Carbonatito de Siilinjärvi - Siilinjärvi carbonatite
O complexo carbonatítico de Siilinjärvi está localizado no centro da Finlândia, perto da cidade de Kuopio . Tem o nome da aldeia vizinha de Siilinjärvi , localizada a cerca de 5 km a oeste da extensão sul do complexo. Siilinjärvi é o segundo maior complexo de carbonatito na Finlândia depois da formação Sokli , e um dos carbonatitos mais antigos da Terra com 2610 ± 4 Ma. O complexo carbonatítico consiste em um corpo lenticular com inclinação abrupta de aproximadamente 16 km de comprimento, cercado por gnaisse de granito. A largura máxima do corpo é de 1,5 km e a área de superfície é de 14,7 km 2 . O complexo foi descoberto em 1950 pelo Serviço Geológico da Finlândiacom a ajuda de coletores de minerais locais. A perfuração de exploração começou em 1958 por Lohjan Kalkkitehdas Oy. A Typpi Oy continuou perfurando entre os anos 1964 e 1967, e a Apatiitti Oy perfurou de 1967 a 1968. Após as perfurações, foram realizados os trabalhos de laboratório e planta piloto. A mina foi inaugurada por Kemira Oyj em 1979 como uma mina a céu aberto. A operação foi vendida para a Yara em 2007.
A mina de apatita Siilinjärvi é a maior a céu aberto da Finlândia. Atualmente a mina é composta por dois poços; o maior sul de Särkijärvi e o menor fosso de satélite de Saarinen ao norte. O poço Särkijärvi tem aproximadamente 250 m de profundidade e uma altura de bancada de 28 m. A mina de Saarinen está localizada a cerca de 5 km ao norte da mina principal de Särkijärvi.
A taxa geral de explosão na mina é de 600 kt por semana, 450 kt da mina de Särkijärvi e 150 kt da mina de Saarinen. Quase todas as rochas da série glimmerita - carbonatita são rochas de grau de minério; os Fenitos e transversal diabásios são resíduos rochas . Existem, no entanto, alguns veios de carbonatita pobres em apatita tardia e certos blocos de carbonatita-glimmerita com <0,5% em peso de P 2 O 5 . A razão pela qual esses são estéreis de apatita é desconhecida, mas pode estar relacionada a metamorfismo e fluxo de fluido.
A mina de Siilinjärvi é a única mina de fósforo em operação na União Europeia . Desde 1979, mais de 400 Mt de rocha foram minerados, sendo cerca de 65% minério. Até o ano de 2016, a mina havia produzido 24,7 Mt do produto principal, apatita. As reservas de minério eram de 205 Mt em janeiro de 2016. A produção atual é de cerca de 11 Mt de minério por ano, enquanto o teor médio in situ é de 4,0% em peso de P 2 O 5 . Aproximadamente 85% do concentrado de apatita é processado no local em Siilinjärvi para produzir ácido fosfórico e fertilizantes, o restante do concentrado é usado em outras fábricas da empresa. Os subprodutos são concentrados de mica e calcita. O concentrado de apatita é produzido por flotação no concentrador próximo ao poço Särkijärvi. O concentrado pode então ser processado em ácido fosfórico usando ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico é atualmente derivado da pirita da mina Pyhäsalmi .
Rochas circundantes
O alicerce circundante da intrusão de Siilinjärvi é arqueano , embora a fronteira entre o alicerce arqueano e o Paleoproterozóico seja próxima. As rochas paleoproterozóicas mais próximas pertencem à área do Xisto Negro do Savo Norte .
O glimmerite - intrusão carbonatite em Siilinjärvi está localizado na parte sudeste do granito Iisalmi - terreno gnáissico . O terreno registra alguns dos eventos arqueanos mais jovens e mais antigos no Escudo Fennoscandiano , a intrusão de 2,6 Ga Siilinjärvi e quase 3,2 Ga mesossomos encontrados em granulitos . Estudos sísmicos mostraram que a espessura da crosta dentro do terreno Iisalmi é incomumente espessa, cerca de 55-60 km. A espessura dos terrenos se deve a vários processos, como empilhamento de empuxo durante a colisão Svecofenniana e underplating pós-colisional. No atual nível de erosão, a parte oeste do terreno é principalmente metamorfoseada na fácies xisto verde durante a orogenia Svecofenniana.
O tipo de rocha circundante dominante na área de Siilinjärvi é um gnaisse de granito com textura variável e, em certa medida, mineralogia. Os principais minerais são feldspato de plagioclásio , quartzo , feldspato de microclina , biotita e hornblenda . O gnaisse de granito circundante estende-se cerca de 100 km ao norte de Siilinjärvi. As rochas sedimentares da Carélia (2,0-1,9 Ga) ocorrem no oeste e noroeste de Siilinjärvi. As rochas são dobradas mica xisto -como gnaisse.
Os gabbros de Lapinlahti e Siilinjärvi são da orogenia arqueana da Carélia. Um quartzo- diorito de granulação fina , que se intromete no gnaisse granítico circundante, está localizado no lado nordeste do gabro de Siilinjärvi.
Tipos de rocha do complexo
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Cinco rochas diferentes caracterizam a mina de Siilinjärvi: rochas da série glimmerita-carbonatito, fenitos, diques de diabásio , tonalito-dioritos e gnaisse. A apatita está associada às glimmerita-carbonatitas.
Normalmente, os complexos de carbonatito contêm um núcleo de carbonatito intrudido que corta uma sequência de rochas ricas em flogopita . Em Siilinjärvi, no entanto, os glimmeritos e carbonatitos são bem misturados e ocorrem como glimmeritos quase puros laminados subverticais a verticais e carbonatitos quase puros. O volume do carbonatito é maior no centro da intrusão e as rochas próximas às bordas do corpo são quase totalmente glimmeritas.
Rochas com minério
O corpo de minério central compreende glimmeritos e carbonatitos. As rochas contendo minério ricas em flogopita variam de glimmerita quase pura a glimmerita carbonatada e silicocarbonatos. Os carbonatitos, que contêm mais de 50% de carbonatos, representam apenas cerca de 1,5% em volume da intrusão principal. Essas rochas carbonatíticas são mais abundantes no centro da intrusão e ocorrem como veios finos no glimmerito. O corpo de minério também contém rochas azul-esverdeadas que são compostas por até 50% modal de richterita . Os principais minerais das rochas do minério são tetraferriflogopita , calcita , dolomita , apatita e richterita. Zircão , magnetita , pirrotita , calcopirita e piroxênios ocorrem como minerais acessórios . A apatita é a fluorapatita e a quantidade de CO 2 varia.
A glimmerita é uma rocha intensamente foliada, preta esverdeada, marrom escura ou avermelhada (dependendo do mineral de mica dominante) contendo 0-15% de minerais carbonáticos. As rochas orientadas são de granulação fina a média e geralmente porfiríticas . A matriz é composta de flogopita afanítica de granulação fina e os porfiroclastos são grãos de flogopita tabular. Os glimmeritos de granulação fina são geralmente mais equigranulares. A composição mineral das glimmeritas é em média 82% flogopita, 8% apatita, 7% anfibólios, 2% calcita e 1% dolomita. Em algumas áreas, o conteúdo de apatita é tão alto que a rocha é denominada rocha de apatita (pelo menos 25% de apatita). A apatita ocorre como grãos de grande porte nessas rochas, e o diâmetro dos cristais pode chegar a vários decímetros. Os minerais acessórios dos glimmerites incluem ilmenite , magnetite e pirocloro .
Os glimmeritos carbonáticos são rochas de cores mais claras em comparação com os glimmeritos puros. Obviamente, isso se deve ao conteúdo de carbonato (15-25% de minerais carbonáticos), mas também à cor marrom-avermelhada mais clara da mica. Eles são menos orientados que os glimmerites e mais equigranulares. O tamanho do grão é médio. A composição mineral das carbonato-glimmeritas é em média 64% flogopita, 10% apatita, 10% calcita, 9% dolomita e 7% anfibólios.
Os silicocarbonatos contêm 25-50% de minerais de carbonato e são bem claros, a tonalidade depende da cor da mica. A textura é bastante semelhante à dos carbonatos-glimmeritos, excluindo as áreas onde os carbonatos e micas são bandados e ocorrem como suas próprias fases. A composição mineral média é de 46% flogopita, 22% dolomita, 19% calcita, 9% apatita e 4% anfibólios, embora a quantidade de calcita deva ser superior à das dolomitas. Os minerais acessórios dos silicocarbonates incluem strontianite , barita , zircão, ilmenite e magnetita.
As rochas carbonatíticas (> 50% carbonatos) em Siilinjärvi são brechadas e são compostas principalmente de calcita, dolomita e apatita. Os minerais acessórios incluem flogopita, ilmenita e magnetita. Geralmente, o conteúdo de dolomita das rochas carbonáticas varia bastante. O conteúdo é geralmente muito baixo e a rocha consiste principalmente de calcita, mas em algumas áreas, o conteúdo de dolomita pode chegar a 50%. Os carbonatos de Siilinjärvi são rochas cinzentas claras, brancas ou ligeiramente avermelhadas de granulação fina a média com tamanho médio de grão de cerca de 0,9-1,2 mm. Essas rochas ocorrem comumente como diques verticais .
Fenites
Os fenitos cercam as rochas que contêm minério no complexo de Siilinjärvi. Eles foram formados metassomicamente quando as rochas carbonatito-glimmerito se intrometeram no hospedeiro gnaisse de granito. Os fenitos consistem principalmente de microclina peritítica, anfibólio richterita e piroxênio, mas também há uma grande variedade de tipos de fenita que incluem minerais como piroxênio, anfibólio, carbonato, quartzo, apatita e quartzo- egirina . Os fenitos também são encontrados como xenólitos nos glimmerita-carbonatitos. O tipo de fenito mais comum é uma rocha cinza avermelhada ou cinza-esverdeada com tamanho de grão variável. O conteúdo de microclinal dos fenitos é em média cerca de 50% e o microclinal é abundante em perthita. A quantidade de plagioclásio varia muito mais, e as maiores porcentagens encontradas são cerca de 20-30%. O conteúdo de anortoclase em grãos individuais de plagioclase é de 10-15%. A porcentagem de anfibólio é de 0-30% e a porcentagem de piroxênio de 0-15% da rocha. Alguns tipos de fenita contêm até 15% de biotita.
Diques transversais
Os diques de diabásio basáltico cortam todo o complexo de Siilinjärvi. Sua largura varia de alguns centímetros a 60 metros. Os diques de diabásio têm uma orientação vertical noroeste-sudeste ou norte-noroeste-sul-sudeste muito distinta. Os diabásios são rochas afaníticas verde-escuras, quase pretas, sem orientação macroscópica. O conteúdo de hornblenda dos diabásios de Siilinjärvi é de 50-70%, e o conteúdo de plagioclásio é de 25-40%. A hornblenda é alterada para biotita nas zonas de contato, e o plagioclásio é albítico. As margens alteradas do dique de hornblenda têm cerca de 50 cm de largura. Os minerais acessórios incluem titanita, epidoto, pirita, apatita, quartzo e zircão. Os estudos preliminares mostram que existem pelo menos três variedades diferentes de diabásio: portador de calcita, portador de sulfeto e diabásio estéril. O conteúdo de sulfeto é maior nas rochas mais cisalhadas.
A mela- sienita , que corta todas as outras partes do complexo, exceto os diques de diabásio, é composta de feldspato alcalino , biotita, anfibólio alcalino, apatita e magnetita. O dique máfico melasienito tem 4 km de comprimento e 20–30 m de largura e parece ter um caráter lamprofírico . Está localizado na parte norte do complexo e possivelmente está relacionado ao mesmo evento intrusivo do carbonatito.
Minerais da intrusão de Siilinjärvi
Os minerais mais comuns da intrusão de Siilinjärvi são micas, carbonatos, apatitas e anfibólios. A composição média do minério de Siilinjärvi é 65% flogopita (incluindo tetraferriflogopita), 19% carbonatos (razão calcita / dolomita 4: 1), 10% apatita (equivalente a 4% P 2 O 5 em toda a rocha), 5% richterita e 1% de minerais acessórios (principalmente magnetita e zircão).
Micas
O mineral de mica mais comum no complexo de Siilinjärvi é a tetraferriflogopita, que compreende 65% da intrusão. Alguns glimmerites contêm mais de 90% de tetraferriflogopita. A cor do mineral é preto ou preto esverdeado, marrom escuro ou marrom avermelhado. A cor depende da rocha hospedeira e da intensidade da deformação da rocha. A mica marrom avermelhada geralmente ocorre com os glimmeritos carbonáticos e a mica preta ocorre com os glimmeritos. Flogopitas mostram muito forte vermelho-castanho para amarelo rosado inversa pleocroism , o que é devido ao alto teor de Fe 3+ conteúdo. A flogopita de Siilinjärvi é vendida como condicionador de solo sob o nome comercial “Yara biotita”.
A flogopita ocorre como flocos disseminados, cristais tabulares e agregados lamelares ou foliados . O tamanho do grão das micas varia de apenas alguns µm a vários centímetros, o tamanho médio é de 1–2 mm de diâmetro. A flogopita é alterada em biotita-flogopita marrom nas zonas de cisalhamento e, nas zonas de cisalhamento mais intensas, em biotita e clorita. O mineral de inclusão mais comum em micas é a magnetita, mas geralmente as inclusões são raras. Algumas inclusões de zircão também podem ser encontradas.
Carbonatos
A dolomita de Siilinjärvi é amarelada ou branca acastanhada e é difícil distingui-la da calcita. A forma mais comum de dolomita são grãos anédricos arredondados com diâmetro de 0,2-0,4 mm. As dolomitas também são encontradas como grãos grandes, quase euédricos, com diâmetro de 4 a 6 mm. Outras texturas comuns são mirmekita e lamelas de exsolução com calcita. Os grãos euédricos são encontrados apenas em carbonatitos. Os estudos de microssonda da dolomita de Siilinjärvi mostram composições homogêneas com baixo teor de FeO-, SrO- e MnO.
Apatitas
A apatita em Siilinjärvi é principalmente fluorapatita , mas também carbonato-fluorapatita pode ser encontrada. As rochas contendo minério de Siilinjärvi contêm quantidades aproximadamente iguais (cerca de 10%) de apatita verde clara a cinza. A quantidade de flúor é de cerca de 2-4% em peso na apatita de Siilinjärvi. As apatitas da mina contêm quantidades bastante elevadas de SrO e, às vezes, também de CO 2 . A apatita é encontrada em companhia da mica em rochas ricas em mica e com calcita, dolomita ou mica em rochas ricas em carbonato.
Normalmente, a apatita ocorre como grãos arredondados ou como cristais prismáticos hexagonais . O tamanho do grão varia de 10 µm a vários decímetros de diâmetro, de forma que o depósito é disseminado. Normalmente o tamanho do grão da apatita é maior nos carbonatos e menor nas áreas deformadas. As hastes hexagonais e seções transversais são esparsas em áreas deformadas, onde os grãos são desintegrados e quebrados. As inclusões na apatita são mais abundantes nas partes cisalhadas do minério. A quantidade também é maior nos grãos maiores do que nos menores. Alguns grãos não apresentam inclusões. Os minerais de inclusão mais comuns são carbonatos, principalmente dolomita. Os opacos aparecem também como inclusões, mas são raros.
Anfibólios
O anfibólio mais comum em Siilinjärvi é richterita azul-esverdeada , que forma cerca de 5% do volume total da intrusão e geralmente menos de 15% em volume dos glimmeritos. As maiores porcentagens de anfibólios são encontradas nas partes cortadas dos glimmeritos de minério, onde a porcentagem pode ser localmente de até 40-50%. Alguns veios de carbonatito não possuem anfibólios. Os anfibólios de Siilinjärvi são geralmente subédricos e o tamanho de grão típico é de cerca de 0,1 mm. No entanto, o tamanho do grão varia bastante e cristais grandes com vários centímetros de diâmetro não são incomuns. Os maiores aglomerados de cristal encontrados têm até 30 cm de comprimento. As inclusões são raras e os minerais de inclusão são mais comumente flogopita e opacos . A alteração do mineral é incomum.
Minerais acessórios
A magnetita é o mineral acessório mais comum nas rochas de minério e geralmente constitui menos de 1% em volume do minério. É encontrado principalmente nos glimmerites. Os minerais sulfetados representados no minério são pirita , pirrotita e quantidades menores de calcopirita . Os sulfetos podem ocorrer localmente em forma massiva, apesar de sua raridade proporcional.
Barita , estrontianita , monazita , pirocloro , zircão , badeleita , rutilo e ilmenita foram identificados em Siilinjärvi como minerais acessórios raros. A barita pode ocorrer como intercrescimentos com estrontianita em inclusões <50 μm na calcita. A monazita pode ser encontrada em dois tipos: inclusões subédricas <50 μm na calcita ou apatita e grãos sub-anédricos ligeiramente maiores ao longo dos limites dos grãos. O piroclorito existe como inclusões principalmente na flogopita; os grãos têm geralmente 50–200 µm de largura. O zircão ocorre como grãos euédricos, que variam em tamanho de 100 μm a grãos de vários centímetros de comprimento. No entanto, o zircão é um mineral incomum em carbonatos devido à baixa atividade de sílica no fundido. A badeleita é encontrada como inclusões no zircão.
Estruturas geológicas
A direção do mergulho da foliação dominante na área de Särkijärvi é quase NS (265-275 °) e mergulha quase verticalmente (85-90 °) em direção ao oeste. O ataque da foliação também é a direção dominante de cisalhamento. Outra tendência de cisalhamento é de noroeste para sudeste, mas é mais fraca. Esta direção é também a direção dominante dos diabásios .
O cisalhamento é uma característica comum no corpo de minério principal de Siilinjärvi e na zona de contato entre a rocha do país e o corpo de minério. Existem também zonas de contato que mostram o contato magmático primário. Os diques de diabásio do Paleoproterozóico cortam a zona de cisalhamento. Pelo menos dois estágios de deformação podem ser encontrados nas rochas do complexo de Siilinjärvi. A deformação certamente ocorreu durante a orogenia Svecofenniana, mas outros estágios anteriores de deformação podem ter ocorrido.
Referências
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