GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Kuopion yksikkö M19/3142/2002/1/10 JUVA Luikujärvi 09.12.2002 Hannu Makkonen NIKKELIMALMITUTKIMUKSET JUVAN LUIKUJÄRVEN KOHTEESSA VUONNA 1999
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä 09.12.2002 Tekijät Raportin laji M19 Hannu Makkonen hannu.makkonen@gsf.fi Geologian tutkimuskeskus, PL 1237 70211 Kuopio Toimeksiantaja Raportin nimi Nikkelimalmitutkimukset Juvan Luikujärven kohteessa vuonna 1999 Tiivistelmä Luikujärven tutkimuskohde sijaitsee Juvalla, Mikkelin ja Juvan kirkonkylän puolivälissä. Luikujärven kohteeseen kairattiin talvella 1999 neljä reikää (yht. 401.40 m). Kairausten ja aikaisempien tutkimusten perusteella Luikujärven intruusio on kooltaan n. 0.5 x 1 km. Se koostuu gabrosta, hornblendiitista ja peridotiitista. Kairauksissa ei tavattu kiisuuntumia. Litogeokemiallisten tutkimusten (kokokivi, oliviini) perusteella Luikujärven intruusio ei ole nikkelimalmipotentiaalinen. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Juva, Luikujärvi, nikkeli, peridotiitti, intruusio, kairaus. Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Itä-Suomen lääni, Juva, Kilpola, Luikujärvi. Karttalehdet 3142 12B Muut tiedot vrt. raportti M19/3142/-92/1/10 Arkistosarjan nimi Arkistotunnus M-raporttisarja M19/3142/2002/1/10 Kokonaissivumäärä Kieli Hinta Julkisuus 10 Suomi
GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date 09.12.2002 Authors Hannu Makkonen hannu.makkonen@gsf.fi Geological Survey of Finland, P.O. Box 1237 70211 Kuopio Title of report Type of report M19 Commissioned by Nikkelimalmitutkimukset Juvan Luikujärven kohteessa vuonna 1999 Abstract Luikujärvi intrusion is located in Juva municipality, c.25 km northeast of the Mikkeli town in Central Finland. In winter 1999 the intrusion was studied by four diamond drillholes (together 401.40 m). On the basis of drillings and earlier studies the intrusion covers an area of c. 0.5 x 1 km. It is composed of gabbro, hornblendite and peridotite. No sulphides were met in drillings. After litogeochemical studies (whole rock, olivine) Luikujärvi intrusion is not potential for a nickel ore. Keywords Juva, Luikujärvi, nickel, peridotite, intrusion, diamond drilling. Geographical area Finland, East Finland Province, Juva, Kilpola, Luikujärvi. Map sheet 3142 12B Other information cf. report M19/3142/-92/1/10 Report serial Archive code M19 M19/3142/2002/1/10 Pages Language Price Confidentiality 10 Finnish
JOHDANTO 1 Luikujärven tutkimuskohde sijaitsee Juvan kunnan Kilpolan kylässä, Mikkelin ja Juvan kirkonkylän puolivälissä (kuva 1). 1983 sekä 1988 ja 1990 suoritetuissa malmitutkimuksissa saatiin iskuporalla kallionäytteitä Luikujärven gabro-peridotiitti-intruusiosta ja joissakin rapakallionäytteissä Ni-Cu pitoisuudet olivat anomaalisen korkeita, Ni 1280 ppm, Cu 2500 ppm (raportit M06/3231/-85/1/10 ja M19/3142/-92/1/10). Peridotiittia sisältävä, suhteellisen suuri intruusio, siinä tavatut kohonneet metallipitoisuudet sekä intruusion kaakkoispuolelta 1960-luvulla löytyneet nikkelimalmilohkareet (ns. Lumpeisen viuhka) antoivat aiheen tässä raportissa selostettuihin jatkotutkimuksiin. SUORITETUT TUTKIMUKSET Kairaus Maaliskuussa 1999 kairattiin Luikujärven jäältä GTK:n Pokalla (T-46) neljän reiän profiili (yht. 401.40 m) alueelle, josta oli saatu iskuporanäytteenotossa peridotiittisia kallionappeja ja analysoitu kohonneita rapakallion Ni-Cu pitoisuuksia (Taul. 1, kuvat 1 ja 2). Taulukko 1. Poka reiät. Table 1. Boreholes. Reikä X-koord Y-koord suunta/kaltevuus pituus (m) 313 6858.837 3530.910 155/50 85.55 314 6858.880 3530.890 155/50 110.20 315 6858.924 3530.869 155/50 82.85 316 6858.970 3530.847 155/50 122.80 Kemialliset analyysit Litogeokemiallisia tutkimuksia varten tehtiin 8 kokokivianalyysiä GTK:n Espoon laboratoriossa (GTK:n menetelmä 175X; jauhatus Widia-astiassa, analysointi XRF:lla jauhepuristeesta). Hietutkimukset Mikroskooppi- ja mikroanalysaattoritutkimuksia varten tehtiin 9 kiillotettua ohuthiettä GTK:n Kuopion hielaboratoriossa. Oliviinin koostumus määritettiin mikroanalysaattorilla GTK:n Espoon laboratoriossa kuudesta hieestä. Kustakin hieestä analysoitiin useampi oliviinirae (yleensä kolme) ja keskiarvoa käytettiin näytteen arvona. TUTKIMUSTULOKSET Kairauksissa ei tavattu kiisuuntumia. Rapakallionäytteissä tavatut korkeimmat nikkelipitoisuudet voivat olla peräisin oliviinin nikkelistä, jota on useissa näytteissä > 1000 ppm (vrt. kuva 5 ja taul.2). Sen sijaan korkeille rapakallion kuparipitoisuuksille ei löytynyt selitystä. Kairausprofiili pyriittiin sijoittamaan intruusion eteläkontaktiin, jossa on magneettisia anomalioita. Kairauksissa tavattiin peridotiittia kaikilla rei'illä ja magneettiset anomaliat aiheutuvat todennäköisesti peridotiitin sisältämästä magnetiitista.
Kuva 1. Luikujärven tutkimuskohteen sijainti. Kairauspaikat merkitty pisteillä. Figure 1. Location of the Luikujärvi study area. Boreholes shown by dots. 2
Intruusion kuvaus 3 Gravimetrisen kartan ja pintanäytteiden perusteella intruusio on kooltaan n. 0.5 km x 1.0 km. Se koostuu gabroluokan kivistä, hornblendiitistä sekä peridotiitista-serpentiniitistä. Intruusiota leikkaavat monin paikoin graniitti-pegmatiittijuonet ja graniittista ainesta on usein sekoittuneena intruusion kiviin. Kairauksissa tavatut gabrot ovat pyrokseenigabroa ja sarvivälkegabroa. Pyrokseenigabrossa päämineraaleina ovat plagioklaasi, klinoamfiboli ja muuttunut klinopyrokseeni. Aksessorisena on myös ortopyrokseenia. Sarvivälkegabrossa päämineraaleina ovat plagioklaasi ja sarvivälke. Gabroissa esiintyy kapeita ultramafisia kerroksia. Peridotiitti-serpentiniittiyksikkö on kairauksen perusteella enimmillään n.100 m paksu (kuvat 2 ja 3). Se on suuntautunut, epähomogeeninen ja sisältää runsaasti pegmatiittijuonia. Paikoin peridotiitti on voimakkaasti graniittiutunut pegmatiitin vaikutuksesta. Päämineraaleina ovat klinoamfiboli ja oliviini+serpentiini sekä joskus myös klinopyrokseeni. CIPW-normatiivisen mineraalikoostumuksen perusteella peridotiitit luokittuvat lherzoliiteiksi, mutta kuitenkin lähemmäksi wehrliittejä kuin harzburgiitteja. Aksessorisena mineraalina on myös ortopyrokseenia. Muita yleisiä aksessoreja ovat plagioklaasi sekä vihreä, ruskea tai väritön spinelli. M314299R316 Y# 50mRL 0mRL 3530850mE 3530850mE 6858950mN 6858950mN M314299R315 #Y 6858900mN 6858900mN 122.8m M314299R314 #Y 82.85m 3530900mE 3530900mE 6858850mN 6858850mN M314299R313 #Y 110.2m 6858800mN 6858800mN 50mRL 0mRL 85.55m KIVILAJIT MAATA GABRO SARVIVÄLKEGABRO PERIDOTIITTI GRANIITTI JA PEGMATIITTI Kuva 2. Kairausprofiili Figure 2. Drilling profile
4 Pojakartta Maanmittauslaitos, lupa n:o 13/MYY/02 Kuva 3. Luikujärven intruusion pintaleikkaus magneettisen matalento- (tumma=maksimi) ja harvapistegravimetrisen (punainen = maksimi, sininen = minimi) yhdistelmäkartalle rajattuna. Figure 3. Surface section of the Luikujärvi intrusion on a combined low altitude magnetic (dark = positive anomaly) and gravimetric (red = positive anomaly, blue = negative anomaly) map. Litogeokemia Taulukossa 2 on esitetty Luikujärven näytteiden koostumus. Peridotiitti on oliviinirikasta, joten MgO pitoisuus nousee lähes 30 %:iin. Tarkasteltaessa näytteiden koostumusta CMA-kolmiossa (kuva 4), nähdään, että suurin osa näytteistä sijoittuu ortopyrokseenivaltaisen, kontaminoituneen ns. Kotalahti tyyppisen trendin ulkopuolelle, eli CaO/Al 2 O 3 suhde on korkeampi kuin Kotalahti-tyypissä. Myös alhainen Zr pitoisuus viittaa siihen, ettei sivukivikontaminaatiota ole paljon tapahtunut. Koska Kotalahti-tyypin on todettu olevan keskimäärin malmipotentiaalisemman kuin CaO-rikkaan Vammalatyypin, Luikujärven intruusio ei vaikuta tällä perusteella malmipotentiaaliselta. MgO-Al 2 O 3 diagrammin (kuva 5) perusteella ensimmäiseksi kiteytyneen faasin, eli oliviinin MgO pitoisuus on ollut 35 %, mikä on oliviinin Fo-arvona 69.5. Tämä vastaa analysoitujen oliviinien koostumusta (vrt. taul. 2 ja kuva 6).
Taulukko 2. Kokokivianalyysit (volatiilivapaa) sekä oliviinin Fo ja Ni. Table 2. Whole rock analytical data (volatile free) with olivine Fo and Ni. Näyte R313/15.30 R313/49.10 R314/15.00 R314/48.70 R314/79.51 R315/59.70 R316/58.90 R316/70.80 R316/97.80 Kivilaji Peridotiitti Gabro Peridotiitti Peridotiitti Peridotiitti Peridotiitti Gabro Peridotiitti Gabro % SiO2 37.95 50.01 36.82 36.77 38.12 39.54 46.63 39.72 46.58 TiO2 0.27 0.31 0.57 0.40 0.34 0.32 0.64 0.44 0.57 Al2O3 2.43 17.85 3.69 5.52 3.86 4.77 9.88 5.13 13.54 Fe2O3tot 18.61 6.66 21.33 19.98 16.62 17.09 8.37 16.37 7.40 MnO 0.19 0.12 0.23 0.21 0.19 0.21 0.16 0.21 0.13 MgO 29.41 8.10 24.63 23.72 27.01 23.10 12.44 21.45 10.75 CaO 4.77 10.36 4.49 4.79 4.48 6.80 16.04 7.39 16.75 Na2O 0.05 2.25 0.25 0.22 0.15 0.29 0.84 0.44 0.85 K2O 0.03 0.97 0.05 0.02 0.04 0.06 0.11 0.07 0.06 P2O5 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 0.03 0.01 ppm Cr 4931 172 3422 3426 3678 752 857 380 645 Ni 1158 99 1131 1052 946 682 222 383 196 V 169 156 209 157 132 137 303 166 273 Cu 58 47 38 23 45 150 137 67 100 Pb 8 14 13 7 11 7 12 9 14 Zn 140 55 156 142 109 99 50 115 37 S 1104 607 1184 626 511 996 2065 1168 1726 Rb 3 44 0 5 2 4 9 5 3 Sr 17 599 62 115 59 85 198 88 255 Zr 6 8 11 5 8 12 19 16 15 La 7 11 2 15 12 0 12 13 3 Fo(ol) m-% 68.68 67.93 69.66 75.11 69.58 74.76 Ni(ol) ppm 553 1418 1305 1370 930 1255 5 MgO CaO Al2O3 Kuva 4. Luikujärven intruusion peridotiitti- ja gabronäytteet CMA-kolmiossa (vinoneliöt). Pisteet edustavat Kotalahden nikkelivyöhykkeen intruusioita. Figure 4. Luikujärvi peridotite and gabbro samples on the CMA-plot (diamonds). Dots represent other intrusions in the Kotalahti Ni Belt.
6 20 20 Al2O3 18 16 18 16 14-0.6116031*x+21.11717 14 12 12 10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 0 0 10 20 30 MgO 40 Kuva 5. Luikujärven gabro- ja peridotiittinäytteet MgO vs Al 2 O 3 diagrammissa. Regressiosuora leikkaa MgO akselin n. 35 %:n kohdalla, mikä vastaa Fo-arvoa 69.5. Figure 5. Luikujärvi gabbro and peridotite samples on the MgO vs Al 2 O 3 plot. Regression line cuts the MgO axis on 35 % corresponding to Fo 69.5. Kuva 6. Oliviinin Fo-Ni diagrammi. Mallikäyrät kuvaavat oliviinin koostumusta erilaisilla silikaattisula/sulfidisula arvoilla (R = 50 2000). Pääosa oliviinianalyyseistä sijoittuu rikkiköyhälle alueelle. Figure 6. Olivine Fo vs Ni plot. Model curves show the composition of olivine with different silicate liquid/sulphide liquid ratios (R = 50 2000). Most of the olivines plot in sulphur poor area.
7 Olivinin koostumus analysoitiin kuudesta näytteestä. Forsteriittiarvo on korkeimmillaan 75.1 m-% ja Ni-pitoisuus 1418 ppm (taul. 2). Suhteellisen korkea Ni-pitoisuus alhaisen forteriittiarvon kanssa viittaa siihen, ettei rikkiä ollut paljon läsnä oliviinin kiteytyessä (kuva 6). Lisäksi oliviinin Fo arvo on alhainen, mikä viittaa jo syvemmällä kuoressa tapahtuneeseen fraktioitumiseen. Siis myös oliviinin koostumuksen perusteella Luikujärven intruusion malmipotentiaali vaikuttaa alhaiselta. AIHEEN ARVIOINTI Luikujärven intruusiosta ei kairauksissa tavattu sulfideja. Myös litogeokemiallisten piirteiden perusteella intruusion malmipotentiaali on pieni. TUTKIMUSAINEISTON TALLENTAMINEN Kairansydämet on varastoitu GTK:n Lopen arkistoon sekä Liittyy aineisto GTK:n Espoon ja Kuopion arkistoihin. Liittyy aineiston kairanreikätiedot on talletettu Oracle tietokantaan. Hannu Makkonen geologi LIITTYY RELATED MATERIAL 1. Kairanreiät ja raportit: M52.5/3142/99/R313-316. 1. Boreholes and reports 2. XRF -analyysit: til.nro 2108001, näytteet L00006764-6772. 2. XRF analytical data 3. Oliviinianalyysit 4. Olivine analyses 3. Kiillotetut ohuthieet: Ku29012-20. 3. Polished thin sections