miniaturadeimagen|300px|La excavación principal de Särkijärvi vista desde el extremo sur de la mina en abril de 2016. miniaturadeimagen|Fábricas de fertilizante en cercanías de la mina. miniaturadeimagen|Lámina delgada de carbonatita rica en apatita bajo transmisión de luz polarizada. miniaturadeimagen|Lámina delgada de glimerita rica en apatita bajo luz polarizada transmitida.
El complejo Siilinjärvi de carbonatita se encuentra en el centro de Finlandia, cerca de la ciudad de Kuopio. Lleva el nombre del pueblo cercano de Siilinjärvi, ubicado aproximadamente a 5 km al oeste de la extensión sur del complejo. Siilinjärvi es el segundo complejo de carbonatita más grande de Finlandia después de la formación Sokli, y una de las carbonatitas más antiguas de la Tierra con 2610 ± 4 Ma.Kouvo, O., 1984. GTK internal report to H. Lukkarinen, 4 p. El complejo de carbonatita consiste en un cuerpo lenticular de aproximadamente 16 km de largo, con pendiente pronunciada, rodeado de gneis de granito. El ancho máximo del cuerpo es de 1.5 km y la superficie es de 14.7 km². El complejo fue descubierto en 1950 por el Servicio Geológico de Finlandia con la ayuda de recolectores de minerales locales. La perforación de exploración comenzó en 1958 por Lohjan Kalkkitehdas Oy. Typpi Oy continuó perforando entre los años 1964 y 1967, y Apatiitti Oy perforó entre 1967 y 1968. Después de las perforaciones, se realizaron los trabajos de laboratorio y planta piloto. La mina fue abierta por Kemira Oyj en 1979 como un pozo abierto. La operación fue vendida a Yara en 2007.O’Brien et al. 2015
La mina de apatita Siilinjärvi es el pozo a cielo abierto más grande de Finlandia. Actualmente la mina comprende dos pozos; el sur más grande de Särkijärvi y el hoyo satélite más pequeño del norte de Saarinen. El pozo Särkijärvi tiene aproximadamente 250 m de profundidad, con una altura de banco de 28 m. El pozo Saarinen se encuentra a unos 5 km al norte del pozo principal Särkijärvi.Salo 2016
La tasa de explosión general en la mina es de 600 kt por semana, 450 kt del pozo Särkijärvi y 150 kt del pozo Saarinen. Casi todas las rocas de la serie de glimmerita-carbonatita son rocas de grado mineral; los fenites y diabases transversales son rocas de desecho. Sin embargo, hay algunas vetas tardías de carbonatita pobres en apatita y ciertos bloques de carbonatita-glimmerita con < 0.5 wt-% en peso de P2O5. Se desconoce la razón por la cual estos son estériles de apatita, pero podría estar relacionado con el metamorfismo y el flujo de fluidos.
La mina Siilinjärvi es la única mina de fósforo en funcionamiento en la Unión Europea. Desde 1979, se han extraído más de 400 Mt de roca, aproximadamente el 65% de mineral. Para el año 2016, la mina había producido 24.7 Mt del producto principal, apatita. Las reservas de mineral fueron de 205 Mt en enero de 2016. La producción actual es de aproximadamente 11 Mt de mineral por año, mientras que la ley in situ promedio es de 4.0% en peso de P2O5. Aproximadamente el 85% del concentrado de apatita se procesa in situ en Siilinjärvi para producir ácido fosfórico y fertilizantes, el resto del concentrado se usa en otras fábricas de la compañía. Los subproductos son concentrados de mica y calcita. El concentrado de apatita se produce por flotación en el concentrador cerca del pozo Särkijärvi. El concentrado puede procesarse luego en ácido fosfórico utilizando ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico se deriva actualmente de la pirita de la mina Pyhäsalmi.
Rocas circundantes miniaturadeimagen|Saarinen satélite foso.
El lecho rocoso circundante de la intrusión de Siilinjärvi es arqueano, aunque el límite entre el lecho rocoso arqueano y paleoproterozoico está cerca. Las rocas paleoproterozoicas más cercanas pertenecen al área de esquisto negro de Savo Norte.Lukkarinen 2008
La intrusión de glimmerita-carbonatita en Siilinjärvi se encuentra en la parte sureste del terreno de granito-gneis de Iisalmi.Härmälä 1981 El terreno registra algunos de los eventos arqueos más jóvenes y antiguos en el Escudo Fennoscandiano, la intrusión de 2.6 Ga Siilinjärvi y casi 3.2 mesosomas de Ga encontrados en granulitas.Mänttäri & Hölttä 2002 Los estudios sísmicos han demostrado que el grosor de la corteza dentro del terreno Iisalmi es inusualmente grueso, unos 55-60 km.Korsman et al. 1999 El grosor de los terrenos se debe a varios procesos, como el apilamiento de empuje durante la colisión de Svecofennian y la colocación de placas posteriores a la colisión. En el nivel actual de erosión, la parte occidental del terreno se metamorfosea principalmente en las facies de greenchist durante la orogenia svecofeniana.Sorjonen-Ward & Luukkonen 2005
El tipo de roca circundante dominante en el área de Siilinjärvi es un gneis de granito con textura variable y, en cierta medida, mineralogía. Los principales minerales son feldespato plagioclasa, cuarzo, feldespato microclina, biotita y hornblende. El gneis de granito que lo rodea se extiende unos 100 km al norte desde Siilinjärvi.Puustinen 1971 Las rocas sedimentarias de Carelia (2.0-1.9 Ga) se encuentran en el oeste y noroeste de Siilinjärvi. Las rocas son mneis doblados como esquistos de mica.
Los gabros de Lapinlahti y Siilinjärvi son de la orogenia archeana de Carelia. Una diorita de cuarzo de grano fino, que se entromete en los gneis graníticos circundantes, se encuentra en el lado noreste del gabro Siilinjärvi.
Tipos de roca en el complejo miniaturadeimagen|Glimerita. Imagen de una lámina delgada de mineral de apatita de Siilinjärvi visto bajo luz polarizada. miniaturadeimagen|Una muestra de núcleo de perforación de Siilinjärvi.
Cinco rocas diferentes caracterizan la mina Siilinjärvi: rocas de la serie de glimmerita-carbonatita, fenitas, diques de diabasa, dioritas de tonalita y gneis. La apatita se asocia con la glimmerita-carbonatitas.
Comúnmente, los complejos de carbonatita contienen un núcleo de carbonatita intrusa que corta una secuencia de rocas ricas en flogopita. En Siilinjärvi, sin embargo, las glimmeritas y carbonatitas están bien mezcladas y se presentan como glimmeritas casi puras laminadas de forma vertical y subvertical a carbonatitas casi puras. El volumen de la carbonatita es mayor en el centro de la intrusión, y las rocas cerca de los bordes del cuerpo son casi completamente glimmeritas.
Rocas con mineral El cuerpo mineral central comprende glimmeritas y carbonatitas. Las rocas que contienen mineral rico en flogopita varían desde glimmerita casi pura hasta carbonato-glimmerita y silicocarbonatos. Las carbonatitas, que contienen más del 50% de carbonatos, representan solo alrededor del 1.5% en volumen de la intrusión principal. Estas rocas de carbonatita son más abundantes en el centro de la intrusión y se presentan como venas delgadas en la glimmerita. El cuerpo mineral también contiene rocas azul verdosas que están compuestas hasta 50% modal de richterita. Los principales minerales de las rocas minerales son flogopita, calcita, dolomita, apatita y richterita. El zircón, la magnetita, la pirrotina, la calcopirita y los piroxenos se presentan como minerales accesorios. La apatita es fluorapatita y la cantidad de CO2 varía.
La Glimmerita es una roca intensamente foliada, negra verdosa, oscura o marrón rojiza (dependiendo del mineral de mica dominante) que contiene 0-15% de minerales de carbonato. Las rocas orientadas son de grano fino a medio y generalmente porfiríticas. La matriz está compuesta de flogopita afánica de grano fino y los porfiroclastos son granos de flogopita tabulares. Las glimmeritas de grano fino son a menudo más equigranulares. La composición mineral de las glimmeritas es en promedio 82% de flogopita, 8% de apatita, 7% de anfíboles, 2% de calcita y 1% de dolomita. En algunas áreas, el contenido de apatita es tan alto que la roca se denomina roca de apatita (al menos 25% de apatita). La apatita se presenta como granos de gran tamaño en estas rocas, y el diámetro de los cristales puede ser de hasta varios decímetros. Los minerales accesorios de las glimmeritas incluyen ilmenita, magnetita y pirocloro.Al-Ani 2013
Las carbonato-glimmeritas son rocas de color más claro en comparación con las glimmeritas puras. Obviamente, esto se debe al contenido de carbonato (15-25% de minerales de carbonato), pero también al color marrón rojizo más claro de la mica. Están menos orientados que las glimmeritas y más equigranulares. El tamaño del grano es mediano. La composición mineral de las carbonato-glimmeritas es en promedio 64% de flogopita, 10% de apatita, 10% de calcita, 9% de dolomita y 7% de anfíboles.
Los silicocarbonatos contienen 25-50% de minerales de carbonato y son de color bastante claro, el tono depende del color de la mica. La textura es bastante similar a la de las glimmeritas de carbonato, excluyendo las áreas, donde los carbonatos y las micas están en bandas y ocurren como sus propias fases. La composición mineral promedio es 46% de flogopita, 22% de dolomita, 19% de calcita, 9% de apatita y 4% de anfíboles, aunque la cantidad de calcita debe ser mayor que la de las dolomitas. Los minerales accesorios de los silicocarbonatos incluyen estroncianita, baritina, circón, ilmenita y magnetita.
Las rocas carbonatíticas (> 50% de carbonatos) en Siilinjärvi están brechadas y se componen principalmente de calcita, dolomita y apatita. Los minerales accesorios incluyen flogopita, ilmenita y magnetita. En general, el contenido de dolomita de las rocas carbonatadas varía bastante. El contenido es en su mayoría muy bajo y la roca consiste principalmente en calcita, pero en algunas áreas, el contenido de dolomita puede llegar al 50%. Los carbonatos de Siilinjärvi son rocas de grano fino a medio gris claro, blanco o ligeramente rojizo con un tamaño de grano promedio de aproximadamente 0.9-1.2 mm. Estas rocas ocurren comúnmente como diques verticales.
Fenitas Las fenitas rodean las rocas que contienen mineral en el complejo Siilinjärvi. Se formaron metasomáticamente cuando las rocas de carbonatita-glimerita se introdujeron en el host de gneis de granito. Las fenitas consisten principalmente en microclinas ortíticas, anfíboles de richterita y piroxeno, pero también hay una amplia variedad de tipos de fenitas que incluyen minerales como piroxeno, anfíboles, carbonato, cuarzo, apatita y cuarzo-egirina. Las fenitas también se encuentran como xenolitos en las glimeritas-carbonatitas. El tipo de fenita más común es una roca rojiza o gris verdosa con diferentes tamaños de grano. El contenido de microclina de las fenitas es en promedio de alrededor del 50% y la microclina es abundante en la ortita. La cantidad de plagioclasa varía mucho más, y los porcentajes más altos encontrados son alrededor del 20-30%. El contenido de anortoclasa en granos de plagioclasa individuales es del 10-15%. El porcentaje de anfíboles es del 0-30% y el porcentaje de piroxeno del 0-15% de la roca. Algunos tipos de fenita contienen hasta un 15% de biotita.
Diques transversales Los diques de diabasa basáltica cortan todo el complejo Siilinjärvi. Su ancho varía desde un par de centímetros hasta 60 metros. Los diques diabase tienen una orientación vertical muy distinta noroeste-sureste o norte-noroeste-sur-sureste. Las diabasas son rocas afaníticas de color verde oscuro, casi negro, sin orientación macroscópica. El contenido de hornblende de las diabasas de Siilinjärvi es del 50-70%, y el contenido de plagioclasa es del 25-40%. La hornblenda se altera a biotita en las zonas de contacto, y la plagioclasa es albitica. Los márgenes alterados del dique hornblenda tienen unos 50 cm de ancho. Los minerales accesorios incluyen titanita, epidota, pirita, apatita, cuarzo y circón. Los estudios preliminares muestran que existen al menos tres variedades de diabasas diferentes: con base de calcita, con sulfuro y diabase estéril. El contenido de sulfuro es mayor en las rocas más cortadas.