Siilinjärvi-Karbonatit - Siilinjärvi carbonatite
Der Karbonatitkomplex Siilinjärvi liegt in Mittelfinnland in der Nähe der Stadt Kuopio . Es ist nach dem nahe gelegenen Dorf Siilinjärvi benannt , das sich etwa 5 km westlich der südlichen Erweiterung des Komplexes befindet. Siilinjärvi ist nach der Sokli- Formation der zweitgrößte Karbonatitkomplex Finnlands und mit 2610 ± 4 Ma einer der ältesten Karbonatite der Erde. Der Karbonatitkomplex besteht aus einem etwa 16 km langen, steil abfallenden Linsenkörper, der von Granitgneis umgeben ist. Die maximale Breite des Körpers beträgt 1,5 km und die Oberfläche 14,7 km 2 . Der Komplex wurde 1950 vom Geologischen Dienst Finnlands entdecktmit Hilfe lokaler Mineraliensammler. Die Explorationsbohrungen begannen 1958 von Lohjan Kalkkitehdas Oy. Typpi Oy setzte die Bohrungen zwischen den Jahren 1964 und 1967 fort und Apatiitti Oy bohrte von 1967 bis 1968. Nach den Bohrungen wurden die Labor- und Pilotanlagenarbeiten durchgeführt. Das Bergwerk wurde 1979 von Kemira Oyj als Tagebau eröffnet. Der Betrieb wurde 2007 an Yara verkauft .
Die Apatitmine Siilinjärvi ist der größte Tagebau Finnlands. Derzeit umfasst die Mine zwei Gruben; die größere südliche Särkijärvi und die kleinere nördliche Satellitengrube Saarinen. Die Grube Särkijärvi ist ca. 250 m tief und hat eine Bankhöhe von 28 m. Die Grube Saarinen liegt etwa 5 km nördlich der Hauptgrube Särkijärvi.
Die Gesamtsprengleistung der Mine beträgt 600 kt pro Woche, 450 kt aus der Grube Särkijärvi und 150 kt aus der Grube Saarinen. Fast alle der Glimmerit - Karbonatit Serie Felsen sind erzhaltigen Gesteinen; das fenites und Ablängen Diabasen sind Abfall Felsen . Es gibt jedoch einige spätapatitarme Karbonatitgänge und bestimmte Karbonatit-Glimmeritblöcke mit < 0,5 Gew.-% P 2 O 5 . Der Grund, warum diese Apatit unfruchtbar sind, ist unbekannt, aber es könnte mit der Metamorphose und dem Flüssigkeitsfluss zusammenhängen.
Das Bergwerk Siilinjärvi ist das einzige in Betrieb befindliche Phosphorbergwerk in der Europäischen Union . Seit 1979 wurden über 400 Mt Gestein abgebaut, davon etwa 65 % Erz. Bis zum Jahr 2016 produzierte die Mine 24,7 Mio. t des Hauptprodukts Apatit. Die Erzreserven betrugen im Januar 2016 205 Mio. t. Die aktuelle Produktion beträgt etwa 11 Mio. t Erz pro Jahr, während der durchschnittliche in-situ-Gehalt 4,0 Gew.-% P 2 O 5 beträgt . Etwa 85 % des Apatitkonzentrats werden vor Ort in Siilinjärvi zu Phosphorsäure und Düngemitteln verarbeitet, der Rest wird in den anderen Werken des Unternehmens verwendet. Die Nebenprodukte sind Glimmer- und Calcit-Konzentrate. Apatitkonzentrat wird durch Flotation im Konzentrator in der Nähe der Grube Särkijärvi hergestellt. Das Konzentrat kann dann mit Schwefelsäure zu Phosphorsäure verarbeitet werden. Die Schwefelsäure wird derzeit aus Pyrit der Mine Pyhäsalmi gewonnen .
Umliegende Felsen
Das umgebende Grundgestein der Siilinjärvi-Intrusion ist archaisch , obwohl die Grenze zwischen dem archaischen und dem paläoproterozoischen Grundgestein nahe liegt. Die nächsten Paläoproterozoikum Felsen gehören zu den Nord - Savo Schwarz Chiefer Bereich.
Das Glimmerit - Karbonatit Eindringen in Siilinjärvi liegt im südöstlichen Teil der georteten Iisalmi Granit - Gneis Gelände. Das Terran zeichnet sowohl einige der jüngsten als auch die ältesten archaischen Ereignisse im Fennoskandinischen Schild auf , die 2,6 Ga Siilinjärvi-Intrusion und fast 3,2 Ga Mesosomen, die in Granuliten gefunden wurden . Seismische Studien haben gezeigt, dass die Krustendicke im Iisalmi-Terran ungewöhnlich dick ist, etwa 55–60 km. Die Mächtigkeit der Terranes ist auf mehrere Prozesse zurückzuführen, wie zum Beispiel Schubstapelung während der Svecofenn- Kollision und Unterplattierung nach der Kollision. Auf dem gegenwärtigen Erosionsniveau ist der westliche Teil des Terrans während der Svecofennischen Orogenese größtenteils in Grünschieferfazies metamorphosiert.
Der dominierende Gesteinstyp in der Umgebung von Siilinjärvi ist ein Granitgneis mit unterschiedlicher Textur und teilweise Mineralogie. Die Hauptmineralien sind Plagioklas-Feldspat , Quarz , Mikroklin-Feldspat , Biotit und Hornblende . Der umgebende Granitgneis erstreckt sich etwa 100 km nördlich von Siilinjärvi. Die karelischen (2,0-1,9 Ga) Sedimentgesteine kommen im Westen und Nordwesten von Siilinjärvi vor. Die Gesteine sind gefaltete Glimmerschiefer- ähnliche Gneisen.
Die Gabbros von Lapinlahti und Siilinjärvi stammen aus der karelischen Urogenese des Archäischen. An der nordöstlichen Seite des Gabbro Siilinjärvi befindet sich ein feinkörniger Quarzdiorit , der in den umgebenden granitischen Gneis eindringt.
Gesteinsarten des Komplexes
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Fünf verschiedene Gesteine charakterisieren das Bergwerk Siilinjärvi: Gesteine der Glimmerit-Karbonatit-Reihe, Fenite, Diabas-Gänge , Tonalit-Diorite und Gneisen. Apatit wird mit den Glimmerit-Karbonatiten assoziiert.
Im Allgemeinen enthalten Karbonatitkomplexe einen Kern aus eingedrungenem Karbonatit, der eine Abfolge von phlogopitreichen Gesteinen schneidet . In Siilinjärvi sind die Glimmerite und Karbonatite jedoch gut gemischt und treten als subvertikal bis vertikal geschichtete fast reine Glimmerite und fast reine Karbonatite auf. Das Karbonatitvolumen ist im Zentrum der Intrusion größer, und die Gesteine in der Nähe der Körperränder sind fast vollständig Glimmerite.
Erzhaltige Gesteine
Der zentrale Erzkörper umfasst Glimmerite und Karbonatite. Die phlogopitreichen, erzhaltigen Gesteine variieren von fast reinem Glimmerit bis hin zu Karbonat-Glimmerit und Silikokarbonaten. Karbonatite, die mehr als 50 % Karbonate enthalten, machen nur etwa 1,5 Vol.-% der Hauptintrusion aus. Diese Karbonatitgesteine sind im Zentrum der Intrusion häufiger und treten als dünne Adern in Glimmerit auf. Der Erzkörper enthält auch blaugrüne Gesteine, die zu 50 Modal% aus Richterit bestehen . Die Hauptmineralien der Erzgesteine sind Tetraferriphlogopit , Calcit , Dolomit , Apatit und Richterit. Zirkon , Magnetit , Pyrrhotin , Chalkopyrit und Pyroxen treten als Begleitmineralien . Der Apatit ist Fluorapatit und der CO 2 -Gehalt variiert.
Glimmerit ist ein intensiv geblättertes, grünschwarzes, dunkel- oder rötlichbraunes Gestein (je nach dominierendem Glimmermineral) mit 0-15 % Karbonatmineralien. Die orientierten Gesteine sind fein- bis mittelkörnig und meist porphyrisch . Die Matrix besteht aus feinkörnigem, aphanitischem Phlogopit und die Porphyroklasten sind tafelförmige Phlogopitkörner. Die feinkörnigen Glimmerite sind oft gleichkörniger. Die mineralische Zusammensetzung der Glimmerite besteht im Durchschnitt aus 82 % Phlogopit, 8 % Apatit, 7 % Amphibolen, 2 % Calcit und 1 % Dolomit. An manchen Stellen ist der Apatitgehalt so hoch, dass das Gestein als Apatitgestein bezeichnet wird (mindestens 25% Apatit). Apatit kommt in diesen Gesteinen als große Körner vor, und der Durchmesser der Kristalle kann bis zu mehreren Dezimetern betragen. Begleitmineralien der Glimmerite sind Ilmenit , Magnetit und Pyrochlor .
Die Karbonat-Glimmerite sind heller gefärbte Gesteine als die reinen Glimmerite. Das liegt offensichtlich am Karbonatgehalt (15-25 % Karbonatmineralien), aber auch an der helleren, rotbraunen Farbe des Glimmers. Sie sind weniger orientiert als die Glimmerite und gleichkörniger. Die Korngröße ist mittel. Die mineralische Zusammensetzung der Karbonat-Glimmerite besteht im Durchschnitt aus 64 % Phlogopit, 10 % Apatit, 10 % Calcit, 9 % Dolomit und 7 % Amphibolen.
Die Silicocarbonate enthalten 25-50 % Carbonatmineralien und sind recht hell gefärbt, der Farbton ist abhängig von der Glimmerfarbe. Die Textur ist den Karbonat-Glimmeriten ziemlich ähnlich, mit Ausnahme der Bereiche, in denen Karbonate und Glimmer gebändert sind und als eigene Phasen auftreten. Die durchschnittliche Mineralzusammensetzung beträgt 46% Phlogopit, 22% Dolomit, 19% Calcit, 9% Apatit und 4% Amphibole, wobei der Calcitgehalt höher sein sollte als der von Dolomit. Zu den Begleitmineralien der Silicocarbonate gehören Strontianit , Baryt , Zirkon, Ilmenit und Magnetit.
Die karbonatischen Gesteine (> 50% Karbonate) in Siilinjärvi sind brekziös und bestehen hauptsächlich aus Calcit, Dolomit und Apatit. Zu den Begleitmineralien zählen Phlogopit, Ilmenit und Magnetit. Generell variiert der Dolomitgehalt der Karbonatgesteine recht stark. Der Gehalt ist meist sehr gering und das Gestein besteht hauptsächlich aus Calcit, aber in einigen Gebieten kann der Dolomitgehalt bis zu 50% betragen. Die Karbonate von Siilinjärvi sind hellgraue, weiße oder leicht rötliche fein- bis mittelkörnige Gesteine mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 0,9-1,2 mm. Diese Gesteine treten häufig als vertikale Gänge auf .
Fenites
Fenite umgeben die erzhaltigen Gesteine des Siilinjärvi-Komplexes. Sie wurden metasomatisch gebildet, als das Karbonatit-Glimmerit-Gestein in den Granit-Gneis-Wirt eindrang. Die Fenite bestehen hauptsächlich aus perthitischem Mikroklin, Richterit-Amphibol und Pyroxen, aber es gibt auch eine Vielzahl von Fenit-Typen, die Mineralien wie Pyroxen, Amphibol, Karbonat, Quarz, Apatit und Quarz- Ägirin umfassen . Die Fenite finden sich auch als Xenolithe in den Glimmerit-Karbonatiten. Der häufigste Fenit-Typ ist ein rötliches oder grünlich-graues Gestein mit unterschiedlicher Korngröße. Der Mikroklingehalt der Fenite beträgt im Durchschnitt etwa 50% und der Mikroklin ist reich an Perthit. Die Menge an Plagioklas variiert viel stärker und die höchsten gefundenen Prozentsätze liegen bei etwa 20-30 %. Der Anorthoklas- Gehalt auf einzelnen Plagioklas-Körnern beträgt 10-15 %. Der Amphibol-Anteil beträgt 0-30 % und der Pyroxen-Anteil 0-15 % des Gesteins. Einige Fenit-Typen enthalten bis zu 15 % Biotit.
Querschnittsdeiche
Basaltische Diabasdeiche durchschneiden den gesamten Komplex von Siilinjärvi. Ihre Breite variiert von wenigen Zentimetern bis zu 60 Metern. Die Diabas-Gänge haben eine sehr ausgeprägte vertikale Nordwest-Südost- oder Nord-Nordwest-Süd-Südost-Ausrichtung. Die Diabasen sind dunkelgrüne, fast schwarze aphanitische Gesteine ohne makroskopische Orientierung. Der Hornblendegehalt der Siilinjärvi-Dibasen beträgt 50-70 % und der Plagioklas-Gehalt 25-40 %. Die Hornblende wird in Kontaktzonen zu Biotit verändert und der Plagioklas ist albitisch. Die veränderten Ränder des Hornblendengangs sind etwa 50 cm breit. Zu den Begleitmineralien zählen Titanit, Epidot, Pyrit, Apatit, Quarz und Zirkon. Die Voruntersuchungen zeigen, dass es mindestens drei verschiedene Diabas-Sorten gibt: calcithaltiger , sulfidhaltiger und unfruchtbarer Diabas. Der Sulfidgehalt ist in den stärker gescherten Gesteinen höher.
Der Mela- Syenit , der alle anderen Teile des Komplexes außer den Diabas-Gängen durchschneidet, besteht aus Alkalifeldspat , Biotit, alkalischem Amphibol, Apatit und Magnetit. Der mafische Melasyenitgang ist 4 km lang und 20–30 m breit und scheint einen lamprophyrischen Charakter zu haben . Es befindet sich im nördlichen Teil des Komplexes und steht möglicherweise im Zusammenhang mit dem gleichen Intrusionsereignis wie der Karbonatit.
Mineralien der Siilinjärvi-Intrusion
Die häufigsten Mineralien der Siilinjärvi-Intrusion sind Glimmer, Karbonate, Apatite und Amphibole. Die durchschnittliche Zusammensetzung des Siilinjärvi-Erzes beträgt 65 % Phlogopit (einschließlich Tetraferriphlogopit), 19 % Karbonate (Calcit/Dolomit-Verhältnis 4:1), 10 % Apatit (entspricht 4 % P 2 O 5 im gesamten Gestein), 5 % Richterit , und 1 % Hilfsmineralien (hauptsächlich Magnetit und Zirkon).
Glimmer
Das häufigste Glimmermineral im Siilinjärvi-Komplex ist Tetraferriphlogopit, das 65 % der Intrusion ausmacht. Einige Glimmerite enthalten über 90 % Tetraferriphlogopit. Die Farbe des Minerals ist schwarz oder grünschwarz, dunkelbraun oder rotbraun. Die Farbe ist abhängig vom Wirtsgestein und der Intensität der Verformung des Gesteins. Der rotbraune Glimmer kommt normalerweise bei den Karbonat-Glimmeriten vor und der schwarze Glimmer tritt bei den Glimmeriten auf. Phlogopite zeigen einen sehr starken rotbraunen bis rosagelben umgekehrten Pleokroismus , der auf hohe Fe 3+ -Gehalte zurückzuführen ist . Der Phlogopit von Siilinjärvi wird als Bodenverbesserer unter dem Handelsnamen „Yara Biotit“ vertrieben.
Phlogopit kommt als disseminierte Flocken, tafelförmige Kristalle und lamellare oder blattförmige Aggregate vor . Die Korngröße der Glimmer variiert von wenigen µm bis zu mehreren Zentimetern, die durchschnittliche Größe beträgt 1-2 mm im Durchmesser. Der Phlogopit wird in den Scherzonen zu braunem Biotit-Phlogopit und in den am stärksten gescherten Zonen zu Biotit und Chlorit umgewandelt. Das häufigste Einschlussmineral in Glimmern ist Magnetit, aber im Allgemeinen sind die Einschlüsse selten. Einige Zirkoneinschlüsse können auch gefunden werden.
Karbonate
Der Dolomit von Siilinjärvi ist gelblich oder bräunlich weiß und kaum von Calcit zu unterscheiden. Die häufigste Form von Dolomit sind rundliche anhedrale Körner mit einem Durchmesser von 0,2-0,4 mm. Die Dolomiten kommen auch als große, fast euhedrale Körner mit einem Durchmesser von 4–6 mm vor. Andere übliche Texturen sind Myrmekit und Exsolutionslamellen mit Calcit. Euedrische Körner kommen nur in Karbonatiten vor. Die Mikrostudien von Siilinjärvi Dolomit zeigen homogene Zusammensetzungen mit geringen FeO-, SrO- und MnO -Gehalts.
Apatite
Der Apatit in Siilinjärvi ist hauptsächlich Fluorapatit , aber auch Karbonat-Fluorapatit kann gefunden werden. Die erzhaltigen Gesteine von Siilinjärvi enthalten ungefähr gleich viel (ca. 10 %) hellgrünen bis grauen Apatit. Der Fluorgehalt im Siilinjärvi-Apatit beträgt etwa 2-4 Gew.-%. Die Apatite der Mine enthalten recht hohe Mengen an SrO und manchmal auch CO 2 . Apatit wird in glimmerreichen Gesteinen in Verbindung mit Glimmer und in karbonatreichen Gesteinen mit Calcit, Dolomit oder Glimmer gefunden.
Typischerweise kommt der Apatit als abgerundete Körner oder als hexagonale prismatische Kristalle vor. Die Korngröße variiert von 10 µm bis zu mehreren Dezimetern im Durchmesser, so dass die Ablagerung verteilt wird. Normalerweise ist die Korngröße von Apatit in den Karbonaten größer und in den deformierten Bereichen kleiner. Die sechseckigen Stäbe und Querschnitte sind in verformten Bereichen spärlich, wo die Körner zerfallen und gebrochen werden. Die Einschlüsse im Apatit sind in den gescherten Teilen des Erzes häufiger. Die Menge ist auch bei größeren Körnern größer als bei kleineren. Einige Körner haben überhaupt keine Einschlüsse. Die häufigsten Einschlussmineralien sind Karbonate, meist Dolomit. Opake treten auch als Einschlüsse auf, sind aber selten.
Amphibole
Das häufigste Amphibol in Siilinjärvi ist blaugrüner Richterit , der etwa 5 % des Gesamtvolumens der Intrusion und normalerweise weniger als 15 Vol.-% der Glimmerite ausmacht. Die größten Anteile von Amphibolen finden sich in den gescherten Teilen der Erzglimmerite, wo der Anteil lokal bis zu 40-50 % betragen kann. Einige Karbonatitadern haben überhaupt keine Amphibole. Die Amphibole von Siilinjärvi sind normalerweise subedrisch und die typische Korngröße beträgt etwa 0,1 mm. Allerdings variiert die Korngröße sehr stark und große Kristalle mit Durchmessern von mehreren Zentimetern sind keine Seltenheit. Die größten gefundenen Kristallhaufen sind bis zu 30 cm lang. Einschlüsse sind selten und die Einschlussmineralien sind am häufigsten Phlogopit und undurchsichtig . Eine Veränderung des Minerals ist ungewöhnlich.
Zubehör Mineralien
Magnetit ist das häufigste Begleitmineral im Erzgestein und macht normalerweise weniger als 1 Vol.-% des Erzes aus. Es kommt hauptsächlich in den Glimmeriten vor. Die im Erz vorkommenden Sulfidmineralien sind Pyrit , Pyrrhotit und kleinere Mengen Chalkopyrit . Sulfide können trotz ihrer proportionalen Seltenheit lokal massiv vorkommen.
Schwerspat , Strontianit , Monazit , Pyrochlor , Zirkon , Baddeleyit , Rutil und Ilmenit wurden in Siilinjärvi als seltene Begleitmineralien identifiziert. Baryt kann als Verwachsung mit Strontianit in < 50 μm Einschlüssen in Calcit vorkommen. Monazit kann in zwei Arten gefunden werden: <50 μm subedrische Einschlüsse in Calcit oder Apatit und etwas größere subanedrische Körner entlang der Korngrenzen. Pyrochlorit kommt als Einschluss meist in Phlogopit vor, Körner sind meist 50–200 µm breit. Zirkon kommt als euhedrale Körner vor, deren Größe von 100 µm bis zu mehreren Zentimeter langen Körnern variiert. Aufgrund der geringen Kieselsäureaktivität in der Schmelze ist Zirkon jedoch ein seltenes Mineral in Carbonaten. Baddeleyit wird als Einschluss in Zirkon gefunden.
Geologische Strukturen
Die vorherrschende Neigungsrichtung der Schieferung im Särkijärvi-Gebiet ist fast NS (265-275°) und fällt fast vertikal (85-90°) nach Westen ein. Der Schlag der Schieferung ist auch die dominierende Scherrichtung. Der andere Schertrend verläuft von Nordwesten nach Südosten, ist jedoch schwächer. Diese Richtung ist auch die dominierende Richtung der Diabasen .
Scherung ist ein gemeinsames Merkmal im Haupterzkörper von Siilinjärvi und der Kontaktzone zwischen dem Landgestein und dem Erzkörper. Es gibt auch Kontaktzonen, die den primären magmatischen Kontakt zeigen. Paläoproterozoische Diabasgänge durchschneiden die Scherzone. Im Gestein des Siilinjärvi-Komplexes gibt es mindestens zwei Deformationsstufen. Die Deformation fand sicherlich während der Orogenese des Svecofenniums statt, aber es können auch andere frühere Deformationsstadien aufgetreten sein.
Verweise
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