Kiruna: Bisakah Tambang Besi Great Europe juga menjadi Tambang Ree yang hebat?

Ada deposit, ada deposito yang bagus, dan kemudian ada deposit yang mengubah sejarah. Kiruna, Swedia, adalah salah satu deposit itu. Besi yang ditambang di sini telah memicu kontroversi ilmiah dan konflik militer sepanjang abad kedua puluh. Baru -baru ini Kiruna telah dinyatakan sebagai sumber daya REE terbesar di Eropa, menunjukkan mungkin tidak dilakukan membuat tanda pada sejarah.

Ringkasan

Kiruna adalah distrik penambangan besi (FE) utama yang terletak di Swedia utara. Ini terdiri dari deposit utama, Kiirunavaara, serta Luossavaara, Konsuln, dan sejumlah deposit yang lebih kecil. Deposit besi Grängesberg di Swedia tengah sering dimasukkan juga. Kompleks penambangan dikendalikan oleh penambang milik negara Swedia Luossavaara-Kiirunavaara AB (LKAB), yang telah bekerja dengan endapan besi yang terkenal kaya selama lebih dari 120 tahun. LCAB menghasilkan 80% bijih besi Eropa.

Cadangan Kiirunavaara yang terbukti dan kemungkinan adalah 585 mt pada 46,7 % Fe, dengan sumber daya yang diukur, ditunjukkan, dan disimpulkan 1092 MT pada 55,0 % Fe; Setoran dikatakan awalnya mengandung ~ 2 miliar ton pada 61% Fe dan 0,97% p sebelum penambangan. Penambangan diperkirakan akan berlanjut hingga setidaknya 2048, dengan produksi tahunan ~ 28 mt bijih.

Sementara sebagian besar tambang besi adalah Open Pit Kiruna adalah tambang bawah tanah. Fakta bahwa operasi yang mahal di lokasi terpencil seperti itu dapat berbicara tentang kemurnian luar biasa bijih Kiruna; Dengan pengecualian Meteors Fe Ore tidak mendapatkan nilai yang jauh lebih tinggi.

Sementara besi adalah roti dan mentega Kiruna, elemen tanah jarang (Rees) dan fosfor (p) mungkin masa depannya. Pada tahun 2023 LKAB mengumumkan bahwa deposit per geijer terdekat berisi sumber daya 585 mt pada 50,5% Fe, 2,41% p, dan 0,18% REE oksida, menjadikannya deposit REE terbesar di Eropa. Per Geijer terutama masih merupakan deposit besi, tetapi mengandung proporsi apatit yang lebih tinggi, mineral fosfat yang dapat menjadi sumber P, Rees, dan fluor (F). Bumi jarang telah menjadi landasan energi terbarukan dan elektronik canggih baik dalam aplikasi konsumen dan militer, sementara P adalah komponen utama dari pupuk yang mendukung pertanian modern, dan F adalah bahan kimia industri yang penting.

Geologi

Kiruna adalah contoh paling terkenal dari deposit besi-oksida-apatit (IOA); Sebenarnya IOA juga dikenal sebagai deposit tipe Kiruna. Tubuh bijih sekitar 7000 m, tebal 90-120 m, dan memanjang sedalam 2400 m. Itu didominasi oleh magnetit (fe₃HAI₄) dengan jumlah apatit yang bervariasi (CA₅(Setelah₄)₃(F, CL, OH) dan mineral gangue seperti kalsit, aktinolit, bedak, kuarsa, titanite dan anhydrite. Hematit (Fe₂HAI₃) hadir secara lokal dan membentuk bijih kecil.

Bijih umumnya merupakan lempengan besar yang terjadi di sepanjang kontak antara andesit dan rhyolite, dua jenis batuan vulkanik, dan umumnya memiliki kontak tajam dengan batuan di sekitarnya. Telah bertanggal 1888 ± 6 mA. Vena magnetit-apatit-aktinolit yang terlambat juga hadir. Perubahan pra-ore albite-aktinolit-klorit-scapolite hadir di beberapa batuan di sekitarnya.

Asal kontroversial

Asal usul Kiruna, dan deposit tipe Kiruna, adalah salah satu masalah paling kontroversial dalam geologi saat ini. Anda bisa menempatkan 10 ahli di sebuah ruangan dan keluar dengan 11 teori yang berbeda dan mungkin beberapa mata hitam, atau setidaknya ego memar. Kiruna adalah lempengan raksasa magnetit dan apatit yang pada dasarnya yang menawarkan beberapa petunjuk tentang bagaimana itu bisa terbentuk. Satu abad penelitian telah menghasilkan banyak teori, tetapi debat modern berpusat pada dua kemungkinan utama: magmatik dan hidrotermal.

Model magmatik melihat deposit IOA seperti Kiruna terbentuk dari magma Fe-p. Dalam keadaan yang tepat, magma silikat umum dapat mengalami ketidaksopanan cair, secara spontan memisahkan menjadi dua cairan yang berbeda, dalam hal ini meleleh fe-p dan leleh silikat yang lebih normal. Fe-P Melt akan mengeras untuk membentuk lempengan magnetit dan apatit, sedangkan leleh silikat akan membentuk batuan yang lebih khas di dekatnya. Ini akan mirip dengan proses yang membentuk endapan sulfida magmatik.

Eksperimen menunjukkan proses seperti itu dapat terjadi dan memberikan penjelasan sederhana untuk kontak tajam dan sifat besar bijih. Itu juga akan menjelaskan mengapa deposit IOA umumnya ditemukan di busur gunung berapi. Masalahnya, bagaimanapun, adalah bahwa jauh dari jelas bahwa ketidakmampuan magma dapat terjadi pada skala besar Kiruna, dan jika itu melakukan fe-p yang sangat padat seharusnya tenggelam di bagian bawah ruang magma, sedangkan hubungan geologis dengan batuan lain menunjukkan hal itu terjadi sebaliknya. Bahkan, beberapa endapan IOA di Chili tampaknya telah meletus di permukaan. Selain itu, proses seperti itu harus menghasilkan magma silikat yang lebih kaya silika daripada yang diamati.

Teori hidrotermal menjelaskan Kiruna sebagai hasil cairan hidrotermal menggantikan batu dengan mineral Fe-P. Studi terbaru telah berusaha untuk menempatkan deposit IOA ke dalam kerangka kerja metasomatik alkali-Calcic yang lebih luas, yang juga secara alami akan menjelaskan hubungan yang diamati dari endapan IOA dengan endapan besi-copper-gold-emas. Kehadiran perubahan albite metasomatik sebelum ore di sekitar deposit dan vena pasca-ore juga akan mendukung asal hidrotermal. Kesulitan utama dengan model hidrotermal adalah sulit untuk menjelaskan bagaimana cairan bisa menjadi sangat kaya Fe, dan mengapa mereka akan menciptakan lempengan magnetit yang sangat jelas dan masif.

Seperti yang sering terjadi ketika ada dua teori yang bersaing, kebenaran mungkin terletak di suatu tempat di antaranya. Semua magma mengandung air, serta komponen yang lebih mudah menguap seperti klorin (CL). Magnetit yang mengkristal dari magma menyediakan permukaan yang sangat baik untuk gelembung volatil ini untuk dilampirkan; Gelembung-gelembung ini akan mendukung magnetit ke atas, memusatkan magnetit dan cairan kaya CL di dekat bagian atas ruang magma. Cairan yang kaya klorin sangat efektif dalam memusatkan dan mengangkut Fe, yang berarti cairan ini bisa mengumpulkan lebih banyak Fe, mengkristalisasi lebih banyak magnetit dan membentuk lebih banyak gelembung. Loop umpan balik positif ini akhirnya menghasilkan cairan FE-CL yang apung dari ruang magma dan naik ke kerak, di mana ia akan mengkristal dengan cepat ketika suhu turun dan cairan keluar. Proses ini, di mana beberapa kristal biji dengan cepat membentuk gelembung untuk menghasilkan cairan seperti busa yang mengembang, agak mirip dengan menjatuhkan mento ke dalam sebotol Coke.

Tampaknya deposito IOA terbentuk melalui beberapa proses, tetapi membentuk raksasa seperti Kiruna mungkin membutuhkan proses magmatik dan hidrotermal yang bekerja bersama dalam berbagai tahap. Meskipun detailnya masih ada kontroversial dan kesenjangan pengetahuan tetap ada, teori hibrida secara elegan menjelaskan sebagian besar aspek endapan IOA, serta fakta bahwa bukti isotop yang stabil menunjukkan magnetit yang terbentuk dari sumber magmatik pada berbagai suhu dari magmatik ke hidrotermal.

Sejarah yang kompleks

Penambangan skala kecil di Kiruna dimulai pada awal operasi 1600 -an tetapi skala besar dimulai pada tahun 1898, yang mengarah ke pendirian kota Kiruna pada tahun 1900.

Pada awal Perang Dunia 2 Kiruna sejauh ini adalah sumber besi dan baja terbesar di Jerman. Logam ini harus dikirim dengan kereta api ke pelabuhan Narvik Norwegia dan kemudian dikirim ke pantai panjang Norwegia dan Denmark, yang keduanya netral dalam perang, sebelum mencapai pelabuhan Jerman. Pasokan ini sangat penting untuk upaya perang Jerman, dan dengan demikian terpapar dengan serangan sekutu, sehingga Winston Churchill sendiri memerintahkan ke Angkatan Udara Inggris dan Angkatan Laut untuk memotongnya. Respons Hitler secara brutal: ia memerintahkan invasi baik Denmark dan Norwegia. ~ 430 000 km² dan ~ 6,8 juta orang tunduk pada pendudukan militer demi satu tambang. Swedia, mungkin menyadari betapa sedikit pilihannya dalam masalah ini, terus memasok Jerman dengan besi di sebagian besar perang.

Penambangan berlanjut dan diperluas selama beberapa dekade setelah perang, dengan pergantian produksi dari Open Pit ke Underground pada 1960 -an. Pada tahun 2004 ditemukan bahwa tambang, yang telah berkembang di bawah kota Kiruna, menyebabkan penurunan subsidensi yang akan membutuhkan kota ~ 20.000 penduduk untuk dipindahkan tiga km ke timur. Langkah bertahap dimulai pada tahun 2014, dan diperkirakan akan selesai pada tahun 2040.

Masa depan yang kritis

Penambangan bijih fe-p-pee di per geijer masih bertahun-tahun lagi, tetapi jika semua berjalan ke rencana lkab akan diposisikan secara unik untuk masa depan. Dengan produksi di Greenland jauh, dan beberapa sumber lokal lainnya tersedia, Kiruna bisa menjadi satu -satunya sumber REE domestik Eropa. Tambahkan produksi kuat Fe, F, dan P, permintaan yang didorong oleh berbagai sumber, dan Kiruna dapat memiliki aliran pendapatan yang sangat beragam.

Masih ada banyak tantangan peraturan dan teknis yang harus diatasi. Nilai REE rendah, dan terkandung dalam fosfat, yang lebih sulit diproses daripada bijih karbonat REE yang disukai. Meskipun sumber daya keseluruhan besar, pemrosesan ekonomi mungkin tidak mudah. Sisi baiknya, apatit tidak memusatkan elemen radioaktif seperti yang dilakukan beberapa bijih, sehingga limbah radioaktif seharusnya tidak menjadi masalah. LKAB, pada bagiannya, tampaknya sangat percaya diri: itu sudah mulai meluncur penyimpangan bawah tanah yang panjang dan mahal untuk dijelajahi dengan lebih baik, dan akhirnya menambang, per Geijer.

Apatite adalah mineral yang relatif umum ditemukan di banyak IOA, IOCG, dan endapan fosforit. Karena apatit biasanya berisi beberapa Ree, berhasil mengembangkan metode untuk memulihkannya di Kiruna dapat membuka jalan bagi operasi lain untuk memulai ekstraksi produk sampingan REE. Mengeksploitasi sumber daya tingkat rendah seperti itu mungkin tidak menarik, tetapi itu bisa menjadi langkah besar untuk menemukan sumber yang lebih berkelanjutan dari logam vital ini.

Takeaways

Kiruna adalah salah satu distrik pertambangan paling penting dan kontroversial di dunia. Area ini menampung cadangan besi yang luas, tetapi juga sumber daya REE kelas rendah. Mengekstraksi sumber daya ini berjarak bertahun -tahun, tetapi akan menjadi langkah besar dalam mengembangkan teknik baru dan membangun rantai pasokan yang beragam.

Daftar perusahaan yang disebutkan

Bacaan lebih lanjut

• Reich, M. Simon, AC, Fernando Barra, F., Palma, G., Hou, T., dan Bilenker, LD, 2022, pembentukan endapan besi oksida -atat. Ulasan Alam. Doi: 10.1038/s43017-022-00335-3