Siilinjärvi located in eastern Finland is presently the only phosphate mine with significant phosphorus production in western Europe. Phosphate rock and phosphorus are known as a critical raw material for the European Union due to their economic importance and being prone to the supply risks. Securing their sustainable exploration as well as extraction is hence important. At Siilinjärvi, the phosphate rocks appear within a major Archean alkaline and carbonatite system deformed by several shear zones and intruded by dike systems. By understanding their spatial and temporal relationships an improved exploration and extraction of the ore is possible, which in turn will contribute to the sustainable extraction of this critical material. In October 2018 a novel in-tunnel seismic survey was conducted in the Siilinjärvi open-pit mine. The objective of the study was to employ an in-tunnel seismic survey intersecting several major shear zones running on the eastern side of the main pit, with the idea of characterising its geometry and relationship with the mineralization. The use of the existing mine infrastructure (a water-drainage tunnel) makes the acquisition of the data quite novel in open-pit mines. The water-drainage tunnel nearly in the bottom of the pit crosscutting several major shear zones and dikes was used to enable bench-tunnel seismic data acquisition. High-quality data were acquired using 144 receivers inside the tunnel, with the sources located both inside the tunnel (Bobcat-mounted vertical drophammer) and on the surface (combined explosives and Bobcat-drophammer). Results obtained show at least two reflections interpreted to originate from subvertical shear zones intersecting the tunnel illustrating the importance of such surveys for shear-zone imaging and site characterization. Based on a careful study of a number of shot records, delay in arrival times and partial amplitude lose, these reflections are interpreted to be backscattered surface-waves generated from the shear zones. / Siilinjärvi i östra Finland är just nu den enda fosfatgruvan med en betydande fosforproduktion inom den Europeiska Unionen. Fosfater och fosfor är viktigt för EU på grund av deras ekonomiska betydelse och begränsade tillgång. Den fosforbärande bergarten i Siilinjärvi befinner sig i ett stort Arkeiskt alkalisk och karbonatit-komplex som är deformerad av flera skjuvzoner och intruderat gångsystem. En förbättring av sökandet och utvinnandet av denna viktiga malm skulle vara möjligt genom en ökad förståelse för de spatiala och temporala relationerna i komplexet. Syftet med denna studie var att tillämpa en ny seismisk undersökning, baserad på existerande infrastruktur i gruvan, för en bättre geologisk förståelse och därmed en förbättrad exploatering. En innovativ seismisk undersökning av tunnlar gjordes i Siilinjärvis dagbrott oktober 2018. En vattendräneringstunnel nästan i botten av brottet som korsar fem skjuvzoner användes för att mäta seismiskt tunnel-data. Hög kvalitativ data samlades in genom att använda 144 mottagare inuti tunneln med källor lokaliserade både inuti tunneln, i form av en vertikal dropphammare monterad på en Bobcat, och på ytan i form av en kombination av sprängning och Bobcatmoterad dropphammare. Två reflektioner tolkades att ha sitt ursprung från subvertikala skjuvzoner som korsar tunneln vilket visar på vikten av dessa typer av undersökningar för skjuvzons detektion och områdes karaktärisering.

Niobium (Nb) and Rare Earth Elements (REE’s) have in recent years received considerable attention because of their importance to the modern technical industry, and more specifically the enhanced sustainability that comes with them. The main source for Nb and REE’s on Earth are carbonatites and associated alkaline silicate rocks. This report examines the magnetic properties of rocks from the Oldoinyo Dili carbonatite complex in northern Tanzania. Previous workers have suggested a link between the Fe-bearing mineralogy and the formation of Nb-mineralizations at Oldoinyo Dili. This hypothesis is further examined in this report by combining detailed petrographic observations and withnew measurements of magnetic susceptibility. The aim is to see if any correlation exists between occurrence of Nb-mineralizations and the types of Fe-minerals present at Oldoinyo Dili. Based on the magnetic susceptibility measurements, at least two different species of Fe-minerals arefound in the examined samples. These are characterized by different magnetic trends during heating/cooling and also by their separate Curie temperatures (Tc). In combination with the petrographic observations these minerals are interpreted to be magnetite (Fe2O4) with Tc ~580°C, and a mineral that most likely represents a solid solution between ilmenite (FeTiO3) and hematite (Fe2O3) with Tc ~300°C. Here, no clear link between the type of opaque mineral(s) present and the total Nb content of the carbonatites can be conclusively determined based on the petrography and the magnetic measurements alone. Although the results of this report provide an important first step towards understanding the relationship between Nb-mineralizations and the magnetic mineralogy at Oldoinyo Dili, more detailed analyses of the mineral chemistry is a necessity to fully understand their complex relations and the specific conditions under which they formed. / Niob (Nb) och sällsynta jordartsmetaller (REE’s) har på senare år fått stor uppmärksamhet för sin betydelse för den moderna tekniska industrin, och specifikt för den förhöjda hållbarhet som de bidrar med. Den huvudsakliga källan till Nb och REE’s på jorden är karbonatiter och associerade alkalisilikater. Denna rapport undersöker de magnetiska egenskaperna för karbonatit-komplexet Oldoinyo Dili i norra Tanzania. Forskare har tidigare anat att det finns en koppling mellan Fe-bärande mineralogi och bildandet av Nb-mineraliseringar vid Oldoinyo Dili. Denna hypotes undersöks vidare i denna rapport genom att kombinera detaljerade petrografiska observationer med nya mätningar av magnetisk susceptibilitet. Syftet är att undersöka om det finns någon korrelation mellan förekomst av Nb-mineraliseringar och de typer av järnmineral som finns vid Oldoinyo Dili. Baserat på de genomförda magnetiska susceptibilitets-mätningarna så finns det åtminstone två olika sorters järnmineral i de undersökta proverna. De karaktäriseras av olika magnetiska trender vid upphettning/nedkylning och även av sina olika Curietemperaturer (Tc). Kombinerat med petrografiska observationer uttolkas att dessa mineral är magnetit (Fe2O4) med Tc ~580°C, samt en mineral som troligen är en solid solution av ilmenit (FeTiO3) och hematit (Fe2O3) med Tc ~300°C. Det går inte att senågon tydlig koppling mellan förekommande opaka mineral och det totala Nb-innehållet i karbonatiterna med säkerhet enbart utifrån petrografin och de genomförda magnetiska mätningarna. Resultaten av denna rapport utgör ett bra första steg mot att förstå relationen mellan Nb-mineraliseringar och den magnetiska mineralogin för Oldoinyo Dili, men mer detaljerade analyser av mineralkemin är nödvändigt för att till fullo förstå de komplexa förhållanden som råder vid bildning av dessa.

Carbonatites are rare igneous rocks, which contain at least 50 %, carbonate minerals. They are often found along with alkaline silicate rocks, meaning that they contain relatively large amounts of Na2O and K2O, and important tools to understand mantle processes. Importantly, carbonatites are known to be rich in REE (Rare Earth Elements), compared to other magmatic rocks. The Alnö complex is located in the northern part of the island of Alnö, northeast of Sundsvall and is one of the biggest ring-shaped intrusions of the alkaline and carbonatite sort. The origin of carbonatites is not fully known yet but they may have resulted from a mantle plume, and absolute dating methods indicate that the age of the Alnö carbonatites are around 600 Ma. A large amount of carbonatites have been found in the Alnö complex and the purpose of this thesis is to assess whether the Alnö complex and its carbonatites can become a potential source of REEs and if it can be profitable to mine these. The research has been conducted by first analyzing samples from the Alnö complex in thin sections through a light polarising microscope. The thin sections were photographed with a focus on apatite crystals, since apatite are hosts of REE. The apatites in the thin sections are crystals with high relief, sub-rounded and white-grey in color in a calcitic matrix. The images of the apatite were then edited with photoshop, to graphically isolate the apatite. The processed images were then analyzed in a program called “ImageJ” to calculate the total area of apatites in the thin sections and the area percentage of apatites. The area percentage helps to give an estimation of how much REE that can occur in the carbonatites of the Alnö Complex. A recent 3D- analysis of the Alnö complex using petrophysical and geophysical methods indicated the volume of the complex, which when coupled with our apatite data, allows us to estimate the total REE volume. The estimation of occurrences of apatites was calculated to around 13 % of the carbonatites in the Alnö complex. The cost to mine the REEs was much higher than the market price of the REEs. So the Alnö carbonatites are not profitable to mine for REEs today. / Karbonatit är en ovanlig bergart som innehåller minst 50 procent karbonater, därav namnet. De hittas ofta i samband med alkaliska silikat-bergarter, vilket innebär att de innehåller till stor del natriumoxid och kaliumoxid samt kisel, och är viktiga för att kunna förstå processer i manteln. Karbonatiter är kända för att vara innehållsrika på sällsynta jordartsmetaller, även kända som REE, jämfört med andra magmatiska bergarter. Alnökomplexet ligger i den norra delen av Alnön, nordost om Sundsvall och är ett av världens största alkaliska och karbonatit-ringkomplex, med en radie på 2,5 km. Dess ursprung i jordens inre är okänt men det tros vara ett resultat av en mantelplym, smältor från manteln som stiger mot ytan, och åldersdatering via absoluta dateringsmetoder tyder på att karbonatiterna är nästan 600 Ma. Stora mängder karbonatiter har hittats i Alnökomplexet och syftet med detta arbete är att bedöma om Alnökomplexet potentiellt kan bli gynnsam som källa för prospektering av sällsynta jordartsmetaller, ur ekonomisk synpunkt. Detta utfördes genom att analysera prover från Alnökomplexet samt studera data från Magnus Anderssons arbete om Alnökomplexet. Proverna analyserades med hjälp av en mikroprob som fotograferade apatiten, vita kristaller i ett mörkgrå matrix, då apatit indikerar på hög sannolikhet för REE-förekomst. Sedan redigerades dessa bilder med Photoshop och Paint, där andra kristaller redigerades bort så att det enda som var kvar var de vit-gråa utåtstickande kristallerna mot ett kalcitrikt matrix. Med ett annat program som heter ImageJ beräknades arean av dessa kristaller samt procenten av arean som apatiterna utgör i tunnslipen. Detta gav en viss uppskattning på hur stor mängd REE som kan förekomma i Alnökarbonatiter. Resultatet jämfördes med data från Magnus Andersson som har gjort en 3D- undersökning av karbonatiter under Alnö-komplexet. Apatiten utgjorde en area på 13 % och mängden REE var inte tillräckligt stor mängd relativ marknadspriserna samt utvinningskostnader för att räknas som vinstgivande.