Determination of a NW - SE -trending fault related fault intersections and damage zone widths in the Sakatti deposit

Abstract

The Sakatti Cu-Ni-PGE deposit in northern Finland is one of the most economically significant recent discoveries in the Central Lapland Greenstone Belt. This thesis investigates the NW – SE -trending brittle fault for the structural significance of late-stage brittle faults cross-cutting the deposit. I will focus on fault geometry, kinematics and potential sulphide remobilization. Research themes were (1) the location and width of the fault, (2) fault kinematics and paleostress directions associated to the fault, (3) possible sulphide remobilization along the fault. Nine drill cores intersecting the NW – SE fault were studied utilizing multi-method approach. Methodologies included detailed structural logging, quantitative vein frequency analysis (cumulative vein frequency and moving average) for fault location and damage zone width estimation, and stereonet and dipmeter analysis for structural orientations. Paleostress analysis was performed for deformation history, in addition with petrographic study of thin sections and geochemical analysis using micro-XRF and whole-rock geochemistry. Cumulative vein frequency analysis resulted in effectively delineating fault intersections and damage zone widths, despite using vein data instead of fractures. NW – SE -trending fault related veins are NW – SE and N – S -trending veins with steep dips. Kinematic analysis resulted in predominant strike-slip movement along the fault with minor dip-slip component. This suggests conjugate faulting or fault reactivation. Paleostress analysis indicates fault formed during transtensive stress regime, linking the fault to late D4 – D5 regional tectonic events. Thin sections display evidence of sulphide remobilization using ductile shears. Primary mechanism being mechanical remobilization, solid-state mechanism. This study validates the effectiveness of cumulative vein frequency analysis for fault characterization in drill core data. Kinematic evolution and paleostress context within the larger tectonic fabric of the area is established, joining the studied fault to late-stage tectonic evolution (D4 – D5). Despite the significant sulphide mineral mobilization predates the brittle faulting, the faulting influenced minor element mobility that is observed as mineral alteration.

Sakatin Cu-Ni-PGE esiintymä Pohjois-Suomessa on yksi taloudellisesti merkittävimmistä viimeaikaisista löydöksistä Keski-Lapin vihreäkivivyöhykkeellä. Tämä tutkimus keskittyy hauraaseen, yhteen luode-kaakkosuuntaiseen, siirrokseen ja sen rakenteelliseen merkitykseen myöhäisenä hauraana piirteenä, mikä leikkaa esiintymää. Tutkimus keskittyy siirroksen geometriaan, kinematiikkaan, sekä mahdolliseen sulfidimineraalien uudelleenliikkumiseen. Tutkimuskysymykset ovat (1) siirroksen paikan määrittely ja vaikutusalueet, (2) siirroksen kinematiikka ja paleojännityssuunnat, sekä (3) mahdollinen sulfidien uudelleenliikkuminen siirrosta pitkin. Yhdeksän luode-kaakkosuuntaisen siirroksen lävistävää kairasydäntä tutkittiin monimenetelmällisellä lähestymistavalla. Menetelmiin kuuluivat yksityiskohtainen rakenneloggaus, kvantitatiivinen juonitiheysanalyysi (kumulatiivinen juonitiheys ja liukuva keskiarvo), joita tutkittiin vaikutusalueen kartoittamiseksi ja stereografinen projektio ja dipmeter-analyysi, rakenteiden suuntausten tutkimiseksi. Paleojännityskenttätutkimus keskittyi laajempaan alueelliseen deformaatiohistoriaan. Näitä tukevina menetelminä käytettiin ohuthieiden yksityiskohtaista mikrorakenneanalyysiä, sekä geokemiallista analyysiä käyttäen mikro-XRF- ja kokokivigeokemian menetelmiä. Tulokset osoittavat, että kumulatiivinen juonitiheysanalyysi pystyy tehokkaasti rajaamaan siirroslävistysten paikkaa ja vaikutusalueiden suuruutta, vaikka tutkimuksessa käytettiinkin rakojen sijaan juonidataa. Luode-kaakkosuuntaiseen siirrokseen liittyvät juonet ovat luode-kaakko- ja pohjoiseteläsuuntaisia, sekä jyrkkäkaateisia. Siirroksen kinemaattinen tulkinta tukee pääsääntöisesti vaakasuuntaista strike-slip -liikettä, jossa on viitteitä pystykomponentista. Nämä mahdollisesti viittaavat konjugaattisiirrostukseen tai siirroksen uudelleenaktivoitumiseen. Paleojännitysanalyysi osoittaa, että tutkittu siirros muodostui transtensiivisessä jännityskentässä, mikä yhdistää siirroksen myöhäisiin, D4 – D5 -vaiheiden alueellisiin tektonisiin tapahtumiin. Ohuthieet osoittavat sulfidien uudelleenliikkumista duktiileja hiertoja käyttäen. Pääasiallinen mekanismi on ollut mekaaninen, kiinteän tilan prosessi. Tämä tutkimus tukee kumulatiivisen juonitiheysanalyysin toimivuutta siirroksen karakterisoinnissa kairasydändatasta. Kinemaattinen tutkimus ja paleojännityskonteksti alueellisessa tektonisessa kehityksessä yhdistävät tutkitun siirroksen myöhempään alueelliseen deformaatioon (D4 – D5). Vaikka sulfidien uudelleenliikkuminen on tapahtunut ennen hauraita siirroksia, siirros on edistänyt alkuaineiden liikkuvuutta, joka havaitaan mineraalien muuttumisena.