Ladda ned en komplett utskrivbar version med bilder (1,9

ETT FÖRSÖK ATT FÖRSTÅ ORSA-­‐SANDSTENENS TILLKOMST Version 1.0
Erich Spicar
Lorensbergavägen 2B
S-771 42 LUDVIKA
SWEDEN
[email protected]
Den nedanstående artikeln är en spin-off från författarens studier av
Siljan-astroblemet.
Bakgrundsfakta Orsa-sandstenen finns enbart i Dalarna och där i ringen som tillhör det
komplexa Siljan-astroblemet. Ringen har efter Siljan-meteoritens nedslag
för 377 miljoner år sedan varit det djupaste stället och därför bevarat
rester av de tidigare sedimentära bergarterna från Ordovicium och Silur;
deras mäktighet har uppskattats till några hundra meter till två kilometer
/1,2,3,4/. Dessa rester ligger dock inte i den ursprungliga lagerföljden,
utan är genom nedslaget helt desorienterade: T.ex. ligger i det nedlagda
kalkstensbrottet Solberga skiffrar från Silur under sedimentär kalcit från
Ordovicium. Innanför ringdiket kan man inte förvänta sig någon
stratigrafisk ordning alls. Utanför Siljans-astroblemet är i dag alla
sedimentära bergarter äldre än 377 milj. år helt borteroderade.
Ringdiket är på dess yttre som inre perimeter begränsad av uppresta
kalcitplattor från Ordovicium, av s.k. ”spalls”. Detta är ursprungligen
horisontala sedimentära kalkskikt, vika har legat nära randen av
meteorithålet. I denna cirkulära zon skapas under sekunderna av
pågående nedslag ett tryck nerifrån uppåt, så att ”spalls” på flera hundra
meter kantlängd lyftes i nära vertikal position och lutar mot den centrala
’tappen’, vilken uppstår genom återfjädring av i centrum nedpressat
material. Exempel för detta är kalkbrotten Amtjärn, Skålberget och
Unskarsheden (nuvarande Dalhalla).
Utefter den yttre perimetern av ringen har kalkplattorna rutschat ner
utefter kraterranden där. Dessa plattor har en betydligt mindre stupning
än de utefter den inre randen av ringen. Rutschning är i tid inte bunden
till nedslagsögonblicket, kan ha ägt rum många år senare.
Emellan dessa begränsningar hittar man Orsa-sandstenen. I sitt bästa
utförande är den järnfri och vit, innehåller små mängder av finfördelad
kalcit, kunde användas som glassand inom glasindustrin. Ett sådant
fyndställe är runt Ore kyrka och söder om Ores kyrkogård.
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
1
Vid ett meteoritnedslag av den magnituden som Siljansmeteoriten måste
ha varit förångas själva meteoriten, men även marken i målområdet,
vilken i vårt fall har varit sediment från Undre Devon, från Silur, från
Ordovicium och eventuellt även från den underliggande graniten.
Produkterna av nedslaget är i höjdordning:
•
•
•
•
•
•
ånga
mikroskopiska droppar av smälta i atmosfären
partiklar i atmosfären
smälta på botten av hålet
till grus krossat berg
Grady-Kipp fragment
De tre sistnämnda tillhör underlaget, d v s berggrunden.
Christos Petalas /1/ har gjort en utmärkt petrografisk undersökning om
Orsa sandstenen; där finns alla tänkbara egenskaper uppmätta.
Låt oss undersöka de kända fakta om Orsa-sandstenen:
• Orsa sandstenen är fri från alla fossil. Därför har det hittills varit
omöjligt att inordna den i stratigrafin
• De renaste prov är vita, består enbart av kvarts och en mindre
mängd av magnesiumfri kalcit (se högra delen av Fig. 1)
Fig. 1: Orsa-sandsten. Höger delen: Opåverkad sedimentation Vänstra delen: Efter
skred
•
Vid andra fyndställen är bakgrundsfärgen beige (Kallmora) eller
roströd (Rättvik, korset i vattenbrynet vid kyrkan). Även en rosa
färg efter mikroklin kan förekomma (Kallmora, Fig. 2)
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
2
Fig. 2: Orsa-sandsten från Kallmora. Översta delen: Opåverkad sedimentation. Rosa.
delen: Infärgning medels mikroklin
•
•
Vid Rättvik (i dag rikligt förekommande som kantstenar och
farthinder i staden) finns det halv meter stora block av kalcit, som
består av upp till 5 cm stora bollar av oren kalcit, innehållande
kvartskorn, dock inga spår av fossil. Mellan bollarna kan det finnas
brunfärgad Orsa sandsten. Petalas kallar dessa för ”calcrete”. Denne
författare vill hellre använda termen ”återskapad (reconstructed)
kalcit”. Calcrete enligt definitionen i /7/ är mera ett konglomerat av
sand och grus, hopbakat av vattentransporterat kalcit; i vårt fall har
fritt vatten inte varit involverat i processen, utan ett jordskred.
I de stora varphögarna vid sandstensbrotten i Kallmora finns det
bredvid ”ren” beigefärgad Orsa-sandsten även samma
grundmaterial, dock innehållande huller om buller liggande bruna
lerfragment. Det rör sig om lera utan all hållfasthet, alltså inte om
skifferflagor (Fig. 3 och 4).
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
3
Fig. 3: Orsa-sandsten från Kallmora. Grundfärgen är beige, inlagringar av bruna
lerfragment
Fig. 4: Orsa-sandsten från Kallmora. Skarp kontakt mellan vit och färgad Sandsten. Fyra
bruna färger
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
4
•
•
•
•
•
På Berggrundkartan över Kopparbergs Län /5/ är utbredningen av
Orsa-sandstenen SW om Orsa större än diametralt NE om Rättvik.
Detta kommer att kommenteras.
I den nära viken norr om Rättvik, med Vikarbyn på dess norra sida,
finns på dess södra sida i vattenbrynet gott om brunfärgad kalksten
med stora ortoceratiter inlagrad.
Själva ringdiket består av tre delar: Den innersta delen är brant
stående ursprungliga sedimentära Ordoviciska kalkplattor med
fossil. Sedan kommer en ring av Orsa-sandsten av varierande djup.
Längs ut finns flack liggande Ordoviciska kalkplattor med fossil.
Meteoriten slog igenom inte enbart det sedimentära täckskiktet,
utan trängde även in i den underliggande graniten, förångade den
resp. pulveriserade den. Stoftmolnet ovanpå hålet bestod av ånga
efter själva meteoriten, av små droppar av en smälta, av fint stoft
efter sedimenttäcket och av grövre partiklar från sedimentskiktet
och berggrunden.
Utseendet av stufferna på bilderna (Fig. 3 och 4) visar, att
sandstenen i dess nuvarande skick aldrig kan ha bildats som
vattenanlagring eller vindavlagring. Alltså, hur har den bildats?
Tolkning av fakta Några viktiga fynd är nyckeln till förståelsen av Orsa-sandstenens
tillkomst:
Vid stranden nedanför kyrkogården i Rättvik finns flera block av kalcit
resp. en blandning av kalcit med kvartskorn. Detta ställe kan nås enbart
vid lågvatten i Siljan. Dessa block är inte delar av det sedimentära
Ordoviciska kalkrevet, utan består av hopsintrar kalkpulver, skapat under
själva nedslaget. Även förstadiet av dagens Orsa-sandsten, som mycket
väl kan ha varit ett skikt lös vit sand, har pulveriserats och kastats upp.
Utanför Biblioteket i Rättvik ligger ett större block, hårt urgröpt av
vittringen, bestående av sintrat kalcit- och kvartspulver. Alla dessa
nämnda block är helt fria av fossil – i skillnad mot utgångsmaterialet.
I den engelska artikeln på Internet, www.vbgf.se ”Several recently
discovered supposed Astroblemes in Dalecarlia, Sweden” (där under
rubriken ”Rapporter”) kallar denne författare detta material
”reconstructed” (återskapad). Återskapat berg förekommer i mycket
större utsträckning än som har uppmärksammats hittills. Även krossad
granit kan återskapas till ny granit med skillnaden, att mineralkornen ofta
är hoplimmade av en smälta.
Strax efter nedslaget började de grövre partiklarna falla ut ur stoffmolnet.
Från /6/ är det känt att under Orsa-sandstenen ett skikt konglomerat
finns. Med en fördröjning av timmar och dagar kom sedan resten av
stoftet att falla ner på de centrala delarna av astroblemet. Dessa delar
måste ha varit mycket varma: Uppvindar förvirvlade stoffmolnet, så att
lokalt oliktfärgade sediment har uppstått. Sandstenen utanför Rättviks
kyrka är infärgar rödbrunt av pigmentet (Fe2O3) från förmodligen kalken i
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
5
Viken; den rosa i Kallmora (Fig. 2) av mikroklin från graniten. När
nedfallet var över, måste landskapet inom och kring astroblemet ha sett
ut som ett vinterlandskap i smutsig snö. Vid senare Ore Kyrka var ”snön”
vit, vid Rättvik vit, brun och grönaktig. Topografin av den yttre
kraterranden var än så länge mycket taggig och brant. Den olika bredden
av sandstenen vid Orsa och Rättvik kunde tolkas så att strax efter
meteoritens inslag vinden blåste från SE till NW.
Senare regn angrep partiklarna i sedimentet, lakade ut den vittrande f.d.
smältan och samlade lösningen i lokala fördjupningar. Dessa torkade och
övergick till de lerflingorna, vi i dag ser inlagrade i dagens sandsten. De är
dock inte systematiskt inlagrade, ligger huller om buller. Förklaringen
måste vara den följande: Kanske år eller årtionden efter nedslaget har de
instabila randbergen till kratern börjat rasa in, laviner i den lösa sanden
sattes igång som snölaviner i bergen. Härvid blandades lerflingorna in och
partier med vit sand kunde komma i direktkontakt med partier färgad
sand, se Fig. 4. Ringdiket, vilket var den djupaste linjen i terrängen,
fylldes med sanden, vilken senare övergick i Orsa-sandsten.
Kalkpartiklarna kan ha legat så länge före raset, att de hade sintrat något.
Under raset bröts kalkmassan upp i mindre bolar, vilka blandades med
sand och - efter att nått dalen (mitten av ringdiket) – slutligen sintrade
ihop till de stenblock vi i dag ser på Rättviks gator (Fig. 5 och 6). Detta är
Petalas ”calcrete”.
Fig. 5: Orsa sandsten från Rättvik. Bollar av (vid skredögonblicket) halvt sintrad
kalcitpulver; mellan dessa inlagringar av röd sand
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
6
Fig. 6: Samma som Fig. 5, fast vänd
Lerpartiklarna kan härröra från smältan av berggrunden; de kan även
innehålla material från meteoriten och så berätta något om dess
sammansättning, t.ex. om iridium. Att göra dessa undersökningar är
utanför denne författares möjlighet; andra med tillgång till
analysinstrument må ta vid.
Erich Spicar är FD i fysik från Universitetet i Stuttgart och fil.cand. i
geologi från Uppsala Universitet
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
7
Litteratur /1/ Petalas, C. 1985. Sedimentary petrology of the Orsa sandstone,
central Sweden. UUDMP research report 40, 1-138. University of Uppsala,
Institute of Geology, Department of mineralogy and petrology ÖV: Master
thesis.
/2/ Rondot, J., 1976: Comparaison entré les astroblemes de Siljan,
Suéde, et de Charlevoix, Quebec. Bulletin of the Geological Institutions of
the University of Uppsala 6, 85-92.
/3/ Grieve, R.A.F., 1984: Constraints on the nature of Siljan as an impact
structure. Department of Energy, Mines and Resources, Internal Report
84, 15.
/4/ Collini, B., 1988: Geological setting of the Siljan ring structure. In A.
Boden, K. Eriksson (eds.): Deep Drilling in Crystalline Bedrock; Vol. 1:
The Deep Gas Drilling in the Siljan Impact Structure, Sweden and
Astroblemes, Proceedings of the International Symposium, 349-354.
Springer Verlag, Berlin
/5/ Berggrundskarta, Kopparbergs Län, Norra bladet, SGU Ser. Ca Nr 40
/6/ Hjelmqvist,S., Beskrivning till berggrundskartan över Kopparbergs
Län, SGU Ser.Ca, Nr 40
/7/ Bates and Jackson 1979: Glossary of Geology, Second Edition,
American Geological Institute, Falls Church, Virginia
Orsa-sandsten 1 2012-11-04 ©Erich Spicar
8