Flake graphite prospects in the Fennoscandian Shield

• Main Author: Palosaari, Jenny
• Format: Other/Unknown Material
• Language: unknown
• Published: 2021
• Subjects: Flake graphite; Fennoscandian Shield; Raman spectroscopy; graphite; grafit; grafiitti; 1171 Geovetenskaper; Inga; Kring; Norway; Sortland; Fennoscandia; Fennoscandian
• Online Access: https://www.doria.fi/handle/10024/181329

Natural graphite is listed among the critical raw materials for the European Union because of its economic importance and supply risk. Natural graphite is needed in batteries and energy storage and the demand is growing continuously. This thesis describes two flake graphite occurrences in Fennoscandia and is motivated by the importance of graphite for the future. The flake graphite occurrences in Sortland (Norway) and in Piippumäki (Finland) were studied. Sampled graphite-bearing rocks and liberated graphite flakes were examined and analyzed with petrographic microscopy, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. The precursor of flake graphite is amorphous graphite, which is formed from organic matter that has usually deposited in sediments offshore. Flake graphite is formed during increasing metamorphic conditions when the graphene layers in graphite are arranged parallel to one another, the spacing between the graphene layers decreases, and the remaining impurities are removed. The bedrock in Fennoscandia, especially in Finland, is mostly metamorphosed at high grade. There are also many occurrences of metamorphosed black shales (which contain graphite) in these areas, which increases the potential of finding high-quality flake graphite. The results of this study show that the flake graphite found in both Sortland and Piippumäki are of high quality with minor or no defects. The flakes are up to 1 mm in size and the obtained Raman spectra show that the graphite often lacks the defect band. The characteristic bands shown by the Raman spectra indicate conditions in which the graphite formed, including additional bands formed by defects, which decrease with a higher degree of metamorphism. The results also show that the graphite is unaffected by retrograde metamorphism. The interest in graphite exploration and the refinement of battery anode technology is increasing in Fennoscandia. The results from this study indicate that the studied graphite is of high quality, that similar graphite deposits of high quality are found in Fennoscandia, and that high-quality graphite can also be found in areas affected by retrograde metamorphism. --- Europeiska Unionen har listat naturlig grafit som ett kritiskt material, grundat på dess ekonomiska betydelse och att det inte produceras inom EU. Naturlig grafit behövs inom batteriindustrin och lagring av energi och efterfrågan ökar kontinuerligt. Denna avhandling beskriver två förekomster av flakgrafit i den Fennoskandiska skölden: Sortland i Norge och Piippumäki i Finland, och studien är motiverad av grafitens betydelse för framtiden. De provtagna grafitförande bergarterna och de frigjorda grafitflaken studerades och analyserades med petrografiskt mikroskop, svepelektronmikroskop (SEM),röntgendiffraktion (XRD) och Ramanspektroskopi. Flakgrafit utvecklas från amorf grafit, som i sin tur härstammar från organiskt material som har avlagrats i sediments på havsbottnen. Flakgrafit formas under stigande metamorfa förhållanden genom att grafenlagren i grafit ordnas parallellt i relation till varandra, mellanrummet mellan grafenlagren minskar och att föroreningar försvinner. Berggrunden i Fennoskandien, och speciellt i Finland, är till stor del genomgått metamorfos av hög grad. Dessa områden innefattar även förekomster av svartskiffrar (som innehåller grafit), vilket ökar möjligheten till att hitta flakgrafit av hög kvalitet. Resultaten som erhållits i denna studie visar att flakgrafiten är av hög kvalitet med få eller inga defekter. Grafitflaken är upp till 1 mm i storlek och de erhållna Raman spektran visar de karakteristiska banden för grafit och att grafiten oftast saknar defektbandet. Defekter i grafiten minskar och försvinner med ökande metamorfosgrad. Resultaten visar också att grafitens kvalitet inte har påverkats av retrograd metamorfos, som kan observeras i tunnslip. Prospektering av grafit och satsningar kring batteriproduktion är för tillfället på hög nivå i Fennoskandien. Resultaten från denna studie tyder att den studerade flakgrafiten är av hög kvalitet, att liknande grafitförekosmter har påträffats på andra håll i Fennoskandien, och att det även i områden påverkade av retrograd metamorfos kan hittas grafit av hög kvalitet.