Kriittiset metallit ovat harvinaisia erikoismetalleja (esim. Be, Sc, Co, Ga, Ge, Nb, REE, In, Ta), jotka on luokiteltu kriittisiksi EU:n energiastrategian toteuttamisen kannalta. Kriittiset metallitesiintymät liitetään usein kehittyneisiin graniittimalmioihin, joissa vesipitoiset kiillemineraalit ovat yleinen rauta- ja magnesiumpitoinen päämineraali. Koska useimmat kriittiset ja harvinaiset metallit fraktioituvat kiillemineraalien kidehiloihin differentaation edetessä, kiillemineraaleja käytetään usein graniittisulan petrogeneettisinä indikaattoreina.
Tämä tutkimus on alustava selvitys kriittisten metallien jakautumisesta Fennoskandian kilven alueella esiintyvien S-, I-, ja A-tyyppisten graniittien kiillemineraaleissa. Tutkimuskohteiksi valittiin kymmenen graniittinäytettä (6 A-tyyppistä, 2 S-tyyppistä ja 2 I-tyyppistä), jotka edustavat Fennoskandian kilven kolmea tunnusomaista aluetta: Paleoproterotsooinen Viipurin rapakivibatoliitti (A-tyyppi) Kaakkois-Suomessa, Paleoproterotsooinen Västervikin metasedimentaarinen muodostuma (S-tyyppi) Kaakkois-Ruotsissa ja Neoarkeeinen Hatun liuskevyöhyke (S- ja I-tyyppi) Itä-Suomessa. Näytteiden kokokivikoostumus määritettiin WD-XRF:lla, mineraalien pääkomponentit WDS-EPMA:lla ja mineraalien hivenalkuainekoostumukset LA-ICP-MS:lla.
A-tyypin graniittinäytteet ovat pääosin rautapitoisia, alkali-kalkkisia ja metalumiinisia. S- ja I-tyypin graniitit ovat sen sijaan pääosin magnesiumpitoisia, kalkki-alkalisia ja peralumiinisia. Kiillemineraalit ovat pääosin anniittisia A-tyypin graniiteissa, mutta S- ja I-tyyppien kiilteet vaihettuvat progressiivisesti kohti flogopiittisempia koostumuksia.
Hivenalkuainedata indikoi, että kriittisten ja harvinaisten metallien pitoisuudet (Li, Be, B, Ga, Zr, Nb, In, Sn, Hf, Ta, sekä mahdollisesti Sc ja Ge – käyttäen kobolttia fraktioitumisindikaattorina) pääosin kasvavat fraktioitumisen edetessä, mutta riippumatta graniittisulan tyypistä. Lisäksi absoluuttiset koostumuserot ovat usein pieniä. I-tyypin graniitit ovat kuitenkin usein A- ja S-tyypin graniitteja primitiivisempiä, ja siten sisältävät matalampia kriittisten ja harvinaisten metallien pitoisuuksia. Lisäksi tutkimusdata viittaa, että Be & Al, Be & Sc sekä In & Sc fraktioituminen saattavat olla toisistaan riippuvaisia, ja Be, Sc, Zr sekä In suosivat amfiboli- ja muskoviittimineraalien kidehiloja biotiittiin verrattuna.Critical metals are defined as rare specialty metals (e.g. Be, Sc, Co, Ga, Ge, Nb, REEs, In, Ta) that are critical for the facilitation of the Strategic Energy Technology Plan set by the European Union. These rare metals are typically associated with highly evolved granitic ores. Trioctahedral micas are often one of the main, if not sole, hydrous ferromagnesian phases in these granite-related rare metal deposits. Since many critical metals are readily incorporated in the mica crystal structure, micas are often used as petrogenetic indicators in assessing granite melt evolution.
This study is a preliminary investigation in the critical metal distribution of trioctahedral micas in Fennoscandian S-I-A type granites. Ten granite samples (6 A-type, 2 S-type, and 2 I-type samples) were selected for examination that represent three distinct areas within the Fennoscandian shield: the Paleoproterozoic Wiborg rapakivi batholith (A-type) in southeastern Finland, the Paleoproterozoic Västervik metasedimentary formation (S-type) in southeastern Sweden, and the Neoarchean Hattu schist belt (S- and I-type) in eastern Finland. Whole-rock major and trace element chemistry was determined via WD-XRF, mineral major element chemistry via WDS-EPMA, and mineral trace element chemistry via LA-ICP-MS.
The A-type granites are predominantly ferroan, alkali-calcic, and metaluminous, whereas the S- and I-type granites are predominantly magnesian, calc-alkalic, and peraluminous. Trioctahedral micas in the A-type granites are characteristically annitic, whereas S- and I-type granites trend progressively towards more phlogopitic compositions.
Trace element data indicates that most critical and rare metal abundances (Li, Be, B, Sc, Ga, Ge, Zr, Nb, In, Sn, Ta) tend to increase with progressing fractionation, but largely independent from granite type. Moreover, the absolute differences in abundances are often small, but distinct. However, owing to their more primitive character, I-type granites are typically less fractionated than A- and S-type granites, and thus contain lower amounts of critical and rare metals. Furthermore, it is indicated that the fractionation of the following elements may be correlated: Be & Al, Be & Sc, and In & Sc. Moreover, it is indicated that amphibole and muscovite minerals may incorporate Be, Sc, Zr, and In more readily than trioctahedral micas
