeO/FeO + MgO -diagrammin mukaan. ~{alium on huomattavan alhainen, kuten K20-Si02 diagrammista sivulta 16 näkyy. Sivulla 17 olevassa Ca0-Mg0-A1203 -kolmiodiagrammissa sijoittuu parikymmentä näytettä komatiitticn kenttään. Eri diagrammeilta saatu tieto on yhdistetty seuraavaksi taulukoksi. Näyte on hyväksytty komatiitiksi, jos se sijoittuu komatiittien kenttään AFM ja CaO-MgO- A1203 -diagrammeissa; sisältaä;~15% MgO, Ni:Cuzl, Ti02 -pitoisuus on alhainen, K70~0,9%. Si02L53% ja näyte sijoittuu oikein Al203- FeO/FeO + MgO diagrarnmissa. Tällä tavalla karsittuna jaa komatiiteiksi seitsemän näytetta, jotka kaikki ovat jakson itälaidalta Suomussalmen Ketran alueelta.

i i 4 x j x x - i - x!x x x - x - x (x)ca 5 l - X ; i - - -1x x - x x x x x x x x K 8 ' -!, x i - x x - - - x x T Thinpuli I x -, - x x - - - (x) - T Skaarkaard x - A Ihwai x K - CA X X - X - - - CA - CA -. A Hawai 1 II 1 5 x x - - - x x l - - X X X - - - A 161- x - - - x xj(x)x x - x - - x T 1 10 * - x - - - X X X X X - X x 21 1 - l X X / X X X - X X X X T l 22 - I 1'5) x x x x 23 - X ~ X ) x x 11 - - - j(x) (x) (x) K - - - n (CA) X - x - - - - CA J (X) - x - i - - X X - - - - CA j x x - - x! x ( x ) x - - - x X C A X X - - X x x - x - - X C A - CA - - - T - - - x - x - - - - - X X - - - CA X - - - X X - x - - - - x T Thingmuii - - - x x - x x x x - - x T - - - x x - - x - - - x X T x - x - - - - - x x - - - CA I< K

1 /; ii; - x' x (x) - - )<! - - x x x - x - CA l 1 52, - : x l x; - I x. - - - ' x x - x - - - T! 53 - ( ) x - x - - i x - - x x - - - C A b 54s x ' x - x - x x - x x - - - A b 55ix xrx - - - x 1 - x - x x (x) (x) - A 56 - - ) x - x, - - - - - x. x - C A 57- x x (x) x ; - - - ( x ) X X X " J 58" - x - - - x xi (x) - x x x - - - T 59x x x x x ' G O - x x x - - x ' x x x x - - x x CA l 6 1 - - x - x - - - - x x x - - - C A (K?) -1x x x - - - (x) - A(CA) 7 3 x x x x ' - - - - - - X X C A

Sivulla 21 näkyy Fc0:n ja Si02:n voimakas negatiivinen korrelaatio. Samoin Zn korreloi Si02:n kanssa negatiivisesti. Diagrarnmisca siv. 22 on rajatki.1 Kanadan n. 3-500 vulkaniittinaytteen pitoisuusalue. Havaitaan, ctta Kuhmossa on runsaasti hyvin sinkkiköyhiä basnltti- andesiittcja. Tällaiset sinkkiköyhat kivct puuttuvat esim. Orivedeltä. Sinkin anomaaliscn korkeat pitoi- suudet esiintyvät Suomussalmen Kctrassa, Kuhmon IIarmankylan S-puolella, Kelloj ;;*-vcn E-rannalla ja Ontojarven E-rannalla. Kun Si02 analyysejä on käy- tettävissä, voidaan laskea esim. sinkillc rcgrcssio- residuaalit. Naita csittsa 1:100 000 tolppakartta sivulla 23. Rcsiduaalicn kayttö on sclvasti rniclek- kaampaä kuin anomaliarajojen tms. määrittely, niin- kuin sivulta 22 näkyy.

Faktorianalyysi Kun standardisoidut pitoisuudet ennen yhteenlaskua painot~tnaxi korrslaatiamatriiain futkai~uuta saaduilla kertoimilla, siirrytäan laskemaan faktoripistemääria. Kuhmossa faktorianalyysi tehtiin siten, ctta cmaksiset ja happamat vulkaniitit ovat yhtenä ryhmänä, muita kiviä ei ole mukana lainkaan. Aikaisemmin pitoisuuksien standardisoinnissa on emaksiset ja happamat vulkaniitit hoidettu eri paramctreilla, mutta kun Si02- analyysejä ei ole, on jako epävarmaa. Faktorianalyysi haluttiin tehd3 ilman kentällä tchtya jakoa. Tulos esitetään faktoripistekarttoina vastaavalla taval la kuin standardisoitujen pitoisuuksien summa. Faktorianalyysi on tehty logaritmeilla. Keskipitoisuudet Cu= 34, Zn= 38, Ni= 57, Co= 22, Pb= 17 ppm ja S= 0,078; hajonnat Cu 4,1, Ln 2,6, Ni 3,2, Co 2,3, Pb 2,7, S 3,4. Korrelaatiomatriisi: Kolmella faktorilla saadaan-~/80% selittävä faktorimatriisi: F1:n pääasiallinen lataus: Zn, Pb II II F2:n Ni, Co II II F3 : n - Cu, -S

F3 on etumerkkinsä takia piirretty se~raavissa kartoissa + puoli alaspäin. Nama kolme faktoria selittävät Cu:n vaihtelusta 65%, Zn:n 80%, Ni:n 87%, Ce;n 87%, Pb;n 898 ja S;n G88. Faktoripistemääriä esittävät tolppakartat, faktori 1 (Zn, Pb) sivuilla 26-31, faktori II (Ni,Co) sivuilla 32-37 ja II1 (Cu,S) sivuilla 38-43 muistuttavat kovasti standardipitoisuuksicn summaa csittsvia karttoja. Ketran alueella kaikki faktorit saavat korkeita arvoja, 1-faktori myös I$2 rriilin ctcllipuolcn rautamuodos~turnan ymp;iris tiiss2. II-faktori on korkea ylccnsa jakson itiilaidalla ja mm. Siivikkovaaran alueella sekä lehdellä 4423 01 B. 111-faktori on korkea osin samoilla paikoilla kuin 1 ja osin samoilla paikoilla kuin II. Yhteenveto Tuloksen luotettavuus riippuu näytteenoton cdustavuudcsta. Jos nayttecnottoa voidaan pita3 riittavana, olisi t3mzn pcrusteclla Zn, Pb (Cu) -esiintymili hciettaessa työt keskitettävä IZcträn alueelle ja IIlimEinkyliin etelapuolelle ja mahd. komatiitteihin liittyviä Ni (Co,Cu) -esiintymiä haettava Keträn, Moisiovaaran, Härmän, Koskenmäen ja Siivikkovaaran alueilta.

diji Ii 1 r I! 1 ' i E bi: FAKTORI 2 1511 12 C '9 - e 1-1fi & I 4. I P= I %u 11 I l! 11 Oiq l 1 11 0 A 4513 02 l u tl+: *. JLLer V 1 1-1 1 l! l x.lp. r= PV *. TF 1 I, t I l 1 *., l.,.,, 1. I

Uir ; k u J. % w 1 1 1, FAKTORI 3..,! l 1 1. 4412 12 'P. 4114 03 u VW.,.. = TT II IT., i

-- b I - FAKTORI,3 1 l l 4422 12 = 1. 1,.! 1 1 I 1 1 L424 03. i

iil1 ' L i: bli FAKTORI 2 1.r 4511 12 1 *, * 4513 C IL L W ' ' l. A

LIITE 1 1 (3) Lehti Ntiytenumerot-JPU! Anal. numerot Lehti Naytenumerot-TAS I Anal. numerot

LIITE 1 2 Lehti Ntiytenumerot-MK Anal. numerot

LIITE 1 WaJ,. numerot