Otanmäen alueelta löydettyjen Nb-Zr-REE-mineralisoituneiden lohkareiden mineralogia, geokemia ja malminetsinnällinen merkitys

Abstract

Otanmäen alueella Keski-Suomessa vuosien 1982–1985 ja 2016–2018 aikana suoritettujen lohkare-etsintöjen tuloksena on paikannettu yhteensä noin 350 radioaktiivista, jäätikön kuljettamaa lohkaretta, joissa on kohonneita REE-, Nb-, ja Zr-pitoisuuksia. Lisäksi vuosina 1982–1985 Otanmäen alueen kallioperästä lävistettiin timanttikairauksella kaksi REE-Nb-Zr-mineralisoitunutta vyöhykettä, joille annettiin nimet Katajakangas ja Kontioaho. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan Otanmäen alueelta löydettyjen REE-mineralisoituneiden lohkareiden mineralogiaa, mineraalikemiaa, pää- ja hivenalkuainekoostumuksia ja fysikaalisia ominaisuuksia ja näitä tietoja vertaillaan alueen lohkareista 1980-luvulla raportoituun dataan sekä Katajakankaan ja Kontioahon vyöhykkeistä saatavilla oleviin tietoihin.

Tutkimus osoittaa että löydetyt lohkareet voidaan jakaa tyyppeihin 1–5. Tyypin 1 lohkareet ovat kvartsi- ja allaniittirikkaita gneissejä ja tyypin 2 lohkareet kvartsi- ja maasälpärikkaita gneissejä. Tyypin 3 lohkareet koostuvat peralkalisesta egiriinigraniitista, jossa esiintyy REE-mineralisoituneita juonia. Tyypin 4 lohkareet ovat toriittirikkaita gneissejä ja tyypin 5 lohkareet fluoriitti-amfibolirikkaita gneissejä. Yleisin lantanidien kantajamineraali lohkareissa on allaniitti-(Ce), joka sisältää pääasiassa kevyitä lantanideja. Zirkoni on merkittävin Zr-kantajamineraali ja se sisältää myös pieniä määriä lantanideja. Lohkareissa esiintyy myös erilaisia Nb-REE-Th-U-oksidimineraaleja, kuten pyroklooria, fergusoniittia, samarskiittia, eukseniittia, aeschyniittia ja kolumbiittia, jotka ovat merkittävimpiä Nb-kantajamineraaleja ja sisältävät myös pieniä määriä lantanideja. Lisäksi osassa lohkareissa esiintyy pieniä määriä REE-fluorokarbonaattia ja monatsiittia. Lohkareiden kokonaismäärästä 95%:a vastaa kemialliselta ja mineralogiselta koostumukseltaan tyyppejä 1 ja 2. Tyypin 1 lohkareiden mineraloginen ja kemiallinen koostumus vastaa hyvin Katajakankaan mineralisaatiota kun taas tyypin 2 lohkareet muistuttuvat Kontioahon mineralisaatiota. On todennäköistä, että pääosa tyypin 1 ja 2 lohkareista on peräisin Katajakankaan ja Kontioahon vyöhykkeistä, tai niitä vastaavista, mutta vielä paikantamattomista kallioperän lähteistä. Tyyppien 3–5 lohkareita ei ole paikannettu lähtöpaikkaansa. Tutkimusalueella on eniten potentiaalia löytää uusia Kontioahon vyöhykkeen ja tyypin 2 lohkareiden sekä tyypin 3 lohkareiden kaltaisia REE-mineralisaatioita.

Boulder tracing carried out between 1982–1985 and 2016–2018 in the Otanmäki area, central Finland, has lead to discoveries of about 350 radioactive glacial drift boulders containing REEs, Nb, and Zr. Also, between 1982 and 1985, exploration drilling in the Otanmäki area led to the discovery of two Nb-Zr-REE-mineralized zones (Kontioaho, Katajakangas) in bedrock. Utilizing samples of the boulders discovered between 2016–2018 and data available for the older, the mineralogy and mineral chemistry, whole-rock major and trace element chemistry and physical properties of the REE-mineralized boulders has been studied and characteristics of the boulders compared to mineralized rocks in the Kontioaho and Katajakangas bedrock occurrences.

The study shows that the boulders can be classified into types 1–5. Type 1 boulders are quartz-allanite gneisses and type 2 quartz-feldspar gneisses. Type 3 boulders are composed of peralkaline aegirine-bearing granite with REE-mineralized veins. Type 4 boulders are thorite-rich felsic gneisses and type 5 boulders fluorite-amphibole-rich gneisses. Allanite-(Ce) is the main carrier of the REEs in the boulders and is LREE-rich. Zircon is the most important Zr-bearing mineral and it has only minor REE content. The boulders also contain various Nb-REE-Th-U oxide minerals, including fergusonite, pyrochlore, samarskite, euxenite, aeschynite, and columbite, which are main carriers of Nb and minor carriers of REEs in the boulders. Some of the boulders also contain minor amounts of REE-fluorocarbonate and monazite. Types 1 and 2 represent 95% of the total number of boulders. Type 1 boulders show mineralogical and chemical affinity to the Katajakangas occurrence whereas most of the type 2 boulders show affinity to the Kontioaho occurrence. It is very likely that type 1 and 2 boulders are sourced from the known mineralized zones or similar still undiscovered occurrences in the Otanmäki area. The sources of boulders representing types 3–5 remain undiscovered. This study shows that in the Otanmäki area, there is notable potential for finding additional REE resources similar to the Kontioaho occurrence and type 2 boulders and also mineralization similar to that represented by the type 3 boulders.