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Summary The Penikat Layered Intrusion is located in northern Finland, about 70 km to the south of the Arctic Circle. It belongs to a discontinuous layered intrusion belt about 300 km in length and about 2440 m.y. old which stretches from the Swedish-Finnish border to Russian Karelia. The Penikat Intrusion itself is 23 km long and 1.5 to 3.5 km wide. Its magmatic stratigraphy may be divided into a thin marginal series and a 2 to 3 km thick layered series. The latter is made up to five megacyclic units (MCU) which are attributed to repeated influxes of new magma into the Penikat chamber during solidification.The intrusion hosts at least seven PGE-enriched zones, the most remarkable of which are the SJ, AP and PV PGE Reefs. The SJ Reef is located at the boundary between MCU's III and IV, about 600 m above the base of the intrusion; the AP Reef in the lower part of MCU IV, about 300 m above the SJ Reef; and the PV Reef in the transition zone between MCU's IV and V, about 800 m above the AP Reef.The Penikat Intrusion underwent complex deformation and metamorphism during the Svecokarelian Orogeny, resulting in variable alteration of most of the magmatic minerals. Augite is the least altered magmatic mineral and was, therefore, selected to indicate changing composition during fractionation and the manner in which its composition reflects the existence of megacyclic units.Augite occurs as an intercumulus mineral in the ultramafic lower part and as a cumulus mineral in the gabbronoritic and anorthositic upper part of each megacyclic unit. The 100 Mg/(Mg + Fe2 + Mn) ratio shows decreasing trends in the three lower-most megacyclic units, excluding the lower part of MCU II, where a considerable reversal occurs, i.e. this ratio indicates progressive increase upward in the stratigraphy, providing evidence of magma mixing. The ratio decreases abruptly at the base of MCU and remains relatively constant in MCU's IV and V. The variation in the Cr2O3 content resembles that of the 100 Mg/(Mg + Fe2+ + Mn), and clearly indicates differences between the three lowermost chromium-rich and the two uppermost chromium-poor megacyclic units. The variations in TiO2 and MnO content form roughly mirror images with chromium, being lower in the lower part and higher in the upper part of the intrusion. Na2O correlates positively with chromium, since Na– provides a charge balance to Cr3+ in augite.Besides the megacyclic units, the Penikat Intrusion is characterized by an unusually great number of PGE-enriched zones, even though the total thickness of the intrusion is only about three kilometers unlike the Bushveld and Stillwater Complexes which are much thicker. It is suggested that the presence of these kinds of PGE zones in layered intrusions, which comprise similar megacyclic units, is linked to the multistage processes which are also related to the development of these units and take place within them. Thus the identification of these kinds of megacyclic units may serve as a useful tool in prospecting for PGE ores both here and in other layered intrusions. This investigation reveals that the well-known method of studying cryptic variation in ferromagnesian silicates, such as augite, clearly indicates the existence of megacyclic units even in fairly altered layered intrusions like the Penikat.
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Kryptische Variation in Augit der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland, und ihre Beziehung zu megazyklischen Einheiten und PGE-Zonen
Zusammenfassung Die geschichtete Intrusion von Penikat liegt in Nord-Finnland, rund 70 km südlich vom Polarkreis. Sie gehört zu einem diskontinuierlichen Gürtel aus geschichteten Intrusionen mit einer Länge von über 300 km und einem Alter von 2440 ma, der sich von der Grenze zwischen Schweden and Finnland bis nach Russisch-Karelien erstreckt. Die Intrusion von Penikat ist 23 km lang und 1.5 bis 3.5 km breit. Ihre magmatische Abfolge kann in eine geringmächtige randliche Serie und eine 2 bis 3 km mächtige geschichtete Serie unterteilt werden. Letztere wird von fünf megazyklischen Einheiten (MCU) aufgebaut, die auf den wiederholten Zufluß von neuem Magma in die Penikat-Magmenkammer während der Erstarrung zurückgeführt werden.Die Intrusion enthält zumindest sieben an PGE angereicherte Zonen, von denen die SJ-, AP- und PV-Reefs besonders erwähnenswert sind. Das SJ-Reef befindet sich an der Grenze zwischen MCU III und IV, 600m über der Basis der Intrusion; das AP-Reef im unteren Teil der MCU IV, rund 300 m über der SJ-Anreicherung; und das PV-Reef in der Übergangszone zwischen MCU IV und V, rund 800 m über dem AP-Reef.Die Penikat-Intrusion erfuhr während der svekokarelischen Orogenese eine komplexe Deformation mit Metamorphose, was eine unterschiedliche Umwandlung der meisten magmatischen Minerale zur Folge hatte. Da Augit das am wenigsten umgewandelte magmatische Mineral ist, wurde es als Indikator dafür ausgewählt, wie sich die Zusammensetzung während der Fraktionierung änderte und wie seine Zusammen- setzung die Existenz von megazyklischen Einheiten wiederspiegelt.Augit tritt im ultramafischen unteren Teil einer jeden megazyklischen Einheit als Interkumulus-Mineral auf, während er in den gabbronoritischen und anorthositischen oberen Bereichen als Kumulus-Mineral vorkommt. Das Verhältnis 100 Mg/(Mg + Fe2+ + Mn) zeigt mit Ausnahme des unteren Teils von MCU II, wo eine beträchtliche Umkehr eintritt, in den drei untersten megazyklischen Einheiten abnehmende Trends. Dieses Verhältnisnimmt gegen das Hangende der Abfolge hin zu, was auf Magma-Mixing hinweist. Das Verhältnis nimmt an der Basis der MCU plötzlich ab und und bleibt in MCU IV und V relativ konstant. Die Änderung im Cr2O3-Gehalt gleicht der von 100 Mg/(Mg + Fe2+ + Mn) und zeigt klar die Unterschiede zwischen den drei unteren Cr-reichen und den zwei oberen Cr-armen megazyklischen Einheiten. Die Änderungen im TiO2- und MnO-Gehalt verhalten sich ungefähr spiegelbildlich, während die Chromgehalte im unteren Teil der Intrusion niedriger, im oberen Teil höher sind. Na2O korreliert positiv mit Chrom, da Na+ den Ladungsausgleich zu Cr3+ im Augit besorgt.Neben den megazyklischen Einheiten wird die Penikat-Intrusion durch eine ungewöhnlich hohe Anzahl von mit PGE angereicherten Zonen charakterisiert, obwohl die Gesamtmächtigkeit der Intrusion im Gegensatz zu den viel mächtigeren Bushveld- und Stillwater-Komplexen nur rund drei Kilometer beträgt. Es wird angenommen, daß das Auftreten dieser Arten von PGE-Zonen in geschichteten Intrusionen, welche ähnliche megazyklische Einheiten umfassen, an mehrstufige Prozesse gebunden ist. Diese Prozesse stehen auch im Zusammenhang mit der Entwicklung dieser Einheiten und finden innerhalb dieser Einheiten statt. Daher kann die Identifizierung solcher megazyklischen Einheiten sowohl hier als auch in anderen geschichteten Intrusionen zur Prospektion von PGE-Erzen herangezogen werden. Die vorliegende Untersuchung zeigt, daß geringste Veränderungen in Augit die Existenz von megazyklischen Einheiten selbst in stark umgewandelten geschichteten Intrusionen wie Penikat er kennen lassen.
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Lehtonen E. Heilimo E. Halkoaho T. Hölttä P. Huhma H. 《International Journal of Earth Sciences》2017,106(2):763-781
International Journal of Earth Sciences - This study concentrates in the Kiannanniemi area, situated in the Archaean Suomussalmi greenstone belt, the Karelia Province, Fennoscandian Shield. A... 相似文献
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Exceptionally Cr-rich basalts in the komatiitic volcanic association of the Archaean Kuhmo greenstone belt, eastern Finland 总被引：1，自引：0，他引：1
Summary Exceptionally Cr-rich metabasalts related to a komatiite-dominant volcanic sequence occur in the Archaean Kuhmo greenstone
belt, eastern Finland. These basalts contain more chromium (1300–4500 ppm) than any other terrestrial basalts analysed so
far, and also have high nickel concentrations (200–1700 ppm). In stratigraphy, these Cr-rich basalts occur above the komatiite
and komatiitic basalt units forming the uppermost units of the komatiite sequence. Extremely reducing conditions during magma
generation or fractional crystallization are suggested as a reason for these exceptional compositions. Low oxygen fugacity
has prevented crystallization of chromite and decreased the olivine/liquid partition coefficient for nickel in olivine fractionation,
thus causing the enrichment of Cr and Ni in the residual melt.
Received November 24, 1997; revised version accepted July 22, 1999 相似文献
Zusammenfassung Au?ergew?hnlich Cr-reiche Basalte in der komatiitischen vulkanischen Assoziation des Archaischen Kuhmo-Grünsteingürtels in Ostfinnland Im archaischen Kuhmo-Grünsteingürtel in Ostfinnland treten au?ergew?hnlich Cr-reiche Metabasalte auf, die mit einer komatiitdominanten vulkanischen Sequenz verbunden sind. Diese Basalte enthalten mehr Chrom (1300–4500 ppm) als alle anderen terrestrischen Basalte, die bislang analysiert worden sind, und sie weisen zudem auch hohe Nickelkonzentrationen auf (200–1700 ppm). In der Stratigraphie treten die Cr-reichen Basalte über dem Komatiit und den komatiitischen Basalteinheiten auf und bilden die obersten Einheiten der Komatiitsequenz. Extrem reduzierende Bedingungen w?hrend der Magmabildung oder fraktionierte Kristallisation werden als eine Ursache für diese au?ergew?hnlichen Zusammensetzungen vorgeschlagen. Die niedrige Sauerstoff-Fugazit?t hat die Kristallisation des Chromits gehemmt, den Verteilungskoeffizienten Olivin/Schmelze für Nickel bei der Olivinfraktionierung herabgesetzt und dadurch die Anreicherung von Cr und Ni in der Restschmelze verursacht.
Received November 24, 1997; revised version accepted July 22, 1999 相似文献
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Dr. T. A. A. Halkoaho Prof. T. T. Alapieti Dr. J. J. Lahtinen J. M. Lerssi 《Mineralogy and Petrology》1990,42(1-4):23-38
Summary The PGE mineralized zones referred to as the Ala-Penikka PGE Reefs (AP I and AP II) are located about 250 m and 340 m above the base of megacyclic unit IV in the Penikat layered intrusion, both mineralizations being hosted by plagioclase-augitebronzite and narrow poikilitic plagioclase cumulates. A depression structure (pothole) about 300 m long and 100 m deep is encountered in the area of the AP I Reef, and it is in this structure that the AP I Reef, which is normally 30 cm thick, attains its maximum thickness of 20 m.The dominant sulphide paragenesis in AP I is pyrrhotite-chalcopyrite-pentlanditepyrite and that in AP II chalcopyrite-pentlandite-pyrite. The platinum-group minerals identified comprise almost thirty species, the most common being Pd-Te-(Bi) and Pd-As-Sb minerals and sperrylite (PtAs2).The AP Reefs are interpreted as having been formed from an upward-migrating fluid-enriched intercumulus melt in which PGE, S, Ni, Cu and related elements occurred in the fluid phase. The poikilitic plagioclase cumulate in both of the AP Reefs acted as a layer which trapped the upward-migrating intercumulus melt at its lower contact. The depression structure developed when a disturbance of some kind in the magma chamber caused the unconsolidated cumulate layers to collapse.
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Die PGE Reefs von Ala-Penikka in der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland
Zusammenfassung Die als Ala-Penikka Platin Reefs (AP I und AP 11) bezeichneten vererzten Zonen liegen ungefähr 250 m und 340 m oberhalb der Basis der vierten megazyklischen Einheit in der Penikat-Intrusion. Beide Vererzungen kommen in Plagioklas-Augit-Bronzit und dünnen Bändern poikilitischer Plagioklas-Kumulate vor. Eine Depressions-Struktur (Pothole) von etwa 300 m Länge und 100 m Tiefe kommt im Bereich des AP 1 Reefes vor. Hier erreicht das AP I Reef, das durchschnittlich nur 30 cm mächtig ist, seine maximale Mächtigkeit von 20 m.Die wichtigste Sulfidparagenese in AP I ist Magnetkies-Kupferkies-Pentlandit-Pyrit, und die in AP II Kupferkies-Pentlandit-Pyrit. An die dreißig verschiedene Platin-Minerale konnten identifiziert werden; die verbreitetsten sind Pd-Te-(Bi) und Pd-As-Sb Minerale, sowie Sperrylit (PtAs2).Die AP-Reefs haben sich aus einer aufwärts migrierenden Fluid-angereicherten Interkumulusschmelze gebildet, in der PGE, S, Ni, Cu und assoziierte Elemente in der fluiden Phase vorkommen. Das poikilitische Plagioklas-Kumulat in beiden AP Reefs fungierte als eine Barriere die für die aufwärts migrierende Interkumulusschmelze undurchlässig war. Eine Störung in der Magmenkammer, die die noch nicht konsolidierten Kumulat-Lagen betraf, wird für die Entstehung der Depressions-Struktur verantwortlich gemacht.
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Summary The Sompujärvi (SJ) PGE Reef is located at the border between the third and fourth megacyclic units, 400–1000 metres above the base of the Penikat layered intrusion. It usually occurs in the basal bronzititic portion of megacyclic unit IV, but can occur in the overlying peridotitic cumulates or the gabbroic cumulates at the top of megacyclic unit III in places. PGE concentrations have been found to occur mainly in association with either base metal sulphide (mainly pyrite-chalcopyrite-pentlandite) or chromite disseminations, the latter type usually representing a distinctly higher grade of mineralisation.When the magma which formed megacyclic unit IV penetrated into the Penikat layered intrusion, its lower part intermixed with the older residual magma. It may be assumed that this mixing of magmas was responsible for the precipitation and PGE enrichment of sulphides in the lower part of the olivine cumulates, accounting for the sulphide-disseminated mineralization type. The entry of the new magma pulse was probably quite powerful, and when this magma spread out over the uppermost, partly consolidated gabbroic cumulate of megacyclic unit III it caused pronounced local erosion in the uppermost crystal layer and excavated elongated channels and/or depressions, as associated with faulting. These channels and depressions then trapped older residual liquid enriched in platinum-group elements and the chromite-disseminated type within the SJ Reef was formed.
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Das Sompujdrvi PGE Reef in der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland
Zusammenfassung Das Sompujärvi (SJ) PGE Reef liegt im Grenzbereich von Megazyklus III und IV, 400 1000 m oberhalb der Basis der Penikat Intrusion.Normalerweise tritt es in den liegenden Bronzititen des Megazyklus IV auf; es kann aber sehr wohl auch in den peridotitischen und gabbroiden Kumulaten in den obersten Teilen von Megazyklus 111 entwickelt sein. PGE Anreicherungen sind entweder an Sulfide (hauptsächlich Pyrit-Kupferkies-Pentlandit) oder an disseminierten Chromit geknüpft. Der letztere Vererzungstyp ist durch höhere Gehalte gekennzeichnet.Während der Intrusion der Magmen des Megazyklus IV kam es zu einer Magmenmischung zwischen diesen und älteren Magmen. Es kann angenommen werden, daß dieses magma-mixing für die Ausfällung und Anreicherung der PGE's in den Sulfiden, die in den tieferen Anteilen der Olivin-Kumulate auftreten, verantwortlich zu machen ist und der Grund für diese disseminierte an Sulfide gebundene Vererzung ist. Das Eindirngen mächtiger neuer Magmenschübe und die Ausbreitung dieses Magmas über die obersten, bereits konsolidierten Gabbro-Kumulate des Megazyklus III, verursachten eine lokal intensive Erosion in diesen obersten bereits kristallisierten Lagen. Längliche Spaltensysteme und/oder Einsenkungen, ähnlich wie bei Störungen, wurden angelegt. In diesen Spaltensystemen und Einsenkungen sammelte sich ältere Schmelze, die an Elementen der Platingruppe angereichert war. Sie bildete die an disseminierten Chromit gebundene Vererzung im SJ Reef.
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J. P. Konnunaho E. J. Hanski A. Bekker T. A. A. Halkoaho R. S. Hiebert B. A. Wing 《Mineralium Deposita》2013,48(8):967-989
Archean komatiites host important resources of Ni, Cu, Co, and PGE, particularly in Western Australia and Canada. In Finland, several small, low-grade sulfide deposits have been found in komatiites, including the ca. 2.8 Ga Vaara deposit in the Archean Suomussalmi greenstone belt. It occurs in the central part of the serpentinized olivine cumulate zone of a komatiitic extrusive body and is composed of disseminated interstitial sulfides consisting of pyrite, pentlandite, millerite, violarite, and chalcopyrite accompanied by abundant magnetite. Although currently subeconomic, the mineralization is interesting due to the very high chalcophile element contents of the sulfide fraction (38 wt% Ni, 3.4 wt% Cu, 0.7 wt% Co, 22.4 ppm Pd, and 9.5 ppm Pt). The sulfides occur in relatively Cr-poor olivine cumulates suggesting involvement of a chromite-undersaturated magma. The parental magma was an Al-undepleted komatiite with an estimated MgO content of at least 24 wt%. In contrast to the common komatiite types in the eastern Finland greenstone belts, the Vaara rocks are moderately enriched in LREE relative to MREE, suggesting that crustal contamination played an important role in the genesis of the Vaara deposit. Multiple sulfur isotope data reveal considerable mass-independent sulfur isotope fractionation both in country rock sedimentary sulfides (Δ33S ranges from ?0.50 to +2.37?‰) and in the Vaara mineralization (Δ33S ranges from +0.53 to +0.66?‰), which provides strong evidence for incorporation of crustal sulfur. Extensive replacement of interstitial sulfides by magnetite and the presence of millerite- and violarite-bearing, pyrrhotite-free sulfide assemblages indicate significant post-magmatic, low-temperature hydrothermal oxidation of the primary magmatic pyrrhotite-pentlandite-chalcopyrite assemblages and associated sulfur loss that led to a significant upgrading of the original metal tenors of the Vaara deposit. 相似文献
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