Sveconorwegian orogenesis in the southwestern Baltic Shield - Zircon geochronology and tectonothermal setting of orthogneisses in SW Sweden

Abstract

The Mylonite zone (MZ) is a prominent late-Sveconorwegian lithological terrane boundary in the SW Baltic Shield along which large-scale crustal block movements took place during the Sveconorwegian orogeny. The southern section of the MZ also defines a conspicuous metamorphic break separating upper amphibolite and high-pressure granulite facies rocks in the parautochthonous Eastern Segment (ES), from middle amphibolite facies rocks in the overlying Western Segment (WS). Zircon geochronology and structural and metamorphic data for orthogneisses across the southern section of the MZ do not support previous interpretations for the MZ to have originated as a pre-Sveconorwegian (>=1.55 Ga) amalgamation zone of Gothian terranes. East of the MZ, in the parautochthonous ES, the oldest orthogneisses are dated at 1.70-1.68 Ga supporting the concept that these rocks are reworked equivalents to the youngest rocks of the 1.85-1.66 Ga Transscandinavian Igneous Belt of the Sveconorwegian foreland. West of the MZ, in the allochthonous southern WS, the oldest orthogneisses are dated at 1.59 Ga, which confirms that these rocks represent an igneous event, not recognised east of the MZ in the Sveconorwegian parautochthon. Datings of augen gneisses in the southern WS at 1.33-1.31 Ga also contradict previous “stitching granite” correlation with 1.40-1.38 Ga granite-monzonite magmatism in the underlying ES, across the MZ. Investigation of field relations, deformational fabrics and metamorphic character, combined with zircon and titanite chronology of orthogneisses in the southern ES and the WS demonstrate that these rocks underwent regional penetrative ductile deformation, high-grade metamorphism and anatexis during the Sveconorwegian orogeny. The high-grade metamorphism and anatexis is dated at 0.99-0.96 Ga. Ductile deformation internal to the southern ES is dated at 0.96 Ga, and a lower age limit for this deformation is set by post-tectonic pegmatite-granite dyke intrusions dated at 0.95 Ga. In the southern ES, regional, pre-Sveconorwegian high-grade metamorphism, anatexis, and felsic vein injections are dated at 1.46-1.42 Ga. The tectonothermal character of this early event is unclear due to penetrative late Sveconorwegian tectonic transposition and metamorphic recrystallisation in the upper amphibolite to high-pressure granulite facies, followed by amphibolite facies retrogression. Evidence for high-grade metamorphism and anatexis prior to 1.46 Ga is lacking. A difference in timing and character of Sveconorwegian metamorphism and deformation within and between the ES and the WS indicates a complex build-up of lithological and/or metamorphic terranes. Models of the Paleo- and Mesoproterozoic geological evolution of this part of the Baltic continent must therefore be based on an understanding of the large-scale Sveconorwegian crustal block movements taking place prior to final juxtaposition in late Sveconorwegian time.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Mylonitzonen (MZ) är en kraftigt framträdande rörelsezon i den sydvästra Baltiska urbergskölden (sydvästra Skandinavien) som löper från Varberg i söder till trakterna av Eidsvol (Norge) i norr. Den sammanfogar urbergsblock av olika ålder och ursprung vilka även har skilda geologiska utvecklingshistorier. Öster om zonen, i det s.k. Östra Segmentet (ÖS; delar av Halland, Småland, Västergötland och östra Värmland), förekommer kraftigt omvandlade bergarter som framförallt i de södra delarna omvandlats under mycket höga tryck och temperaturer. Dessa omvandlingar motsvarar de tryck- och temperaturförhållanden som uppstår då kontinenter kolliderar och jordskorpan kraftigt förtjockas (t.ex. dagens bergskedja i Himalaya). Åldersbestämningar utförda genom mätningar av radioaktivt sönderfall av uran (uran - blymetoden) visar att de kraftiga omvandlingarna av den kontinentala jordskorpan i ÖS ägde rum för omkring 980-960 miljoner år sedan. Ursprungsbergarterna i ÖS har daterats till att vara ca 1700-1660 miljoner år gamla. De är därmed av samma ålder som de yngre leden i det 1850-1660 miljoner år gamla Smålands - Värmlands Granit Porfyr bältet som återfinns i de centrala och östra delarna av Sverige och som inte påverkats av de kraftiga omvandlingar som förekommer i väst. Det är rimligt att anta att bergarterna i ÖS har ett gemensamt ursprung med, och därmed utgör omvandlade delar av, Smålands - Värmlands Granit porfyr bältet. Väster om MZ, i det s.k. Västra Segmentet (VS; Dalsland, Bohuslän, delar av Halland, Västergötland samt västra Värmland), och i urbergsenheter i södra Norge, är berggrunden däremot väsentligt yngre samt företrädelsevis av ett annat ursprung. Detta indikerar att den kontinentala jordskorpan väster om MZ har en separat utvecklingshistoria och att dessa bergarter sammanfogats till den Baltiska urbergskölden vid ett senare tillfälle. Omvandlingar under delvis höga tryck och temperaturer för mellan 1100-900 miljoner år sedan har även påverkat berggrunden väster om MZ. Detta innebär att ÖS, VS och södra Norge sannolikt utgör rester av en omkring 1000 miljoner år gammal bergskedja bildad genom kollision av olika enheter av kontinental jordskorpa. Denna händelse kallas den Sveconorwegiska bergskedjebildningen. Dateringar av tryck- och temperaturomvandlingar i MZ, vilka associerat med kraftiga rörelser i jordskorpan, ger åldrar på omkring 980-970 miljoner år. Detta tolkas som att MZ utgör den fog längs vilken berggrunden i VS och södra Norge anslutits till sitt nuvarande läge i den Baltiska urbergsskölden. Sammantaget visar nya data från uran - blydateringar och detaljerade undersökningar av tryck - temperaturomvandlingar i det sydvästsvenska urberget att den ca 1000 miljoner år gamla Sveconorwegiska bergskedjebildningen har haft en mycket stor betydelse för den nuvarande utformningen av sydvästra Sveriges berggrund och andra delar av den sydvästra Baltiska urbergskölden. Geologiska modeller för denna del av den Baltiska kontinenten måste därför baseras på en förståelse av den Sveconorwegiska bergskedjebildningen och därmed de omfattande omvandlingar och storskaliga rörelser i jordskorpan som utformat urberget under denna period. Här har MZ spelat en central roll som den zon längs vilken tidigare icke relaterade enheter av kontinental jordskorpa sammanfogats.

• author: Andersson, Jenny
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Dr Bingen, Bernard, NGU, Trondheim, Norway
• organization: Lithosphere and Biosphere Science
• publishing date: 2000
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Geology
• keywords: Petrology, Geologi, fysisk geografi, physical geography, Geology, structural markers, augen gneiss, orthogneiss, migmatite, ion microprobe, Pb-Pb evaporation, U-Pb, geochronology, zircon, Sweden, Mylonite Zone, Western Segment, Sveconorwegian orogen, Eastern Segment, mineralogy, geochemistry, Petrologi, mineralogi, geokemi
• pages: 155 pages
• defense location: Dept. of Geology, (room 308) Lunds University, Sölvegatan 13, Lund, Sweden
• defense date: 2001-01-12 10:15:00
• external identifiers: other:SE-LUNBDS/NBGM+01/1027+28S
• ISBN: 91-86746-38-3
• language: English
• LU publication?: yes
• id: e25e3148-a2bb-4d5c-8ae2-d28c2e06e98a (old id 41196)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:33:07
• date last changed: 2018-11-21 20:59:24