40Ar/39Ar datering av basalter i Skåne, S Sverige : bevis för två pulser vid 191-178 Ma och vid 110 Ma, samt deras relation till uppsprickning av Pangea

Abstract (Swedish)

Under karbon och perm sammansmälte huvuddelen av jordens kontinenter till en
gigantisk landmassa som fått namnet Pangea. Denna blev efterhand instabil och började mot slutet av trias,
men framför allt under Jura, att fragmentera i ett antal mindre kontinentala plattor. Detta skedde under
omfattande och ibland våldsam vulkanism.
Detta projekt handlar om basaltvulkanismen i centrala Skåne och som tidsmässigt ansetts sammanfalla
med Pangeas uppsprickande. För att bekräfta en tidsmässig relation har fokus lagts på att erhålla exakta och
pålitliga åldrar för de skånska basalterna. Åtta vulkanrester med representativa mineralogiska
sammansättningar och geografisk utbredning daterades med modern 40Ar/39Ar teknik vid argon-laboratoriet
i Lund. Resultaten bekräftar en puls av basaltisk vulkanism vid 191-178 Ma och en, betydligt yngre, vid
110 Ma. Dessa resultat gör det möjligt att länka en större del av den skånska vulkanismen till Pangeas
fragmentering i undre jura.
Tidigare publicerad geokemiska data tillsammans med opublicerade data på prover från de skånska
basalterna visar att smältorna som genererat vulkanismen har anmärkningsvärt snarlika sammansättning.
Identiska spårelementsammansättningar för den jurassiska och kretaceiska basaltvulkanismen indikerar att
smältorna generades direkt (dvs. utan fraktionering och nämnvärd kontamination) från samma mantelkälla,
omfattade samma uppsmältningsgrad och sannolikt skedde under snarlika tektoniska situationer. Graden av
uppsmältning måste ha varit måttlig (≤ 10%) för att generera smältor med en eutektisk sammansättning.
Dessa omständigheter är mest förenliga med adiabatisk uppsmältning av manteln, medan s.k. ”plume”-
relaterad vulkanism måste anses mindre sannolikt. Vulkanismen i jura och krita var troligen kontrollerade
via rörelser längs Tornqvist-zonen, som vidare har relaterats till Pangeas fragmentering och senare
tektoniska rörelser.
I denna studie diskuteras också den globala vulkanismens betydelse för biosfärens utveckling under
framför allt tidig jura (toarcian).

Abstract

During the Carboniferous and the Permian periods the great majority of the Earths continentinental
blocks were assembled into one giant landmass – Pangea. This became, however, unstable leading to
fragmentation that started in Late Triassic but intensified during the Jurassic period. The fragmentation was
associated with violent volcanic eruptions that occasionally developed into active rifting.
This project is focused on the basaltic volcanic activity in Scania, which has been considered to be
largely synchronous with the break-up of Pangea. To confirm a temporal relationship the aim has been to
obtain exact and reliable ages for the Scanian basalts by using radiometric methods. Eight volcanic basalt
remains, with representative mineralogical compositions, were dated with modern 40Ar/39Ar technique at
the argon laboratory in Lund. The results confirm one pulse of volcanic activity at 191-178 Ma and another,
much later pulse, at 110 Ma. These results allow the possibility to link the majority of basalt necks to the
fragmentation of Pangea during Jurassic times.
Geochemical data of the Scanian basalts reveal that the melts had a remarkably similar composition.
Identical trace element composition for the Jurassic and the Cretaceous events of volcanic activity indicate
melts derived directly (e.g. no fractioning and no contamination) from the same mantle source, comprised
the same (and low) degree of partial melting and probably occurred under similar tectonic regimes. These
conditions are better explained by eutectic melting of the mantle than by “plume-generated” volcanism. The
Scanian volcanic activity during the Jurassic and the Cretaceous periods was probably tectonically controlled
via movements along the Sorgenfei-Tornqvist zone. This zone has previously been suggested to relate
to the break-up of Pangea and later events.
In this study the implication of the global volcanic events on the development of the biosphere in particularly
during Early Jurassic times (Toarcian) – is also discussed.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Under de geologiska perioderna Karbon och Perm var huvuddelen av jordens kontinenter ansamlade i en gigantisk landmassa som fått namnet Pangea, vilket betyder ”allt land”. Denna landmassa blev efterhand instabil och började mot slutet av perioden Trias, men framför allt under perioden Jura, att brytas sönder i ett antal mindre kontinentplattor. Denna uppbrytning av Pangea var associerad med omfattande och ibland våldsam vulkanism på ett flertal platser på den dåtida jättekontinenten.

I centrala Skåne finner vi nederoderade rester av vulkaner som många ansett varit aktiva under det skede då Pangea sprack upp. För att bekräfta detta åldersbestämdes åtta vulkanrester med modern 40Ar/39Ar teknik vid argon-laboratoriet i Lund. Förenklat bygger tekniken på att mäta förhållandet mellan två argonisotoper med masstalen 40 och 39. Åldrarna visar att huvudfasen av vulkanism inträffade för 191-178 Ma (miljoner år sedan) och att en yngre puls inträffade för 110 Ma. Den äldre fasen är samtidig med uppsprickningen av Pangea under Juraperioden. Den betydligt yngre fasen inträffad under Kritaperioden.

De lika kemiska sammansättningarna för Jurassiska och Kretaceiska vulkaniska bergarter i Skåne visar att magmorna bildades på stora djup (manteln) och att uppsmältningen skedde i samma mantelkälla. Uppsmältningen skedde sannolikt på grund av extension vinkelrätt mot ett NV-SO riktat system av förkastningar (den s.k. Tornqvistzonen). Extensionen gav upphov till tryckminskningar, vilket normalt sänker smältpunkten i en bergart, i visar delar av manteln som delvis smälte upp. Snabb transport av dessa magmor till ytan med resulterande vulkanism föranleddes sannolikt genom rörelser längs sprickor i Tornqvistzonen.

Rörelser längs Tornqvist-zonen har skett vid ett flertal tillfällen under de senaste 300 miljoner åren, vilka gett upphov till de skånska s.k. åsarna (egentligen stora block av berggrund). I arbetet diskuteras även de globala händelser som inträffade samtidigt med den skånska vulkanismen. Det visar sig att de skånska vulkanerna är minnesmärken från en period i jordens historia som var mycket omdanande och som hade stora konsekvenser såväl för det dåtida livets utveckling som för dagens topografi i Skåne.

• author: Bergelin, Ingemar
• supervisor: Ulf Söderlund; Sofie Lindström
• organization: Department of Geology
• alternative title: 40Ar/39Ar geochronology of basalts in Scania, S Sweden : evidence for two pulses at 191-178 Ma and 110 Ma, and their relation to the break-up of Pangea
• year: 2006
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Skåne, basalt, jura, krita, geokronologi, 40Ar/39Ar, geokemi, Scania, Jurassic, Cretaceous, geochronology, geochemistry
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 205
• funder: Johan Christian Mobergs resestipendiefond
• funder: Kullabergsfonden
• funder: Lunds Geologiska Fältklubb
• language: English
• id: 2338109
• date added to LUP: 2012-02-02 16:33:13
• date last changed: 2012-02-02 17:58:58