Geology, petrography and geochemistry of the Saarinen satellite open pit, Siilinjärvi carbonatite complex, Eastern Finland

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202101081118
Title: Geology, petrography and geochemistry of the Saarinen satellite open pit, Siilinjärvi carbonatite complex, Eastern Finland
Author: Virkki, Leena P.
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Science
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202101081118
http://hdl.handle.net/10138/324283
Thesis level: master's thesis
Discipline: Geologia
Abstract: Siilinjärven karbonatiitti on arkeeinen intruusio Itä-Suomessa. Karbonatiittimuodostuma sisältää apatiittia, jonka sisältämää fosforia käytetään lannoitteissa. Saarisen avolouhos on Särkijärven päälouhoksen satelliitti. Siilinjärven karbonatiitin apatiittipitoisuus on mailman matalin tuottannossa olevista apatiittikaivoksista ja se on Suomen suurin teollisuusmineraalikaivos. Siilinjärvellä louhitaan apatiitia sisältävää kiveä 11 Mt. vuodessa, joka on lähes 70% Suomen vuotuisesta teollisuusmineraalien tuotannosta. Siilinjärven karbonatiitti on pohjagneissiin intrudoitunut, pohjois-etelä suuntainen ja lähes pysty muodostuma. Kompleksi käsittää glimmeriitti-karbonatiitti sarjan kivilajeja jatkuvana seossarjana lähes puhtaasta glimmeriitistä puhtaaseen karbonatiittiin. Karbonatiittia ympäröivät kivet ovat metasomaattisesti muuntuneet glimmeriitti-karbonatiitin intrudoituessa, muodostaen vaihtelevan paksuisen feniittikehän. Tämän Pro Gradu -tutkielman tavoitteena oli kartoittaa Saarisen alueen kalliopinta ja tutkia kompleksin kivilajien petrografiaa ja geokemiaa Saarisen alueella. Saarisen alueen kalliopinta kartoitettiin GNSS laitteella ja datan käsittelyyn käytettiin LeapFrog, ArcMap ja QGIS -ohjelmistoja. 24 kivinäytettä kerättiin petrografista tutkimusta varten. 20 kivinäytettä tutkittiin ICP-MS menetelmällä. Soijanäytteitä kerättiin 299 kappaletta 51 porausreiästä, jotka ulottuivat enimmillään 24 metriin saakka ja näytteet analysoitiin ICP-OES tekniikalla. Kartoituksen tuloksena nähdään, että eniten karbonaattia sisältävät kivilajit ovat pääosin keskittyneet muodostuman keskiosiin ja kivilajit ovat suuntautuneita muodostuman yleisen suunnan mukaisesti. Feniittiä esiintyy muodostuman reunalla sekä ksenoliitteinä glimmeriitti-karbonatiitti sarjan kivissä. Petrografisen tutkimuksen mukaan lähes kaikki näytteet kompleksin eri kivilajeista sisältävät saman mineraalikoostumuksen, mutta mineraalien määräsuhteet vaihtelevat kivilajeittain. Päämineraalit ovat flogopiitti, kalsiitti, richteriitti ja apatiitti. Geokemialliset kokokivianalyysit osoittavat, että tutkimusalueen kivilajien fosforipitoisuus on korkeimmillaan kompleksin kivilajeissa, joissa on 10-50 % karbonaatteja. Näytteiden hivenalkuaine- ja REE -koostumukset eroavat keskimääräisen karbonatiitin koostumuksesta, erityisesti Nb, La, Ce ja Y -pitoisuudet ovat matalampia. Soijanäytteiden geokemiallisen analyysin mukaan kivilajijaksot ovat syvyyssuunnassa usein melko vaihtelevia.Siilinjärvi carbonatite in the eastern Finland is an Archaean intrusion. It is mined for the phosphorus bearing apatite used in fertilizers. Saarinen open pit is a satellite mine of the main Särkijärvi open pit. Siilinjärvi carbonatite is the lowest grade apatite ore in the world being excavated and the largest industrial mineral mine in Finland with approx. 11 Mt ore mined yearly making up almost 70 percent of the industrial minerals mined in Finland. The Siilinjärvi carbonatite is a north-south trending and nearly vertical intrusion within basement gneisses. The complex consists of a continuous rock series between end members of nearly pure glimmerite and carbonatite. During the intrusion, the glimmerite-dcarbonatite has metasomatically altered the adjacent country rocks resulting a fenite halo of varying thickness. The purpose of this M. Sc. thesis was to produce a geological map and study the petrography and geochemistry of the rock types of the complex in the Saarinen area. The bedrock surface of Saarinen open pit area was mapped in detail with a GNSS receiver and data was edited with LeapFrog, ArcMap and QGIS. 24 rock samples were collected and thin sections were prepared for petrographic analysis. ICP-MS analysis was made of 20 rock samples to obtain whole rock geochemical data. Sludge sampling was carried out which produced 299 samples from 51 drill holes down to maximum 24 metres from the surface. Sludge samples were analysed with ICP-OES. Geological mapping showed that the most carbonate rich rock types of the complex are located in the middle of the complex. The different rock types of the complex are oriented along the main direction of the formation. Fenite occurs on the edge of the complex and as xenoliths within the glimmerite-carbonatite series rocks. Petrography studies showed that nearly all of the samples shared the same mineral constitution, only the modal proportions of different minerals vary. The main minerals are phlogopite, calcite, richterite and apatite. Geochemical whole rock analysis indicated that the phosphorus content of the rocks studied is highest in the rock types containing 10-50% carbonates. The trace element and REE compositions of the samples differ from average carbonatite, especially Nb, La, Ce and Y contents are lower. The geochemical analysis of sludge samples showed that the rock types are not continuous across long depths.
Subject: carbonatite
glimmerite
phlogopite
apatite
phosphorus
petrography
geochemistry
Siilinjärvi


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Virkki_Leena_ProGradu_2020.pdf 5.578Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record