Sotkamo Silverin Hopeakaivos - Geologia

Fennoskandian kilven yleinen geologia

Vanhin osa Suomen peruskalliota muodostui saamilaisen orogenian aikana 3100-2900 miljoonaa vuotta sitten. Tämä aikakausi tuotti suuria määriä  magmakiviä, jotka tätä nykyä näkyvät tonaliittis-trondhjemiittis-granodioriittisinä rakenteina;  näitä kutsutaan yhteisnimellä graniittigneissit.  Loppilaisen orogenian aikana 2900-2600 miljoonaa vuotta sitten kertyi arkeeiseen maankuoreen subduktioon liittyvää kalkkialkalista vulkaanista kiveä ja granitoideja sekä vihreäkiveä. Arkeeinen aines jakautui Svekofennisen orogenian aikana noin 1800 miljoonaa vuotta sitten kolmeen eri alueeseen. Suurin näistä arkeeisista alueista on Karjalan alue, joka on pinta-alaltaan yli 200 000 neliökilometriä ja sijaitsee Itä-Suomessa ja Suomen lähialueilla Venäjällä. Tälle alueelle on ominaista joukko kapeita, lähes pohjois-eteläsuuntaisia vihreäkivi- ja metasedimentaarisia vyöhykkeitä. Läntisin vihreäkivivyöhyke sijaitsee Itä-Suomessa ja muodostaa Kuhmo-Suomussalmi-Tipasjärven vihreäkivialueen.

Fennoskandian kilven kallioalueiden yleinen jakautuma

Alueellinen geologia

Tipasjärven vihreäkivivyöhyke  on Kuhmo-Suomussalmen vihreäkivivyöhykkeen eteläisin osa, joka on hieman erillään päävyöhykkeestä.   Se muodostaa karkeasti pohjoiskoillisesta etelälounaaseen suuntautuneen T-muotoisen alueen, joka on noin 25 kilometriä pitkä ja muutaman kilometrin levyinen.  Sitä rajoittavat vanhemmat graniittigneissit  eli tonaliitit, trondhjemiitit ja granodioriitit, joita yhdessä kutsutaan TTG-sarjaksi. Tipasjärven vihreäkivivyöhyke on kokenut useita muodonmuutosvaiheita sekä amfiboliittifasieksen metamorfoosin, mikä on muokannut ja osin tuhonnut primäärisiä vulkaanisia ja sedimentäärisiä rakenteita. Rakenteellinen muutos käsittää kaksi plastisen deformaation jaksoa, jotka ovat synnyttäneet tiiviin synformaalisen rakenteen, jonka myöhemmin on leikannut kolmas hauras tai puolihauras tapahtuma. Sekä vulkaanisissa että sedimenttisissä kivilajeissa on paikoin näkyvissä primäärisiä rakenteita, mikä mahdollistaa kerrostumisjärjestyksen rekonstruoinnin ja kivilajiyksiköiden ikäsuhteiden määrittämisen.


Kuva. Tipasjärvi vyöhykkeen yleinen geologia.

 

Kaivosalueen geologia

Alueen geologiaa hallitsee kvartsihajarakeita sisältävä kvartsi-serisiittiliukse, joka voidaan tulkita Koivumäki-muodostumaan kuuluvaksi felsiseksi vulkaniittikiveksi. Koivumäki-muodostuman (Kof) uskotaan muodostavan Tipasjärven vyöhykkeen vulkaanissyntyisten kivilajien alimman osan. Kiven tulkitaan edustavan metamorfisia johdannaisia felsisestä vulkaniittikivestä, jossa on mukana vulkaanisia breksioita ja kvartsi-porfyyristä kidetuffia.

Taivaljärven Hopeakaivos esiintymä sijaitsee tämän felsisistä vulkaniiteista koostuvan muodostuman yläosassa. Malmivyöhykkeen  jalkapuolella  on noin 150 metriä leveä vyöhyke kvartsi-serisiitti-biotiittiliusketta. Siinä on raitoja, jotka sisältävät granaattia, tremoliittia, ja hieman kloriittia ja kordieriittia. Tämän vyöhykkeen uskotaan heijastavan metasomaattisia muutoksia, jotka ovat tyypillisiä massiivisten sulfidiesiintymien jalkapuolelle. Tästä edelleen länteen on synformina esiintyvä mafisten vulkaniittien, karsikivien  ja  kvartsiraitaisten rautamuodostumien karakterisoima vyöhyke joka voidaan rinnastaa Koivumäki-muodostuman päällä sijaitsevaan Vuoriniemi-muodostumaan . Karsiraidoissa voi olla kohonneita määriä sinkkiä ja lyijyä, mutta ne eivät yleensä sisällä hopeaa.

Hopeamalmivyöhykkeen kattopuolella vallitseva kivityyppi on valkoinen  kvartsi-serisiitti-liuske,  jossa on rikkikiisuraitoja . Ylin osa Koivumäki-muodostumaa  koostuu sulfidi-grafiittiliuskeista ja kvartsiraitaisesta rautamuodostumasta, niiden esiintyminen Koivumäki-muodostuman ja sen päällä oleva Vuoriniemi-muodostuman välissä saattaa osoittaa lyhyttä taukoa vulkaanisessa toiminnassa. Vuoriniemi-muodostumaa hallitsevat amfiboliitit, joiden tulkitaan edustavan mafisia laavoja, lisäksi on tuffeja ja  kerroksellisia gabromaisia kiviä. Useissa kohdissa havaitut primääriset rakenteet, kuten tyynylaavat ja mantelibasaltit  ovat osoituksena vulkaanisesta alkuperästä. Vuoriniemi-muodostuman päällä tulkitaan olevan tholeiittisiä basaltteja ja komatiittisia laavoja, jotka kuuluvat Kallio-muodostumaan; myös näissä kivilajeissa on vulkaanisesta alkuperästä kertovia rakenteita.  Jakson yläosa eli nuorimmat kivilajit ovat grauvakkoja , jotka nykyään ilmenevät  Kokkoniemi-muodostuman kiilleliuskeina. Kokkoniemi-muodostuman alkuperä on pääosin allaolevat  vulkanogeeniset  kivilajit;  joiden rapautumisen tuloksena muodostuma on syntynyt.

Esiintymän päällä olevat sulfidi-grafiittiliuskeet ja mafiset ja ultramafiset vulkaaniset ainekset viittaavat siihen, että esiintymä sijaitsee paikallisen antikliinin saranavyöhykkeellä, joka ympäröi mineralisoitunutta aluetta. Tärkein rakenteellinen ominaisuus on raitaisuus, jonka on tulkittu olevan yhdistetty rakenne alkuperäisestä kerroksellisuudesta  ja S1-liuskeisuudesta eli ensimmäisestä deformaatiovaiheesta.

Mineralisaatio

Taivaljärven Hopeakaivos (Ag-Zn-Au-Pb) -mineralisaatio esiintyy  raitaisessa kvartsi-serisiitti-biotiittiliuskeessa,  jossa on vähän tai kohtuullisesti rikkikiisua pirotteena.  Mineralisoituman kaade on 60 astetta kaakkoon ja jatkuu kairausten perusteella ainakin 550 metrin syvyyteen. Mineralisoituma on pintaosassa  yli 100 metriä leveä, ja koostuu useista useamman metrin  paksuista  raidoista tai vyöhykkeistä, joissa on hopeaa on yli 50 ppm pitoisuuksina. Sinkkivälke ja lyijyhohde ovat päämalmimineraalit, ne esiintyvät raitoina ja kasaumina, usein kvratsi-karbonaattijuoniin  liittyen.  Yläkontaktissa eli itäosassa mineralisaation rajapinta on terävä, vaikka visuaalisesti kivi on samantyyppistä kuin mineralisoitunut alue. Selkein ero verrattuna mineralisaatiovyöhykkeeseen on kvartsi- ja kvartsi-ankeriittisuonien sekä malmimineraalien puuttuminen.

Mineralogia

Ag-Zn-Au-Pb-mineralisaation sivukivi on kvartsi-serisiittiliuske, jossa on kvartsia hajarakeina. Rikkikiisu on yleisin sulfidi ja sitä löytyy sekä pirotteena että ohuina raitoina läpi koko kerrostuman. Hopeapitoiset mineraalit (pyrargyriitti ja freibergiitti) liittyvät kvartsi- ja kvartsi-ankeriittijuoniin, jotka voivat esiintyä leikaten havaitun raitaisuuden pääsuuntaa. Mineralisaatio voidaan jakaa kolmeen osaan: hopea- rikas mineralisaatio jossa sinkin ja lyijyn pitoisuudet ovat matalat, sinkki-lyijy-hopeamineralisaatio ja heikompilaatuinen jalkapuolen mineralisaatio jossa sinkki ja lyijypitoisuudet voivat satunnaisesti nousta useisiin prosentteihin.

Kuva. Tyyppinäyte Hopeakaivos esiintymän malmista. Isäntäkivi on kvartsi-serisiittiliusketta. Varsinkin kuvan keskellä yläosassa voi nähdä selvästi kellertäviä rikkikiisukiteitä. Oikeassa alakulmassa on kasauma lyijyhohde- ja sinkkivälkekiteitä.

Merkittävä osa lyijyhohdetta ja hopeaa sisältäviä mineraaleja on rikastunut kvartsi- ja kvartsi-karbonaattijuoniin, jossa ne esiintyvät karbonaattirakeissa ja kvartsin ja karbonaatin raerajoilla. Lyijyhohdetta ja hopeaa sisältävien mineraalien raekoko on tavallisesti alle 100 mikrometriä. Pääasialliset hopeaa sisältävät mineraalit ovat dyskrasiitti (Ag3Sb) ja freibergiitti (Ag, Cu, Fe), 12 (Sb, As) 4S13, ja vain pieni osa hopeaa on pyrargyriittiin sitoutuneena tai natiivina hopeana. Kuparikiisu ja magneettikiisu sekä satunnaisesti arseenikiisu ovat muita  malmimineraaleja. 

Kuva. 3D-lohkomalli mineralisaatiosta ja maanalaisista timanttikairarei'istä. Kirkkaampi punertava väri osoittaa korkeampaa hopeapitoisuutta

Kokonaissulfidisisältö hopeamineralisaatiotyypissä on noin 7% ja se koostuu enimmäkseen rikkikiisusta. Ag-Zn-Pb-mineralisaatiotyypissä kokonaissulfidipitoisuus voi olla jopa 15%, siinä sinkkivälke, lyijyhohde ja rikkikiisu ovat pääasiallisia sulfideja. Tämän mineralisaatiotyypin sivukivi on myös kvartsi-serisiittiliuske jossa on paikoin kvartsi-karbonaattijuonia. Ero hopeamineralisaatiotyyppiin on suurempi kokonaissulfidipitoisuus ja erityisesti suurempi lyijyhohdepitoisuus, mikä myös sisältää suuremman osan hopeasta kuin puhdas hopeamineralisaatio. On arvioitu, että noin 10% hopeasisällöstä on sitoutunut lyijyhohteeseen, kun vastaavasti vain 2% hopeamineralisaatiotyypissä. Tässäkin dyskrasiitti ja freibergiitti ovat tärkeimmät hopeaa sisältävät faasit ja ne esiintyvät sulkeumina lyijyhohteessa tai lyijyhohteen ja muiden sulfidien välissä.

Heikkolaatuinen jalkapuolen mineralisaatio on matalasulfidista tyyppiä, sisältäen alle 5% sulfideja, ja sen keskimääräinen hopeapitoisuus on pääosin alle 40 ppm.

Taulukko:  Valittuja parhaita lohkoja Hopeakaivos esiintymästä.