Matti Tyni s photomicrographs of diamond crystals from Kaavi area, Finland Kari A. Kinnunen and Matti Tyni

Research Laboratory Geological Survey of Finland M 19/4311/2008/33 10.6.2008 Espoo Finland Matti Tyni s photomicrographs of diamond crystals from Kaavi area, Finland Kari A. Kinnunen and Matti Tyni

Summary The 55 best photomicrographs taken by Matti Tyni from diamond crystals originating from the Kaavi area are collected on this CD-ROM. Originally these photos were taken for record keeping purposes and not for publishing. The Malmikaivos Company was at that time part of the Ashton Mining Company. Because the diamonds depicted in these photos are no longer in Finland, the digitizing process was planned with care. The morphologies of the diamond crystals depicted in the photomicrographs have been examined and the results are summarized. The most common morphologies of the diamond crystals in this collection of photomicrographs are octahedrons, dodecahedrons and their combinations. Only a few crystals are macroscopically twinned and cubes and roundish carbonado types were not found. The proportion of the unresorbed crystals varies in different films (and kimberlite pipes, accordingly) from 14% to 24%. It is concluded, on the basis of these photomicrographs, that the morphologies and surface textures are very similar to the properties of diamond crystals available from other kimberlite pipes worldwide. Tiivistelmä Matti Tynin 55 parasta valokuvaa Kaavin alueen kimberliittien timanttikiteistä on koottu tälle CD-ROM levylle. Alun perin kuvat otettiin tutkimuskäyttöön eikä julkaisua varten. Malmikaivos Oy oli tuossa vaiheessa osa Ashton Mining yhtiötä. Kuvien tallentaminen pysyvään muotoon koettiin GTK:ssa tärkeäksi, koska kyseiset timantit eivät enää ole Suomessa, ja koska niiden mahdollisesti saamisesta Suomeen ei ole tietoa. Samalla tarkasteltiin kuvien esittämien timanttikiteiden morfologiaa ja havainnoista tehtiin yhteenveto. Tyypillisimmät timanttikiteiden morfologiat olivat oktaedri, dodekaedri ja näiden yhdistelmät. Vain muutama timantti oli kuvista havaittavasti kaksostunut. Timantin kuutiomaiset ja pyöreähköt carbonadomaiset tyypit puuttuivat kuvista. Syöpymättömien timanttikiteiden osuus vaihteli eri filmeissä (johtuen eri kimberliittipiippuja edustavasta materiaalista) 14 24 % välillä. Valokuvien perusteella Kaavin alueen kimberliittien timanttikiteiden morfologia ja pintarakenteet ovat hyvin samankaltaiset kuin vastaavat piirteet maapallon muissa kimberliittipiipuissa, joista on ollut tietoja saatavilla.

1 Contents (Sisällysluettelo) English text (englanninkielinen teksti) 2 Finnish text (suomenkielinen teksti) 5 Contact sheets (kuvien kontaktivedokset) 8 CD-ROM disc (CD-ROM levyke) 18

2 Matti Tyni s photomicrographs of diamond crystals from Kaavi area, Finland Kari A. Kinnunen and Matti Tyni The 55 best photomicrographs taken by Matti Tyni from diamond crystals originating from the Kaavi area are collected on this CD-ROM. In June 2001, Matti Tyni, the former director and chief geologist of the Malmikaivos Company, sold his copyright of these photos to the Geological Survey of Finland. Thereby, he gave permission to make copies of them and to digitalize them. Most of the photos were taken by Matti Tyni himself, but he was assisted by other personnel of the Malmikaivos Company in the photographic activities. The photomicrographs were taken through a Nikon SMZ 2 stereomicroscope using an automatic 35 mm camera attachment. The photomicrographs were originally exposed on colour negative films having a sensitivity of 100 ASA. For this reason the resolution of the photomicrographs is only moderate. Five of the photomicrographs were black and white photos, and four of them are images taken from the SEM screen but of low resolution typical for older instrumentation. Originally these photos were taken for record keeping purposes and not for publishing. The Malmikaivos Company was at that time part of the Ashton Mining Company. COPYRIGHT According to Finnish law the photographer owns the copyright to his or her own photographs if he has not transferred it in writing to, e.g., to his or her employer. For this reason Matti Tyni would have owned the copyright to these photos until his death and subsequently his heirs would have held the copyright for the following 50 years. Only in research and in teaching, it is allowed to freely use photos otherwise under copyright restrictions. Matti Tyni, however, sold his copyrights to the Geological Survey of Finland. It should be noted, that the diamonds depicted in these photomicrographs are no longer in Finland and it is not known if they will ever by returned to Finland. Because of this, the historical value and demand of these photos without doubt will rise in the future. The photographer Matti Tyni requires that the name of the photographer be mentioned in the following form: Photo: Matti Tyni, Malmikaivos Company. DIGITIZING PROCEDURES Because the diamonds depicted in these photos are no longer in Finland, the digitizing process was planned with care. Paper prints from colour negative films may fade already in a few years and color negative films have much shorter durability compared to black and white negative films. For this reason the paper prints and some of the negatives were digitized and the files were burned on CD-ROM. Many of the photomicrographs were unsharp or taken from the same diamond crystals. Consequently, only certain photographs were selected for digitizing mostly using a high-quality flatbed scanner. Altogether 55 photomicrographs were converted to digital format. All files were saved in uncompressed TIFF files. This format enables further image processing without significant losses in picture quality. Likewise, this picture format most probably is compatible with future software which should guarantee continued access to the photomicrographs. For the same reason, the text files were saved in different formats including HTML. The digitizing, interpretation of the diamond morphologies and the compilation of the CD was done by Kari A. Kinnunen. In principle, the digitized image files are permanent, but the evolution of software and hardware in the future - together with the estimated physical durability of CD-ROMs - makes permanent archiving a challenging maneuver

3 indeed. For these reasons, it is recommended, that these CD ROM discs ought to be reburned every five years. At the same time the file formats should be updated and all files should be checked for full readability. ORGANIZATION OF THE PHOTOMICROGRAPHS IN DIRECTORIES The photomicrographs have been arranged in ten directories. Colour photomicrographs from the same film cartridge are placed in their own directory. The black and white photomicrographs were placed in the directories: Photos 10. The directory name in the CD-ROM gives also the locality if known. Film 1. Kaavi, Kärenpää Film 2. Kaavi, Kärenpää Film 3. Kaavi, Kärenpää? Film 4. Kaavi, Lahtojoki Film 5. Kaavi, Lahtojoki, mantle xenolith Film 6. Kaavi, Lahtojoki, mantle xenolith Film 7. Kaavi Film 8. Kaavi Film 9. Kaavi Film 10. Kaavi, Mäntyjärvi Photomicrograph 10-1 is a historically valuable photo depicting the very first diamond crystal found from kimberlite in Finland. Malmikaivos Company picked this crystal in the year 1984 from the concentrates of Mäntyjärvi kimberlite. SEM images (10-1, 10-3, 10-4 and 10-5) are likewise from the diamond crystals picked from the Mäntyjärvi kimberlite. INTERPRETATION OF DIAMOND MORPHOLOGIES ON THE BASIS OF THE PHOTOMICROGRAPHS Morphologies of the diamond crystals depicted in the photomicrographs have been examined by Kari A. Kinnunen and the results are summarized below. More detailed descriptions can be found in Kinnunen (2001) and Peltonen et al. (2002). The kimberlites in the Kaavi area and their preliminary diamond grades have been described in Tyni and O Brien (1997) and O Brien & Tyni (1999). The most common morphologies of the diamond crystals in Matti Tyni s photomicrographs are octahedrons, dodecahedrons and their combinations. Only a few crystals are macroscopically twinned and cubes and roundish carbonado types are not present. Fragments with fresh unresorbed fracture surfaces are rare. This may be explained by the fact that most of the diamonds recovered originate from the fragile kimberlite matrix and only rarely from the more rigid diamondiferous mantle xenoliths. In some of the photomicrographs Matti Tyni used a millimeter paper as the background. In these photos the grain size of the diamonds was measured, ranging from 0.3 mm to 5 mm, with a crystal size mode of about 1 mm. The diamond crystals seen in the photomicrographs are commonly resorbed (<95% of original material remaining) with only a few unresorbed octahedrons. The proportion of unresorbed octahedrons is 18% as counted from 930 diamond crystals in total. Classification was carried out by comparing the crystals to the model pictures published by D. Robinson in the year 1984, diamonds still attached to mantle xenoliths (Films 5 and 6) are unresorbed octahedra (preservation ratio 100%). The proportion of unresorbed crystals varied in different films (and kimberlite pipes, accordingly) from 14% to 24%. It is concluded, on the basis of these photomicrographs, that the morphologies and surface textures are very similar to the properties of diamond crystals available from other kimberlite pipes worldwide.

4 REFERENCES Kinnunen, Kari A. 2001. Photographic interpretation of morphology and surface textures of diamond crystals from Kaavi kimberlite province in Finland. In: Autio, S. (ed.) Geological Survey of Finland, Current Research 1999-2000. Geological Survey of Finland. Special Paper 31. Espoo: Geological Survey of Finland, 41-46. O'Brien, H. E.; Tyni, M. 1999. Mineralogy and geochemistry of kimberlites and related rocks from Finland. In: Proceedings of the 7th International Kimberlite Conference, University of Cape Town, South Africa, April 11-17, 1998. Cape Town: University of Cape Town, 625-636. Peltonen, Petri; Kinnunen, Kari A.; Huhma, Hannu 2002. Petrology of two diamondiferous eclogite xenoliths from the Lahtojoki kimberlite pipe, eastern Finland. Lithos 63 (3-4), 151-164. Tyni, Matti; O'Brien, Hugh 1997. Prospecting for diamondiferous kimberlites in Finland. Vuoriteollisuus 55 (3), 26-29.

5 Matti Tynin valokuvia Kaavin alueen timanteista Kari A. Kinnunen ja Matti Tyni Tälle CD-levylle on koottu tärkeimpiä Kaavin alueen timanteista otettuja valokuvia. Kuvat lainasi Geologian tutkimuskeskukselle Malmikaivos Oy:n silloinen toimitusjohtaja ja päägeologi Matti Tyni kesäkuussa 2001 kopiointia varten. Kuvat ovat suurimmaksi osaksi Matti Tynin itsensä ottamia, joskin kuvaamista lienee harrastanut myös muu Malmikaivos Oy:n henkilökunta. Kuvat on otettu stereomikroskoopilla. Ne on kuvattu värinegatiivifilmille, jonka herkkyys on ollut 100 ASA. Tästä johtuen kuvien resoluutio ei ole aivan huippukorkea. Kuvista viisi on mustavalkokuvaa, joista neljä on SEM-kuvaa. SEM-kuvien ottajasti ei ole tietoa eikä maasta (ja laboratoriosta), jossa kuvat on otettu. Kuvat on otettu Malmikaivos Oy:n ja Ashton Mining yhtiön työkuvina. Kuvien tekijänoikeus Suomessa valokuvien tekijänoikeus-lainsäädännön mukaan valokuvaajalla on tekijänoikeus ottamiinsa kuviin jos hän ei ole nimenomaisesti luovuttanut oikeuttaan. Matti Tyni myi ottamiensa timanttikuvien tekijänoikeudet Geologian tutkimuskeskukselle. Kuvien timantit eivät enää ole Suomessa eikä niiden saannista fyysisesti takaisin Suomeen ole tällä hetkellä tietoa, josta johtuen kuvien historiallinen ja tieteellinen arvo tullee tulevaisuudessa kasvamaan. Kuvaaja Matti Tyni edellyttää, että kuvaajan nimi on aina mainittava kuvaa käytettäessä mieluiten seuraavassa muodossa: Kuva: Matti Tyni, Malmikaivos Oy. Kuvien digitoinnista Kuvien taltiointiin keskityttiin erityisellä huolella, koska itse kovauskohteita, timantteja, ei enää säilytetä Suomessa. Värinegatiivikuvien paperisuurennosten värien säilymisaika voi paperityypistä riippuen olla ainoastaan joitakin vuosia ja itse värinegatiivienkin säilyvyysaika on huomattavasti lyhyempi kuin mustavalkonegatiiveilla. Tästä syystä päädyttiin kuvien digitointiin ja niiden polttamiseen CD-ROM levykkeelle. Suurin osa kuvista oli niin epätarkkoja tai samoista kohteista otettuja, että skannaukseen valittiin kuvista 52 kpl. Lisäksi skannattiin 5 mustavalkopaperikuvaa. Yhteensä kuvia on siis 57 kpl. Kuvat on kaikki taltioitu pakkaamattomassa ja muuten käsittelemättömässä TIFF-muodossa, jolloin niitä voidaan tarvittaessa prosessoida edelleen samassa TIFF-muodossa kuvien laadun tästä heikkenemättä. Tämä tiedostomuoto myös lienee varmimmin luettavissa lähitulevaisuudessa. Samasta syystä tämän CD-ROM levyn tekstidokumentit on tallennettu useammassa muodossa. Skannauksen, tulkinnan, kuvaselostuksen kirjoittamisen, CD-ROM levyn koonnin ja polton on tehnyt toinen tekijöistä: Kari A. Kinnunen.

6 Vaikka digitoitujen värikuvien säilymisaika on binaarimuodossa periaatteessa rajaton, niin varsinkin itsepoltettujen CD-ROM levyjen säilymisaika on riippuvainen muovimateriaalin kestävyydestä ja lukemiseen soveltuvien laitteistojen ja ohjelmien saatavuudesta. Näistä seikoista johtuen GTK:ssa on päädytty siihen suositukseen, että erityisen tärkeitä kuvia sisältävät CD-ROM levyt tulee uudelleenkopioida noin viiden vuoden välein. Tämä levy tulee siten uudelleenpolttaa vuonna 2006. Tällöin on myös syytä tarkistaa tallennusmuotojen silloisille tietokonelaitteistoille ja -ohjelmistoille sopivimman muodon päivitys. Kuvien sijoittelu CD-ROM levylle kuvat on sijoitettu kymmeneen kansioon. Värikuvat ovat alkuperäisten filmirullien mukaisissa kansioissa ja mustavalkokuvat omassaan kansiossaan, joka on Kuvat 10. CD- ROM levykkeellä kansiot ovat englanninkielisinä esitettyinä. Filmi 1. Kaavi, Kärenpää Filmi 2. Kaavi, Kärenpää Filmi 3. Kaavi, Kärenpää? Filmi 4. Kaavi, Lahtojoki Filmi 5. Kaavi, Lahtojoki, mantteliksenoliitti Filmi 6. Kaavi, Lahtojoki, mantteliksenoliitti Filmi 7. Kaavi Filmi 8. Kaavi Filmi 9. Kaavi Filmi 10. Kaavi, Mäntyjärvi. Kuvassa 10-1 on historiallisesti erityisen arvokas valokuva ensimmäisestä timanttikiteestä, jonka Malmikaivos Oy löysi vuonna 1984 Kaavin alueen Mäntyjärven kimberliitistä. Myös SEM kuvat (10-1, 10-3, 10-4 ja 10-5) ovat samaisen Mäntyjärven kimberliitin mikrotimanteista. Kuvien timanttikiteiden muodon tulkintaa Kuvien timanttikiteiden muodon on tutkinut Kari A. Kinnunen ja tulokset on esitetty pääkohdiltaan alla. Tarkempi kuvaus on luettavissa julkaisuista Kinnunen (2001) ja Peltonen ym. (2002). Kaavin kimberliiteistä ja timanttien esiintymisestä on selostettu laajemmin julkaisussa Tyni & O Brien (1997) ja O Brien & Tyni (1999). Kidemuodoltaan Kaavin kimberliittipiippujen kuvien raakatimantit ovat kuutiollisia ja yleisimmin oktaedreja, dodekaedreja ja niiden välimuotoja. Pieni osa kiteistä on makroskooppisesti havaittavasti kaksostuneita. Kuutioita tai pyöreitä karbonadotyyppisiä muotoja ei Kaavin timanttien kuvista ole havaittu.tuorepintaisia murtokappaleita kiteiden joukossa on vain vähän. Tämä johtunee siitä, että valtaosa timanteista on esiintynyt irrallisina kiteinä kimberliitissä. Kimberliitti on puolestaan kivilajina haurasta, jolloin siinä esiintyvät timantit tavallisimmin säilyvät murskauksessa ja separoinnissa ehjinä. Kivilajeiltaan sitkeämmissa ksenoliiteissa esiintyneet timantit puolestaan voivat helpommin murskauksessa murtua.

7 Kuvissa timanttikiteiden koko vaihtelee rajoissa 5-0,3 mm, yleisimmän koon ollessa noin 1 mm. Matti Tynillä on muutamissa kuvissaan timanttien alle asetettu millimetripaperi taustana. Tämä mahdollisti mittauksen. Muissa kuvissa ei ollut mittakaavaa ilmoitettuna. Kuvien timanttikiteet ovat pääosin syöpyneitä morfologisia muotoja. Vain muutama syöpymätön oktaedrinen morfologia on joukossa.syöpymättömiä oktaedrimuotoja kiteistä on 18% määritettynä yhteensä 930 kpl timanttikiteitä. Syöpymättömiksi on luokiteltu kiteet, joissa on säilynyt yli 95% alkuperäisestä timanttiaineksesta. Luokitteluun käytettiin D. Robinsonin vuonna 1984 laatimaa semikvantitatiivista piirroskaaviota. Ksenoliiteihin yhä kiinnittyneet timantit (Kuvat Filmissä 5 ja 6) ovat täydellisen syöpymättömiä oktaedreja (100% säilymisaste). Eri filmeissä (ja piipuissa) timanttikiteiden syöpymättömyysaste vaihtelee rajoissa 14-24%. Kaavin timanttien kuvista havaittavat morfologiat ja pintarakenteet ovat hyvin samankaltaisia kuin yleensä maapallon kimberliittipiippujen timanteista havaitut. 1.1 Kirjallisuus Kinnunen, Kari A. 2001. Photographic interpretation of morphology and surface textures of diamond crystals from Kaavi kimberlite province in Finland. Julkaisussa: Autio, S. (ed.) Geological Survey of Finland, Current Research 1999-2000. Geological Survey of Finland. Special Paper 31. Espoo: Geological Survey of Finland, 41-46. O'Brien, H. E.; Tyni, M. 1999. Mineralogy and geochemistry of kimberlites and related rocks from Finland. In: Proceedings of the 7th International Kimberlite Conference, University of Cape Town, South Africa, April 11-17, 1998. Cape Town: University of Cape Town, 625-636. Peltonen, P.; Kinnunen, K.A.; Huhma, H. 2002. Petrology of two diamondiferous eclogite xenoliths from the Lahtojoki kimberlite pipe, eastern Finland. Lithos 63 (3-4), 151-164. Tyni, Matti; O'Brien, Hugh 1997. Prospecting for diamondiferous kimberlites in Finland. Vuoriteollisuus 55 (3), 26-29.

8 Contact sheets depicting the photomicrographs in specific directories in the CD-ROM. Film 1.

Film 2. 9

Film 3. 10

Film 4. 11

Film 5. 12

Film 6. 13

Film 7. 14

Film 8. 15

Film 9. 16

Film 10. 17

18 CD-ROM disc Contents: English and Finnish text Photomicrographs in TIFF format (should be reburned in the year 2013)