Mustaliuskeet ovat tummia ja helposti rapautuvia sedimenttikiviä, jotka sisältävät runsaasti hiiltä ja metallisulfideja. Niiden rapautuessa ympäristöön vapautuu metalleja ja vetyioneja. Turpeen on todettu sitovan tehokkaasti eri alkuaineita ja läheisestä kallioperästä rapautuneet metallit pidättyvät usein turpeeseen. Talvivaaran mustaliuskeisiin on rikastunut Co, Cu, Mn, Ni ja Zn, ja esiintymälle on tunnusomaista kohonnut Ni-pitoisuus. Mustaliuskealueiden moreeneista on mitattu korkeita Cu- ja Zn-pitoisuuksia, ja pintavesille on tyypillistä alhainen pH ja kohonneet Cd-, Cu-, Mn-, Ni- ja Zn-pitoisuudet. Liuskealueilla myös kaivovesistä ja purosedimenteistä on mitattu kohonneita pitoisuuksia samojen alkuaineiden osalta.
Tähän tutkimukseen koealoilta otettiin turvenäytteitä, joista määritettiin turvelaji, maatuneisuus ja sähkönjohtavuus. Laboratoriossa näytteistä määritettiin tuhkapitoisuus TGA-menetelmällä ja kokonaishiilen määrä CHN-menetelmällä. Näytteille tehtiin myös monialkuaineanalyysit ICP-MS (503M)- ja ICP-AES (503P)- menetelmillä, ja Hg- pitoisuus määritettiin CVAFS-analyysillä. Tuloksista laskettiin pistekohtaisesti painotetut keskiarvot ja -hajonnat, sekä koealakohtaisesti Spearmanin korrelaatiokertoimet PASW Statistics 18-ohjelmalla. Osalle aineistosta tehtiin regressioanalyysi. Kartat tehtiin ArcGIS10-ohjelmistolla Geologian tutkimuskeskuksen ja Maanmittauslaitoksen kartta-aineistojen pohjalta. Mustaliuskealueilla turpeiden keskimääräiset Al-, As-, Cd-, Co-, Fe-, Mn-, Ni-, S-, Zn- ja tuhkapitoisuudet ovat huomattavasti korkeammat kuin granitoidi- ja kvartsiittialueilla, kun taas Cu- ja U-pitoisuudet ovat mustaliuskealueilla huomattavasti alhaisemmat. Tuhka- ja alkuainepitoisuudet ovat kvartsiitti- ja granitoidialueilla kohonneita lähinnä pohjanäytteissä, kun taas mustaliuskealueilla monien alkuaineiden pitoisuudet ovat korkeita myös pintanäytteissä. Parhaimmat riippuvuudet havaittiin Cu- ja U-pitoisuuksien, sekä Cr- ja tuhkapitoisuuksien välillä. Mustaliuskealueilla merkittäviä riippuvuuksia oli havaittavissa As-, Fe-, S- ja tuhkapitoisuuksien välillä, mikä voisi olla yhteydessä mustaliuskeiden rautasulfideihin. Poikkeuksellisesti yhdellä kvartsiittialueen koealalla alkuainepitoisuudet muistuttivat mustaliuskepisteitä. Tämä saattaa johtua osaltaan voimakkaasta reunavaikutuksesta, mutta koealalle on myös saattanut kulkeutua mustaliuskepitoista materiaalia jäätikkökuljetuksen seurauksena. Eräällä mustaliuskekoealalla alkuainepitoisuudet ovat sitä vastoin poikkeuksellisen alhaisia. Tämä johtunee turpeen rahkavaltaisuudesta, heikosta kontaktista kallioperään tai sijainnista vedenjakaja-alueella. Mustaliuskealueilla turpeiden alkuainepitoisuudet näyttäisivät olevan suurelta osin yhteydessä Talvivaaran mustaliuske-esiintymän koostumukseen, ja joillakin tutkimuspisteillä erilaiset mustaliuskeiden mineralisaatiot voisivat kuvastua anomaalisina Mn-, Ni-, Zn- ja Fe-pitoisuuksina.
Turpeen kemialliseen koostumukseen saattaa kallioperän lisäksi vaikuttaa erilainen turvelajikoostumus mustaliuske- ja granitoidipisteiden välillä, voimakkaampi reunavaikutus mustaliuskekoealoilla, tulvavaikutus tai tien läheisyys. Lisäksi joillakin alkuaineilla epävarmuutta voi aiheuttaa niiden geokemiallinen luonne. Ympäristössä Cu lähtee heikosti liikkeelle ja se pidättyy nopeasti humukseen. Siten Cu ei välttämättä ehdi kulkeutua kallioperästä turpeeseen asti. Zn sitä vastoin on hyvin liikkuva, mutta se pidättyy heikosti turpeeseen. Jatkotutkimuksissa kannattaisi tarkastella keskenään mahdollisimman samankaltaisia turvemaita, jotka eivät ole altistuneet ihmistoiminnalle, tulville tai muille ulkoisille häiriötekijöijlle.
