Suomen kallioperästä löytyy harvinaisia maametalleja

Olli Sarapää, GTK. Kuva: Jari Väätäinen, GTK

Suomen kallioperä on otollinen litium-, niobi-, tantaali- ja titaaniesiintymille sekä harvinaisten maametallien löytymiselle, todetaan GTK:n nelivuotisen hankkeen esiselvityksissä. Hightech-metallien potentiaalia kartoittava hanke on edennyt kohteellisiin maastotutkimuksiin.

Uudessa ympäristöystävällisessä energiatekniikassa ja tietotekniikassa tarvitaan useita hightech-metalleja, joiden kysyntä on kasvanut kehittyneissä maissa räjähdysmäisesti, mutta joiden saatavuus on huono.

EU on nimennyt nämä metallit strategisiksi metalleiksi, sillä tällä hetkellä EU:lla ei ole näiden metallien omaa tuotantoa, vaan niiden saatavuus on lähes täysin tuonnin varassa. Hightech-metalleihin kuuluvat litium, koboltti, indium, gallium, germanium, niobi, tantaali, titaani sekä harvinaiset maametallit ja platinametallit.

Kaikkein kriittisimpiä ovat harvinaiset maametallit.

– Monet maat ovat huolissaan niiden saannista, sillä 95 prosenttia niiden tuotannosta on Kiinan hallussa. Kiina on asettanut tiukat vientikiintiöt etenkin hybridi- ja sähköautojen valmistuksessa tarvittaville raskaille maametalleille turvatakseen omat raaka-ainevaransa, erikoistutkija Olli Sarapää hightech-metallihankkeesta kertoo.

Harvinaisiin maametalleihin (REE) kuuluu yttriumin ja skandiumin lisäksi 15 lantanoidia. Ne soveltuvat esimerkiksi optisiin kuituihin, monitoreihin, kameroiden linsseihin ja tuulivoimaloiden turbiineihin.

– Erityisesti raskaista maametalleista, kuten europiumista, terbiumista ja dysprosiumista tulee olemaan pulaa, ellei uusia esiintymiä saada pian tuotantoon. Kyseisiä metalleja tarvitaan esimerkiksi loisteaineissa, energialampuissa, kestomagneeteissa ja lasereissa.

Suomella potentiaalia suurtuottajaksi

Suomen kallioperä on suurimmaksi osaksi iältään prekambrista ja vaikuttaa poikkeuksellisen potentiaaliselta hightech-metallien löytymiselle verrattuna muihin EU-alueisiin.

– Suomella on mahdollisuuksia koko EU-alueen suurimmaksi hightech-metallien tuottajaksi, sillä missään muualla EU-alueella ei todennäköisesti ole yhtä potentiaalista kallioperää kuin Suomessa, Sarapää toteaa. Omavaraisuus raaka-aineiden tuotannossa on hänen mielestään iso etu. Hyvien metalliesiintymien ympärille syntyy usein myös uutta teollisuutta.

Suomen potentiaalista hightech-metallien esiintymille kertovat esimerkiksi jo lopetetut kaivokset Outokummussa, Otanmäellä ja Korsnäsissa. Outokummun kaivoksista saatiin aikoinaan kuparin ohessa kobolttia ja Otanmäestä vanadiinin ja raudan lisäksi titaania. Korsnäsin lyijymalmista hyödynnettiin vähäisessä määrin myös harvinaisia maametalleja, mutta tutkimukset hyödyntämisestä ovat nyt uudelleen käynnissä.

Lupaavia hightech-kaivoshankkeita on tällä hetkellä Suomessa kolmella paikkakunnalla: Ullavan Läntässä louhittaneen pian litiumia, Ranuan ja Tervolan Suhangossa platinaa ja palladiumia ja Kälviällä titaania.

– Metallien kysynnän kasvu ja hintojen nousu saattavat vauhdittaa näiden hankkeiden toteutumista, mikäli rahoitukset järjestyvät, Sarapää sanoo.

Tulevaisuudessa uudet innovaatiot voivat luoda nopeastikin kysyntää uusille metalleille, joiden hinnat voivat nousta jyrkästi ja nykyistä selvästi heikkopitoisemmat esiintymät, etenkin jonkun muun metallin sivutuotteet, voivat tulla kannattaviksi.

GTK:n nelivuotinen hanke hightech-metallien potentiaalin selvittämiseksi käynnistyi vuonna 2009 ja sen on määrä päättyä vuonna 2012. Hankkeen ensimmäinen vuosi käytettiin esiselvityksiin, joissa mm. perehdyttiin kirjallisuuteen ja vanhoihin kairasydännäytteisiin sekä kartoitettiin kallioperää.

Lisäksi hankkeessa kerättiin paljon näytteitä moreenista ja rapakalliosta, tehtiin geofysikaalisia mittauksia sekä käynnistettiin syväkairaukset.

Tutkimusten tuloksena Suomen kallioperän todettiin olevan otollinen ainakin harvinaisille maametallimalmeille sekä litium-, niobi-, tantaali- ja titaanimalmeille.

– Kun saimme rajattua potentiaalisia alueita, pääsimme aloittamaan ensimmäiset maastotutkimukset Rovaniemellä, Sodankylässä ja Hämeessä. Lisäksi kehitämme etsintämenetelmiä ja arvioimme geologisten tutkimusten avulla tunnettujen ja uusien alueiden potentiaalia ja varantoja, Sarapää kertoo hankkeen etenemisestä.

– Jatkamme myös indiumin, galliumin ja germaniumin kartoittamista, sillä niistä meillä ei ole vielä tuloksia.

Harvinaiset maametallit harvoin malmitasoa

Malmimineraaleja tutkitaan mikroskoopilla. Kuva: Jari Väätäinen, GTK

– Suomen kallioperässä on monia harvinaisia maametalleja sisältäviä kivilajeja, joissa metallien pitoisuudet ovat paikoin malmiluokkaa. Niihin saattaa kätkeytyä malmeja, joiden jalostaminen on taloudellisesti kannattavaa, Sarapää kertoo.

Malmien soveltuvuus jalostukseen riippuu kuitenkin esiintymän koon ja pitoisuuden lisäksi myös siitä, millaisessa mineraalissa ne esiintyvät. Monia harvinaisia maametalleja on luonnossa yhtä paljon kuin tinaa ja molybdeenia, mutta ne rikastuvat vain harvoin malmeiksi ja niiden erottaminen toisistaan on kallista.

Maapallon merkittävimmät harvinaisten maametallien varannot ovat karbonatiiteissa ja muissa alkalikivissä, rautamalmeissa, lateriittisissa rapautumissa, rantahiekoissa sekä graniittipegmatiiteissa.

GTK:n selvityksessä Suomen karbonatiitit, niiden feniittiytyneet sivukivet ja muut alkalikivet ovat potentiaalisia harvinaisten maametallien löytymiselle.

– Tällä tietoa meillä on lupaavia kohteita, joissa tavataan korkeita pitoisuuksia harvinaisia maametalleja, mutta tutkimukset ovat kesken ja varsinaista malmia emme ole löytäneet, Sarapää kertoo etsinnöistä.

Mielenkiintoiseksi alueeksi GTK:n geokemiallisissa tutkimuksissa on osoittautunut granuliittikaaren kontaktia seuraava Tana-Beltin vyöhyke. Myös Virtasalmen kaoliinirapautumien pohjaosista on löytynyt harvinaisten maametallien rikastumia.

Lapin appiniitit ovat sekä harvinaisten maametallien että fosforin suhteen niin kiinnostavia, että esimerkiksi Rovaniemen alueelta on valittu useita kohteita tarkempien tutkimusten kohteeksi. Malmiviitteitä on löytynyt myös rapakivialueiden graniiteista.

Geokemialliset menetelmät ja raskasmineraalitutkimus ovat osoittautuneet erityisen toimiviksi malmikriittisten alueiden tunnistamisessa Lapissa.

Etsintäbuumi valtaa maailmaa

Harvinaisten maametallien tarve vuodessa on noin 124 000 tonnia, mutta sen on arvioitu kasvavan yli 200 000 tonniin vuoteen 2014 mennessä.

– Harvinaisten maametallien kiristynyt saanti on aiheuttanut niiden etsintäbuumin ympäri maailmaa. Uusia kaivosprojekteja on käynnissä yli sata ja varantoja on paljon, mutta se jää nähtäväksi, miten nopeasti hankkeet saadaan tuotantovaiheeseen, Sarapää kertoo.

Erityisesti USA:ssa, Australiassa, Kanadassa, Kazakstanissa ja Vietnamissa on käynnissä lupaavia kaivosprojekteja. Pisimmällä ovat Mountain Pass USA:ssa ja Mount Weld Australiassa, joissa tuotannon suunnitellaan alkavan parin vuoden sisällä. Molempien esiintymät ovat karbonatiiteissa.

Euroopassa harvinaisia maametalleja tuotetaan ainoastaan alkalikivistä Venäjän Kuolan alueen Lovozerossa.
Ulkomaiset yhtiöt ovat EU-alueella kiinnostuneita lähinnä Suomen ja Ruotsin harvinaisten maametallien aiheista. Suomessa yhtiöt ovat tehneet valtausvarauksia ja valtauksia käytännössä lähes kaikille alkalikivialueille.

TEKSTI Marja Saarikko

Prekambrinen kallioperä on iältään vanhempi kuin 570 miljoonaa vuotta. Prekambri on 570–505 miljoonaa vuotta sitten vallinnutta kambrikautta edeltänyt kausi.

Kaoliinirapauma syntyy maasälpien ja muiden alumiinipitoisten silikaattien voimakkaassa kemiallisessa rapautumisessa ja muuttumisessa. Kaoliinin pääainesosan muodostaa pehmeä, vaalea kaoliniittisavi.

Appiniitti on kivilajiryhmä, johon kuuluu sarvivälke- ja/tai biotiittirikkaita syväkiviä, joissa on korkea fosfori, fluori- ja klooripitoisuus. Appiniitit ovat postorogeenisia eli vuorijonopoimutuksen jälkeisiä kivilajeja. Ne muistuttavat koostumukseltaan eräitä lamprofyyrejä.

Feniittiytyminen on prosessi, jossa kivessä kiertävät natrium-pitoiset liuokset ovat muuttaneet kivilajin ja sen mineraalien kemiallisen koostumuksen.

Lateriittinen rapauma esiintyy yleisesti maapallon kuuman vyöhykkeen saderikkaissa osissa. Rapauma on tiilenpunainen, ilmastollisen rapautumisen tulos.

Lisätietoja geologiasta, kivilajeista ja mineraaleista löytyy GTK :n Retkeilijän kivioppaasta www.gtk.fi/geotieto/jokamies/RetkeilijanKiviopas.html.