Characterisation of alteration zones in the Skogestad- and Stabben area in the Tellnes deposit - With focus on mineralogic content, types and degree of alteration

Abstract

Tellnes forekomsten regnes som en av de største ilmenitt forekomstene i verden. Forekomsten ble oppdaget ved aeromagnetiske undersøkelser støttet av Titania AS i 1954, og forekomsten har blitt utvunnet av Titania AS siden 1960. Hovedproduktet er et ilmenittkonsentrat med en konsentrasjon på 44 vekt% TiO2, og sekundærprodukter bestående av et magnetittkonsentrat og et sulfidkonsentrat. Blanding av malm er hovedsakelig basert på mengden TiO2 og Cr2O3, men det er et økende fokus på omvandlingssoner og mineraler assosiert med disse sonene som følge av at de påvirker utvinningen i oppredningsverket. I 2008 ble gruven utvidet østover til å inkludere Skogestad området og nye ukartlagte omvandlingssoner kom frem i dagen. Basert på de tidligere erfaringene med redusert utvinning ved oppredning av omvandlet malm, ønsker Titania å øke kunnskapen om mineralogien i omvandlingssonene i Skogestad- og Stabben området, kartlegging av omvandlingsgraden fra kjernene i sonene og utover, og en detaljert beskrivelse av variasjoner mellom de ulike sonene. Beskrivelsen ønskes å inkludere mineralogi, teksturer, kjemi, etc. Denne oppgaven presenterer en detaljert studie av omvandlingssonene i Skogestad- og Stabben området i Tellnes forekomsten og har fokus på mineralinnhold, mineraltyper og grad av omvandling for sonene og den tilhørende ilmenitten. Optisk undersøkelse av tynnslip, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, automatisk mineralogi and EPMA-analyser er metoder brukt for å undersøke det mineralogiske og kjemiske innholdet i omvandlingssonene. Stuffprøver fra omvandlingssonene har blitt analysert og dataene har blitt brukt til å avgjøre det mineralogiske og kjemiske innholdet, variasjoner i mineraltyper og etablere to klassifikasjonssystem for grad av omvandling. Undersøkelsene viser at omvandlingssonene i Skogestad- og Stabben området har mange likheter med de tidligere undersøkte sonene i Tellnes området, hvor bare karbonatmineralet ankeritt ikke er identifisert tidligere. Identifiserte omvandlingsprosesser i sonene inkluderer sericittisering, saussuritisering, kaolonitisering, steatisering, klorittisering, rutilisering, karbonat og kvarts avsetning og serpentinisering, som indikerer en kompleks omvandlingshistorie. Manglende spor etter uralitisering og biotittisering er den store forskjellen mellom de undersøkte sonene og sonene i Tellnes-området. Klassifiseringen av omvandlingssonene med de nyetablerte klassifikasjonssystemene konkluderer med at 2 av de 8 undersøkte sonene kan regnes som malm av produksjonsverdi, mens 6 soner ikke kan regnes som malm som følge av omvandlingen. Graden av omvandling er avgjort å være sterkest i kjernene og synker gradvis når en beveger seg bort fra kjernene. Omvandlingssonene uten utpregede kjerner viser en mer jevn grad av omvandling fra senteret av sonene og utover, men omvandlingen av sonene er fremdeles av en grad hvor sonene klassifiseres som berg som er uinteressant for produksjon.

The Tellnes deposit is regarded as one of the largest ilmenite deposits in the world. The orebody was detected by aeromagnetic surveying supported by Titania AS in 1954, and the orebody has been mined continuously by Titania AS since 1960. The main produce is an ilmenite concentrate of 44 Wt.% TiO2, with a magnetite and a sulphide concentrate as by-products. Currently the mixing of ore is primarily based on the amount of TiO2 and Cr2O3, but there is an increasing focus on alteration zones and minerals associated with these zones, as they effect the recovery in the processing plant. In 2008 the open pit at Tellnes was expanded towards the east to include the Skogestad area, revealing new unmapped alteration zones. Based on previous experiences with reduced recovery when processing altered ore, Titania AS wish to gain increased knowledge of the mineralogy associated with the different alteration zones in the Skogestad- and Stabben area, mapping of degree of alteration from the core zone outwards, and a detailed description of variations between the zones including mineralogy, texture, chemistry, etc. This thesis presents a detailed study of the alteration zones in the Skogestad- and Stabben area of the Tellnes deposit with focus on mineralogical content, types and degree of alteration for zones and the associated ilmenite. Optical investigation of thin sections, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, automated mineralogy and EPMA-analyses have been used to investigate the mineralogical and chemical content of the alteration zones. The study has used samples collected from the mining face of the alteration zones and the analytical data from the investigations have been used to determine the mineralogical and chemical content, variation in mineralogical types and establishment of two classification systems for degree of alteration. The investigation shows that the alteration zones in the Skogestad- and Stabben area have many similarities with the previously investigated alteration zones in the Tellnes area with the carbonate mineral ankerite being the only new mineral identified. Alteration processes identified in the zones includes sericitisation, saussuritisation, kaolinisation, steatisation, chloritisation, rutilisation, carbonate and quartz precipitation and serpentinisation, indicating a complex alteration history. The lack of evidence for uralitisation and biotitisation is the primary difference compared to the previously investigated zones in the Tellnes area. The classification of the investigated alteration zones with the established classification systems has concluded that 2 out of the 8 alteration zones can be classified as ore of interest for production, while the remaining 6 zones are altered to a state where they no longer are classified as ore. The classification of the samples and zones have found that the degree of alteration is highest in distinct cores/fractures, and gradually decreases when moving outwards from these distinct cores. The alteration zones without such cores have a more stable degree of alteration from zone centres outwards, but the alteration is still of a degree that makes the rock uninteresting for production.