UNIVERSITY OF GOTHENBURG
Department of Earth Sciences
Geovetarcentrum/Earth Science Centre
Undersökning av
Cu-mineraliseringar
i Asslebyn, Dalsland
Daniel Jansson
ISSN 1400-3821
Mailing address
Geovetarcentrum
S 405 30 Göteborg
Address
Geovetarcentrum
Guldhedsgatan 5A
B735
Bachelor of Science thesis
Göteborg 2013
Telephone
031-786 19 56
Telefax
031-786 19 86
Geovetarcentrum
Göteborg University
S-405 30 Göteborg
SWEDEN
Abstract
This report deals with stratiform copper mineralizations in The Dal Group (Dalsland group)
formation. The aim of the report were to, through field studies and microscopic analysis,
examine the extension, mineralogical composition and genesis of the mineralization. The
studies took place in the exploration permit known as Asslebyn which is owned by Dalia
Mining AB. The Dal group (Dalsland group) is a sedimentary formation in which stratiform
copper mineralization exists in two different stratigrafic levels within the formation. The
mineralization in Asslebyn belongs to the lower of the two levels called The Dingelvik level
which is situated in the contact zone between quartzite and shale. The mineralization, which
mainly consists of chalcopyrite, is in this report considered to be formed through
hydrothermal activity powered by younger felsic intrusives. This hydrothermal system is
believed to consist of the following components: 1. felsic intrusives acts as an “engine” which
moves the fluids, 2. the source of the ore forming components consists of the felsic intrusives,
the mafic volcanics and the red quartzite, 3. the quartzite acts as the transporting medium, 4.
deposition occurs in the contact zone between the quartzite and the shale as a result of the
reducing environment which exists in the shale. Future studies is suggested to be focused on
the areas where the quartzite is thinner or is pinching out since this is areas where large
volumes of mineralizing fluids passes a small area which would yield the highest
concentrations of copper minerals.
Keywords:
The Dal Group (Dalsland Group), stratiform copper mineralization,
mineralization genesis, chalcopyrite, hydrothermal deposit, magmatic intrusive.
ISSN 1400-3821
B735
2
2012
Sammanfattning
Denna rapport behandlar stratiforma kopparmineraliseringar i Dalslandsgruppen. Målet med
rapporten var att genom fältstudier och mikroskopisk analys undersöka mineraliseringens
utbredning, mineralogiska sammansättning och genes. Studierna genomfördes i
undersökningstillståndet Asslebyn som ägs av Dalia Mining AB. Dalslandsgruppen är en
sedimentär formation där de stratiforma kopparmineraliseringarna återfinns på två olika
stratigrafiska nivåer inom formationen. Mineraliseringen i Asslebyn hör till stratigrafiskt lägre
nivån kallad Dingelviksnivån vilken återfinns i kontaktzonen mellan kvartsitisk sandsten
(kvartsit) och skiffer. Mineraliseringen, som består av mestadels kopparkis, anses i denna
rapport ha bildats genom hydrotermal aktivitet som drivits av yngre felsiska intrusiv. Detta
hydrotermala system anses bestå av följande delar: 1. felsiska intrusiv fungerar som ”motor”
vilket driver fluiderna, 2. de felsiska intrusiven, de mafiska vulkaniterna samt den röda
kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) är källan till de malmbildande komponenterna, 3. den
kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) fungerar som transportmedium, och 4. avsättning sker i
kontaktzonen mellan den kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) och skiffern på grund av att
reducerande förhållanden råder i skiffern. I framtida studier föreslås således att
undersökningar fokuseras på de områden där den kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) tunnas
ut eller ”pinchar” i och med att där passerar stora mängder fluider en liten yta vilket borde ge
att de största koncentrationerna av kopparmineral fås där.
Nyckelord:
Dalslandsgruppen, stratiform kopparmineralisering, mineraliseringsgenes,
kopparkis, hydrotermal avsättning, magmatiska intrusiv.
ISSN 1400-3821
B735
3
2012
Innehåll
Abstract ................................................................................................................................................... 2
Sammanfattning....................................................................................................................................... 3
1.
Introduktion ..................................................................................................................................... 5
1.1.
Undersökningsområde ............................................................................................................. 5
1.2.
Bakgrund ................................................................................................................................. 6
1.2.1.
Sydvästskandinaviska provinsen ..................................................................................... 6
1.2.2.
Dalslandsgruppen ............................................................................................................ 8
1.3.
2.
3.
4.
Historia .................................................................................................................................. 10
Metod............................................................................................................................................. 11
2.1.
Fältstudier .............................................................................................................................. 11
2.2.
Provberedning ....................................................................................................................... 11
2.3.
Mikroskopisk analys.............................................................................................................. 12
Resultat .......................................................................................................................................... 12
3.1.
Fältstudier .............................................................................................................................. 12
3.2.
Mikroskopisk analys.............................................................................................................. 15
Diskussion ..................................................................................................................................... 19
4.1.
Mineraliseringens utbredning ................................................................................................ 19
4.2.
Mineraliseringens genes ........................................................................................................ 20
4.2.1.
Sedex ............................................................................................................................. 20
4.2.2.
Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposit ...................................................... 21
4.2.3.
Hydrotermal aktivitet relaterat till yngre intrusiv .......................................................... 23
5.
Slutsats........................................................................................................................................... 24
6.
Rekommendationer för vidare forskning....................................................................................... 25
7.
Tack ............................................................................................................................................... 25
8.
Referenser...................................................................................................................................... 26
4
1. Introduktion
Syftet med denna rapport var att, på uppdrag av Dalia Mining AB, undersöka en av många
kopparmineraliseringar i Dalslandsgruppen i Dalsland, Sverige. Målet var att studera
mineraliseringen med avseende på mineralogisk sammansättning, genes och utbredning. Detta
undersöktes dels genom fältstudier och dels genom mikroskoperingsanalys av prover som
samlats in under fältstudierna. Denna rapport har för avseende att ge en ökad förståelse om
mineraliseringen samt att ge rekommendationer om platser där framtida provborrningar skulle
kunna planeras.
1.1. Undersökningsområde
Denna rapport är en del av en större malminriktad studie av fyra olika områden inom
Dalslandsgruppen. Områdena består av fyra undersökningstillstånd som ägs av Dalia Mining
AB. Undersökningstillstånden ligger i sydvästra Sverige i Västra Götalands län, strax väster
om Vänern (figur 1). Denna rapport omfattar det undersökningstillstånd som kallas Asslebyn,
vilken ligger mellan sjöarna Grann och Iväg i Bengtsfors kommun. De andra
undersökningstillstånden är Dingelvik, Henneviken och Stora Strand (figur 1). Dessa beskrivs
mer utförligt i andra rapporter.
Henneviken
Stora Strand
Asslebyn
Dingelvik
Figur 1: Undersökningsområde med studerade undersökningstillstånd (Google maps, 2012).
5
1.2. Bakgrund
1.2.1. Sydvästskandinaviska provinsen
Undersökningsområdet är en del av Dalslandsgruppen som ligger i Sydvästskandinaviska
provinsen i den Baltiska skölden. Till den Sydvästskandinaviska provinsen hör den berggrund
som bildats, metamorfoserats eller deformerats under den Svekonorvegiska orogenesen som
inträffade för 1,15–0,90 Ga sedan. Detta innefattar berggrund i södra Norge samt sydvästra
Sverige där Protoginzonen utgör provinsens östra gräns (figur 3). Berggrunden här bildar en
del av ett system av nu nederoderade bergskedjor som kallas de grenvilliska bältena
(Lindström et. al., 2011). Dessa återfinns på alla Jordens kontinenter vilket tyder på att de satt
ihop i en superkontinent vid denna tid (figur 2) (Hammergren, 1989).
Figur 2: De grenvilliska bältenas utbredning (Hammergren, 1989).
Den Sydvästskandinaviska provinsens indelning varierar i olika litteratur men den svenska
delen delas den in i det östra gnejssegmentet och det västra gnejssegmentet. Gränsen mellan
dessa utgörs av mylonitzonen som löper från Varbergstrakten i söder genom Vänern och
Värmland till Oslofältet i norr (figur 3). Gnejssegmenten bildar, tillsammans med det
Transskandinaviska Magmatiska Bältet (TMB), en västlig tillväxt av den Baltiska skölden
som startade för 1,80–1,65 Ga sedan. Denna tillväxt skedde främst genom
subduktionsrelaterad magmatism lik den som sker i Anderna men även genom ackretering av
öbågar. (Lindström et. al. 2011)
6
Figur 3: Undersökningsområdets position inom den Baltiska skölden. Röd rektangel representerar omfattningen av figur 5
(Sveriges Nationalatlas, Berg och Jord, 2002).
Området som denna rapport behandlar ligger i den del av den Sydvästskandinaviska
provinsen som kallas Västra gnejssegmentet. Berggrunden här består mestadels av ortognejser
med inslag av suprakrustala bergarter. Bergarterna delas in i tre olika intervall utifrån deras
ålder. Dessa intervall är: den gotiska orogenesen vilken inträffade för 1,66–1,50 Ga,
intervallet mellan 1,50–1,20 Ga och den svekonorvegiska orogenesen som skedde för 1,15–
0,90 Ga. Den gotiska orogenesen är en subduktionsrelaterad orogenes där de tillhörande
bergarterna utgörs av dels ytbergarter, bestående av i öster mestadels felsiska till intermediära
vulkaniter (Åmåls- och Horredsgruppen) samt i väster av sedimentära bergarter med inslag av
mafiska vulkaniter (Stora Le-Marstrandsgruppen), och dels djupbergarter, bestående av
intrusiv dominerade av granitoider (Göteborg- och Hisingensviten). Intervallet mellan 1,5–1,2
Ga, det vill säga tiden mellan den gotiska och den svekonorvegiska orogeneserna, har
beskrivits som intrakratoniskt eller anorogent. Från denna tid finns få suprakrustala bergarter
bevarade men i och med att den magmatiska aktiviteten var hög finns ett flertal granitoida
komplex såsom Askimsgraniten och Kärragraniten. I Dalsland representeras dessa komplex
av Hästefjordsgraniten, 1,334 Ga, och Ursandsgraniten, 1,319 Ga (Lindström et. al., 2011).
7
Till det sista intervallet, den svekonorvegiska orogenesen, hör, förutom den studerade
Dalslandsgruppen, intrusiv med tillhörande pegmatiter. Dessa har en posttektonisk karaktär,
det vill säga att de intruderade efter den svekonorvegiska deformationen, en tid dominerad av
extension. Exempel på dessa är Bohusgraniten och Blomskogsgraniten, vilka är ca 920 Ma
gamla. Flera av pegmatiterna från denna tid har brutits på bland annat kvarts och fältspat
såsom på Orust och i Högsbo (Lindström et. al., 2011).
1.2.2. Dalslandsgruppen
Dalslandsgruppen är en sedimentär sekvens med inlagrade mafiska vulkaniter. Sekvensen är
cirka 2000 meter mäktig och är avsatt i en grundhavsbassäng i samband med extension
relaterat till back-arc-miljö. Gruppens avsättning skedde före den svekonorvegiska
orogenesen under vilken den sedan metamorfoserats till grönskifferfacies. (Lindström et. al.,
2011). Dalslandsgruppen ligger som ett synklinorium med nord-sydlig utsträckning (figur 5).
Stratigrafin är, från äldst till yngst: substratum – basalkonglomerat – kvartsitisk sandsten
(kvartsit) – lerskiffer – grönsten – lerskiffer – kvartsit – arkos (Lianeskiffer) (figur 4). Lokala
variationer finns dock (Hammergren, 1989).
Figur 4: Dalslandsgruppens stratigrafi (Hammergren, 1989).
8
Henneviken
Stora Strand
Asslebyn
Dingelvik
Figur 5: Bergrundskarta över Dalslandsgruppen med studerade undersökningstillstånd (Hammergren, 1989)
9
Formationens substratum består mestadels av Åmålsgruppen och Hästefjordsgraniter
(Lindström et. al., 2011). Ytan på dessa bergarter visar upp en paleotopografi, som bland
annat motiveras av de grovklastiska konglomeraten. Konglomeraten består av välrundat
bollmaterial av kvarts. Detta, tillsammans med att den ovanliggande kvartsitiska sandstenen
visar upp en ”cross bedding” med låg vinkel, tolkas som tecken på att avsättningen skett i en
sandstrandsmiljö. Den kvartsitiska sandstenen tyder på att det vid denna tidpunkt var en grund
vattenmiljö. Ovan sandstenen återfinns lerskiffer (svartskiffer), vilket tyder på ett ökat
vattendjup. Högre upp övergår lerskiffern till kalklerskiffer (Hammergren, 1989).
Lerskiffern överlagras sedan av grönsten, vilken avsattes som mafiska lavor och tuffiter. Detta
skedde i samband med den extensiva tektonik tillhörande riftbassängen. Ovan grönstenen
återfinns återigen lerskiffer, som tyder på en fortsatt djupvattenmiljö. Denna stratigrafiska
nivå finns bäst bevarad i de östra delarna av Dalslandsgruppen. Lerskiffern överlagras i sin tur
av kvartsit vilket vittnar om att vattennivån nu åter blivit grundare. Denna överlagras sedan av
arkos (Lianeskiffern). Enligt Hammergren (1989) tyder det på att det vid denna tid rått ett
ökenklimat.
Åldern på Dalslandsgruppen är inte exakt bestämd. Ett åldersintervall på 1,03–1,33 Ga kan
dock ges genom att Rb-Sr datering gjorts på dels ytbergarter i området som gav 1,03 Ga och
dels på Hästefjordsgraniten, som ligger under Dalslandsgruppen, som gav 1,334 Ga
(Lindström et. al., 2011).
1.3. Historia
Brytning av koppar i Dalslandsgruppen har skett vid ett flertal tillfällen med början på 1700talet. Gruvdrift har sedan pågått under slutet av 1800-talet och under tidigt 1900-tal fram till
cirka 1920. Senare undersökningar i området har gjorts av SGU (Sveriges Geologiska
Undersökningar), SGAB (Sveriges Geologiska AB) och NSG (Nämnden för Statens
Gruvegendom). SGUs undersökningar bestod av en uranprospektering under slutet av 1960talet och början av 1970-talet medan NSG och SGAB har prospekterat efter silverförande
kvartsgångar samt stratiforma kopparmalmer under 1970-talet och början av 1980-talet
(Pettersson, 1990).
Den i detta projekt undersökta mineraliseringen uppträder i två olika nivåer inom
Dalslandsgruppen. Den undre, Dingelviksnivån, återfinns i kontaktzonen mellan den undre
kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) och den undre skiffern och den övre, Stora Strandsnivån,
ligger i kontaktzonen mellan grönstenen och den övre skiffern (figur 4). Av dessa nivåer är
det främst Stora Strandnivån som varit utsatt för brytning. Asslebyn, vars mineralisering hör
till Dingelviksnivån, har inte varit utsatt för någon brytning.
10
2. Metod
Metoder genomförda i denna studie inkluderar dels undersökningar i fält och dels
mikroskopisk analys. Därutöver gjordes även en analys av geofysik- och geokemikartor från
SGU (Sveriges Geologiska Undersökningar) som täcker det undersökta området.
Geofysikkartorna bestod av en gravitationsanomalikarta och en magnetometrikarta.
Geokemikartorna innefattade biogeokemikartor visande koncentrationer av Co, Cu, Hg, Ni,
U, V samt Zn och markgeokemikartor visande koncentrationerna av Co, Cu, Ni och Pb.
Intressanta områden med avvikande värden från kartorna markerades för att senare
undersökas i fält.
2.1. Fältstudier
Fältstudierna, som bäst kan beskrivas som prospekteringsinriktad malmforskning, bestod av
dels en handledarledd exkursion med genomgång av de undersökningstillstånd som skulle
undersökas och dels av individuella undersökningar med datainsamling av de respektive
undersökningstillstånden, vilket i det här fallet innebär Asslebyn. Under den individuella
delen genomfördes undersökningar där data som bergart, strukturer och mineraliseringar
noterades. Detta gjordes genom att, med en GPS, ta punkter vid intressanta platser. Vidare
genomfördes en insamling av prover genom att med slägga slå loss stuffer från intressanta
hällar. Dessa prover preparerades sedan för mikroskopisk analys. Utöver undersökningarna i
undersökningstillstånden utfördes exkursioner till de områden som visade avvikande värden
vid analysen av geofysik- och geokemikartorna. Dock beslutades att inte inkludera dessa
områden i undersökningarna, främst på grund av brist på tid.
2.2. Provberedning
Prepareringen av proverna består av tre delar. Först sågas proverna till lämplig storlek, vilket
genomfördes med en diamantsåg. Därefter gjuts proverna in i små plastcylindrar med epoxy.
När detta har härdat så poleras slutligen cylindrarna med kiselkarbid för att få en klar och
jämn yta av provet att analysera i mikroskop (figur 6).
Figur 6: Prover i olika stadier av förberedelse för mikroskopering.
11
2.3. Mikroskopisk analys
Den mikroskopiska analysen bestod av att undersöka prover under mikroskop med
reflekterande ljus (opakmikroskopering). Vid undersökningarna av cylindrarna i mikroskop
noterades vilka malmmineral som kunde ses samt strukturer och uppträdande av dessa
mineral.
3. Resultat
3.1. Fältstudier
Den översiktliga karteringen av området gav att en växlande lagerföljd finns som stryker
närapå nord-syd (figur 7). Från öst till väst är lagerföljden: gnejs – konglomerat – kvartsit –
skiffer – kvartsit – gnejs.
Vad gäller stupningen på lagerföljden är den i öster, i kontakten mellan konglomeraten och
kvartsiten, ca 65° åt väster. När man närmar sig skiffern stupar det brantare, nästan 70° i
kontakten mot skiffern. Därefter flackar det ut till 28° närmast Relälven. På västra sidan om
älven ses kvartsit men på grund av älven och dess sedimentfyllda sänka kan inte skifferns
västra kontakt karteras här. I väst, vid kvartsitens västra kontakt, stupar det också väst, här 26°
(figur 7).
I nordöstra delen av undersökningstillståndet finns en vägskärning som tagit fram en häll som
mycket väl uppvisar stratigrafin (figur 8). Från skiffer i väst till kvartsit (kvartsitisk sandsten)
i öst. Här lokaliserades en kopparmineralisering i gränszonen mellan skiffer och
kvartsit/kvartsitisk sandsten (figur 7). Skiffern följdes både norrut och söderut utan att hitta
några fler hällar med kopparsulfider. Flera hällar som var rostiga från vittrad svavelkis kunde
dock lokaliseras både norr om och söder om vägskärningen. I söder har skiffern intruderats av
felsisk pegmatit.
Allmänt består området av mycket skog och åkermark som försvårat karteringen och andra
undersökningar av mineraliseringen. Till exempel ligger konglomeraten i en sänka
innehållande ett träsk vilket resulterade i endast två hällar konglomerat. Området har karterats
i ett tidigare arbete av SGAB (Hammergren, 1983) där en gles uppborrning av området
genomfördes. På grund av den stora bristen på hällar har en viss korrelering gjorts med
Hammergrens (1983) rapport i sammanställandet av berggrundskartan i figur 7. I
Hammergrens rapport återfinns ett stråk med skiffer, innehållande Cu-mineralisering, på
västra sidan om Relälven. Denna ligger dock i en sedimentfylld sänka varvid den inte
lyckades lokaliseras. Den har därför inte tagits med i berggrundskartan.
12
28
26
70
65
Figur 7: Berggrundskarta som sammanställts från punkter tagna i fält. Punktlegend: röd cirkel = gnejs, gul cirkel = kvartsit,
svart cirkel = skiffer och brun kvadrat = konglomerat. Gula linjer representerar mineraliseringens utsträckning där streckade
linjer innebär att mineraliseringen inte är bekräftad där i detta arbete. Röda ringar representerar de platser där prover togs för
mikroskopisk analys.
SSkkiiffffeerr
K
Kvvaarrttssiitt
Figur 8: Kontaktzonen i väghällen mellan skiffer och kvartsit med en förkastning med rörelseriktningen inritad.
13
På grund av bristen på hällar i området har undersökningarna fokuserats på den utmärkta
väghällen i nordöst. Mineraliseringen ligger som sagt i kontakten mellan skiffern och
kvartsiten. I övergången mellan kvartsiten och skiffern kan en zonering tydas. Kvartsiten visar
upp en zonering där den går från rödgrå till mörkgrå till nästan vit närmast kontakten till
skiffern (figur 8). I den vita zonen kan stora mängder kopparkis ses (figur 9A). I skiffern
närmast kontakten med kvartsiten noterades utfällningar av koppar i foliationen (figur 9B).
Längre från kontakten med kvartsiten finns i skiffern nästan ingen kopparkis. Istället ses
större mängder svavelkis (figur 9C). Här återfinns även en skjuvzon där skiffern är kraftigt
deformerad. Skjuvzonen är en normalförkastning (figur 8). Ytterligare längre in i skiffern ses
inga sulfider alls. Dock kan ett flertal kvartslinser ses vilka innehåller stora kristaller av
fältspat. I skiffern finns smalare band av kvartsit. Dessa är mörkare och mer lilaaktig än
kvartsiten öster om skiffern.
A
B
C
Figur 9: A. Kopparkis i kvartsit. B. kopparutfällningar i skiffer. C. Svavelkis i skiffer.
14
3.2. Mikroskopisk analys
Flera av proverna som togs i fält analyserades under mikroskop. Alla prover är tagna i och
kring vägskärningen i nordöstra delen av undersökningsområdet med undantag av ett prov
som togs i den södra delen av undersökningsområdet (figur 7). Mineral som kunde ses i
proverna var svavelkis, kopparkis, blyglans, zinkblände och markasit.
Proverna är tagna ur mineraliseringen vilken, som tidigare nämnts, återfinns i kontakten
mellan skiffer och kvartsit. På skiffersidan om kontakten uppträder mineralen i foliationen, i
sprickfyllnader och i ådror (figur 10A). Ett undantag är ett prov några meter ifrån kontakten.
Här dominerar svavelkis helt och även om svavelkisen även här till stor del återfinns i
sprickor finns även kristaller som inte verkar följa några sådana strukturer. På kvartsitsidan
har mineralen ett disseminerat uppträdande där kopparkis är den klart dominerande sulfiden
(99 %) (figur 10B & 12). En annan skillnad gentemot skifferprovet är att det här helt saknas
markasit.
Svavelkisen är i alla prover, förutom i ett kvartsitprov (figur 14), euhedral till formen medan
kopparkisen är anhedral i alla proverna. Blyglansen och zinkbländet är i alla prover anhedrala
och ligger ofta som inklusioner i kopparkis (figur 11). Zinkbländet är i många prover drabbat
av så kallad chalcopyrite disease som innebär att kopparkis ligger som små inneslutningar i
zinkbländet (figur 13). Markasiten återfanns bara i ett skifferprov. Det var där subhedralt med
många inklusioner av kopparkis (figur 15).
A
B
Figur 10: A. Skifferprov där mineralen uppträder i foliationen, ådror och sprickor. B. Kvartsitprov med disseminerad
kopparkis.
Utöver proverna från vägskärningen analyserades ett prov från södra delen av
undersökningsområdet där en pegmatitintrusion tränger igenom skiffer. Här kunde mineral
som hematit, magnetit, götit och kopparkis ses. Kopparkisen bestod dock av endast ett fåtal
kristaller. Det dominerande mineralet är hematit som uppträder som kluster av stavkristaller i
pegmatiten och som finkornigt i skiffern (figur 17). Götiten uppträder som en pseudomorf
omvandling av svavelkis (figur 16).
15
Zb
Kk
Bg
Figur 11: Prov bestående av tre större svavelkiser. Zinkbländet uppvisar ”chalcopyrite disease”. Kk = Kopparkis, Bg =
Blyglans & Zb = Zinkblände.
Figur 12: Kvartsitprov (figur 10B). Disseminerad kopparkis.
16
Figur 13: Samma prov som figur 12. Zinkblände drabbad av ”chalcopyrite disease”.
Sk
Kk
Zb
Figur 14: Samma prov som figur 12. Kk = Kopparkis, Sk = Svavelkis & Zb = Zinkblände.
17
Kk
Mk
Sk
Bg
Figur 15: Skifferprov (figur 10A). Mk = Markasit, Kk = Kopparkis, Sk = Svavelkis & Bg = Blyglans.
Sk
Gt
Figur 16: Pegmatit i skiffer. Götit som pseudomorft omvandlar svavelkis. Sk = Svavelkis & Gt = Götit.
18
Ht
Mt
Figur 17: Samma prov som figur 16. Hematit och Magnetit i skiffer. Ht = Hematit & Mt = Magnetit.
4. Diskussion
4.1. Mineraliseringens utbredning
Den mineraliserade skiffern i östra delen stryker nord-syd med en stupning åt väster. I norr
fortsätter skiffern in i Henneviken och i söder in i Dingelvik. I och med att stupningen på
skiffer är mycket brantare i dess östra sida gentemot sidan mot Relälven har strukturen i
tidigare arbeten (Hammergren, 1983) beskrivits som ett box-fold. I samma arbete återfann
man även genom borrning ett mineraliserande skifferstråk i västra området av
undersökningstillståndet. Kopplingen mellan dessa två stråk är oklar men beskrivs som en
synklinal. Detta motiveras bland annat av att en tydligare syklinal återfinns norr om sjön
Grann i Henneviken. I och med att stupningen i västra delen av undersökningsområdet också
är åt väster består troligen synklinalen av ett överstjälpt veck. Att vecket är ett så kallat boxfold skulle kunna betyda att synklinalen inte går lika djupt som den skulle kunna gjort vid
situationen av ett vanligt veck (figur 18). Detta kan underlätta vid eventuell framtida brytning.
19
Figur 18: Box-fold i jämförelse med vanligt veck.
4.2. Mineraliseringens genes
I och med att de undersökta kopparmineraliseringarna återfinns i kontakterna mellan det
undre kvartsitlagret och det undre skifferlagret och mellan grönstenslagret och det övre
skifferlagret bör mineraliseringen kategoriseras som stratiform. För en sådan avsättning
föreslås här påverkan av hydrotermala lösningar.
Stratiforma mineraliseringar som avsatts genom hydrotermala lösningar är avsättningar där
varma fluider innehållande bland annat lösta metaller cirkulerat och sedan utfällt
malmbildande komponenter vilket skapar förhöjda koncentrationer av dessa ämnen i
sedimentliknande strukturer som eventuellt kan vara lönsamma att bryta. För mineraliseringar
av denna typ krävs att flera fenomen sammanfaller: 1. rätt kemiska sammansättning av de
hydrotermala fluiderna, 2. ett ursprungsområde där metallerna kan lösas upp och lakas
därifrån, 3. en drivande mekanism för det hydrotermala systemet, 4. en strukturell situation
som tillåter passage av metallförande lösningar, och 5. en utfällningsmekanism (Evans, 1993).
I detta arbete kommer dessa fenomen att analyseras för Asslebyns kopparförekomst, och tre
olika geneser med hydrotermal påverkan kommer att utvärderas. Dessa tre geneser är (i) en
syngenetisk, sedimentärt exhalativ (sedex) avsättning som skett i samband med riftrelaterad
vulkanism, (ii) en syndiagenetisk avsättning kopplad till så kallade red beds (”sedimentary
rock-hosted stratiform copper deposit”) lik de malmerna av Kupferschiefer- och White Pinetyp samt (iii) epigenetisk hydrotermal aktivitet som skett i samband med yngre felsiska
intrusiv.
4.2.1. Sedex
Dessa avsättningar bildas i lokala bassänger kopplade till kontinental rifting. Varma lösningar
flödar ut i bassängen via skorstenar (”black smokers”) och avsätts sedan på bottnen. Många
avsättningar återfinns utan några tecken på skorstenar eller stockworks från vilka fluiderna
strömmat. Dessa kallas distalt exhalativa. ”Host rock” för sedex-avsättningar är vanligen
skiffer, kalksten eller siltsten. Avsättningar av denna typ visar ofta upp en fin lagring och
20
denna lagring är ofta sedimentärt deformerad med omgivande bergarter vilket är signifikativt
för ett syngenetiskt bildande. Vattnet i de hydrotermala lösningarna har ofta oceaniskt
ursprung och fluiderna cirkulerar i jordskorpan i så kallade konvektionsceller. Dessa drivs av
den förhöjda geotermala gradient som ofta tillhör kontinental rifting. Konvektionscellerna kan
nå djup av upp mot 10-15 km där de samlar på sig metaller från de bergarter som de flödar
igenom vilka de sedan fäller ut i bassängen ovanför (Evans, 1993).
Det som talar för att mineraliseringen i Asslebyn skulle vara av sedex-typ, förutom att den är
stratiform, är att bassängen som Dalslandsgruppen avsattes i är en riftbassäng. En riftbassäng
innebär en uttunning av skorpan som leder till en ökad geotermal gradient. Denna ökade
värme skulle kunna driva den djupa cirkulationen av fluider som sedan avsätter
mineraliseringar av sedex-typ. Cirkulationen av fluiderna måste dock nå mycket djupt (15
km) för att koppar ska lösas (Evans, 1993). I en artikel av Vishwakarma (1996), där en PbCu-mineralisering i Sargipali, Indien undersöktes, anges flera punkter som talar för att den
mineraliseringen var av sedex-typ. Bland annat påpekas att sedex-avsättningar nästan alltid är
bly- och zinkrika, där dock mineraliseringen som undersöktes var ett undantag då den inte
innehöll några större mängder zink. Mikroskopanalysen av proverna från Asslebyn gav att
mineraliseringen innehöll såväl zinkblände som blyglans. Dock återfanns dessa i endast
mindre mängder vilket talat emot ett bildningssätt genom sedex. Vishwakarma (1996) menar
även att ett massivt uppträdande av mineraliseringen samt att den sträcker sig över stort
stratigrafiskt intervall också är punkter som talar för bildning genom sedex. Inte heller detta
återfanns från resultaten från Asslebyn där uppträdandet var övervägande disseminerat samt
att mineraliseringen uteslutande ligger i de två tidigare nämnda kontaktzonerna. Något som
dock talar för bildning genom sedex är dels avsaknaden av hydrotermal omvandling och dels
att den chalcopyrite disease som finns, i likhet med Vishwakarmas (1996) arbete, vittnar om
en hög bildningstemperatur (>300°C). Avslutningsvis menar Vishwakarma (1996) att låga
halter av REE-ämnen samt höga halter av Eu är något som visar på ett sedex-ursprung. I och
med att detta inte undersöktes i detta arbete kan detta vara något som skulle kunna undersökas
för att ytterligare kunna avgöra om mineraliseringen i Asslebyn är av sedex-typ.
4.2.2. Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposit
Avsättningar kallade ”Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits” eller ”Sedimenthosted stratiform copper deposits” är avsättningar som kännetecknas av en stor lateral
utbredning med en liten tjocklek. De flesta avsättningar av denna typ återfinns i skiffrar som
är anoxiska, organiska samt ofta rika på svavelkis och kalk. Avsättningsmiljön för dessa
skiffrar är vanligen i en bassäng där den överlagrar kontinentala avsättningar (Evans, 1993).
Bassänger av denna typ bildas ofta vid intrakratonisk rifting där riften inte utvecklas till en
passiv kontinentkant. De kontinentala avsättningarna är så kallade ”red beds” vilka vanligen
består av oxiderade sandstenar eller konglomerat. I ovanliggande marina avsättningar, där
skiffern ingår, finns även ofta betydande mängder evaporitisk strata. Mineraliseringarna
bildas genom att salta oxiderade fluider cirkulerar i ”red bed” där de uppsamlar metaller. När
fluiderna sedan stöter på de reducerande förhållandena i den ovanliggande skiffern
destabiliseras lösningarna vilket resulterar i att de lösta metallerna fälls ut. Cirkulationen i
21
”red beds” fås dels genom salter från evaporiterna sipprar ner vilket bidrar till att skapa
konvektion av fluiderna och dels genom att den ovanliggande skiffern, med sin låga
permeabilitet, medverkar till att fungera som ett lock som innesluter fluiderna i bassängen.
Detta skapar stratiforma avsättningar i kontaktzonen mellan den skiffern och den
underliggande ”red bed”. För att bilda betydande avsättningar krävs att de mineraliserande
fluiderna är avgränsade till ”red bed” samt att de flödar förbi relativt fokuserade zoner såsom
områden med stratigrafisk ”pinch” eller linjära strukturzoner. De flesta avsättningar av denna
typ är avsatta 20-30° från paleoekvatorn där ökenklimat rått som gett förutsättningar för
bildandet av ”red beds”. Detta klimat bidrar även till bildandet av de evaporiter som är så
viktiga för skapandet av cirkulationen av fluiderna. (Hitzman, Selley, & Bull, 2010).
De flesta av avsättningarna av denna typ inte ekonomiskt brytvärda men det finns avsättningar
som kallas gigantiska (såsom White Pine, Michigan) eller supergigantiska avsättningar
(såsom Kupferschiefer i Centraleuropa och Central African Copperbelt) där brytning
förekommer. För att dessa avsättningar ska bildas krävs vissa speciella egenskaper hos
bassängen där sedimentationen sker. För det första så krävs det att bassängen är stängd med
avseende på fluider, det vill säga att fluider varken kan flöda ut eller in ur bassängen. För det
andra krävs det att det finns mafiska bergarter i koppling till ”red bed” vilka bidrar med både
oxiderade fluider och potentiellt koppar. För det tredje behövs stora mängder av evaporitisk
strata för att kunna driva tillräcklig konvektion av fluider i de oxiderade ”red beds” för att
driva fluiderna till redox-zonen som återfinns i kontakten med ovanliggande marina sediment.
För att stora avsättningar ska bildas krävs att denna konvektion får agera ostört över en
vidsträckt period (>100 Ma), det vill säga att bassängen är stängd med avseende på fluider
(Hitzman, Selley, & Bull, 2010).
De mineraler som återfinns i mineraliseringar av denna typ är: hematit, gedigen koppar,
kopparglans, bornit, kopparkis, blyglans, zinkblände & svavelkis. Med undantag av
porfyrkoppar är ”Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits” världens största resurs
på koppar (Evans, 1993).
Dalslandsgruppens stratigrafi har många likheter med formationer som håller ”Sedimentary
rock-hosted stratiform copper deposits”. Egenskaperna hos den undre kvartsiten gör att den
absolut kan kategorisera den som ”red bed”. Skiffern som överligger denna kvartsit är
organisk och kan ge både reducerande förhållanden samt fungera som en hydrologisk barriär.
Eftersom det fanns svavelkis i ett av skifferproverna som analyserades i mikroskop som inte
verkade ha någon koppling till ådror eller spricker kan det tolkas som att svavelkisen skulle
vara samtida med sedimentationen av skiffern, troligen bildad genom bakteriell aktivitet.
Detta innebär att skiffern redan innan påverkan av hydrotermal aktivitet ar rik på svavelkis.
Dalslandsgruppen saknar dock ett betydande lager evaporiter. Utan den skulle en konvektion
av fluider i ”red bed” inte kunna uppstå. Att Dalslandsgruppen avsatts i en riftbassäng som
gett upphov till mafiska bergarter är också något som talar för att denna genes kan ha skapat
Dalslandsgruppens Cu-mineraliseringar då dessa, som tidigare nämnts, kan bidra med både
koppar och oxiderade fluider.
22
Den lokalitet av denna typ som mest liknar Dalslandsgruppens mineralisering är White Pine,
Michigan. White Pine har liknande ålder som Dalslandsgruppen (1081 Ma) och den består av
en stratiform mineralisering som ligger i kontaktzonen mellan oxiderad konglomerat med
ovanliggande reducerad siltsten och skiffer. I likhet med Dalslandsgruppen saknas här
evaporiter. I och med att konvektion då inte är möjlig har istället kompaktion av sedimenten
föreslagits som fluiddrivande mekanism. Det vill säga att fluider innehållande löst koppar har
drivits upp och ut mot bassängens kanter allteftersom sedimenten kompakteras. Vid White
Pine skapades en mineralisering på grund av att det där bildats en uttunning av den oxiderade
akviferen. Det fokuserade fluiderna vilka avsatte koppar i de reducerade sedimenten där
(Swenson et al., 2004).
Flödet av fluiderna i denna genes drivs alltså inte av värme utan istället av salterna från
evaporiter eller via kompaktion av sedimenten. Detta gör att den markasit som noterades i
proverna skulle kunna vara något som talar för denna genes i och med att markasit vittnar om
låga bildningstemperaturer (Nesse, 2009).
4.2.3. Hydrotermal aktivitet relaterat till yngre intrusiv
Hydrotermala avsättningar bildade via påverkan av yngre intrusiv är avsättningar där yngre
intrusiv bidragit med flera av tidigare nämnda mekanismer som krävs vid hydrotermal
avsättning. När en magma intruderar kan den, med den värme den genererar, driva en
cirkulation av fluider i de bergarter som intruderas. Dessa fluider kan vara meteoriskt vatten i
form av djupa grundvatten men även komma från magman som så kallade ”residual fluids”
vilka blir över när magman kristalliseras. Med dessa ”residual fluids” följer ofta metaller och
andra inkompatibla ämnen lösta i fluiderna. Lösningar i magmor är mycket effektiva på att
lösa ut metaller. Till exempel löser fluiderna i en magma som innehåller 3 % vatten ut 95 %
av magmans lösta koppar. Utöver vatten består fluiderna från en magma även av bland annat
H2S, HCl, HF, CO2, SO2 och H2. Av dessa är H2S och HCl de viktigaste i och med att
metallerna i lösningen färdas i sulfid- (HS-) och kloridkomplex (Cl-). Sulfidkomplex
dominerar ofta vid lägre temperaturer (<300°C) medan kloridkomplex styr vid höga
temperaturer (>300°C). Utöver de metaller som lösningarna kan ta med sig ur magman kan de
även ta metaller från de bergarter som de flödar igenom. De bergarterna brukar då bli utsatta
för ”wall-rock alteration” (Evans, 1993).
För att metallerna ska fällas ur lösningen krävs tillförsel av H2S, framför allt om
jonkomplexen i lösningen är kloridkomplex (se ekvation 1). Detta kan ske på två olika sätt:
antingen genom att lösningen träffar på en annan lösning som innehåller H2S eller att
lösningen stöter på organiskt material varvid ett tillägg av H2S fås genom att sulfat i lösningen
reduceras (Evans, 1993).
ekvation 1
Pegmatitintrusionen i södra delen av undersökningsområdet är bevis på att det förekommit
magmatisk aktivitet som är yngre än Dalslandsgruppen. Denna magmatiska aktivitet kan ha
påverkat bildandet av mineraliseringen antingen genom att kopparrika ”residual fluids” från
23
magman avsatt kopparsulfider i Dalslandsgruppen eller genom att med värme drivs en
cirkulation av fluider som redan finns i Dalslandsgruppen vilka skulle kunna bestå gammalt
meteoriskt vatten. Av de två är nog den senare mest trolig i och med att inga ”wall-rock
alterations” noterats vilka ofta fås i bergarterna kring intrusionen då fluider flödar ut från
magman. Den ”chalcopyrite disease” som noterades under den mikroskopiska analysen skulle
kunna vara något som talar för denna typ av bildning av mineraliseringen i och med att
”chalcopyrite disease” är en indikator för höga bildningstemperaturer.
Exempel på avsättningar med denna typ av genes är de centrala delarna av det norra
Chilenska avsättningarna av manto-typ (Kojima, Trista-Aguilera, & Hayashi, 2009). ”Host
rock” för dessa avsättningar är så kallade ”volcanosedimentary sequences” vilka består av
sandsten, tuffitisk siltsten och kalksten. Mineraliseringen har ett pseudostratiformt
uppträdande och består av mestadels kopparkis. Enligt Kojima, Trista-Aguilera, & Hayashi
(2009) är homogena Pb- och S-isotopsammansättningar för kopparmineralen tecken på att
mineraliseringen har ett magmatiskt ursprung. För att avgöra om mineraliseringen i
Dalslandsgruppen också har ett magmatiskt ursprung borde liknande undersökningar göras
där. Vidare borde en noggrannare ålderbestämning av mineraliseringen göras för att kunna
avgöra om mineraliseringen är samtida med de felsiska intrusiven.
5. Slutsats
Av de tre geneserna som övervägts i detta arbete verkar sedex den som är minst trolig. Detta
grundas främst i att sedex-avsättningar vanligen är zink- och blyrika och även om både
blyglans och zinkblände noterades i mineraliseringen räcker det inte för att klassas som blyeller zinkrik. Dessutom är sedex-avsättningar vanliga massiva till uppträdandet vilket inte
heller noterades för Dalslandsgruppens mineralisering.
Istället föreslå en kombination av de andra två geneserna. Likheterna i stratigrafi mellan
”sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits” och Dalslandsgruppen är näst intill
fullständiga. Dock innebär avsaknaden av evaporiter att en drivande mekanism för cirkulation
av fluider saknas. Här kan dock de yngre intrusiven, med sin värme, hjälpa till. Det föreslagna
bildningsscenariot för Dalslandformationen är således följande:
Kontinentala avsättningar under arida klimat gav upphov till oxiderade sandstenar, även
kallade ”red beds”. Dessa överlagrades av reducerande marina avsättningar i form av skiffer. I
sedimentfasen bildades större mängder järnsulfider i skiffern via bakteriell aktivitet som
senare gjort skiffern svavelkisrik. Riftrelaterad vulkanism bidrog med mafiska avsättningar
vilka är naturligt rika på koppar. När sedan yngre intrusiv trängde in i Dalslandsgruppen sattes
meteoriska fluider i rörelse, vilka urlakade koppar ur de oxiderade sandstenarna och ur den
mafiska grönstenen. Vissa mängder fluider och koppar kan även ha kommit från själva
magman. När fluiderna sedan stötte på den reducerande svavelkisrika skiffern fälldes kopparn
ut varefter den reagerade med svavelkisen och bildade kopparsulfider, främst i form av
kopparkis.
24
6. Rekommendationer för vidare forskning
I fortsatta undersökningar på kopparmineraliseringen i Dalslandformationen föreslås att fokus
riktas på de områden där akviferen, i vilken de kopparrika fluiderna flödat det vill säga den
undre sandstenen, tunnas ut eller pinchar vilket ger, i likhet med White Pine, att stora
mängder fluider passerat ett smalt område. De högsta koncentrationerna av kopparmineral
borde i och med det fås där.
7. Tack
Först riktas ett tack till Dalia Mining för möjligheten till att få genomföra ett mycket
intressant och givande arbete med deras undersökningstillstånd. Vidare tackas min handledare
Rob Hellingwerf för all hjälp och vägledning som till stor grad underlättat genomförandet av
detta arbete. Avslutningsvis riktas ett tack till mina kollegor i ”Dalsland Exploration Group”,
Andreas Langenbach, Anton Einer, Filip Jansson & Sebastian Thorsson, för ett gott samarbete
samt för ett stort stöd som varit guld värt när arbetet gått tungt. TACK!
25
8. Referenser
Evans, A.M. (1993). Ore geology and industrial minerals: an introduction. (3. ed.) Oxford:
Blackwell Scientific Publ..
Google maps, (n.d.), Hämtat 4 juli 2012 från Google maps:
http://maps.google.se/maps?hl=sv&tab=wl.
Hammergren, P. 1983. Asslebyn-Delrapport över borrning på koppar-silvermineraliseringar
inom Dalgruppen 1983-84. SGAB Rapport PRAP 83557.
Hammergren, P. 1989. En sedimentknuten stratiform koppar och silvermineralisering i
Dalsland, Sverige. SGAB Report PRAP 89508.
Hitzman, M. W., Selley, D., & Bull, S. (2010). Formation of sedimentary Rock-hosted
Stratiform Copper Deposits through Earth History. Economic Geology, 105(3), 627-639.
Kojima, S., Trista-Aguilera, D., & Hayashi, K. (2009). Genetic Aspects of the Manto-type
Copper Deposits Based on Geochemical Studies of North Chilean Deposits. Resource
Geology, 59(1), 87-98.
Lindström, M., Lundqvist, J., Lundqvist, T., Calner, M. & Sivhed, U. (2011). Sveriges
geologi från urtid till nutid. (tredje upplagan) Lund: Studentlitteratur.
Nesse, W.D. (2009). Introduction to mineralogy. (International edition). New York: Oxford
University Press.
Pettersson, G., 1990. Projekt Dalsland En prospekteringsstudie Delrapport tre. NSG Rapport
NSG91048.
Swenson, J. B., Person, M., Raffensperger, J. P., Cannon, W. F., Woodruff, L. G., & Berndt,
M. E. (2004). A hydrogeologic model of stratiform copper mineralization in the Midcontinent
Rift System, Northern Michigan, USA. Geofluids, 4(1), 1-22.
Sveriges nationalatlas Sverige. Lantmäteriverket Svenska sällskapet för antropologi och
geografi Sverige. Statistiska centralbyrån Sveriges geologiska undersökning (2002). Sveriges
nationalatlas. Berg och jord. (3. utg.) Vällingby: Sveriges nationalatlas (SNA).
Vishwakarma, R. K. (1996). 1.66-Ga-old metamorphosed Pb-Cu deposit in Sargipali (eastern
India): Manifestations of tidal flat environment and sedex-type genesis. Precambrian
Research, 77(1-2), 117-130.
26
