The objective of this Master’s project was to produce a statistical dataset on orogenic gold, magmatic nickel-copper sulfide and volcanogenic massive sulfide copper-zinc exploration performed in Finnish Central Lapland over the past 20 years and to produce a time series of areas covered by Au, Ni, Cu and Zn exploration tenements. Secondly, the aim was also to give an overview on the mining history and to create a raster intensity map of already found ore in the study area and to spatially compare this to pre-existing mineral potential maps. The study area in question is defined by the GovAda project and a considerable part of its bedrock is composed of volcanic and sedimentary rocks belonging to the Central Lapland greenstone belt. This work is mainly based on a database of exploration tenements of Finland obtained from the Finnish Safety and Chemical Agency, the Fennoscandian Ore Deposit Database, and information on historic and current mine areas and their production. The preliminary data manipulation was primarily conducted using ArcGIS in conjunction with MS Excel, and resulted in total of 1938 claims to work with. The results show that the exploration ‘boom’ in the study area has been ongoing since 2003 and that the metal prices and the amount of investment can be used as a reliable predictor of change in areas of active exploration tenements mainly for orogenic gold. In the case of magmatic Ni-Cu, the independent variables are more unstable and therefore are not as reliable. For the VMS type, it was impossible to produce a time series and calculate correlations due to the fact that there have only been 3 exploration tenements granted towards VMS exploration during the time period of interest. Based on spatial comparison of the raster intensity maps, locations of exploration tenements and mineral potential maps, the already known deposits are all located mainly in areas of high mineral potential and it would seem that most of mineral exploration has been also carried out in these high prospectivity areas. Out of the 19 known deposits in the study area, only two have been discovered since 1995. There are two mines currently in operation and mining volumes have been rising every year since 2012 and are expected to rise even more in the future. Also, the future for mineral exploration looks brighter as the investments and drilling activities have recently shown signs of recovery.

This thesis focuses on the magnetite composition of the Mustavaara V-Fe-Ti deposit located in the Porttivaava block of the Koillismaa layered intrusion in the Taivalkoski area, north-eastern Finland. The main purpose was to describe the lithology of a drill core crossing the ore-bearing magnetite gabbro unit and its hanging wall and foot wall rocks and to document the distribution of vanadium in magnetite. The study material consisted of twenty polished thin sections and whole-rock ICP-OES analyses and DDT test results provided by Mustavaaran Kaivos Oy. The thin sections were used in microprobe studies of the magnetite composition. The Mustavaara V-Fe-Ti ore is hosted by the 2440 Ma Koillismaa layered intrusion complex, which intruded in the contact zone of the overlying volcanic rocks and the Archean gneiss complex, forming a sheet-like body. The magmatic body was tectonically dismembered into several blocks after its formation. The ore-hosting magnetite gabbro is located in the upper portions of the intrusion’s stratigraphical column, reaching 100–200 m in thickness and 19 km in lateral extent in the Porttivaara block of the intrusion. The ore unit is divided into four main units on the basis of the magnetite abundance: Disseminated rock, Ore Upper, Middle and Lower layers. The layers differ from each others on the basis of the modal abundance and V₂O₃ content of magnetite. The Upper and Lower layers are richest in V₂O₃. The middle layer is the thickest layer but lowest in vanadium. Indexes of differentiation, such as An% in plagioclase and variation of Ti and V contents as a function of depth, indicate that the magnetite gabbro did not crystallize from a single magma pulse, as the magma evolution shows multiple reversals. Magnetite occurs as euhedral grains in the dissemination and becomes subhedral with increasing abundance. Magnetite has been silicified near rock fractures, which bears only small significance on a larger scale. The only significant silicification is present in the Ore Lower layer where the ore unit is divided by a thin, intensely silicified gabbro. The microprobe analyses of this study show that the magnetite V₂O₃ content ranges from 1.0 to 1.8 wt%, is broadly homogeneous and as such renders magnetite ideal for beneficiation.

Tutkielman tutkimuskohteena oli Keski-Suomen granitoidikompleksiin kuuluva Hiekkapohjan alue. Tarkoituksena oli kuvata malmimineraaleja sisältävien lohkareiden ja kalliopaljastumien kemiallinen koostumus, malmimineralogia sekä erityisesti hopean esiintyminen. Työssä pyrittiin selvittämään, ovatko lohkareet peräisin alueen paljastumista, ovatko ne peräisin samalta alueelta kuin muut alueen lohkareet ja ottaa kantaa mahdolliseen malminmuodostusprosessin luonteeseen. Lisäksi vertaillaan Hiekkapohjan aluetta hyvin tunnettuihin porfyyrityypin malmeihin. Hiekkapohjan alueella, noin 10 km Jyväskylästä pohjoiseen, on muutamia kooltaan pieniä mineralisaatioita ja useita mineralisoituneita lohkareita. Tärkein mineralisoitunut kohde on Riuttamäen esiintymä, jossa taloudellisten alkuaineiden keskiarvopitoisuudet ovat seuraavat: Cu 0,7 p.-%, Zn 230 ppm ja Ag 17 ppm. Alueelta löytyvien lohkareiden ja paljastumien kivilajisto on granitoidivaltaista sekä muuttunutta. Kemialliseen koostumukseen perustuvat muuttumisindeksit vaihtelevat muuttumattomasta voimakkaasti muuttuneeseen. Hiekkapohjan graniitti-intruusio on hyvin muuttunut ollen näin suotuisa ympäristö mineralisaatioprosessille. Mikroskoopilla ja mikroanalysaattoreilla tehdyissä tutkimuksissa näytteiden yleisimmäksi malmimineraaliksi havaittiin kuparikiisu. Muita päämalmimineraaleja ovat rikkikiisu, magneettikiisu, sinkkivälke ja arseenikiisu. Näytteissä on oksidimineraaleja, joista magnetiitti esiintyy osassa näytteitä päämalmimineraalina ja niistä löytyy myös sulfosuoloja, kuten gustaviittia, stefaniittia, volynskiittia ja matildiittia, jotka ovat tyypillisiä mineraaleja porfyyrisille Cu-, Cu-Mo-, Cu-Mo-Au- ja Sn-Ag-esiintymille. Osassa näytteistä on merkkejä kahdesta hydrotermisestä fluidipulssista, josta nuoremmassa on korkeampi lämpötila. Alueella on mahdollisesti toiminut monivaiheinen hydroterminen mineralisaatioprosessi, joka todennäköisesti liittyy samaan prosessiin kuin alueella sijaitsevan aeromagneettisen minimin synty. Tämä prosessi on mahdollisesti geneettisesti yhteydessä alueen nuorimpiin granitoidisiin intruusioihin. Porfyyrimalmityyppiä tukevia piirteitä Hiekkapohjan näytteiden malmiviitteissä on muuttuminen, malmimineralogia ja granitoidit isäntäkivenä. Pääasiassa lohkareista koostuvan aineiston vajavaisuuden takia ei voida kuitenkaan tehdä vakuuttavia päätelmiä alueella toimineesta mineralisaatioprosessista.

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan Ilomantsin Koidanvaaran mafisen intruusion mineralogiaa, rakennetta, geokemiaa ja sen syntyyn vaikuttaneita petrogeneettisiä prosesseja. Lisäksi osana tutkimusta arvioidaan lyhyesti Koidanvaaran intruusion teollista potentiaalia. Tutkimuksen aineistona oli 56 kallioperähavaintoa, 414 metriä kairasydänaineistoa, 45 ohuthiettä, 106 mikroanalyysiä ja 5 kokokivianalyysiä. Menetelminä käytettiin kenttähavaintoja, ohuthietutkimuksia, mikroanalyysejä mineraaleista ja kokokivianalyysejä kivistä. Lisäksi osana tutkimusaineistoa oli GTK:lta saatu U-Pb-ikämääritys intruusion zirkonista ja aeromagneettinen matalalentokartta tutkimusalueelta. Koidanvaaran mafinen intruusio sijaitsee Ilomantsin kunnan koillisosassa Suomen ja Venäjän välisen valtakunnanrajan tuntumassa. Se on intrudoitunut Ilomantsin arkeeisen pohjakompleksin granitoideihin. Magneettisella matalalentokartalla intruusio erottuu positiivisena anomaliana. Tutkimusalueella intruusion pituus on 10 km, leveys 0.5–1.5 km ja pinta-ala maanpintaleikkauksessa n. 9 km². Intruusio jatkuu valtakunnanrajan yli ja on seurattavissa aeromagneettisella kartalla 50 km:n matkalla NW-suuntaisena, lineaarisena anomaliana, jolla on en echelon -rakenne. Suomen puolella sijaitseva osa edustaa siten vain pientä osaa suuremmasta intruusiosta. Maastohavaintojen ja ohuthietutkimuksen perusteella intruusio koostuu afyyrisestä diabaasista, jolla on kerroksellinen rakenne. Kerroksellisuus on subhorisontaalista, ja sitä muodostavat massiiviset, raekooltaan ja tekstuureiltaan erotettavat kerrosyksiköt. Kontakti sivukiveen ei ole paljastunut, mutta juoni on reunavyöhykkeiltään hienorakeinen ja siinä on intergranulaarinen tekstuuri. Diabaasin raekoko kasvaa suhteellisen tasaisesti kontaktista juonen ytimeen päin. Juonen keskiosissa diabaasi on pieni-keskirakeista ja sisältää liistakkeista plagioklaasia ja pyrokseenia, jotka ovat suuntautuneita magmaattisen laminaation tasoon. Juonen ytimessä tekstuuri muuttuu keski-karkearakeiseksi, subofiittiseksi tai ofiittiseksi. Paikoin homogeenisten kerrosten sisäosissa esiintyy ohuita mafisista silikaateista koostuvia kerrosraitoja, diabaasiautoliittejä ja karkeita, gabromaisia erkaumia. Mikroanalyysien perusteella diabaasi koostuu primääristi plagioklaasista (oligoklaasi-labradoriitti), klinopyrokseenista (augiitti-pigeoniitti), Fe-Ti-oksideista (magnetiitti + ilmeniitti) ja granofyyrisestä kvartsin ja kalimaasälvän massasta. Lisäksi kivissä on vaihtelevasti subsolidusreaktioissa kehittynyttä amfibolia ja fayaliittia. Magmaattisen kiteytymisen jälkeen diabaasi on metamorfoitunut amfiboliittifasieksen olosuhteissa, todennäköisesti Svekofennisen orogenian aikana. Hydroterminen metamorfoosi ei ole vaikuttanut diabaasissa läpikotaisesti vaan muuttuneet osat esiintyvät terävästi rajautuneina vyöhykkeinä diabaasin heikkousrakenteissa. Deformaation merkkejä on tavallisesti vähän. Diabaasilla on subalkalinen, Fe-tholeiittinen koostumus ja korkeat LILE-, LREE-, HFSE-, TiO₂- (ka. 2.7 p.-%) ja Fe₂O₃tot-pitoisuudet (ka. 18 p.-%) ja La/LuN-suhde (2.7). Lisäksi diabaasia karakterisoivat erittäin pieni Mg-luku (26–36) sekä alhaiset Cr- ja Ni-pitoisuudet, joiden perusteella diabaasimagma on ollut pitkälle differentoitunut ennen intrudoitumista. Tektonisissa luokitteludiagrammeissa diabaasilla on vallitsevasti laattojen sisäisille basalteille tyypillinen geokemiallinen luonne. Lisäksi Koidanvaaran diabaasi jakaa mantereisille laakiobasalteille ja mafisille juoniparveille tyypillisiä geokemiallisia piirteitä. Negatiiviset Nb-Ta-anomaliat primitiiviseen vaippaan normalisoidussa spidergrammissa ja LREE-LILE-rikastuminen viittaavat diabaasimagman kontaminoituneen merkittävästi mantereisen kuoren aineksilla, joko magman kohotessa yläkuoreen tai läpikäydessä fraktioivaa kiteytymistä kuoreen kohonneissa magmasäiliöissä ennen magman intrudoitumista. Vaihtoehtoisesti Koidanvaaran diabaasia karakterisoiva geokemia voi olla kehittynyt arkeeisissa subduktioprosesseissa rikastuneen vaipan lähteen sulamisessa. Koidanvaaran intruusion ikä, 1973 ± 13 miljoonaa vuotta, liittää sen geneettisesti Fennoskandian kilvellä esiintyvään, ~1.98 miljardin vuoden ikäiseen, NW-suuntaiseen mafiseen juoniparveen. Siihen kuuluvia juonia on tunnistettu aikaisemmin Kuhmon arkeeiselta lohkolta ja Pohjois-Karjalan liuskejaksolta. Juoniparven synty liittyy arkeeisen kuoren repeytymiseen ja ekstensioon paleoproterotsooisella aikakaudella. Koidanvaaran diabaasilla on merkittävää teollista potentiaalia luonnonkiviteollisuuden raaka-aineena. Koidanvaaran alueen diabaasi-intruusion kivistä tekee taloudellisesti arvokkaita luonnonkiviä diabaasin syvän musta väri ja tuotantoteknisesti merkittävä eheys.

In the 1970’s and 1980’s, a series of sandstone eratics were collected from the Raahe area and analyzed using XRF. The results suggest that these samples are highly enriched in Cu, Zn, and Pb. The aim of this study is to make observations on these samples in order to place the samples in a regional geological context. The petrographic analysis in this study shows galena, sphalerite, marcasite, chalchopyrite, and pyrite as the ore-bearing minerals located as pore infilling along with calcite and quartz. No metamorphism is evident in samples in either grain deformation or mineralogic changes which contrasts with the amphibolite facies metamorphism in the underlying Svecofennian bedrock. The observations from grain shapes favor a shallow marine depositional environment where the detrital grains likely get those well-rounded shapes. Fine-scale laminations in sediments can further support a marine conditions. Electron microprobe analyses (EPMA) conducted on samples provided the quantitative data showing the chemistry of the ore minerals. Data collected show low Fe in sphalerite and low concentrations of harmful trace elements, such as Cd and As. Indium was also measured for its potential economic interests however contents proved low. The lead isotope data provided by Pyhäsalmi Mine Oy show very radiogenic Pb isotope compositions, with 206 Pb/ 204 Pb ratios falling in the range of 20.55−21.06 and 207 Pb/ 204 Pb in the range of 15.90−15.94. These compositions are similar those measured for the Laisvall Pb-Zn deposit in the Swedish Caledonides, being consistent with a similar Ordovician age of ore formation. In contrast, sulfur isotope analyses of pyrite yielded mostly negative δ 34 S values from -15.6‰to -7.6‰and only one positive value (+6.7‰), which are distinctly different from the generally heavy sulfur isotope compositions (ave. +24‰) reported for the Laisvall deposit or other Laisvall-type mineralization in Sweden. The conclusion based on the mineral assemblages is that the samples are Mississippi Valley Type (MVT) style mineralized. Although the samples show MVT type mineralization they are not easily fit into a regional perspective. Local mineralizations near Raahe in the Pyhäsalmi area are well documented however the closest MVT type mineralizations are located 400 km west of the discovery site in Laisvall. The lack of previously discovered MVT type mineralizations causes debate on the understanding of the late regional hydrothermal activity. The samples may be from the Hailuoto Formation under the Bothnia Bay or younger Paleozoic sedimentary rocks correlative with those occurring further south in the Bothnian Sea.

Tässä pro gradu -tutkielmassa perehdytään Rovaniemen Permantokosken alueen maaperän kehitykseen. Tutkimusalue sijaitsee muinaisen kylmäpohjaisen jäätikön keskusalueella, mikä selittää alueella esiintyvät suhteelliset paksut ja hyvin säilyneet maaperäkerrostumat. Tutkimuksissa tarkastellaan Sonic drilling -kairausmenetelmällä otettua jatkuvaa sedimenttisarjaa lito- ja biostratigrafisin tutkimusmenetelmin. Lisäksi näytteen geokemiallista koostumusta tutkitaan kannettavalla XRF-analysaattorilla. Tutkimuksessa tehtyjen havaintojen sekä saatujen tutkimustulosten perusteella pyritään selvittämään näytesarjan synnyn aikaista kerrostumisprosessia sekä kerrostumisen aikana vallinneita ympäristöolosuhteita. Tutkimustuloksia verrataan muualta Pohjois-Suomesta tutkittuihin ja ajoitettuihin kerrossarjoihin, jonka perusteella pyritään tekemään havaintoja aikakauteen, jolloin sedimentit ovat kerrostuneet. Permantokoskelta kairattu 13 m pitkä jatkuva sedimenttisarja koostuu litofasies-analyysin perusteella viidestä eri yksiköstä: kallion pinnan päällä esiintyvästä rapakalliosta, vanhempaa glasiaaliaikaa edustavasta moreenipatjasta, sitä peittävästä hienoaineksesta koostuvasta lajittuneesta kerrostumasta sekä kahdesta päällimmäisestä moreeniyksiköstä jotka edustavat viimeisimmän glasiaaliajan kerrostumia. Lajittuneen kerrostuman mikrofossiilitutkimusten perusteella kerrostumisen aikana on vallinnut suhteellisen viileä ilmasto, jonka kasvillisuus on ollut koivuvaltainen. Hyvän lito- ja biostratigrafisen korreloinnin perusteella muihin Pohjois-Suomessa tehtyihin tutkimuksiin sedimenttinäytteessä esiintyvä hienoaineskerrostuma on todennäköisesti kerrostunut Keski-Veikselin lämpökauden (MIS 3) aikana. Näin ollen alempi moreeniyksikkö on syntynyt tätä edeltävän glasiaaliajan aikana ja päällimmäinen moreeniyksikkö on puolestaan syntynyt viimeisimmän jäätiköitymisvaiheen, Myöhäis-Veikselin, aikana. / The aim of this Master’s thesis is to focus on soil development of the Permantokoski area in southern Lapland. The study area is located in the central part of an ancient cold-based glacier which is demonstrated by relatively thick and well-preserved soil deposits. In this study a 13 m long, continuous sedimentary succession is surveyed using sedimentological and biostratigrafical methods. The drill core was taken using an advanced Sonic drilling method. In addition the geochemical composition of the sample was analysed with a portable XRF analyser (pXRF). The results are used to explain the prevailing sedimentary processes and the environmental conditions during the sedimentation. The results are compared with other continuous, well-dated sedimentary successions in Northern Finland. According to the lithofasies analysis, the sample consists of five different units: a weathered bedrock unit that covers fresh bedrock, a till unit that indicates glacial advance, a glaciolacustric / lacustric silt unit and two till beds that represent the latest glacial advance in the area, respectively. Based on the microfossils found in the fine sediments, prevailing vegetation was birch and moss-dominated indicating cool climate and ice-free conditions at the time of sedimentation. Based on good litho- and biostratigraphical correlation with other studies made in Finnish Lapland, fine sediments have presumably deposited during the Middle Weichselian interstadial (MIS 3). Thus the lower till unit has deposited during the glacial period before this and the upper unit during the last, Late Weichselian, glacial period.

Modern computing power and advanced 3D-modeling software have made the modeling of geological, geophysical, geochemical and structural data a widely used method in active mine production as well as in brownfield exploration, where it can be used for visualization, planning and target generation. In this study, the Paleoproterozoic Cu-dominated VMS deposit of Virtasalmi and related mine were modeled to produce the first modern 3D-model of the deposit and to test the accuracy of the digitized historical datasets. A total of 239 drill holes from the Virtasalmi mine area were used, from which the collar locations, downhole surveys, lithological logs and geochemical assays were digitized and added to a geological database. Around 3000 Cu analyses were utilized for modeling of the general low-grade (0.2–0.7 wt.% Cu) and high-grade (>0.7 wt.% Cu) mineralization solids. The results show that before the mining operations were started, the Virtasalmi deposit consisted of several high-aspect-ratio lenses, which had a combined strike length of ~626 m near the surface and extended up to ~344 meters below the surface. The performed unofficial resource estimation indicates that the area contained a total of 4.83 Mt of mineralized material, of which ~3.51 Mt was low-grade mineralization and 1.32 Mt high-grade mineralization. Based on the model, roughly 500 000 tons of mineralized material is still left unmined in the Virtasalmi mine area.

Kittilän vihreäkivikompleksina tunnettu Kittilän sviitti on Keski-Lapin vihreäkivivyöhykkeeseen kuuluvista vulkaanissyntyisistä yksiköistä nuorin (n. 2015 Ma). Kittilän sviitti on jopa 9 kilometrin paksuinen tholeiittinen vulkaniittikerrostuma, joka on syntynyt mantereiden repeämisen aikana muodostuneeseen juveliiniin merenpohjaan ja se on ainakin osittain alloktoninen. Runsaiden metavulkaniittien lisäksi sviitissä on myös merellisiin sedimenttialtaisiin kerrostuneita kemiallisia sedimenttejä sekä vulkaniittien päälle kerrostuneita, nuorempia sedimenttisisiä kvartsi-maasälpäliuskeita. Kittilän sviitin kivilajit voidaan jakaa neljään eri muodostumaan, jotka ovat Kautoselän, Porkosen, Vesmajärven ja Pyhäjärven muodostumat. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli perehtyä erityisesti vulkaanissyntyisten Kautoselän ja Vesmajärven muodostumien ja niihin kuuluvien vulkaniittien petrologiaan. Tutkimusalueelta, joka oli laajuudeltaan noin 1220 km² ja ulottui 30 kilometrin etäisyydelle Kittilän kultakaivoksesta (Suurikuusikko), kerättiin kalliopaljastumista ja kairasydämistä 128 näytettä, joille tehtiin kokokivianalyysi XRF-menetelmällä. Näiden analyysien perusteella valittiin 95 näytettä, joille tehtiin tarkempi REE- ja hivenalkuaineiden määritys ICP-MS- ja ICP-OES menetelmillä. Tutkimusalueen kivilajien petrografista kuvausta varten teetettiin 49 kiillotettua ohuthiettä. Geokemiallisten analyysien perusteella tutkimusalueella esiintyy kaksi vallitsevaa ja toisistaan selkeästi erottuvaa vulkaniittiyksikköä, jotka voidaan luokitella aiempien tutkimuksten yhteydessä määritettyihin Kautoselän ja Vesmajärven muodostumiin. Kautoselän muodostuman vulkaniitit erottuvat Vesmajärven muodostumasta niiden huomattavasti jyrkemmän kondriittinormalisoidun REE-jakauman ja jopa kolmikertaisilla pääalkuaineiden K, Ti ja P ja hivenalkuaineiden Zr, Ce, Eu, Gd, La, Nd, Pr, Rb, Sm, Tb, Ba ja Be pitoisuuksilla. Vesmajärven muodostumaan rinnastettujen vulkaniittien REE-jakauma on lähes tasainen ja vain Cr-, Mg- ja Ni-pitoisuudet ovat Kautoselän muodostumaa korkeammat. Yksinomaan Fe-tholeiittisita basalteista koostuva Kautoselän muodostuma vastaa koostumukseltaan mantereisia basaltteja, kun taas Vesmajärven muodostumaan rinnastetut Fe- ja Mg-tholeiittiset basaltit vastaavat valtameren keskiselänteen basaltteja, mikä viittaa niiden syntyneen vaikutuksessa merelliseen litosfäärilaattaan tai mantereiden repeämisen yhteydessä. Edellä mainittuihin muodostumiin luokiteltujen vulkaniittien koostumuksilla ei ole selkeää rajaa. Tutkimusalueella esiintyy satunnainen, muutamista näytteistä koostuva joukko, joka koostumukseltaan soveltuu luokiteltavaksi kumpaankin muodostumaan. Vesmajärven ja Kautoselän muodostumaan luokiteltujen vulkaniittien lisäksi tutkimusalueella esiintyy myös kehittyneempiä, Könkään muodostumalle tyypillisiä basaltteja sekä koostumukseltaan komatiittisia basaltteja ja ultraemäksisiä oliviinikumulaatteja. Kehittyneet basaltit eroavat Vesmajärven ja Kautoselän muodostumaan rinnastetuista basalteista niiden erittäin korkeiden Zr-, P- ja Ti-pitoisuuksien puolesta. Koostumukseltaan pikriittejä tai Ti-rikastuneita komatiitteja vastaavat ultraemäksiset laavat ovat voimakkaasti muuttuneita ja vain kromiitti on säilynyt niissä lähes primäärinä. Kromiitteihin tehtyjen mikroanalyysien perusteella niiden koostumukset vastaavat osittain Kittilän alueella sijaitsevien Peuranmaan pikriittien sekä Jeesiörovan komatiitteja. Ultraemäksisten laavojen kondriittinormalisoitu REE-jakauma ei kuitenkaan vastaa Keski-Lapin muita, LREE-alkuaineista köyhtyneitä komatiitteja, vaan se on selkeästi LREE-rikastunut ja muistuttaa läheisesti Savukosken ryhmään kuuluvia pikriittejä.

Työssä tutkittiin litiumin dispersiota Keski-Pohjanmaan Kaustisen litiumprovinssiin kuuluvan Rapasaaren spodumeenipegmatiittiesiintymän sivukivissä. Spodumeeni-pegmatiitit synnyttävät ympärilleen volatiileista alkuaineista, kuten litiumista, rikastuneen dispersiokehän, jolloin ne muuttavat isäntäkiviään metasomaattisesti. Dispersiokehä havaitaan sivukiven taustapitoisuutta korkeampina litiumpitoisuuksina. Litiumpitoisuus sivukivessä on käänteisesti verrannollinen etäisyyteen pegmatiittijuonesta. Työn tarkoituksena oli selvittää tutkimusalueen litiumin taustapitoisuus suprakrustisissa kivissä ja arvioida pegmatiitista sivukiveen siirtyneen litiumin määrää. Tutkimusaineisto kerättiin Rapasaaren esiintymän kairasydännäytteistä, ja näytteiden etäisyys pegmatiitista saatiin kairasydänraporteista. Näytteet analysoitiin käyttäen ICP-OES-menetelmää. Litiumpitoisuudet esitettiin etäisyyden funktiona pegmatiitista ja saatua jakaumaa mallinnettiin diffuusiota kuvaavalla virhefunktion komplementin kaavalla. Kaavat sovitettiin tuloksiin ja siten kyettiin arvioimaan dispersioon kuluneen ajan ja diffuusiokertoimen suhdetta. Dispersiokehän muodostanutta fluidin pitoisuutta mallinnettiin pegmatiittijuonten sivukiven kontaktin näytteiden pitoisuuksien avulla. Työn tulokset viittaavat Rapasaaren esiintymän reunaosien litiumista köyhtyneiden pegmatiittijuonien initiaalisiksi pitoisuuksiksi noin 5000–8000 ppm Li, joka vastaa mallinnettua fluidin pitoisuutta. Esiintymän pegmatiiteista voidaan tulosten perusteella arvioida siirtyneen litiumia sivukiveen keskimäärin 10–15 %, vaikkakin joissakin yksittäisissä pegmatiittijuonissa lähes kaikki litium on siirtynyt sivukiveen. Lisäksi voidaan todeta dispersiokehän muodostuneen varsin nopeasti pegmatiittijuonen synnyn jälkeen diffuusiokertoimen ja ajan tarkastelun perusteella.

The Ciply Phosphatic Chalk (CPC) has been exploited for its enrichment in phosphorus in the early part of the twentieth century to produce fertilisers. Regained interests stimulated new research to characterise the potential for rare earth elements endowment and propose a genetic model for the formation of this phosphate deposit. This work studied the CPC using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, cathodoluminescence and geochemical analyses. New insights into the formation of the deposits have been obtained regarding the mode of formation of the deposit. First, the deposit clearly shows evidence of alternating phase of phosphatisation and reworking giving rise to the formation of phosintraclasts which are the dominant phosphatic grains of the deposit. Weak or moderate upwellings brought nutrients to the Mons Basin during a period of sea-level highstand. Negative Ce-anomaly and the presence of bioturbation strongly argue against the development of an important oxygen-minimum zone indicating a low-productivity system. In these conditions, Fe-oxyhydroxides might have played an important role in scavenging phosphorus from the water column to the sediment. Phosphatisation seems to have occurred in the sediment when supersaturation relative to francolite was reached in the sediment pore water. Reworking processes probably consisted of wave action during storms. The REE are hosted in francolite and possess an average ΣREE of 350 ppm for the Hyon borehole. Their shale-normalised patterns are similar to other Cretaceous phosphate deposits but also to Cambrian deposits of China which typically display negative Ce-anomaly and HREE depletion. Post-depositional processes are only evident for the “phosphatic sands” which are strongly enriched in both phosphorus and REE. Further studies should aim to better constrain the paleoenvironmental conditions of deposition using stable isotopic studies. LA-ICP-MS studies should be able to give interesting insights into the compositional variations of the phosintraclasts thus giving elements to better characterise the genetic model of the CPC.