Keski-Suomessa Otanmäen alueella esiintyvien varhaisproterootsoisten A1-tyypin intermediääristen ja felsisten intrusiivisten magmakivien ja niihin liittyvän REE-HFSE-
mineralisaation geokronologia ja synty

Väitöstutkimuksen kohteena olivat Otanmäen alueella Keski-Suomessa esiintyvät ns. Otanmäen seurueen graniittiset kivet ja niihin liittyvä harvinaisten maametallien mineralisaatio.

Otanmäen seurueen graniitit löydettiin jo 1950-luvulla, mutta niiden geologinen merkitys ja alkuperä ovat jääneet epäselviksi. Väitöstutkimuksen tavoitteena oli selvittää Otanmäen seurueen kivilajeja ja niiden alueellista esiintymistä ja kemiallisia ominaispiirteitä, laattatektonista synty-ympäristöä ja alkuperää. Lisäksi tutkittiin näihin kivilajeihin liittyvää harvinaisten maametallien mineralisaatiota ja sen mineraalipotentiaalia. Tutkimusmenetelminä käytettiin kenttä- ja kairasydänhavaintoja, petrografiaa, mineraali- ja kokokivikemiaa, isotooppianalyysejä sekä termodynaamista numeerista mallinnusta Magma Chamber Simulator -mallinnusohjelmistolla.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että Otanmäen seurueen esiintymisalue on laajempi kuin aikaisemmin luultiin ja että se sisältää laajan kirjon erilaisia graniittisia ja intermediäärisiä syväkiviä. Kivien geokemialliset ominaispiirteet viittaavat niiden syntyyn mantereisessa repeamävyöhykkeessä. Geokemialliseen ja termodynaamiseen mallinnukseen perustuen Otanmäen seurueen kivilajikirjo syntyi maapallon vaipasta peräisin olevien kivisulien tunkeuduttua maan kuoreen ja näiden sulien hiljalleen kiteytyessä noin 7–15 km:n syvyydellä.

Uudet zirkonien uraani-lyijy-ikämääritystulokset tarkentavat aiemmissa tutkimuksissa epäselväksi jäänyttä Otanmäen seurueen kivilajien ikää ja osoittavat niiden olevan 2,04–2,06 miljardia vuotta vanhoja. Tuolloin muinainen Karjalan manner kävi läpi merkittävää kuoren venymistä, mikä lopulta johti sen täydelliseen repeytymiseen.

Samanlaisen koostumuksen ja iän omaavia kiviä ei tunneta muualta Suomesta eikä koko Fennoskandian kilpialueelta. Otanmäen seurueen syväkivien harvinaisuutta selittää tulkinta, jonka mukaan ne ovat kuoreen asettumisen jälkeen työntyneet ylityöntölaattoina nykyiseen asemaansa kaukaisesta, laattatektonisten liikuntojen poisleikkaamasta Karjalan mantereen läntisestä reunaosasta noin 1,9 miljardia vuotta sitten.

Otanmäen seurueen graniitit ovat myös taloudellisessa mielessä mielenkiintoisia, sillä niistä löydettiin 1980-luvulla kaksi mineralisoitunutta vyöhykettä, Katajakangas ja Kontioaho, jotka sisältävät korkeita pitoisuuksia harvinaisia maametalleja (engl., rare earth elements, REE), kuten lantaania (La), ceriumia (Ce), neodyymiä (Nd) ja yttriumia (Y) sekä korkean kenttävoimakkuuden alkuaineita (engl., high-field strength elements, HFSE), kuten zirkoniumia (Zr), niobia (Nb), toriumia (Th) ja uraania (U). Osa näistä metalleista on ns. high-tech -metalleja, joita käytetään laajasti monissa korkean teknologian käyttökohteissa, kuten tuuliturbiineissa, sähkö- ja hybridiautoissa sekä älypuhelimissa.

Uudet tutkimustulokset osoittavat, että Katajakankaan ja Kontioahon REE-HFSE-mineralisoituneita vyöhykkeitä isännöivät Otanmäen seurueen graniitit. Katajakankaalla REE-HFSE-rikastumat sijoittuvat isäntägraniittiin tunkeutuneisiin juoniin ja Kontioahossa isäntägraniittia leikkaavaan levymäiseen intruusioon. Ne sisältävät Ce-rikasta allaniittia, zirkonia, titaniittia ja erilaisia niobi-rikkaita oksidimineraaleja. Allaniitti-(Ce) on merkittävin harvinaisten maametallien kantajamineraali molemmissa mineralisoituneissa vyöhykkeissä.

Hivenalkuainekoostumusten, zirkonien U-Pb-ikien ja numeerisen mallinnuksen perusteella tutkimuksessa esitetään, että REE-HFSE-mineralisaatio liittyy läheisesti Otanmäen seurueen graniittiseen magmatismiin, ja mineralisoituneet juonet ja intruusio edustavat graniittisten kivisulien pitkälle erilaistuneita lopputuotteita. Uutta tietoa voidaan käyttää malminetsinnän lähtöaineistona.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Oulun yliopiston, Geologian tutkimuskeskuksen ja Otanmäki Mine Oy:n kanssa ja sitä tukivat rahallisesti Oulun yliopiston ADMA-DP-tohtorikoulutusohjelma, K.H. Renlundin säätiö ja Tauno Tönningin säätiö.