Petrography and emplacement mechanism of the Tanhua mafic complex in Central Lapland greenstone belt
Jänkävaara, Patrik (2023-09-30)
Petrography and emplacement mechanism of the Tanhua mafic complex in Central Lapland greenstone belt
(30.09.2023)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231002138426
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231002138426
Tiivistelmä
The Tanhua mafic complex consists of three different mafic intrusions (Kylälampi, Kannusvaara, and Markkinaselkä) in ca. 54 km2 area. The complex locates ca. 45 km from Sodankylä towards NE. The country rocks contain Paleoproterozoic supracrustal rocks of Central Lapland Greenstone Belt (CLGB) as quarzites and mafic vulcanic rocks. The Tanhua mafic complex contains elevated concentrations of Co and Cu.
The conducted petrographic studies aimed at determining the main rock types of the Tanhua mafic complex and resulted in sub-division into three main rock types: gabbros, diorites and tonalites. Based on detailed petrographic studies, gabbros could be futher subdivided to four groups: gabbros, oxide gabbros, remained mottled gabbros and biotitized mottled gabbros. All rocks of the Tanhua mafic complex are metamorphosed in middle amphibole facies and post-magmatic hydrothermal alterations including albitization, scapolitization and biotitization have been significant.
The benchtop micro–X-Ray Fluorescence (XRF) instrument was used to support petrographic studies and determine the localization of Co- and Zr-bearing minerals within the Tanhua mafic complex. The results indicates that Co is present in mineral lattice of pyrite where Co2+-ions replaces Fe2+-ions. Zr locates in the zircon mineral, which commonly occur together with plagioclase. Sulphides, mainly pyrite and chalcopyrite as well as magnetite, occur as dissemination and veinlets in the Tanhua mafic complex.
In this work, I propose that multiple magma pulses have formed the Tanhua mafic complex. Chilled margins together with cross-cutting relationships of rock units are the most important evidence for the presence of multiple magma pulses of the Tanhua mafic complex. Also, the stratigraphy of the Tanhua mafic complex supports the multiple magma pulses as the Tanhua mafic complex lacks typical layered structure of layered intrusions and rock units appear in disorder with multiple chilled margins representing magma flows. The abundant magnetite indicates elevated Fe contents which designates that the magma pulses originated from the same magma chamber. The S and Co are probably not magmatic in origin but rather from country rocks and their enrichment would be associated with hydrothermal fluids. The source of Co might be Paleoproterozoic metavulcanic rocks, and the possible source of S is Paleoproterozoic schist occurring either below or above of the Tanhua mafic complex. Tanhuan mafinen kompleksi sisältää kolme erillistä mafista intruusiota (Kylälampi, Kannusvaara ja Markkinaselkä) noin 54 km2 alueella. Se sijaitsee noin 45 km Sodankylästä koilliseen. Sivukivi koostuu Paleoproterotsooisista pintasyntyisistä kivistä, jotka kuuluvat Keski-Lapin vihreäkivi vyöhykkeeseen kuten kvartsiiteista ja mafisista vulkaniiteista. Tanhuan mafinen kompleksi sisältää kohonneita pitoisuuksia kobolttia ja kuparia.
Petrografisilla tutkimuksilla selvitettiin Tanhuan mafisen kompleksin pääkivilajit. Kivilajit jaettiin kolmeen pääkivilajiin, gabroihin, dioriitteihin ja tonaliitteihin. Yksityiskohtaisten petrografisten turkimusten perusteella gabrot voidaan vielä jakaa neljään alatyyppiin, gabrot, oksidi gabrot, säilyneet ”mottled” gabrot, sekä biotiittiutuneet ”mottled” gabrot. Kaikki Tanhuan mafisen kompleksin kivet ovat metamorfoituneet keskiasteen amfiboliitti fasieksessa ja post-magmaattinen hydroterminen muuttuninen, kuten albiittiutuminen, scaboliittiutuminen sekä biotiittiutuminen, on ollut merkittävää.
Pöytä mikro-röntgenflouresenssi (XRF) instrumenttia käytettiin petrografisten tutkimusten tukena sekä koboltin (Co) ja zirkonin (Zr) esiintymisen selvittämiseen Tanhuan mafisen kompleksin kivilajien mineraaleissa. Co esiintyy pyriitin kidehilassa, kun Co2+-ioni korvaa Fe2+-ionin. Zr on sitoutuneena zirkoni mineraaliin, jota esiintyy usein yhdessä plagioklaasin kanssa. Sulfidit, pääasiassa pyriitti ja kuparikiisu, esiintyvät pirotteena sekä suonina ja kapeina juonina Tanhuan mafisessa kompleksissa, kuten magnetiittikin.
Tässä työssä esitän, että useampi magmaattinen pulssi on muodostanut Tanhuan mafisen kompleksin. Jäähtymissaumat yhdessä kivilajiyksiköiden välisien leikkaussuhteiden kanssa ovat tärkein todiste useiden magmaattisten pulssien esiintymiselle Tanhuan mafisessa kompleksissa. Myös Tanhuan mafisen kompleksin stratigrafia tukee useita magmaattisia pulsseja, koska kerrosintruusioiden tyypillinen kerroksellinen rakenne puuttuu ja kivilajiyksiköt esiintyvät epäjärjestyksessä, siten että useita nopeasti jäähtyneitä kontakteja on säilynyt todisteena magma virroista. Runsas magnetiitin esiintyminen on osoitus magman Fe pitoisuudesta, joka viittaa siihen, että useat magmapulssit ovat lähtöisin samasta magmasäiliöstä. S ja Co eivät todennäköisesti ole magmaattista alkuperää vain ovat tulleet sivukivestä ja niiden rikastuminen on liittynyt hydrotermisiin fluideihin. Koboltin alkuperä voisi olla paleoproterosooinen metavulkaniitti, ja mahdollinen rikin lähde on paleoproterosooinen liuskekivi, joko Tanhuan mafisen kompleksin alla tai päällä.
The conducted petrographic studies aimed at determining the main rock types of the Tanhua mafic complex and resulted in sub-division into three main rock types: gabbros, diorites and tonalites. Based on detailed petrographic studies, gabbros could be futher subdivided to four groups: gabbros, oxide gabbros, remained mottled gabbros and biotitized mottled gabbros. All rocks of the Tanhua mafic complex are metamorphosed in middle amphibole facies and post-magmatic hydrothermal alterations including albitization, scapolitization and biotitization have been significant.
The benchtop micro–X-Ray Fluorescence (XRF) instrument was used to support petrographic studies and determine the localization of Co- and Zr-bearing minerals within the Tanhua mafic complex. The results indicates that Co is present in mineral lattice of pyrite where Co2+-ions replaces Fe2+-ions. Zr locates in the zircon mineral, which commonly occur together with plagioclase. Sulphides, mainly pyrite and chalcopyrite as well as magnetite, occur as dissemination and veinlets in the Tanhua mafic complex.
In this work, I propose that multiple magma pulses have formed the Tanhua mafic complex. Chilled margins together with cross-cutting relationships of rock units are the most important evidence for the presence of multiple magma pulses of the Tanhua mafic complex. Also, the stratigraphy of the Tanhua mafic complex supports the multiple magma pulses as the Tanhua mafic complex lacks typical layered structure of layered intrusions and rock units appear in disorder with multiple chilled margins representing magma flows. The abundant magnetite indicates elevated Fe contents which designates that the magma pulses originated from the same magma chamber. The S and Co are probably not magmatic in origin but rather from country rocks and their enrichment would be associated with hydrothermal fluids. The source of Co might be Paleoproterozoic metavulcanic rocks, and the possible source of S is Paleoproterozoic schist occurring either below or above of the Tanhua mafic complex.
Petrografisilla tutkimuksilla selvitettiin Tanhuan mafisen kompleksin pääkivilajit. Kivilajit jaettiin kolmeen pääkivilajiin, gabroihin, dioriitteihin ja tonaliitteihin. Yksityiskohtaisten petrografisten turkimusten perusteella gabrot voidaan vielä jakaa neljään alatyyppiin, gabrot, oksidi gabrot, säilyneet ”mottled” gabrot, sekä biotiittiutuneet ”mottled” gabrot. Kaikki Tanhuan mafisen kompleksin kivet ovat metamorfoituneet keskiasteen amfiboliitti fasieksessa ja post-magmaattinen hydroterminen muuttuninen, kuten albiittiutuminen, scaboliittiutuminen sekä biotiittiutuminen, on ollut merkittävää.
Pöytä mikro-röntgenflouresenssi (XRF) instrumenttia käytettiin petrografisten tutkimusten tukena sekä koboltin (Co) ja zirkonin (Zr) esiintymisen selvittämiseen Tanhuan mafisen kompleksin kivilajien mineraaleissa. Co esiintyy pyriitin kidehilassa, kun Co2+-ioni korvaa Fe2+-ionin. Zr on sitoutuneena zirkoni mineraaliin, jota esiintyy usein yhdessä plagioklaasin kanssa. Sulfidit, pääasiassa pyriitti ja kuparikiisu, esiintyvät pirotteena sekä suonina ja kapeina juonina Tanhuan mafisessa kompleksissa, kuten magnetiittikin.
Tässä työssä esitän, että useampi magmaattinen pulssi on muodostanut Tanhuan mafisen kompleksin. Jäähtymissaumat yhdessä kivilajiyksiköiden välisien leikkaussuhteiden kanssa ovat tärkein todiste useiden magmaattisten pulssien esiintymiselle Tanhuan mafisessa kompleksissa. Myös Tanhuan mafisen kompleksin stratigrafia tukee useita magmaattisia pulsseja, koska kerrosintruusioiden tyypillinen kerroksellinen rakenne puuttuu ja kivilajiyksiköt esiintyvät epäjärjestyksessä, siten että useita nopeasti jäähtyneitä kontakteja on säilynyt todisteena magma virroista. Runsas magnetiitin esiintyminen on osoitus magman Fe pitoisuudesta, joka viittaa siihen, että useat magmapulssit ovat lähtöisin samasta magmasäiliöstä. S ja Co eivät todennäköisesti ole magmaattista alkuperää vain ovat tulleet sivukivestä ja niiden rikastuminen on liittynyt hydrotermisiin fluideihin. Koboltin alkuperä voisi olla paleoproterosooinen metavulkaniitti, ja mahdollinen rikin lähde on paleoproterosooinen liuskekivi, joko Tanhuan mafisen kompleksin alla tai päällä.