Development of geochemical and geobotanical exploration methods for cobalt – a case study from Jouhineva Co-Cu-Ag-Au ore in Ostrobothnia

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202206102274
Title: Development of geochemical and geobotanical exploration methods for cobalt – a case study from Jouhineva Co-Cu-Ag-Au ore in Ostrobothnia
Alternative title: Geokemiallisten ja geobotanisten tutkimusmenetelmien kehittäminen koboltille - tapaustutkimus Jouhinevan Co-Cu-Ag-Au-malmista Pohjanmaalta
Author: Kettunen, Ilkka Henrikki
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Science
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2022
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202206102274
http://hdl.handle.net/10138/344522
Thesis level: master's thesis
Degree program: Geologian ja geofysiikan maisteriohjelma
Master's Programme in Geology and Geophysics
Magisterprogrammet i geologi och geofysik
Specialisation: Petrologia ja taloudellinen geologia
Petrology and Economic Geology
Berggrundsgeologi och ekonomisk geologi
Abstract: Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kehittää biogeokemiallinen malminetsintämenetelmä koboltille. Tutkimusalueelta kerättiin useita erilaisia näytteitä, ja näiden tuloksia vertailtiin keskenään. Tutkimusalue sijaitsee Pohjois-Pohjanmaalla Raution kylässä Jouhinevan mineralisaation alueella. Jouhineva on hyvin tunnettu, suhteellisen pienellä alueella sijaitseva, rikas koboltti-kupari-kulta esiintymä. Tutkimuksessa tarkastellut alkuaineet olivat: koboltti, kupari, arseeni sinkki, seleeni ja kadmium. Näytteitä kerättiin kolmelta eri tutkimusprofiilita. Profiileilta kerättyjä näytteitä olivat: maaperä, mänty, puolukka, koivu, pihlaja ja kataja. Vesinäytteitä kerättiin ympäri tutkimusaluetta niistä paikoista, josta se oli mahdollista. Maaperänäytteet analysoitiin neljää eri menetelmää käyttäen: Ioniuutto, kuningasvesi, heikkouutto ja pXRF. Ioniuutto ja kuningasvesi -menetelmillä saaduissa tuloksissa oli molemmissa kohonneet kobolttipitoisuudet, mutta eri sijainneilla tutkimusprofiilista riippuen. Ioniuutossa havaitaan malmiosta kohenneet ionit ja tästä johtuen kohonneet pitoisuudet havaitaan eri paikoista kuin kuningasvesianalyysissä. Kuningasveden tulokset ovat osoitus siitä, kuinka tutkimusprofiilin ja malmion suunta, sekä jäätikön aiheuttama maannoksen siirtyminen vaikuttavat siihen, miten malmion kohonneet metallipitoisuudet ilmenevät tuloksissa. Profiili-2 on suunnattu malmioon sekä jäätikön kuljetussuuntaan nähden kuin Profiili-1 ja tästä johtuen koboltin ja kuparin kohonneita pitoisuuksia ei ole havaittu Profiili-2:lla kuin malmion päällä. Kuningasveden ja pXRF:n kupari-, arseeni- ja sinkkitulokset olivat erittäin samankaltaisia. Mänty ja puolukka olivat lupaavimmat menetelmät koboltin etsintään, ja pihlaja oli sopivin kuparille. Puolukan tuloksissa löytyy kohonneet pitoisuudet kuparille ja arseenille. Herkemmillä tunnistusajoilla voitaisiin parantaa männyn toimivuutta etsintämenetelmänä ja laajemmalla näyteotannalla voitaisiin poistaa menetelmän toimivuuteen liittyviä epävarmuustekijöitä. Koivusta ja katajasta saadut tulokset olivat jonkin verran epäselvät. Tästä huolimatta koboltin ja kuparin pitoisuudet olivat tutkimusalueella koivun lehdissä koholla muihin tutkimuksiin verrattuna. Näiden lisäksi koivu toimi myös arseenille. Katajan kuparipitoisuudet olivat alueella huomattavasti korkeammat kuin vertailututkimuksissa. Alueelta kerätyissä vesinäytteissä koboltti-, kupari- ja arseenipitoisuudet ylittivät Kalajoen alueen vesien keskiarvopitoisuudet. Kupari- ja arseenipitoisuudet olivat jokaisessa alueelta kerätyssä vesinäytteessä korkeammat kuin alueen keskiarvopitoisuudet, mutta kobolttipitoisuus oli keskiarvoa matalampi kahdessa näytteessä, jotka oli kerätty alueella sijaitsevasta koekaivokseen muodostuneesta lammesta. Sinkkipitoisuudet olivat alle keskiarvon jokaisessa kerätyssä näytteessä ja lammesta kerätyissä näytteissä pitoisuudet olivat vielä huomattavasti matalammat.Aim of this study is to develop biogeochemical exploration methods for cobalt. Several different samples were collected from study area, analyzed, and compared to each other. This study took place at Rautio village at North Ostrobothnia and more accurately over the Jouhineva mineralization. Jouhineva is well-known high-grade cobalt-copper-gold mineralization. Elements examined in this study are cobalt, copper, arsenic, zinc, selenium, and cadmium. Samples were collected from three different study profiles from the area. From these three profiles samples collected are: soil, pine, lingonberry, birch, rowan, and juniper. Water samples were collected around the study area from every location possible. Soil samples were analyzed with four different methods: Ionic leaching, aqua regia, weak leaching and pXRF. Ionic leaching and aqua regia had both elevated concentrations of cobalt, but in different locations depending on study profile. Ionic leaching detects rising ions from the ore and therefore elevated concentrations are found at different locations compared to aqua regia. Aqua regia results proved how different orientation of study profile, direction of the ore and glacial flow can affect to the anomalies of elemental concentration. Profile-2 was oriented differently to ore and glacial flow than Profile-1, and therefore elevated concentrations of cobalt and copper were not drifted away from the ore on Profile-2 like they were on Profile-1. Aqua regia and pXRF have very similar copper, arsenic and zinc results. Pine and lingonberry turn out to be the most promising plant species applied for cobalt exploration, and rowan appears to be most suitable for copper exploration. Lower detection limit could significantly improve pine analyses as exploration method and more extensive sampling could remove some of the uncertainties about the method. Lingonberry samples have elevated concentration of copper and arsenic. Birch and juniper produced somewhat unclear results. Despite this, cobalt and copper concentrations in birch leaves were elevated when compared to concentrations found in other studies. In addition to this birch is suitable for arsenic exploration. Juniper had elevated copper concentration in the study area compared to other studies. Water samples collected from the Jouhineva area yielded concentrations of cobalt, copper and arsenic that were above the average concentration in the Kalajoki area waters. Copper and arsenic were above the average concentration of the Kalajoki area in every sample collected from the study area. Cobalt was above the average concentration in all samples that were not collected directly from the pond formed in the old test mine. Zinc concentration was below the average limit in all samples collected from the area. Zinc concentration in the water samples collected from the pond is significantly lower compared to the other samples collected from the area.
Subject: Cobalt
copper
biogeochemistry
ore exploration
water
soil
pine
lingonberry
birch
rowan
juniper
aqua regia
ionic leaching
weak leaching
koboltti
kupari
biogeokemia
malminetsintä
vesi
maaperä
mänty
puolukka
koivu
pihlaja
kataja
kuningasvesi
ioniuutto
heikkouutto


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Kettunen_Ilkka_ ... e in Ostrobothnia_2022.pdf 4.636Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record