Structural control of gold deposits in the Huittinen area, SW Finland

Abstract

The purpose of this thesis is to investigate the relationship between bedrock structures and orogenic gold deposits in the Huittinen area, southwestern Finland by the means of bedrock mapping and structural analysis. The study area contains five known gold occurrences and one active orogenic gold mine at Jokisivu. The study aims at recognizing structural trends and discontinuities, which may indicate new target areas for gold exploration. Mapping and analysis of these geological features is important for understanding structures controlling the transport of ore-forming fluids and emplacement of gold bearing quartz veins. Orogenic gold deposits are usually found in subsidiary structures that splay from first-order structures. The main focus during the field work was obtaining structural information from the bedrock so that further analysis and interpretation could be made to correlate the trends and kinematics of faults and shear zones to the existing tectonic models and previous studies. Although bedrock mapping was focused on structural features, lithologies are important as well. For example, mafic rocks such as gabbros are interesting as they might act as traps for gold bearing hydrothermal fluids. The study area is bound by two major shear zones, Kynsikangas SZ in the west and Kankaanranta SZ in the south. Thus, the secondary objective was to examine their relationship with each other as intersections of major structures are considered highly potential for orogenic gold deposits. The study area was divided into northern and southern subareas based on spatial clustering of the observations. Foliation and lineation measurements revealed similar characteristics in both subareas, foliations exhibiting ~E–W and NW–SE trending sets whereas mineral lineations are steeply plunging to ~NE. Regional folding exhibits fold axes that plunge steeply towards ~NE as well. Quartz-feldspar veining is common and typically foliation-parallel throughout the study area. Pegmatites have been emplaced in at least two phases as older generation have been deformed together with the host rock whereas the younger set of pegmatites crosscut sharply other rocks and lack any mesoscopic deformation textures. Bedrock mapping with the aid of aeromagnetic anomaly map resulted in the identification of a distinct shear zone parallel to the Kankaanranta SZ in both subareas. Furthermore, a third NW–SE trending shear zone was recognized in the northern subarea. The known gold occurrences within the study area are spatially associated with these ENE–WSW and ~NW–SE trending shear zones. The nature and contrasting kinematics of structural discontinuities indicate that the observed fault and shear patterns formed in separate deformation phases. For example, brittle subsidiary structures associated with originally ductile shear zones with contrasting kinematics indicate that the older ductile shear zones reactivated under brittle or brittle-ductile regime when the crust had cooled down.

Tämän Pro gradu -tutkielman tarkoitus on tarkastella kallioperän rakenteiden ja orogeenisten kultaesiintymien välistä suhdetta Huittisten alueella Lounais-Suomessa kallioperäkartoituksen ja sen pohjalta tehtävän rakenneanalyysin avulla. Tutkimusalueella on viisi tunnettua kultaesiintymää toiminnassa olevan Jokisivun kultakaivoksen lisäksi. Tutkimuksen tavoitteena on tunnistaa kallioperän rakenteiden trendit ja epäjatkuvuudet, joiden avulla voidaan paikantaa uusia kohdealueita kullan etsinnässä. Näiden geologisten piirteiden kartoitus ja analysointi on tärkeää, jotta ymmärrettäisiin malmin muodostumista kontrolloivia rakenteita, jotka ohjaavat fluidien kulkeutumista ja kultapitoisten kvartsijuonten asettumista kallioperään. Tyypillisesti orogeenisia kultaesiintymiä esiintyy toisen kertaluokan rakenteissa, jotka haarautuvat pääsiirroksesta tai -hiertovyöhykkeestä. Kenttätyön päätavoitteena oli rakennedatan kerääminen, jonka perusteella alueen rakennegeologista historiaa ja kinematiikkaa voidaan tulkita ja edelleen tarkastella sen yhteensopivuutta aikaisempiin tutkimuksiin ja olemassa oleviin tektonisiin malleihin. Myös litologiset havainnot ovat tärkeitä, sillä esimerkiksi mafiset kivet, kuten gabrot, ovat tyypillisesti isäntäkivenä tutkimusalueen kultaesiintymissä. Tutkimusaluetta rajaa kaksi hiertovyöhykettä, Kynsikankaan hiertovyöhyke lännessä ja Kankaanrannan hiertovyöhyke etelässä. Tutkimuksen toisena tavoitteena olikin tutkia niiden suhdetta toisiinsa, koska suurten rakenteiden risteyskohtien katsotaan olevan erittäin potentiaalisia orogeenisille kultaesiintymille. Tutkimusalue on jaettu eteläiseen ja pohjoiseen osa-alueeseen havaintojen alueellisen jakautumisen perusteella. Liuskeisuus- ja lineaatiomittausten perusteella molemmat osa-alueet ovat samankaltaisia. Liuskeisuus muodostaa kaksi suuntasettiä, joiden kulkusuunnat ovat itä–länsi- ja luode–kaakko -suuntaisia, kun taas alueellinen poimuakseli ja mineraalilineaatiot kaatuvat jyrkästi kohti koillista. Kvartsi-maasälpäjuonet ovat yleisiä ja usein liuskeisuuden suuntaisia. Pegmatiitteja on muodostunut ainakin kahdessa vaiheessa. Vanhemmat pegmatiitit ovat olleet mukana duktiilissa deformaatiossa, kun taas myöhemmät pegmatiitit leikkaavat terävästi muita kiviä eikä niissä havaittu deformaatiotekstuureja. Kallioperäkartoitus yhdessä aeromagneettisen anomaliakartan avulla johti Kankaanrannan hiertovyöhykkeen suuntaisten hiertovyöhykkeiden tunnistamiseen molemmilla osa-alueilla. Lisäksi pohjoisella osa-alueella tunnistettiin luode–kaakko -suuntainen hiertovyöhyke. Tutkimusalueen kultaesiintymät liittyvät alueellisesti näihin ~itä–länsi- ja luode–kaakko -suuntaisiin hiertovyöhykkeisiin. Hiertovyöhykkeiden ja niistä haarautuvien rakenteiden luoma geometria sekä kinemaattiset indikaattorit viittaavat siihen, että havaitut siirrokset ja hiertovyöhykkeet muodostuivat useassa deformaatiovaiheessa. Esimerkiksi kinematiikaltaan vastakkaiset hauraat toisen kertaluokan rakenteet, jotka haarautuvat alun perin duktiileista hiertovyöhykkeistä osoittavat, että ne uudelleenaktivoituivat, kun kuori oli jäähtynyt.