Abstract. The Raja Au-Co mineralization in the Paleoproterozoic (2.5–1.8 Ga) Peräpohja belt in northern Finland is a part of the wider Rompas-Rajapalot area with several known Au occurrences. The area is characterized by a distinct occurrence of tourmaline, locally spatially associated with the known mineralizations. In addition, recently, an unusual rock unit with bright purple anhydrite and white gypsum veins has been intersected by diamond drilling. While the sulfate-rich unit is non-mineralized, the atypical mineralogy and close spatial association to the Raja mineralization is interesting. In this master’s thesis, the occurrence of tourmaline and sulfates are studied, and their relationship to the Raja mineralization is examined.
In-situ geochemical, major and trace elements, and boron isotopic data of tourmaline were obtained by EPMA and LA-ICP-MS from thin section samples prepared from Raja drill core. The analytical data was used to complement the petrographic observations from thin sections, and to quantitatively evaluate tourmaline chemical composition. Additionally, orientations of quartz-tourmaline veins from drill core samples were measured and analyzed with stereographic projections. In-situ sulfur isotope data was obtained for the sulfate phases by LA-ICP-MS.
Three texturally different types of tourmaline are identified: 1. Coarse grained euhedral tourmaline as abundant dissemination in metasomatic bands, 2. Tourmaline in quartz-tourmaline veins crosscutting the host rock, and 3. Rare footwall tourmaline in healed microfractures, and associated to ambiguous pegmatitic quarts-felspar-mica veins. All assayed tourmaline belongs to alkali-group and are classified as dravite. They have variable chemical composition that suggests crystallization in reduced and low- to moderate saline conditions. Tourmaline geochemistry together with boron isotope data (δ11B from -11.5 to -0.9 ‰) suggests that tourmaline could have formed from mixed fluid source: from devolatilization of clastic metasedimentary rocks or non-marine evaporites, and granites or pegmatites. Orientation data from the quartz-tourmaline veins outlines a stronglinear trend towards 340° that matches within few degrees with the Raja high-grade mineralization trend. This is seen as evidence of the structural control for theRaja mineralization, which possibly is contained in local shear-zone or hinge region of local higher degree folding.
In Raja, anhydrite has δ 34S values in a narrow range from 8.07 to 9.77 ‰. Gypsum has slightly heavier δ 34S from 10.63 to 12.19 ‰. Textural evidence together with isotope fractionation constraints suggests authigenic formation of gypsum with SO4 2- sourced from anhydrite. Significant similarities in sulfur isotope values, and textural evidence (pseudomorphs after evaporite minerals, folded anhydrite bands), to well-known evaporite succession in Onega basin, western Russia, suggest that the sulfates in Raja might represent preserved Paleoproterozoic sulfate evaporites, which, if true, can have important regional metallogenic and scientific implications.Varhaisproterotsooinen Rajan Au-Co mineralisaatio Peräpohjan liuskejaksolla : turmaliinin, anhydriitin ja kipsin esiintyminen mineralisaation läheisyydessä. Tiivistelmä. Rajan kulta-koboltti -mineralisaatio varhaisproterotsooisella (2.5–1.8 miljardia vuotta sitten) Peräpohjan liuskejaksolla on osa laajempaa Rompas-Rajapalojen aluetta, josta tunnetaan useita kultaesiintymiä. Turmaliini on yleinen mineraali alueen esiintymien yhteydessä. Lisäksi viimeaikaisten syväkairausten yhteydessä on löydetty anhydriitti-kipsipitoinen kivilajiyksikkö, joka on mielenkiintoinen alueen geologisen evoluution selvittämiseksi. Tässä pro gradu -tutkielmassa selvitetään turmaliinin ja sulfaattien esiintymistä sekä niiden yhteyttä Rajan mineralisaatioon.
Tutkimusta varten Rajan kairasydännäytteistä valmistettiin ohuthieitä, jotka analysoitiin elektronimikroanalysaattorilla sekä LA-ICP-MS -menetelmällä turmaliinin geokemian ja boori-isotooppikoostumuksen selvittämiseksi. Kvantitatiivista analyyttistä dataa käytettiin yhdessä perinteisen mikroskooppisen tutkimuksen kanssa turmaliinien luokitteluun sekä petrologiseen tulkintaan. Lisäksi kairasydännäytteiden kvartsi-turmaliinijuonista tehtiin rakenteellisia suuntamittauksia, joita tulkittiin graafisten kuvaajien avulla. Sulfaattifaaseista määritettiin rikin isotooppikoostumus LA-ICP-MS -menetelmällä.
Tutkimuksessa tunnistettiin kolme tekstuuriltaan erilaista turmaliinityyppiä: 1. Karkearakeinen ja omanmuotoinen turmaliini, joka esiintyy runsaina kasaumina metasomaattisissa vyöhykkeissä, 2. Turmaliini isäntäkiveä leikkaavissa kvartsi-turmaliini juonissa, ja 3. Harvemmin esiintyvä turmaliini Rajan mineralisaation jalkapuolella parantuneissa mikroraoissa sekä epämääräisten pegmatiittisten kvartsi-maasälpä-kiille -juonien yhteydessä. Geokemialtaan kaikki analysoidut turmaliinit kuuluvat alkaliryhmään ja luokitellaan draviiteiksi. Turmaliinin kemiallinen koostumus viittaa mineraalin kiteytyneen pelkistävissä ja suolaisuudeltaan matalan tai keskitason olosuhteiden vallitessa. Mitatut booriisotooppiarvot (δ 11B välillä -11.5 ja -0.9 ‰) yhdessä turmaliinin geokemian kanssa viittaavat turmaliinin mahdollisesti kiteytyneen kahden toisistaan eroavan fluidin läsnäollessa, joista ensimmäinen voi olla peräisin klastisista metasedimenteistä tai mantereen sisäisten järvialaiden evaporiiteista, ja toinen graniiteista tai pegmatiiteista. Kvartsiturmaliinijuonista mitattu rakennedata asettuu graafisesti esitettynä noin 340° suuntaisesti, vastaten läheisesti Rajan mineralisaation suuntausta. Mineralisaation ja juonten esiintymistä ohjaa todennäköisesti sama rakenteellinen piirre, joka voi olla paikallinen hiertovyöhyke tai korkeamman asteen poimujen harjavyöhyke.
Sulfaateista mitatut δ 34S arvot vaihtelevat kapealla välillä (δ 34Sanhydriitti = 8.07–9.77 ‰, δ 34Skipsi = 10.63–12.19‰). Mikroskooppiset tekstuurit ja isotooppifraktioitumisen rajoitteet viittaavat kipsin kiteytyneen paikallisesti anhydriitistä liuenneesta sulfaatista (SO4 2- ). Merkittävät yhteneväisyydet rikki-isotooppiarvoissa verrattuna Venäjän länsiosan hyvin säilyneisiin evaporiittimuodostumiin, sekä Rajalta havaitut korvautuneita evaporiittimineraaleja mukailevat karbonaattipseudomorfit, viittaavat Rajan sulfaattien edustavan varhaisproterotsooisia sulfaattievaporiitteja. Mikäli tämä pitää paikkansa, evaporiittiesiintymien olemassaololla on merkittäviä tieteellisiä ja alueellisia malmigeologisia seurauksi
