Thesis (Ph.D.)--Boston University / The Skowhegan quadrangle includes approximately 21.5 square miles of Somerset County in central Maine. This geological study includes sedimentary, igneous, and metamorphic petrology, stratigraphy, structure, and geomorphology. The metasedimentary rocks that comprise most of the quadrangle are impure quartzites, black, gray, or green phyllites and slates, and some impure limestones. [TRUNCATED]

abstract: New quadrangle-scale geologic mapping of the western part of the Date Creek Mountains (DCM) in west-central Arizona has revealed new insights into the geologic units, structures, and geologic history. Three U-Pb dates also provide surprising new information about the age and spatial relationships of the DCM as well as implications for the tectonics of the area. Paleoproterozoic metamorphic rocks in the central part of the DCM are presumably correlative with the Yavapai schist exposed in other parts of the Arizona Transition Zone. A granite formerly assigned to the Paleoproterozoic was subdivided into megacrystic and fine-grained units and hosts a set of previously undescribed subvertical felsic dikes. A new U-Pb date of the fine-grained phase has shown that unit to be Jurassic. The Mesoproterozoic Granite of Joshua Tree Parkway (Bryant, 1995), which also has fine-grained and megacrystic phases, displays a subhorizontal interunit contact suggestive of vertical stacking of individual intrusions. The age of another granitic pluton previously thought to be Laramide has been revised to Jurassic with the new U-Pb dates. Multiple noncontinuous sections of Tertiary volcanic rocks cover parts of the western end of the range with a combined thickness of at least 500 m. Tertiary basin fill abuts the northern and western edges of the range and perched remnants of the fill in the mountains suggest a former thickness of at least 100 m more than today. Quaternary alluvium is present in the drainages and covers the slopes south of the mountains. In addition to the felsic dikes, mafic and pegmatite dikes are also present. Two major structures are exposed in the study area: a roughly north-trending graben at the western end of the range and a probable normal fault which cuts northwest-southeast across the DCM and displays a zone of brittle deformation up to a few hundred meters wide. The orientation of the normal fault mirrors that of other similar faults in the area and is considered to be the result of regional tectonics activity, while the graben may owe its existence to movement on an underlying low-angle detachment fault. / Dissertation/Thesis / M.S. Geological Sciences 2012

<p> The central Cherry Creek Range exposes a nearly intact, 8-km thick crustal section of Precambrian through Eocene rocks in a west-dipping homocline. Similar tilts between Eocene volcanic rocks and underlying Paleozoic carbonates demonstrate that tilting and exhumation largely occurred during post-Eocene extensional faulting, thus allowing for relatively simple paleo-depth determinations of Eocene intrusions and mineral deposits. The study area is cored by the Cherry Creek quartz monzonite pluton (35 km² exposure; ~132 km² coincident magnetic anomaly), which was emplaced into Precambrian and Cambrian meta-sedimentary strata between 37.9&ndash;36.2 Ma and is exposed along the east side of the range. The pluton and overlying Paleozoic strata are cut by abundant 35.9&ndash;35.1 Ma porphyritic silicic dikes. </p><p> A range of polymetallic mineralization styles are hosted by the intrusive rocks along two deeply-penetrating, high-angle faults and their intersections with favorable Paleozoic units. Geochemical, geochronological, petrographic, and field mapping show progression among hydrothermal ore deposits from the mesozonal intrusion-proximal through the epizonal intrusion-distal environments. Data indicate that both the intrusions and hydrothermal deposits at Cherry Creek are exclusively Eocene, and were developed prior to the westward tilt that affects rocks above and below the Eocene unconformity. The deepest-formed and highest-temperature deposits are intrusion-related Sn-W-(Mo) greisen and Au-rich polymetallic vein mineralization that occurred at paleodepths of 7&ndash;8 km and developed during the emplacement of the Cherry Creek pluton based on ¹⁸⁷Re/¹⁸⁷Os and ²³⁸U/²⁰⁶Pb ages. Carbonate replacement deposits containing Ag-Pb-Zn-(W) occurred at intermediate depths of ~4&ndash;5 km during the Eocene, whereas distal-disseminated Au-Ag and Carlin-Type Au deposits (CTDs) formed slightly later than high-temperature deposits in shallower environments, from 1&ndash;3 km below the Eocene unconformity. The close timing and spatial associations suggest a link between all deposits and the development of the Cherry Creek intrusive complex. </p><p> These findings imply that Eocene CTDs relate to large deep-seated plutons and/or batholiths, not to shallow porphyry-type plutons, and that shallow CTDs are potentially zoned with deep Sn-W-Mo greisen and high-temperature Au-rich vein and replacement deposits. Late Eocene magmatic-hydrothermal events at Cherry Creek regionally coincided with a major metallogenic period in the Cordillera that resulted in the formation of economically important CTDs. </p><p>

The Palaeoproterozoic Johan Petersen Intrusive Centre (JPIC) formed as a continental arc at the North Atlantic Craton margin during the formation of the ca. 1.9 Ga Nagssugtoqidian Orogen (NO) in SE Greenland. Magmatic Ni-Cu deposits in the coeval Trans-Hudson and Svecofennian Orogens (THO and SFO) make the NO the primary target for Ni-Cu deposits in Greenland. Using mapping, petrography, geochemistry, and multiple sulphur isotope geochemistry, this thesis deals with the formation of the JPIC and related mineralisation, and compares it with previously discovered Ni-Cu mineralisation in the NO and Trans-Hudson and Svecofennian Orogens. The JPIC formed from an early series of dioritic to granitic magmas intruding into paragneiss under granulite facies conditions. A mafic series of gabbroic rocks intruded into both the paragneiss and the earlier felsic series rocks. Late mafic-ultramafic sheets and magmatic breccias intruded predominantly into the mafic series rocks. Two episodes of intrusion by mafic-ultramafic stringers happened when the felsic and mafic series rocks were semi-solid. Late granite likely formed from back-veining of residual melts. Uplift during orogenesis caused retrograde amphibolite facies metamorphism, and late hydrothermal alteration of both intrusive rocks and their mineralisation took place under temperature conditions corresponding to amphibolite- to mid greenschist facies. The mineralised rocks in the JPIC occur as contact mineralisation between the intrusive rocks and the adjacent paragneiss, as mineralisation in the stringers mingling with the mafic series rocks, and as accumulated sulphide liquids in the later sheets and breccias. In the contact style mineralisation, sulphides are disseminated, network-like or semi- massive and show S isotopic compositions indicating a Palaeoproterozoic sedimentary sulphur source. Ni and Cu contents in the sulphide phase are low. Sulphides in the mineralised stringers and mafic-ultramafic sheets and breccias are disseminated to network-like, and have mantle-like isotopic compositions of sulphur. The ultramafic sheets and breccias have higher Ni-Cu contents and tenors and currently form the primary targets. The JPIC mineralisation is similar to that in the Kotalahti-Vammala belt of the SFO, and although sub-economic at the moment, possible existence of deeper-seated sulphides would give the area an upside potential for more discoveries.

The Motzfeldt alkaline magmatic complex (MAMC) in southern Greenland is an interesting plutonic assemblage that may contain a valuable resource Nb-Ta-Zr-REE. It is a member of the set of alkaline intrusive rocks called the Gardar intrusions which occurred during a period of Proterozoic rifting (1,350–1,140 Ma). These includes also the prospective Ilímaussaq intrusion which is enriched in Rare Earth‐elements. The relationship to this deposit, plus the period of magmatism make the MAMC a potential prospect to be explored. At a regional scale, a geochemical dataset was used to determine the differences between three formations found in the MAMC. The normative mineralogy of the three formations show distinct variation but all three have a constant peralkalinity signature. This indicates that the three formations have a similar source composition and evolution. However, the oldest and middle formations underwent alteration that caused variation in their normative mineralogy. Elevated silica and trace element compositions related to the peralkaline rocks towards the edge of the MAMC indicates that mobilization of volatiles was achieved through the incorporation of country rock. Large scale circulation of fluids formed an ‘outer shell’ enriched in Nb-Ta-Zr-REE and SiO2 particularly during the intrusion of the mid Motzfeldt Sø formation. At a local scale, separate layers of an outcrop were sampled and analyzed to determine compositional variations between them. The samples were composed of syenites, microsyenites and pegmatites. A very late stage volatile rich fluid derived from the degassing of peralkaline microsyenites formed Nb-Zr-Ta-REE rich pegmatites at layer boundaries and caused fracturing at the microsyenite contacts. The host minerals for these elements, found in thin section of the pegmatites, include pyrochlore, zircon, thorite, eudialyte and bastnäsite. The samples have also been compared to other known REE deposits. The pegmatite samples are characterized by a low LREE/HREE ratio and a relatively high TREE. However, the samples are not representative of the deposit as a whole. Further exploration needs to be done to assess the extent and regional continuity of the microsyenite sheets and associated pegmatites to fully appraise economic value.

Betonin kuntotutkimuksia suoritettaessa ohuthietutkimus ja vetolujuuskoeistus ovat yleisesti käytössä olevia tutkimusmenetelmiä. Ohuthietutkimuksella saadaan yksityiskohtaista tietoa muun muassa kovettuneen betonin koostumuksesta, tiiviydestä, kivi- ja sideaineen laadusta, huokosrakenteesta sekä rapautumatilanteesta. Vetolujuuskokeella tutkitaan betonin vetolujuutta, mutta se antaa samalla viitteitä betonin kunnosta ja rapautuneisuudesta, jotka ovat kuntotutkimuksen kannalta merkityksellisiä asioita. Yhdessä käytettynä ja hyvin toteutettuina menetelmät tukevat ja täydentävät toisiaan sekä palvelevat tehokkaasti betonin kuntotutkimuksen tarpeita. Tutkimuksessa vertailtiin kymmeniä betonin ohuthietutkimuksen ja vetolujuuskoeistusten tuloksia. Käytössä olevaan aineistoon kuului näytteitä julkisivuista, silloista ja kuivatelakasta. Tutkimuskohteet sijaitsevat ympäri Suomea. Vertailu tehtiin kuntotutkimuksissa poratuilla näytteillä. Ohuthietutkimuksen ja vetolujuuskoeistuksen tulosten vertailukelpoisuutta selvitettiin toisiaan vastaavista näytteistä saatuja tuloksia vertaamalla. Ohuthietutkimuksella selvitettiin betonin kunto, vauriot ja rapautuneisuus. Näiden voimakkuutta ja esiintymistä verrattiin vetolujuuskoeistuksen tulokseen ja murtumakohtaan. Vetolujuuskoeistuksen numeerisen tuloksen lisäksi huomioitiin kokeessa tehdyt havainnot ja mahdolliset poikkeamat. Tulosten mukaan ohuthietutkimuksessa saadut tiedot ja vetolujuuskoeistuksen tulokset tukevat pääosin toisiaan, etenkin kun betoni on hyväkuntoista ja rapautumatonta, tai kun betonissa esiintyy voimakkaampaa rapautumista. Ohuthietutkimuksen perusteella hyväkuntoisen rapautumattoman betonin vetolujuustulos on pääosassa tapauksista hyvä. Hajontaa menetelmien tulosten välillä esiintyy, kun ohuthietutkimuksessa betonissa on havaittu jonkin asteista rapaumaa. Tämän perusteella vetolujuutta on vaikea arvioida ja tulokset eivät ole usein yhtenäisiä. Vetolujuus ei aina alene rapautuneisuuden arvon kasvaessa. Hajontaa ohuthietutkimuksen ja vetolujuuskoeistuksen tuloksiin aiheuttaa myös tiettyjen vauriomekanismien esiintyminen. Alkalikiviainesreaktion takia vetolujuus voi olla heikko, vaikka ohuthieen perusteella betonin on arvioitu olevan hyväkuntoista. Tämä johtuu ainakin osin siitä, ettei alkalikiviainesreaktio epäsäännöllisen esiintymisensä vuoksi aina näy ohuthieen kattavalla alalla, mutta se esiintyy kuitenkin vetolujuuskappaleessa. Tulosten vertailukelpoisuuden parantamiseksi ohuthieraportissa rapautuneisuutta arvioiva numeerinen arvo ja vetolujuuskokeen tulos tulisi liittää samaan taulukkoon. Lisäksi siihen tulisi sanallinen arvio betonin kunnosta. Nykyisin käytössä oleva viisiportainen rapautuneisuusasteikko tulisi muuttaa suppeammaksi kolme- tai neljäportaiseksi, jolloin se olisi selkeämpi ja vertailukelpoisempi vetolujuustulosten kanssa. Ohuthietutkimuksen kehittämiseksi tulisi kiinnittää huomiota siihen, mistä kohtaa näytekappaletta ohuthie valmistetaan. Tarkoituksenmukaisen informaation saamiseksi ohuthiettä ei tule aina valmistaa heti pinnasta alkaen. Huomioon tulee ottaa betoninäytteessä silmämääräisellä tarkastelulla havaittavat vauriot ja tutkimuksen tarkoitus. Mikäli halutaan selvittää nimenomaan vauriomekanismia ja rapautuneisuutta, voidaan ohuthie tehdä silminnähden rapautuneesta osasta. Kuntotutkimuksen kannalta merkittävä tieto kuitenkin usein on syvyys, jossa vauriot loppuvat ja hyväkuntoinen betoni alkaa.

Tässä tutkimuksessa on vertailtu kahden sotkamolaisen järven, Vääränlammen ja Luotosen, pohjasedimenttien alkuainekoostumusta ja piilevälajistoa. Vääränlampi sijaitsee mustaliuskealueella ja Luotonen granitoidialueella. Mustaliuskeet ovat mustia metasedimenttikivilajeja, jotka sisältävät grafiittia ja sulfidimineraaleja sekä usein poikkeavan suuria määriä tiettyjä metalleja. Sulfidimineraalit rapautuvat helposti ja muodostavat rikkihappoa ollessaan kosketuksissa ilman hapen ja veden kanssa. Hapan vesi liuottaa tehokkaasti metalleja, jolloin niitä kulkeutuu pohjamaahan. Maaperässä olevat metallit mobilisoituvat, kun maa muokkautuu esimerkiksi metsänhoitotoimenpiteiden yhteydessä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, näkyykö sedimentissä ympäröivän kallioperän ja/tai alueella tehtyjen metsänhoitotoimenpiteiden vaikutus. Kummankin järven pohjasedimentin ylimmästä 20 cm:stä määritettiin kemiallinen koostumus ja radioaktiivisen cesium-137:n aktiivisuus sekä laskettiin piilevät. Kemiallisten analyysien perusteella voitiin tunnistaa kaksi vaihetta, jolloin Vääränlampeen oli tullut suuria määriä liuenneita metalleja. Alemman, 9–11 cm:n syvyydellä sijaitsevan anomalian muodostavat Sotkamon alueen mustaliuskeissa suurina pitoisuuksina esiintyvät metallit. Erityisesti kadmiumin, koboltin, nikkelin ja sinkin pitoisuudet olivat korkeita. Ylempi, 3–4 cm:n syvyydellä oleva anomalia koostuu silikaattimineraaleihin liittyvistä metalleista. Metallianomalioita ei saatu sidottua aikaan, sillä ajoittamiseen käytetyt cesium-137 -ajoitus ja kokonaislyijypitoisuus antoivat keskenään osittain ristiriitaisia tuloksia. Metallianomalioiden kerrostumisten välisenä aikana järvivesi pysyi hieman happamampana kuin ennen korkeita metallipitoisuuksia sisältävien sedimenttien kerrostumista ja sen jälkeen. Havaittujen muutosten tulkittiin olevan seurausta metsänhoitotoimenpiteistä, sillä alueella ei ole tapahtunut muita tiedossa olevia muutoksia maankäytössä. Alemman metallianomalian tulkittiin olevan seurausta ojituksesta, mutta ylemmän anomalian syytä ei pystytty arvioimaan. Luotosessa lähes kaikkien metallien pitoisuudet kohosivat sedimenttisarjan pintaa kohti, minkä todennäköisin aiheuttaja on metsänhoitotoimenpiteet. Kummankaan järven piilevälajistossa ei havaittu juurikaan muutoksia, jotka olisi voitu yhdistää kasvaneisiin metallipitoisuuksiin. Vääränlammen ja Luotosen piilevälajistot muistuttivat suurelta osin toisiaan, vaikka sedimenttien metallipitoisuuksissa olikin eroja. Piilevien lajikirjo oli molemmissa järvissä erittäin laaja, eikä selkeitä valtalajeja ollut. Suurin järvien välinen ero on metallianomalioiden esiintyminen vain Vääränlammessa, mikä kertoo selkeästi mustaliuskeiden vaikutuksesta valumavesiin ja pohjasedimenttiin. Vääränlampi on myös ollut koko tutkitun kerrostumishistorian ajan ravinteikkaampi ja vähähappisempi kuin Luotonen.

Kondriitit ovat yleisin meteoriittityyppi, joiden nimi tulee niissä olevista jyvämäistä sulkeumista, kondreista. Kondriittien pääkomponentit ovat kondrit, perusmassa, metalli- ja sulfidirakeet ja refraktoriset sulkeumat. Kondrien reunat ympäröivät useimpia kondreja. Niitä on kahta päätyyppiä: hieno- ja karkearakeisia. Kondrit ja refraktoriset sulkeumat ovat Aurinkokunnan vanhinta kiinteää ainesta. Allenden CV3-kondriitin iäksi saatiin Pb-ajoituksella 4566,6 +/- 1,0 miljoonaa vuotta. Kondriittiluokat ovat hiili C-, tavalliset- ja enstatiitti (E)-kondriitit. Rumuruti (R)- ja Kakangari (K)-kondriitit ovat molemmat omat ryhmänsä. Lisäksi on olemassa ns. ryhmittelemättömiä kondriitteja. Kondriitit jaotellaan petrografisiin tyyppeihin 1–6. Esimerkiksi L6 on tavallinen L-kondriitti, jonka petrologinen tyyppi on 6. Kondriittien alkuainekoostumukset ovat samat kuin Auringolla volatiileimpia alkuaineita (H, C, N, O) sekä Li:tä ja B:a lukuunottamatta. Oliviini, pyrokseeni ja plagioklaasi ovat tavallisten sekä hiili- ja Rumuruti-kondriittien päämineraaleja. Niiden tärkeimmät opaakit mineraalit ovat kamasiitti, kromiitti ja troiliitti. Enstatiittikondriittien päämineraaleihin kuuluvat esim. enstatiitti, plagioklaasi, SiO₂ ja kamasiitti. Kondriittien metalli- ja sulfidifaasi koostuu pääosin kamasiitista, taeniitista ja troiliitista. Kondriiteista on löytynyt uusia mineraaleja ja kidemuotoja, kuten Khatyrkan CV3-kondriitin kvasikiteet ja Suizhoun L6-kondriitin xieiitti. Kondriiteissa on myös tähtienvälistä ainesta, esimerkiksi nanotimantteja. Kondriittien primitiivinen luonne kertoo niiden emokappaleiden välttyneen laajamittaiselta geologiselta muuttumiselta, ja kondriitit ovat todennäköisesti peräisin asteroideista ja komeetoista. Kaikkien tähän mennessä selvitettyjen kondriittien putoamista edeltävien kiertoratojen aphelit ovat Marsin ja Jupiterin välisellä pääasteroidivyöhykkeellä. Tämä viittaa siihen, että kondriitit olisivat lähtöisin sieltä. Eri meteoriittityyppien laboratoriospektrien ja tiettyjen asteroidien heijastusspektrien välillä on havaittu yhtäläisyyksiä. Esimerkiksi asteroidi 2007PA8:n pinnan koostumuksen on havaittu vastaavan H-kondriittien koostumusta ja Itokawa-asteroidin pinnan koostumus on samanlainen kuin Bjurbölen L/LL4-kondriitilla. Suomesta on tähän mennessä löytynyt 14 meteoriittia, joista 10 on kondriitteja. Gradussa niistä on tutkittu Bjurbölen L/LL4-, Mikkelin (St. Michel) ja Valkealan L6- sekä Hvittiksen EL6-kondriitteja. Jokaisen kappaleesta tehtiin ohuthie, joita tutkittiin polarisaatiomikroskoopilla ja EPMA- ja FESEM-menetelmillä. Tavoitteena on selvittää kondriittien petrologiaa, mineraalikoostumusta ja syntyä. Bjurbölessä (H32) kondrit ovat selvästi erottuvia ja perusmassa on erittäin hienorakeista. Perusmassan seassa on opakkia Fe-Ni-metallia ja troiliittia. Mikkelissä (H35) kondrit erottuvat heikosti ja tekstuuri on vahvasti breksioitunut ja massamainen, näytteessä on suuria breksiahalkeamia. Näyte koostuu hienojakoisesta oliviini-ortopyrokseenimassasta, minkä joukossa on opaakkia Fe-Ni-metallia. Valkealan (H34) näyte on vahvasti rapautunut ja sillä on ruosteinen yleissävy. Myös suuria reksiahalkeamia, vaikkakin vähemmän kuin Mikkelissä. Joitain kondreja erottuu selvästi. Hvittiksessä (H33) kondreja ei näy, ja tekstuuri on uudelleenkiteytynyt. Kivessä on runsaasti metallipirotetta. Oliviinin Fo-pitoisuudet ovat H32-näytteessä 74,8–75,5 % ja H35-näytteessä 75,9– 77,5 %. H35-näytteessä EPMA:lla määritetyt kamasiitin Fe-pitoisuudet ovat 91,63 ja 93,12 % sekä Ni-pitoisuudet 6,28 ja 6,78 %. EPMA-mittauksilla mitatut H35-näytteen taeniitin Fe-pitoisuudet ovat 70,90 ja 65,60 %, Ni-pitoisuudet puolestaan ovat 28,85 ja 33,74 %. EPMA-mittauksilla määritetty H33-näytteen kamasiitin Fe-pitoisuus on 91,5–93,0 % ja Ni-pitoisuus 5,4–7,5 %. H33-näytteessä ortopyrokseenin MgO-pitoisuus on 39,5–40,2 %.

<p> This study assessed the geologic setting of the Soda Lake geothermal field, which lies in the southern part of the Carson Sink basin of northwestern Nevada within the Basin and Range of the western USA. The Basin and Range is a world-class geothermal province with significant untapped potential, particularly in blind (no surface hot springs or steam vents) geothermal systems. Blind systems probably comprise the majority of geothermal resources in the region, with many lying buried under thick accumulations of sediments in the broad basins that make up >50% of the province. Locating fault-hosted blind geothermal systems in these basins is challenging, and identifying the most prospective parts of these systems is even more demanding. The Soda Lake geothermal field is one of the more deeply buried known systems in this region. This study was undertaken to elucidate the stratigraphic and structural framework of the Soda Lake field, and to determine the probable controls on fluid flow in the production areas. Due to the depth of basin-fill sediments at the Soda Lake field, the structural setting and specific controls on fluid flow are not discernable at the surface. However, the Soda Lake geothermal field has produced electricity for over 30 years, and a wealth of subsurface data has been acquired since the field was first targeted for geothermal exploration in 1972-73. The abundant well data and geophysical surveys in particular provided a foundation for investigation of the geologic setting of the field.</p><p> This study was divided into three major parts. In the initial part of the study, a stratigraphic framework was developed for the Soda Lake area from analysis of cuttings, borehole geophysical logs, and radiometric dates of key igneous units. It was validated against exposed stratigraphic sections in the surrounding ranges and interpreted basin-fill sections derived from wells across the Carson Sink basin. Pursuant to this in the second part of the study, a comprehensive 3D geologic model of the Soda Lake field was construct from three inputs: 1) the new stratigraphic framework model, 2) bedding attitude estimates from seismic reflection surveys and borehole logs, and 3) a fault framework derived from both well data and geophysical surveys. The Soda Lake fault framework had been modeled from seismic reflection and borehole data in previous studies. In this study, one of the seismic fault pick sets was enhanced along strike and extended to >2 km depth using well data and forward modeled gravity. This enhanced fault framework served as the initial input to the Soda Lake geologic model. A &lsquo;horizon model&rsquo; based on stratigraphic well intercepts and attitude data was then built around the fault framework to generate a 3D geologic block model for the Soda Lake field. In the final phase of this study, the Soda Lake temperature anomaly was modeled in a series of cross-sections extracted from the geologic model. The temperature anomaly was interpreted in context with the geologic model and production data in order to identify the main upwelling and outflow conduits. Key controls on fluid upwelling and probable fluid flow pathways were catalogued based on the spatial relationship between the temperature anomaly and the geologic model of the field area.</p><p> There are three major stratigraphic divisions at the Soda Lake geothermal field. The field is situated in and beneath &sim;900-1100 m of unconsolidated basin-fill sediments. The basin-fill section is divided into an upper 300-500 m thick, relatively coarse-grained, quartzo-feldspathic unit, and a lower &sim;150-300 m thick mud-rich unit. The unconsolidated basin fill is interrupted by a 5.1 Ma trachyandesite body that is up to &sim;750 m thick in the central part of the Soda Lake well field. The body consists of a buried vent edifice near one of the main production wells, 50-90 m thick outflow aprons, and a conical root on the west side of the well field that can be traced to the Miocene bedrock contact. About 1 km of Miocene bedrock underlies the basin-fill section. The Miocene bedrock section is dominated by mafic lavas, interbedded with lesser tuff, clastic sedimentary rocks, and minor limestone. No early Miocene or Oligocene strata have been found at the Soda Lake field area. The middle to late Miocene section overlies Triassic-Jurassic metamorphic basement and Jurassic-Cretaceous granite. (Abstract shortened by ProQuest.) </p><p>

This Master of Science project is supervised by Keliber Oy in co-operating with University of Oulu. Lithium rich spodumene pegmatite deposits of Keliber Oy locate in Central Ostrobothnia, Finland. Studied deposits locate in the municipalities of Kaustinen and Kokkola. The study was focusing on mechanical separation of ore and waste rock and spatial modelling of sorting properties of the ore. The aim of the study was a development of index, that is suitable for spodumene pegmatite ores. The index is a spatial estimation of waste rock dilution within the deposit and it is defined during drill core logging. The index is describing the need and benefits for preconcentration of ore and can be used in mine planning and resource modelling. In Kaustinen region, high contrast difference between light coloured spodumene pegmatite ore and dark coloured country rocks is making optical separation methods possible to use in preconcentration. Another aim of the study was to found methods to separate spodumene pegmatite and barren pegmatite, similar in colours, by sensor-based sorting. The index was defined for one spodumene pegmatite dike of the Rapasaari deposit. The index was represented as percentages of ore from drill core interval and was defined during drill core relogging. There was made block models for black country rocks and barren pegmatite from data of relogged drill cores. Block models included the sorting index. Bench-scale sorting test was done for separation of spodumene pegmatite and barren pegmatite. Also, separation potential of sensor systems for ore and country rock was verified. The used samples were from the Syväjärvi and the Länttä deposits and they included spodumene pegmatite pieces with different grades, quartz-albite-muscovite pegmatite pieces, potassium feldspar pieces, and country rock pieces. Hyperspectral imaging test was done to the selected drill cores of the Rapasaari deposit. Hyperspectral study was done for study of mineralogy and features of spodumene pegmatites. According to the sorting index, the determined amount of waste rock within the ore dike was 15 weight percent and amount of barren pegmatite was 14 weight percent. Average lithium oxide grade of studied ore intercepts was 1.16%. In block modelling, the amount of black waste rock was 12.2 wt.% and the amount of barren pegmatite was 13.9 wt.%. The index is suitable for all ores, where ore and waste rock can be positively identified during drill core logging and sorting. In bench-scale sorting test, it was found that all sensor systems are capable to separate pegmatites and country rock. The LASER sensor system was the only one, that could positively identify differences between spodumene pegmatite and barren pegmatite. However, the LASER sensor accepted 88% of ore samples to the product (i.e. preconcentrate) but rejected 12% of the ore samples as reject (i.e. waste). / Opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä Keliber Oy:n ja Oulun yliopiston kanssa. Työssä tutkittiin Keliber Oy:n Keski-Pohjanmaalla, Kaustisen ja Kokkolan kuntien alueella sijaitsevien litiumrikkaiden spodumeenipegmatiittien malmin ja sivukiven erottelua ja mallintamista. Työn tavoitteena oli luoda spodumeenipegmatiittimalmeille soveltuva indeksi, jonka avulla voidaan kuvata tarkasti malmin ja sivukiven määrää malmiesiintymässä alueellisesti. Indeksillä voidaan arvioida malmin esirikastamisen tarvetta ja sen tuomia hyötyjä. Se voidaan ottaa avuksi kaivos- ja louhintasuunnitteluun sekä malmiesiintymän mallintamiseen. Kaustisen alueen spodumeenipegmatiittien ja sivukivien väriero mahdollistaa sensoripohjaisten menetelmien käyttämisen esirikastusvaiheessa malmin ja sivukiven erottelussa. Lisäksi työssä tutkittiin mahdollisuutta erottaa litiumpitoinen spodumeenipegmatiitti litiumköyhästä pegmatiitista optisia menetelmiä käyttäen. Työssä määritettiin Rapasaaren spodumeenipegmatiittiesiintymän yhdelle malmijuonelle indeksi, joka kuvaa malmin ja sivukiven lajittelun tarvetta sekä sen tuomaa hyötyä. Indeksi esitettiin prosenttiosuuksina kairasydänmittaväleistä kairasydänten uudelleen raportoinnissa. Kairasydänraportoinnista saadusta tiedosta tehtiin blokkimallit, jossa kokeiltiin indeksin toimivuutta. Laboratoriomittakaavainen tutkimus sensoripohjaisen erottelun toimivuudesta malmin ja sivukiven erottelussa tehtiin Syväjärven ja Läntän spodumeenipegmatiitti- ja sivukivinäytteille. Tutkimuksessa pyrittiin erottamaan myös spodumeenipegmatiitti litiumköyhästä pegmatiitista. Näytteet sisälsivät eri pitoisuuden omaavia spodumeenipegmatiitti- ja kvartsi-albiitti-muskoviittipegmatiittikappaleita, kalimaasälpäkappaleita sekä sivukivikappaleita. Käytetyt sensorit olivat COLOR, NIR, XRT ja LASER. Hyperspektritutkimus tehtiin valituille Rapasaaren esiintymän kairasydämille. Hyperspektritutkimuksella pyrittiin selvittämään spodumeenipegmatiittien mineralogiaa sekä piirteitä, joilla se voidaan optisesti erottaa litiumköyhästä pegmatiitista. Indeksiin perustuen Rapasaaren spodumeenipegmatiittijuonen laskettiin sisältävän 15 prosenttia tummaa sivukiveä ja 14 prosenttia litiumköyhää pegmatiittia. Malmilävistyksien keskiarvoiseksi litiumoksidipitoisuudeksi saatiin 1,16 %. Blokkimallinnuksessa saatu tumman sivukiven määrä oli 12,2 %. Litiumköyhän pegmatiitin määrä oli 13,9 %. Kehitetty indeksi toimii myös muiden malmien yhteydessä. Indeksiä voidaan soveltaa, kun malmi ja sivukivi ovat erotettavissa kairasydänraportointia tehdessä. Sensoripohjaisen lajittelun todettiin erottelevan vaalea malmi ja tumma sivukivi 100 prosentin todennäköisyydellä kaikkia sensoreita käyttäen. LASER oli ainoa sensori, joka havaitsi eroja spodumeenipegmatiitin ja litiumköyhän pegmatiitin välillä. LASER-sensori hyväksyi 88% malmiksi luokitelluista kappaleista tuotteeksi, mutta hylkäsi 12 % malmikappaleista jätteeksi.