JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Arkeeisen Kuhmon vihreäkivivyöhykkeen eteläosissa on Mäkisensuon muodostuma, johon kuuluu felsisiä metavulkaniitteja. Muodostuman metavulkaniitit Ontojärven luoteispuolella Juurikkaniemellä muistuttavat sekä iältään että litologialtaan Tipasjärven vihreäkivivyöhykkeen Koivumäen muodostuman felsisiä metavulkaniitteja, joissa sijaitsee Taivaljärven hydroterminen Ag-Zn-Pb-malmi. Tämän työn tarkoitus oli selvittää Juurikkaniemen metavulkaniittien vulkaaninen sukkessio sekä se, onko niillä Koivumäen muodostumaa vastaavaa malmipotentiaalia.

Tutkimus tehtiin kallioperäkartoituksena, jossa havainnoitiin paljastumia ja kerättiin niistä näytteitä. Kerätyistä näytteistä tehtiin 57 kokokivianalyysia ja 30 ohuthiettä. Tutkimusalueella havaittiin kartoituksessa felsisiä metavulkaniitteja, komatiittisia basaltteja, diabaaseja sekä tonaliitteja ja granodioriitteja. Ohuthieiden ja paljastumilla tehtyjen havaintojen perusteella felsiset metavulkaniitit voidaan jaotella lapillituffeihin, agglomeraatteihin, felsisiin laavoihin ja epiklastisiin vulkanoklastisiin kiviin. Näistä lapillituffit ovat selkeästi yleisimpiä. Alueen vallitseva kaade on 30° lounaaseen, ja metavulkaniittien nuorenemissuunta komatiittisen basaltin tyynylaavarakenteen perusteella on koilliseen. Tämän perusteella felsiset metavulkaniitit ovat vanhempia kuin komatiittiset basaltit.

Tutkimuksessa tehtyjä havaintoja verrattiin muissa tutkimuksissa tehtyihin havaintoihin Kuhmon ja Tipasjärven vihreäkivivyöhykkeistä. Mäkisensuon muodostuman felsiset metavulkaniitit muistuttavat rakenteiltaan muita felsisiä metavulkaniitteja. Juurikkaniemellä metamorfinen fasies, vihreäliuskefasies, on kuitenkin matalampi kuin muualla Kuhmon vihreäkivivyöhykkeellä, ja myös deformaatio on vähäisempää. Alueen komatiittiset basaltit kuuluvat Siivikon muodostumaan, joskin alueen kivillä on korkea nikkeli- ja kromipitoisuus muihin muodostuman komatiittisiin basaltteihin verrattuna. Syväkivet kuuluvat Lentuan kompleksin korkea HREE -ryhmään.

Lapillituffien olemassaolo kertoo siitä, että felsiset metavulkaniitit syntyivät joko ilman tai matalan veden alla. Epiklastisten kivien synty edellyttää eroosiota, jota tapahtuu vain merenpinnan yläpuolella. Näiden havaintojen perusteella felsiset metavulkaniitit purkautuivat ilman alla. Ympäristö kuitenkin muuttui komatiittisten basalttien purkautumiseen mennessä, sillä niissä havaitut sferuliittiset tekstuurit ja tyynylaavarakenne kertovat purkautumisesta syvään veteen.

Felsiset metavulkaniitit ovat kalkkialkalisia ja rikastuneet enemmän keveiden kuin raskaiden harvinaisten maametallien suhteen, mikä kertoo magman syntyneen subduktiovyöhykkeen kaarivulkanismissa. Liikkumattomien alkuaineiden perusteella komatiittisten basalttien magma on puolestaan peräisin hieman köyhtyneestä primitiivisen vaipan pluumista.

Malmipotentiaalia arvioitiin etsimällä kerätyistä felsisistä metavulkaniittinäytteistä merkkejä hydrotermisesta muuttumisesta sekä geokemian että petrografian avulla. Useimmat kivet ovat joko muuttumattomia tai hyvin heikosti muuttuneita, mutta Juurikkalahden lounais- ja kaakkopuolella on merkkejä serisiitti- ja kalimaasälpämuuttumisesta. Kyseisiä muuttumistyyppejä esiintyy hydrotermisten systeemien keskimmäisillä ja ulommilla vyöhykkeillä. Juurikkalahden kohdalla voisi siis olla hydroterminen mineralisaatio, tosin sen olemassaolon varmentaminen vaatii lisätutkimuksia.

Ore potential of felsic volcanic rocks northeast of Ontojärvi in the Kuhmo greenstone belt

Abstract

The southern parts of the Archaean Kuhmo greenstone belt host the Mäkisensuo formation, which is composed of felsic and intermediate metavolcanic rocks. The formation’s metavolcanic rocks located northwest of Ontojärvi, in Juurikkaniemi, resemble the metavolcanic rocks of the Koivumäki formation in the Tipasjärvi greenstone belt in both age and lithology. The Koivumäki formation hosts the Taivaljärvi hydrothermal Ag-Zn-Pb ore deposit. The purpose of this work was to investigate the volcanic succession in the metavolcanic rocks in Juurikkaniemi and find out if they have similar mineralisation potential as the Koivumäki formation.

The research was carried out as bedrock mapping, during which outcrops were surveyed and samples collected. 57 whole-rock analyses and 30 thin sections were made from the collected samples. During the mapping, felsic metavolcanic rocks, komatiitic basalts, dolerites, tonalites and granodiorites were found in the area. The felsic metavolcanic rocks were divided into lapilli tuffs, agglomerates, felsic lavas and epiclastic volcanoclastic rocks based on the observations made at the outcrops as well as the thin sections. From those, lapilli tuffs are clearly the most common. The dominant dip in the area is 30°, with the dip direction of southwest. Based on pillow structures on a komatiitic basalt outcrop, the younging direction of the metavolcanic rocks is northeast. This means that the felsic metavolcanic rocks are older than the komatiitic basalts.

The observations made in this work were compared to other studies about the Kuhmo and Tipasjärvi greenstone belts. The structures of the Mäkisensuo formation felsic metavolcanic rocks are similar to those found in other felsic metavolcanic rocks. However, the metamorphic facies present in Juurikkaniemi, greenstone facies, is lower than that found in other parts of the Kuhmo greenstone belt. The komatiitic basalts of the area belong to the Siivikko formation, even if they have high nickel and chromium concentrations in comparison to other komatiitic basalts in the formation. The plutonic rocks of the area belong to the high HREE group.

The existence of lapilli tuff, which is the most common class of the felsic metavolcanic rocks in the area, shows that the rocks were erupted either subaerially or under shallow water. The formation of epiclastic rocks requires erosion, which only happens above the sea level. Based on these observations, felsic metavolcanic rocks erupted subaerially. However, the environment changed by the time komatiitic basalts erupted, as both the pillow structure and spherulitic textures observed in the rocks indicate eruption under deep water.

The felsic metavolcanic rocks display calc-alkaline affinity and are more enriched in light rare-earth elements than heavy rare-earth elements. Based on this, the magma originated from an arc in a subduction zone. On the other hand, immobile elements show that komatiitic basalts originated from a plume of a slightly depleted primitive mantle.

The ore potential was evaluated by investigating the felsic metavolcanic rock samples for signs of hydrothermal alteration, using both geochemistry and petrography. Most rocks are either unaltered or very weakly altered, but outcrops southwest and northeast of Juurikkalahti have signs of sericite and K-feldspar alteration. Those types of alteration are typical in central to distal zones of hydrothermal alteration systems. Based on this, a hydrothermal mineralisation might be located in Juurikkalahti, though its existence should be verified with further studies.