Field- and geochemical assessment of Rytkynkylä volcanic rock formation on the Raahe-Ladoga Shear Complex

Abstract

A region of Central Finland, around Ylivieska and Pyhäjärvi, is a famous brownfield locale with a few large mines eg. Pyhäsalmi and Vihanti, and dozens of smaller scale deposits and potential locations studied for mineralisations, commonly hosted in volcanic rock formations. Despite this, many volcanic formations lack detailed descriptions nor a detailed geological framework. Rytkynkylä formation is one such undescribed volcanic rock unit, locating directly on the Raahe-Ladoga Shear Complex, a major structural feature on the Svecofennian orogen. This study provides a detailed description of the Rytkynkylä formation including its original formation environment and compares it to Pyhäsalmi- and Ylivieska groups. This study’s methods utilize field work, petrographical descriptions, and geochemical whole-rock analysis. The Rytkynkylä formation rocks are mafic to intermediate amphibole porphyrites, of which most are calc-alkaline with some tholeiitic exceptions. SiO2 of the studied rocks varies between 45 – 65 wt. %, and all the samples form one continuous group with no bimodal indicators. LILE’s show enrichment in all analysed samples, with Ba 215 – 1336 ppm, and Sr 125 – 651 ppm. The Rytkynkylä formation shares large similarities with the Ylivieska group which represents the main phase of the Svecofennian orogeny. Both consist of mafic to intermediate and tholeiitic to calc- alkaline rocks, with similar evolution and fractional crystallization. Rytkynkylä formation’s high LILE consentrations correspond to the Ylivieska group’s similar values, indicating subduction related calc-alkaline island arc environment with tholeiitic back arc basin volcanism due to tholeiitic rocks being present. The Pyhäsalmi group, however, shows a clear difference due to its evident bimodality. These results provide an understanding that the Rytkynkylä formation is mafic-intermediate volcanic amphibole porphyrite unit, and a part of the Ylivieska group.

Ylivieskan ja Pyhäjärven kuntia ympäröivä seutu on Suomessa kaivosteollisuuden kannalta tärkeä alue. Tällä alueella on suuria vulkaanisissa muodostumissa esiintyviä kaivoksia, kuten Pyhäsalmen ja Vihannin kaivokset, sekä lukuisia pienikokoisia kaivoksia ja malmipotentiaalinsa kannalta kiinnostavia kohteita. Tästä huolimatta alueella on muodostumia, joille ei ole tehty merkittäviä tutkimuksia eikä niiden merkitystä seudun geologisessa kontekstissa tunneta hyvin. Rytkynkylän muodostuma on hyvä esimerkki alueen vähemmän tutkituista vulkaanisista muodostumista, joka sijaitsee yhden Suomen tärkemimmän rakenteellisen elementin, Raahe-Laatokka-hiertokompleksin päällä. Tämä tutkimus luo geologisen kuvauksen Rytkynkylän muodostumasta ja sen alkuperäisestä synty-ympäristöstä sekä vertaa Rytkynkylän muodostumaa Pyhäsalmen ja Ylivieskan vulkaanisiin ryhmiin. Menetelminä tutkimuksessa hyödynnetään geologista kartoitusta, petrografisia kuvauksia ja geokemiallisia analyyseja. Rytkynkylän muodostuman kivet ovat mafis-intermediäärisiä amfiboliporfyriittejä, joista suurin osa on kalkkialkaalisia muutamaa tholeiittista poikkeusta lukuun ottamatta. Tutkittujen kivien SiO2-pitoisuus vaihtelee välillä 45 – 65 wt. %. Kaikki Rytkynkylän muodostuman kivet muodostavat mafis- intermediäärisen jatkumon ilman bimodaalisuuteen viittaavia indikaattoreita ja osoittavat LILE- rikastumista, sillä Ba-pitoisuudet vaihtelevat välillä 215 – 1336 ppm ja Sr-pitoisuudet välillä 125 – 651 ppm. Rytkynkylän muodostuma muistuttaa Ylivieska-ryhmää eli Svekofennisen päävaiheen vulkaanisia kiviä, sillä molempien kivet koostuvat mafis-intermediäärisistä sekä tholeiittisista – kalkkialkaalisista kivistä. Kivillä on myös samankaltainen kehityshistoria, ja ovat molemmat kokeneet fraktioitunutta kiteytymistä. Rytkynkylän muodostuman korkeat LILE-pitoisuudet ja tholeiittiset piirteet vastaavat pitkälti Ylivieska-ryhmän arvoja, mikä viittaa subduktioon liittyvään kalkkialkaaliseen saarikaariympäristöön tai saarikaaren takaosa-altaan repeämisympäristöön. Tähän verrattuna Pyhäsalmi-ryhmä eroaa huomattavasti selvän bimodaalisuutensa vuoksi. Tulokset osoittavat, että Rytkynkylä-muodostuma edustaa mafis intermediääristä vulkaanista amfiboliporfyriittimuodostumaa ja kuuluu osaksi Ylivieska-ryhmää.