Siilinjärvi karbonatit
Siilinjärvi karbonatitkomplex ligger i centrala Finland nära staden Kuopio . Den är uppkallad efter den närliggande byn Siilinjärvi , som ligger cirka 5 km väster om komplexets södra förlängning. Siilinjärvi är det näst största karbonatitkomplexet i Finland efter Sokliformationen och en av de äldsta karbonatiterna på jorden vid 2610±4 Ma. Karbonatitkomplexet består av en ungefär 16 km lång, brant fallande linsformad kropp omgiven av granitgnejs. Kroppens maximala bredd är 1,5 km och ytan är 14,7 km 2 . Komplexet upptäcktes 1950 av Finlands geologiska undersökning med hjälp av lokala mineralsamlare. Prospekteringsborrningarna påbörjades 1958 av Lohjan Kalkkitehdas Oy. Typpi Oy fortsatte att borra mellan åren 1964 och 1967, och Apatiitti Oy borrade från 1967 till 1968. Efter borrningarna utfördes laboratorie- och pilotanläggningsarbeten. Gruvan öppnades av Kemira Oyj 1979 som ett dagbrott. Verksamheten såldes till Yara 2007.
Siilinjärvi apatitgruva är det största dagbrottet i Finland. För närvarande omfattar gruvan två gropar; den större södra Särkijärvi och den mindre norra Saarinen satellitgropen. Särkijärvi-gropen är cirka 250 m djup, med en bänkhöjd på 28 m. Saaringropen ligger cirka 5 km norr om Särkijärvi huvudgropen.
Den totala spränghastigheten i gruvan är 600 kt per vecka, 450 kt från Särkijärvi-gropen och 150 kt från Saarinen-gropen. Nästan alla av glimmerit - karbonatitserien är bergarter av malmkvalitet; feniterna och de tvärgående diabaserna är gråstenar. Det finns dock några sena apatitfattiga karbonatitvener och vissa block av karbonatitglimmerit med < 0,5 viktprocent P 2 O 5 . Anledningen till att de är karga av apatit är okänd, men det kan vara relaterat till metamorfosm och vätskeflöde.
Siilinjärvigruvan är den enda fosforgruvan som är i drift i Europeiska unionen . Sedan 1979 har över 400 Mt berg brutits, ca 65 % är malm. År 2016 hade gruvan producerat 24,7 Mt av huvudprodukten, apatit. Malmreserverna var 205 Mt i januari 2016. Den nuvarande produktionen är ungefär 11 Mt malm per år, medan den genomsnittliga in situ-halten är 4,0 vikt-% av P 2 O 5 . Cirka 85 % av apatitkoncentratet bearbetas på plats i Siilinjärvi för att producera fosforsyra och gödningsmedel, resten av koncentratet används i företagets övriga fabriker. Biprodukterna är glimmer och kalcitkoncentrat. Apatitkoncentrat framställs genom flotation i anrikningsverket nära Särkijärvi-gropen. Koncentratet kan sedan bearbetas till fosforsyra med användning av svavelsyra. Svavelsyran kommer för närvarande från Pyhäsalmi gruvkis .
Omgivande stenar
Den omgivande berggrunden för Siilinjärvi intrång är arkeisk , även om gränsen mellan arkeisk och paleoproterozoisk berggrund ligger nära. De närmaste paleoproterozoiska bergarterna tillhör området norra Savolax .
Inträngningen av glimmerit - karbonatit i Siilinjärvi ligger i den sydöstra delen av Iisalmi granit - gnejsterräng . Terrängen registrerar både några av de yngsta och äldsta arkeiska händelserna i den fennoskandiska skölden , 2,6 Ga Siilinjärvi-intrånget och nästan 3,2 Ga- mesosomer som finns i granuliter . Seismiska studier har visat att jordskorpans tjocklek inne i Iisalmi-terranen är ovanligt tjock, cirka 55–60 km. Terrängtjockleken beror på flera processer, såsom tryckstackning under Svecofennian -kollisionen och efterkollisionsunderplätering. Vid nuvarande erosionsnivå är den västra delen av terrängen mestadels metamorfoserad vid grönskifsar under den svekofennska orogenin.
Den dominerande omgivande bergarten i Siilinjärviområdet är en granitgnejs med varierande struktur och till viss del mineralogi. De viktigaste mineralerna är plagioklasfältspat , kvarts , mikroklinfältspat , biotit och hornblende . Den omgivande granitgnejsen sträcker sig cirka 100 km norrut från Siilinjärvi. De karelska (2,0-1,9 Ga) sedimentära bergarterna förekommer i västra och nordvästra Siilinjärvi. Stenarna är vikta glimmerskifferliknande gnejser.
Gabrorna i Lapinlahti och Siilinjärvi kommer från den arkeiska karelska orogenin . En finkornig kvartsdiorit , som tränger in i den omgivande granitiska gnejsen, finns på nordöstra sidan av Siilinjärvi gabbro.
Stentyper av komplexet
.jpg)
Fem olika bergarter kännetecknar Siilinjärvi-gruvan: bergarter från glimmerit-karbonatitserien, feniter, diabasvallar , tonalit-dioriter och gnejser. Apatit är förknippat med glimmerit-karbonatiterna.
Vanligtvis innehåller karbonatitkomplex en kärna av inträngd karbonatit som skär en sekvens av flogopitrika stenar. I Siilinjärvi är dock glimmeriterna och karbonatiterna väl blandade och förekommer som subvertikala till vertikala laminerade nästan rena glimmeriter och nästan rena karbonater. Volymen av karbonatiten är större i mitten av intrånget, och stenar nära kroppens kanter är nästan helt glimmeriter.
Malmförande stenar
Den centrala malmkroppen består av glimmeriter och karbonater. De flogopitrika malmhaltiga bergarterna varierar från nästan ren glimmerit till karbonatglimmerit och silikokarbonater. Karbonatiter, som innehåller mer än 50 % karbonater, representerar endast cirka 1,5 volymprocent av huvudintrånget. Dessa karbonatbergarter är rikligare i mitten av intrånget och de förekommer som tunna ådror i glimmerit. Malmkroppen innehåller också blågröna stenar som består av upp till 50 modal% richterite . De viktigaste mineralerna i malmbergarterna är tetraferriphlogopite , kalcit , dolomit , apatit och richterit. Zirkon , magnetit , pyrrhotit , karbonat och pyroxener förekommer som tillbehörsmineral . Apatiten är fluorapatit och mängden CO 2 varierar.
Glimmerite är intensivt folierad, grönsvart, mörk eller rödbrun sten (beroende på det dominerande glimmermineralet) som innehåller 0-15 % karbonatmineraler. De orienterade stenarna är fin- till medelkorniga och vanligtvis porfyritiska . Matrisen är sammansatt av finkornig, afanitisk flogopit och porfyroklasterna är tabellformade flogopitkorn. De finkorniga glimmeriterna är ofta mer ekvigranulära. Mineralsammansättningen av glimmeriterna är i genomsnitt 82 % flogopit, 8 % apatit, 7 % amfiboler, 2 % kalcit och 1 % dolomit. På vissa områden är apatithalten så hög att bergarten benämns apatitbergart (minst 25 % apatit). Apatit förekommer som stora korn i dessa bergarter, och diametern på kristallerna kan vara upp till flera decimeter. Tillbehörsmineralerna i glimmeriterna inkluderar ilmenit , magnetit och pyroklor .
Karbonatglimmeriterna är ljusare stenar jämfört med de rena glimmeriterna. Det beror självklart på karbonathalten (15-25 % karbonatmineraler), men också på glimmerns ljusare, rödbruna färg. De är mindre orienterade än glimmeriterna och mer ekvigranulära. Kornstorleken är medelstor. Mineralsammansättningen av karbonatglimmeriterna är i genomsnitt 64 % flogopit, 10 % apatit, 10 % kalcit, 9 % dolomit och 7 % amfiboler.
Silikokarbonaterna innehåller 25-50 % karbonatmineraler och är ganska ljusa, nyansen är beroende av glimmerfärgen. Konsistensen är ganska lik karbonatglimmeriterna, exklusive områdena där karbonaterna och glimmerna är bandade och uppträder som sina egna faser. Den genomsnittliga mineralsammansättningen är 46% flogopit, 22% dolomit, 19% kalcit, 9% apatit och 4% amfiboler, även om mängden kalcit bör vara högre än den för dolomit. Tillbehörsmineralerna i silikokarbonaterna inkluderar strontianit , baryt , zirkon, ilmenit och magnetit.
De karbonatiska bergarterna (> 50 % karbonater) i Siilinjärvi är breccierade och består till största delen av kalcit, dolomit och apatit. Tillbehörsmineralerna inkluderar flogopit, ilmenit och magnetit. Generellt sett varierar dolomithalten i karbonatstenarna ganska mycket. Halten är för det mesta mycket låg och berget består huvudsakligen av kalcit, men i vissa områden kan dolomithalten vara så hög som 50 %. Siilinjärvi-karbonaterna är ljusgråa, vita eller lätt rödaktiga fina till medelkorniga bergarter med medelkornstorlek ca 0,9-1,2 mm. Dessa stenar förekommer vanligtvis som vertikala vallar .
Feniter
Feniter omger de malmhaltiga bergarterna i Siilinjärvi-komplexet. De bildades metasomatiskt när karbonat-glimmeritbergarna trängde in i granitgnejsvärden. Feniterna består huvudsakligen av pertitisk mikroklin, richteritamfibol och pyroxen, men det finns också en mängd olika fenittyper som inkluderar mineraler som pyroxen, amfibol, karbonat, kvarts, apatit och kvartsaegirin . Feniterna finns också som xenoliter i glimmeritkarbonatiterna. Den vanligaste fenittypen är en rödaktig eller gröngrå sten med varierande kornstorlek. Mikroklinhalten i feniterna är i genomsnitt cirka 50 % och mikroklinen är riklig med pertit. Mängden plagioklas varierar mycket mer och de högsta procenten som hittats är cirka 20-30 %. Anortoklashalten på enskilda plagioklaskorn är 10-15 %. Amfibolprocenten är 0-30 % och pyroxenprocenten 0-15 % av berget. Vissa fenittyper innehåller så mycket som 15 % biotit.
Tvärskärande vallar
Basaltiska diabasvallar genomskär hela Siilinjärvi-komplexet. Deras bredd varierar från ett par centimeter upp till 60 meter. Diabasvallarna har en mycket distinkt nordväst–sydostlig eller nordnordväst–syd-sydostlig vertikal orientering. Diabaserna är mörkgröna, nästan svarta afanitiska stenar utan makroskopisk orientering. Hornblendehalten i Siilinjärvi diabaserna är 50-70 % och plagioklashalten är 25-40 % . Hornblenden förändras till biotit i kontaktzoner, och plagioklasen är albitisk. Hornblendevallens ändrade marginaler är cirka 50 cm breda. Tillbehörsmineralerna inkluderar titanit, epidot, pyrit, apatit, kvarts och zirkon. De preliminära studierna visar att det finns minst tre olika diabasvarianter: kalcithaltig, sulfidhaltig och karg diabas. Sulfidhalten är högre i de mer klippta stenarna.
Mela- syeniten , som tvärsnittar alla andra delar av komplexet utom diabasvallarna, består av alkalisk fältspat , biotit, alkalisk amfibol, apatit och magnetit. Den maffiska melasyenitvallen är 4 km lång och 20–30 m bred och verkar ha en lamprofyrisk karaktär. Den ligger i den norra delen av komplexet och är möjligen relaterad till samma påträngande händelse som karbonatiten.
Mineraler från Siilinjärvi-intrånget
De vanligaste mineralen i Siilinjärvi-intrånget är glimmer, karbonater, apatiter och amfiboler. Den genomsnittliga sammansättningen av Siilinjärvimalmen är 65 % flogopit (inklusive tetraferriphlogopit), 19 % karbonater (kalcit/dolomitförhållande 4:1), 10 % apatit (motsvarande 4 % P 2 O 5 i hela berget) , 5 % richterit , och 1 % tillbehörsmineraler (främst magnetit och zirkon).
Micas
Det vanligaste glimmermineralet i Siilinjärvi-komplexet är tetraferriphlogopite, som utgör 65 % av intrånget. Vissa glimmeriter innehåller över 90 % tetraferriphlogopite. Färgen på mineralet är svart eller grönsvart, mörkbrun eller rödbrun. Färgen är beroende av värdberget och intensiteten i bergets deformation. Den rödbruna glimmern förekommer vanligen med karbonatglimmeriterna och den svarta glimmerterna förekommer med glimmeriterna. Phlogopites visar mycket stark rödbrun till rosagul omvänd pleocroism , vilket beror på höga Fe 3+ -halter. Flogopiten från Siilinjärvi säljs som jordvårdsmedel under handelsnamnet "Yara biotite".
Phlogopite förekommer som spridda flingor, skivformade kristaller och lamellära eller folierade aggregat . Glimmernas kornstorlek varierar från endast ett par µm till flera centimeter, medelstorleken är 1–2 mm i diameter. Flogopiten förändras till brun biotit-flogopit i skjuvningszonerna och i de mest intensivt skjuvna zonerna till biotit och klorit. Det vanligaste inklusionsmineralet i glimmer är magnetit, men i allmänhet är inneslutningarna sällsynta. Vissa zirkoninneslutningar kan också hittas.
Karbonater
Siilinjärvis dolomit är gulaktig eller brunvit och det är svårt att skilja den från kalcit. Den vanligaste formen av dolomit är runda anhedriska korn med en diameter på 0,2-0,4 mm. Dolomiterna finns också som stora, nästan euedriska, korn med en diameter på 4–6 mm. Andra vanliga texturer är myrmekit och exsolutionslameller med kalcit. Euhedriska korn finns bara i karbonatiter. Mikrosondstudierna av Siilinjärvi dolomit visar homogena sammansättningar med lågt FeO-, SrO- och MnO-innehåll .
Apatiter
Apatiten i Siilinjärvi är huvudsakligen fluorapatit , men även karbonat-fluorapatit kan hittas. De malmhaltiga bergarterna i Siilinjärvi innehåller ungefär lika stora mängder (cirka 10 %) ljusgrön till grå apatit. Mängden fluor är cirka 2-4 vikt-% i Siilinjärvi-apatiten. Gruvans apatiter innehåller ganska stora mängder SrO, och ibland även CO 2 . Apatit finns i sällskap med glimmer i glimmerrika bergarter och med kalcit, dolomit eller glimmer i karbonatrika bergarter.
Typiskt förekommer apatiten som rundade korn eller som hexagonala prismatiska kristaller. Kornstorleken varierar från 10 µm till flera decimeter i diameter, så avlagringen sprids. Vanligtvis är kornstorleken hos apatit större i karbonaterna och mindre i de deformerade områdena. De sexkantiga stavarna och tvärsnitten är glesa i deformerade områden, där kornen sönderdelas och bryts. Inneslutningarna i apatiten är rikligare i de klippta delarna av malmen. Mängden är också större i större spannmål jämfört med mindre. Vissa spannmål har inte inneslutningar alls. De vanligaste inklusionsmineralerna är karbonater, mestadels dolomit. Opaques visas också som inneslutningar, men de är sällsynta.
Amfiboler
Den vanligaste amfibolen i Siilinjärvi är blågrön richterit , som utgör cirka 5 % av intrångets totala volym och vanligtvis mindre än 15 vol-% av glimmeriterna. Den största andelen amfiboler finns i de klippta delarna av malmglimmeriterna, där andelen lokalt kan vara upp till 40-50 %. Vissa karbonatitvener har inte amfiboler alls. Amfibolerna i Siilinjärvi är vanligtvis subhedriska och den typiska kornstorleken är cirka 0,1 mm. Kornstorleken varierar dock ganska mycket, och stora kristaller med en diameter på flera centimeter är inte ovanliga. De största hittade kristallklustren är upp till 30 cm långa. Inneslutningar är sällsynta och inklusionsmineralerna är oftast flogopit och ogenomskinliga . Ändring av mineralet är ovanligt.
Tillbehörsmineraler
Magnetit är det vanligaste tillbehörsmineralet i malmbergarna och utgör vanligtvis mindre än 1 volymprocent av malmen. Det finns mest i glimmeriter. Sulfidmineraler som representeras i malmen är pyrit , pyrrhotite och mindre mängder kolakis . Sulfider kan lokalt förekomma i massiv form, trots deras proportionella sällsynthet.
Barit , strontianit , monazit , pyroklor , zirkon , baddeleyit , rutil och ilmenit har identifierats i Siilinjärvi som sällsynta hjälpmineral. Baryt kan förekomma som sammanväxter med strontianit i < 50 μm inneslutningar i kalcit. Monazit kan hittas i två typer: <50 μm subhedriska inneslutningar i kalcit eller apatit och något större subanhedriska korn längs korngränserna. Pyroklorit finns som inneslutningar mestadels i flogopit, korn är vanligtvis 50–200 μm breda. Zirkon förekommer som euhedriska korn, som varierar i storlek från 100 μm upp till flera centimeter långa korn. Emellertid är zirkon ett ovanligt mineral i karbonater på grund av den låga kiseldioxidaktiviteten i smältan. Baddeleyit finns som inneslutningar i zirkon.
Geologiska strukturer
Den dominerande riktningen för bladdoppningen i Särkijärviområdet är nästan NS (265-275°) och den faller nästan vertikalt (85-90°) mot väster. Anslaget av blad är också den dominerande riktningen för klippning. Annan klipptrend är nordväst till sydost, men den är svagare. Denna riktning är också den dominerande riktningen för diabaserna .
Skjuvning är ett vanligt inslag i Siilinjärvi huvudsakliga malmkropp och kontaktzonen mellan berget och malmkroppen. Det finns också kontaktzoner som visar den primära magmatiska kontakten. Paleoproterozoiska diabasvallar korsar den klippta zonen. Minst två deformationsstadier kan hittas i Siilinjärvi komplexa bergarter. Deformationen skedde förvisso under den svekofennska orogenin, men andra tidigare stadier av deformation kan ha inträffat.
Källor
- Al-Ani, T. 2013. Mineralogi och petrografi av Siilinjärvi karbonat- och glimmeritbergarter, östra Finland. Finlands geologiska undersökning, Arkivrapport, 164.
- Härmälä, O. 1981. Siilinjärven kaivoksen mineraalista ja malmin rikastusmineralogisista ominaisuuksista. Magisteruppsats, Åbo universitet, Institutionen för geologi och mineralogi. 121 sid.
- Korsman, K., Korja, T., Pajunen, M., Virransalo, P., & GGT/SVEKA arbetsgrupp. 1999. GGT/SVEKA-transekten: struktur och utveckling av den kontinentala skorpan i det paleoproterozoiska svecofenniska orogenet i Finland. International Geology Review 41, 287-333.
- Lukkarinen, H. 2008. Siilinjärven ja Kuopion kartta-alueiden kallioperä. Sammanfattning: Förkvartära bergarter i Siilinjärvi och Kuopio kartbladsområde. Suomen geologinen kartta 1:100 000: kallioperäkarttojen selitykset lehdet 3331, 3242. Finlands geologiska undersökning. 228 sid.
- Mänttäri, I. & Hölttä, P. 2002. U–Pb-datering av zirkoner och monaziter från arkeiska granuliter i Varpaisjärvi, mellersta Finland:: Bevis för multipel metamorfism och neoarchean terrane accretion. Precambrian Research 118, 101-131.
- O'Brien, H., Heilimo, E. & Heino, P. 2015. The Archean Siilinjärvi carbonatite complex. I: Maier, W., O'Brien, H., Lahtinen, R. (Eds.) Mineral Deposits of Finland, Elsevier, Amsterdam, 327–343.
- Puustinen, K. 1971. Geology of the Siilinjarvi carbonatite complex, Eastern Finland. Finlands geologiska undersökning. Bulletin för Finlands Geologiska Förening 249, 43 sid.
- Salo, A. 2016. Jaakonlampiområdets geologi i Siilinjärvi karbonatitkomplex. Kandidatuppsats, Uleåborgs gruvskola, Uleåborgs universitet. 27 sid.
- Sorjonen-Ward, P., & Luukkonen, EJ 2005. Arkeiska bergarter. I: M. Lehtinen, PA Nurmi, OT Rämö (red.), Precambrian Geology of Finland—Key to the Evolution of the Fennoscandian Shield, Elsevier, 19–99.