The mineral composition of the Burkland Cu-sulphide deposit at Zinkgruvan, Sweden : a supplementary study

Abstract

The Zinkgruvan Mining AB, situated in south-central Sweden in Örebro County, south-east of Åmmeberg,
plans to expand their production on a massive, carbonate hosted copper-sulphide ore deposit, the Burkland
Cu-mineralization in the eastern part of Knalla. At present mainly Zn-Pb-Ag are mined.
The deformed Cu-mineralization belongs to the south-western Bergslagen ore province. It is of Paleoproterozoic
age, hosted by supracrustal, metavolcanic- and metasedimentary rocks, mainly serpentine- and dolomitic marble as
well as skarn. Hydrothermal ore forming processes are suggested for the formation of the Zinkgruvan deposit. It is
described as a Volcanic Massive Sulphide (VMS) and a volcanic SEDimentary EXhalative (SEDEX) type.
In order to judge the economic value of the Cu-ore deposit, the mineralogy and possible variation in chemical composition
of the opaque minerals as well as the mineral distribution have been investigated. Also the distribution of
problematic elements such as Sb, As, Hg and Bi were studied. These can lead to fines during the processing of Cuore.
Ten thin sections from the most ore rich 18m section of the drillcore DBH2992 have been analysed under a
reflected light and in a scanning electron microscope. This study is a complement to the master thesis of Bjärnborg
(2009) on the same topic to test and strengthen her findings through extra samples and analysis.
The major ore mineral found in this study is chalcopyrite (CuFeS2), mostly occurring in aggregates. Other common
ore minerals are sphalerite, pentlandite and magnetite both in aggregates and as disseminated grains. Cubanite is
often found intimately intergrown as lamellea in chalcopyrite or as almost massive grains. Minor ore minerals
found are breithauptite, cobaltite and pyrrhotite/mackinawite. The latter two minerals could not definitely be discriminated.
The problematic elements Sb and As are found in nine different minerals. None of the major or common
ore phases contain Sb or As. The Sb carrying minor ore phase breithauptite (NiSb) occurs in all but one sample.
Most of the Sb or As is contained in rare minerals that are found in samples poor in ore. No Hg or Bi is found
during this study. The occurrence of Ag is linked to an extensive red to purple-blue tarnish of chalcopyrite. However,
tarnishing is common also when no Ag is present.
No distinct mineral zoning throughout the studied section is observed. With increasing ore grade, the number of
different ore minerals is stable or even decreased. The host rock composition influences the ore grade: Skarn seems
to contain the highest quantities of ore minerals. No major variation in chemistry is found in most opaque minerals.
Exceptions are pentlandite with varying amounts of (Fe,Co,Ni), sphalerite (a low-Fe and a high-Fe type) and safflorite
with a Co-rich and a Fe-riche type.

Abstract (Swedish)

Zinkgruvan Mining AB som ligger i Närke i syd-mellersta Sverige, sydöst om Åmmeberg, planerar
att utöka produktionen med en massiv kopparmineralisering som ligger i en karbonatsten. Den kallas för
Burkland-kopparmineraliseringen och ligger i östra Knallagruvan. Idag bryter företaget mest zink, bly och silver.
Den paleoproterozoiska kopparmineraliseringen tillhör sydvästra Bergslagens malmprovins. Malmkroppen är deformerad
och finns i suprakrustala, metavulkaniska- och metasedimentära bergarter, huvudsakligen i kalcit/
serpentin- och dolomitisk marmor och i skarn. Zinkgruvanförekomsten anses har bildats genom hydrotermala
malmbildande processer: den har beskrivits som Vulkanisk Massiv Sulfid (VMS) och vulkanisk SEDimentär EXhalativ
(SEDEX) typ.
För att kunna bedöma kopparmalmens ekonomiska värde, har mineralsammansättningen, möjliga kemiska variationer
i de opaka mineralen och deras fördelning undersökts. Även uppträdandet av problematiska elementer som Sb,
As, Hg och Bi har bestämts. Dessa kan leda till straffavgifter i kopparmalmsmältningen. Tio tunnslip ur den 18m
långa malmrikaste delen av borrkärnan DBH2992 har analyserats med reflexionsljus och scanningelektronmikroskopi.
Studien utgör komplettering till Bjärnborg`s (2009) Masteruppsats i samma ämne och ska testa och styrka
hennes resultat med extra prov och analyser.
Det dominerande malmmineralet som har hittats i studien är kopparkis (CuFeS2), vilket oftast uppträder i aggregat.
Andra vanliga malmmineral är zinkblände, pentlandit och magnetit, både i aggregat och som enstaka korn i moderbergarten.
Kubanit hittas ofta som lameller i kopparkis men även som nästan massiva korn. Mindre ofta förekommande
malmmineral är breithauptit, kobaltit och magnetkis/mackinawit. De sista två kunde inte helt säkert särskiljas.
De problematiska elementen Sb och As har hittats i nio olika mineral. Inget av de dominerande eller vanliga
malmmineralen innehåller Sb eller As. Den Sb-förande mindre malmfasen breithauptit (NiSb) återfinns i alla utom
ett prov. Sb eller As finns mest i accessoriska mineral i malmfattiga tunnslip. Inget Hg eller Bi har upptäckts. Förekomsten
av silver kan relateras till en intensiv röd till lila-blå oxidation av kopparkisen. Oxidationen förekommer
dock även utan silverassociation.
Ingen tydlig mineralzonering har observerats i det undersökta avsnittet. När malmhalten ökar, förblir antalet olika
opaka mineral konstant eller t.o.m. minskar. Det finns en korrelation mellan typ av sidoberg och malmhalt: Skarn
verkar innehålla den största mängden malmmineral. Ingen stor variation i kemin har hittats i de flesta av de opaka
mineralen. Undantag är pentlandit med varierande mängder (Fe,Co,Ni), zinkblände (en järnfattig och en järnrik
variant) och safflorit med en koboltrik och en järnrik variant.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Det aktuella arbetet kompletterar Karolina Bjärnborgs masteruppsats från 2009 (Examensarbete Berggrundsgeologi Nr. 240) i samma ämne. Avsikten med arbetet är att testa och styrka hennes resultat med ytterligare prov och analyser. Syftet med båda projekten är att bestämma vilka malmmineral som finns och deras kemiska sammansättning i en kopparmineralisering i Zinkgruvan. Företaget planerar att bryta denna på koppar och silver med start under 2010.

Zinkgruvan ligger i Närke, norr om Vättern. Idag produceras mest zink, bly och silver. Området domineras av olika typer av kalksten som bildades för ca 1,8 miljarder år sedan. Dessutom förekommer vulkaniska bergarter. Efter avlagringen utsattes bergarterna för hydrotermala processer, där cirkulerande varma vätskor leder till en omvandling av bergarten och i detta fall även till bildning av malmmineral.

För att kunna bedöma kopparmalmens ekonomiska värde, har mineralen och deras kemiska variationer undersökts. Även uppträdandet av problematiska element som antimon (Sb), arsenik (As), kvicksilver (Hg) och vismut (Bi) har bestämts. Dessa kan om de överstiger vissa specificerade maximihalter leda till straffavgifter vid kopparmalmsmältningen. Tio tunnslip ur den 18m långa malmrikaste delen av huvudborrkärnan har analyserats med optisk malmmikroskopi och scanningelektronmikroskopi.

Det dominerande malmmineralet som har hittats är kopparsulfiden kopparkis. Andra vanliga malmmineral är sulfiderna zinkblände och pentlandit samt järnoxiden magnetit. Problematiska element har spårats i alla prov. De har hittats i tio olika mineral, vilket är hälften av alla identifierade mineral. Inget av de vanliga malmmineralen innehåller Sb eller As. Dessa förekommer framför allt i accessoriska mineral i malmfattiga tunnslip. Inget Hg eller Bi har upptäckts. Förekomsten av silver kan relateras till en intensiv röd till lila-blå oxidation av kopparkisen. Oxidationen förekommer dock även utan silverassociation. Med några undantag har ingen stor variation i den kemiska sammansättningen av mineralen kunnat påvisas.

De resultat som framkommit överensstämmer väl med dem som Karolina Bjärnborg redovisar. En viss skillnad då det gäller vissa minerals frekvens finns. Detta tyder på att det i bägge studierna förmodligen finns problem med representativiteten i provtagningen.

• author: Andersen, Christine
• supervisor: Anders Lindh
• organization: Department of Geology
• alternative title: En kompletterande studie av kopparmineraliseringen i Zinkgruvan
• year: 2009
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Zinkgruvan, Bergslagen, Åmmeberg-deposit, Burkland Cu-mineralisation, chalcopyrite, hydrothermalcopper sulphide, VMS, SEDEX copper sulphide, SEDEX, Åmmeberg-malmförekomst, Burkland kopparmineralisering, kopparkis, hydrotermal kopparsulfid
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 249
• language: English
• id: 2302011
• date added to LUP: 2012-01-25 13:32:43
• date last changed: 2012-01-25 13:32:43