Examensarbete i geologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Från gabbro till granatamfibolit - En bergarts geologiska utveckling
Pia Söderlund
Poppulärvetenskaplig sammanfattning.
Vår jordskorpa är uppbyggd av ett antal kontinentplattor som under hela jordens existens rört sig relativt varandra.
Således har en och samma kontinentplatta vid upprepade tillfällen kolliderat med andra plattor under uppbyggnad
av mäktiga bergskedjor - vid andra tillfällen har de splittrats upp i mindre kontinenter. Bergarter nära plattkanterna
kommer vid dessa storskaliga processer utsättas för omfattande förändringar i tryck och temperatur vilket leder till
att deras mineralogi och textur förändras (bergarterna metmorfoseras).
Basiska djupbergarter utgör speciellt viktiga informationsbärare då de har en mineralogi som gör det möjligt att
uppskatta tryck och temperatur vid metamorfa händelser, t. ex. då två kontinenter kolliderar varvid ena plattkanten
trycks ner under den andra kontinenten. På så sätt metamorfoserades sydvästra Skandinaviens berggrund för ca.
1250-900 miljoner år sedan som ett resultat av kollisionsprocesser som även involverade bl.a. Grönland och
Nordamerika. Denna händelse brukar i Skandinavien kallas den Svekonorvegiska orogenesen och resulterade i
bildandet av en mäktig bergskedja av Himalayas storlek. På grund av den stress berggrunden utsattes för i samband
med kollisionen splittrades den upp i ett antal tektoniska enheter åtskilda av N-S orienterade deformationszoner.
Det Östra Segmentet i sydvästra Sverige utgör den östligaste tektoniska storenheten i den Svekonorvegiska
bergskedjan, och består av bergarter som deformerades och metamorfoserade under tryck motsvarande 30-50 km
djup och temperaturer kring 600-800 °C. Det Östra Segmentet är i öster begränsat av en deformationszon som
kallas Protoginzonen och som likaledes kan sägas utgöra den östligaste gränsen av den ca. 1000 miljoner år gamla,
numera helt nederoderade, Svekonorvegiska bergskedjan.
Åkermetabasiten, vilken denna studie omfattar, är en metamorft överpräglad basisk bergart (gabbro) längs
Protoginzonens västligaste sträckning ca. 5 km sydväst om Skillingaryd i Småland. Denna bergart intruderade
berggrunden för ca. 1565 miljoner år sedan, sannolikt i samband med att berggrunden var utsatt för extension.
Åkermetabasiten är till övervägande del penetrativt metamorfoserad men har på vissa ställen undsluppit
omvandling. I en vägskärning ca. 1 km söder om samhället Åker finner man en lins av välbevarad gabbro som utåt
blir alltmer metamorfoserad och deformerad till granatamfibolit. Denna successiva övergång från gabbro till
granatamfibolit har gjort det möjligt att studera de kemiska reaktionerna som skett i samband med omvandlingen.
Genom att mäta koncentrationer av vissa element i granatamfibolitens mineral har tryck och temperatur i samband
med metamorfos kunnat bestämmas. Dessa ger tryck motsvarande 40 km djup och temperatur på lite drygt 600 °C.
Utifrån fältobservationer och studier av tunnslip kan man sluta sig till att metamorfosen är nära sammankopplad
med deformationen. Deformation och närvaro av fluider hade en kinetisk effekt och underlättade de metamorfa
reaktionerna som ledde till omvandling från odeformerad gabbro till gnejsig granatamfibolit.
I samband med metamorfos bildades även mineral (zirkon) som kan åldersbestämmas med stor precision. I denna
studie har det varit möjligt att direkt knyta nybildning av zirkon till en metamorf, deformationsrelaterad, reaktion.
Åldersdatering av zirkon kommer att kunna visa vid vilken tidpunkt deformation och metamorfos skedde.
Swedish official title: Från gabbro till granatamfibolit - En studie av metamorfos i Åkermetabasiten väster om
Protoginzonen, Småland
Series: Examensarbeten i Geologi vid Lunds Universitet
Number in series: 116
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Charlotte Möller, Geology, Dept of Mineralogy and Petrology
Submission date/time: 12/2/1999
Examensarbete i geologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
From gabbro to garnet-amphibolite - A study of metamorphism in the Åkermetabasite west of
the Protogine Zone, Småland, Sweden
Pia Söderlund
Geology, Mineralogy and Petrology
Spring 1999
Abstract in English
The Protogine Zone is the easternmost major deformation zone in the southern part of the Sveconorwegian Province. Over the
past 20 years discussions have concerned its tectonic significance, e.g. whether this zone is extensional or compressional.
Several generations of mafic intrusives are situated along the Protogine Zone. The metamorphic and deformational history of
these intrusions provides a key for understanding the Protogine Zone.
The Åker metabasite, a strongly deformed garnet-amphibolite (1*8 km large), is situated in the westernmost part of the
Protogine Zone c. 5 km west of Skillingaryd, Småland. The protolith age is 1565 Ma and the main deformation most likely
relates to Sveconorwegian reworking. Along a 20 m long road-cut the basic rock undergoes a distinct transition. In a central
part (ca. two metres) the primary texture and mineralogy (An60 + Cpx +Ol + Ilm) of the rock is well-preserved. This central
gabbro core is mantled by a 5 dm wide zone of metamorphosed but undeformed metagabbro with amphibolite facies minerals
(Pl + Zoi + Amf +Bt + Gt) pseudomorphing the primary minerals. The metabasite is successively more deformed and
recrystallized until it becomes a strongly foliated garnet-amphibolite (An18 + Hbl + Bt + Gt + Qz ± Ti).Through the road-cut it
is thus possible to document the metamorphic reactions and the relations between deformation and metamorphism.
In the penetratively deformed garnet-amphibolite most reactions have reached equilibrium. P-T estimates (Gt + Hbl + Pl + Qz)
have yielded pressures of 10.5 - 12 kbar and temperatures around 600 °C. P-T estimates from metabasites further south-west
record similar pressures but significantly higher temperatures (680- 800 °C). The P-T estimates from the Åker metabasite
shows that metamorphism close to the Protogine Zone occurred at pressures corresponding to ca. 40 km depth.
In the metamorphosed but undeformed part ilmenite has started to break down and metamorphic zircon has formed as colliers
along the rims. When ilmenite (which can contain large amounts of Zr) is consumed zirconium is released to form zircon
provided that SiO2 is available. In the penetratively deformed metagabbro zircon aggregates form elongated domains together
with biotite, titanite and remnants of magmatic ilmenite. Since the crystallization of zircon is texturally related to a
metamorphic reaction the age of these zircons will give an age of the metamorphic and deformational event.
Abstract in Swedish
Från gabbro till granatamfibolit - En studie av metamorfos i Åkermetabasiten väster om
Protoginzonen, Småland
Protoginzonen är den östligaste av de stora duktila Svekonorvegiska deformationszonerna i den Svekonorvegiska provinsen.
Dess tektoniska betydelse har diskuterats under många år, främst gällande huruvida zonen är kompressionell eller extensionell.
Längs Protoginzonen finns flera generationer av basiska intrusiv vars deformationshistoria och metamorfa utveckling är
viktiga för förståelsen av Protoginzonen. Åkermetabasiten, ett ca. 1 * 8 km stort intrusiv, är beläget i den västligaste delen av
Protoginzonen, ca. 5 km väster om Skillingaryd, Småland. Protolitåldern är sedan tidigare daterad till 1565 Ma och
övervägande deformation skedde sannolikt i samband med den Svekonorvegiska omarbetningen. Längs en 20 m lång
vägskärning exponeras en icke-omvandlad del av den basiska bergarten och dess successiva omvandling till penetrativt
folierad granatamfibolit. I den centrala delen (ca. 2 m) är bergartens primära textur och mineralogi (An60 + Cpx +Ol + Ilm)
välbevarad. Denna gabbroiska del omges av en ca. 5 dm bred zon av metamorfoserad men odeformerad metagabbro med
amfibolitfacies mineralogi (Pl + Zoi + Amf + Bt + Gt + Qz) som växer psedomorft på de primära mineralens bekostnad. Den
kraftigt folierade granatamfiboliten består av An18 + Hbl + Bt + Gt + Qz ± Ti. Längs skärningen är det således möjligt att följa
de metamorfa reaktionerna och dokumentera sambandet mellan deformation och metamorfos.
I den penetrativt deformerade granatamfiboliten har de flesta reaktionerna nått jämvikt. Termobarometri (Gt + Hbl + Pl+ Qz)
ger tryck på 10.5 - 12 kbar och temperaturer strax över 600°C. Tidigare publicerade studier av metabasiter ca. 10 mil sydväst
om Åkermetabasiten ger liknande tryck men betydligt högre temperaturer (680 - 800 °C). P-T beräkningarna från
Åkermetabasiten visar att metamorfos och associerad deformation nära Protoginzonen skedde vid tryck motsvarande ca. 40 km
djup.
I den metamorfoserade men odeformerade delen har magmatisk ilmenit börjat brytas ner. Små metamorfa zirkoner har bildats
som pärlband längs ilmenitkanterna. När ilmenit (som kan innehålla stora mängder Zr) konsumeras frigörs Zr och zirkon kan
bildas, förutsatt att SiO2 finns tillgängligt. I den penetrativt deformerade granatamfiboliten bildar zirkoner avlånga domäner
tillsammans med biotit, titanit och rester av magmatisk ilmenit. Eftersom bildningen av zirkon texturellt kan relateras till en
metamorf reaktion skulle dessa zirkoner ge en ålder på den metamorfa deformationsrelaterade händelsen.
