JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

The 1.90 Ga Ylivieska gabbro-peridotite intrusion is located in the Nivala gneiss complex in the Central Ostrobothnia. The bedrock of the Ylivieska area consists of Svecofennian Paleoproterozoic supracrustal and plutonic rocks including schists, ultramafic rocks, gabbros, diorites, granites, granitic veins, and diabases. In terms of the mineralization type, the intrusion is classified as an intermediate intrusion of the Kotalahti Nickel Belt. The intrusion consists mostly of layered gabbro, but also contains a circular peridotite unit and other mafic-ultramafic rocks.

In this thesis, the mineralized units on the eastern part of the intrusion are studied in order to increase our knowledge of the mineralogy and petrography of the mineralized parts of the intrusion. In addition, electron microprobe analyses are used to constrain the petrogenesis of the intrusion, and comparison to other analogous intrusions in the Kotalahti Nickel Belt is made. The potential for Ni-Cu sulfide minerlization is also evaluated. A total of 25 thin sections were prepared for transmitted and reflected light microscopy and 137 EPMA analyses were made to determine olivine, pyroxene and plagioclase compositions.

The studied intrusion shows similarities to other known Ni-Cu mineralized Kotalahti-type intrusion with respect to the cumulate and ore mineral assemblages, mineral chemistry and the presence of disseminated sulfides in the gabbroic rocks. The occurrence of the massive and matrix sulfides in the pyroxenitic units differs from the majority of the intrusions of the Kotalahti Belt, in which sulfides mainly occur in olivine-rich cumulates.

The study area comprises olivine-pyroxene orthocumulates, pyroxene orthocumulates, plagioclase-pyroxene and pyroxene-plagioclase adcumulates, plagioclase-pyroxene mesocumulates as well as plagioclase-pyroxene-olivine meso- and adcumulates. Magmatic interstitial amphibole, phlogopite and plagioclase are common. Orthopyroxene is dominant over clinopyroxene in all rock units of the study area except in lherzolites and gabbros. Abundant orthopyroxene could be explained by reactions between olivine and residual melt or by assimilation of silica. The latter may increase the ore potential of the inrusion, but requires further studies.

The most common ore minerals in the intrusion are pyrrhotite, chalcopyrite, and pentlandite. Sulfides are most abundant in websterites, forming matrix ore. Sulfides are also present as dissemination in lherzolites, hornblende pyroxenites, gabbros, gabbronorites, olivine gabbronorites, and olivine norites. On the basis of the petrography, websterites seem to be the most potential for Ni-Cu mineralization. Sulfide saturation has probably occurred early during the evolution of the magma, as indicated by the ore mineral textures and the wide compositional range of olivine and pyroxene, indicating a high ore potential of the intrusion.

Ylivieskan gabro-peridotiitti intruusion petrologia ja mineraalikemia : rajoitteet petrogenetiikalle sekä Ni malmipotentiaalille

Tiivistelmä

1900 miljoonan vuoden ikäinen Ylivieskan gabro-peridotiitti-intruusio sijaitsee Nivalan gneissikompleksissa Keski-Pohjanmaalla. Ylivieskan alueen kallioperä koostuu erilaisista paleoproterotsooisista svekofennisistä pinta- ja syväkivistä pitäen sisällään liuskeita, gabroja, dioriitteja, graniitteja, graniittisia juonia sekä diabaaseja. Intruusio koostuu pääosin kerroksellisesta gabrosta, mutta pitää sisällään myös kuppimaisen peridotiitti-osan sekä muita mafis-ultramafisia kivilajeja. Mineralisaatiotyypin perusteella intruusio voidaan luokitella Kotalahden nikkelivyöhykkeen keskitason intruusioihin.

Tämän pro gradu -tutkielman tarkoitus on kasvattaa tietämystä intruusion mineralisoituneiden kivilajiyksiköiden mineralogiasta ja petrologiasta, malmipotentiaalista ja petrogenetiikasta tutkimalla intruusion itäisen osan mineralisoituneita yksiköitä. Lisäsi tutkielmassa tarkastellaan intruusion synnyttäneen magman mahdollista köyhtymistä metalleista sekä suoritetaan vertailu muihin vastaaviin Kotalahti-tyypin intruusioihin. Työtä varten valmistettiin 25 ohuthiettä, joista tehtiin mikroskooppisten tutkimusten lisäksi 137 elektronimikroanalyysiä oliviinin, pyrokseenien ja plagioklaasin koostumusten selvittämiseksi.

Tutkimusalue koostuu oliviini-pyrokseeniortokumulaateista, pyrokseeniortokumulaateista, plagioklaasi-pyrokseeni- ja pyrokseeni-plagioklaasiadkumulaateista, plagioklaasi-pyrokseenimesokumulaateista sekä plagioklaasi-pyrokseeni-oliviinimeso- ja adkumulaateista. Magmaattinen amfiboli, flogopiitti sekä plagioklaasi ovat yleisiä mineraaleja kivien interkumulustilassa. Pyrokseenit ovat tutkituissa kivissä pääosin ortopyrokseenia, mikä voi johtua oliviinin ja residuaalisulan peritektisestä reaktioista tai magman kontaminoitumisesta kiillegneissillä. Mahdollinen kontaminoituminen kasvattaisi intruusion malmipotentiaalia. Asian varmistaminen vaatii kuitenkin lisätutkimuksia.

Malmimineraaleista yleisimmät ovat magneettikiisu, pentlandiitti ja kuparikiisu. Sulfideja esiintyy eniten websteriiteissa, joissa ne esiintyvät verkkomaisena tekstuurina. Sulfideja esiintyy myös piroitteena lherzoliiteissa, sarvivälkepyrokseniiteissa, gabroissa, gabronoriiteissa, oliviinigabronoriiteissa ja oliviininoriiteissa. Petrografian perusteella websteriiteilla näyttäisi olevan suurin malmipotentiaali. Oliviinin sekä pyrokseenien laaja koostumuksellinen vaihtelu sekä malmimineraalien tekstuurit antavat viitteitä sille, että magman kyllästyminen sulfideilla on mahdollisesti tapahtunut jo intruusion kehittymisen aikaisessa vaiheessa nostaen näin intruusion malmipotentiaalia.

Ylivieskan intruusio vastaa petrografian, mineraalikemian ja esiintyvien malmimineraalien osalta tyypillisiä Kotalahden-intruusioita. Massiivisen ja verkkomaisen malmin esiintymisen osalta intruusio kuitenkin eroaa valtaosasta Kotalahti-tyypin intruusioista, sillä verkkomaiset sulfidit ovat pyrokseniiteissa harvinaisia.