Petrografisk och geokemisk karaktärisering av metabasiter i Herrestadsområdet, Småland

Abstract (Swedish)

Herrestadsmetabasiten är belägen i den sydvästskandinaviska provinsens östra gnejssegment, ungefär en mil väster
om Värnamo i Småland. Den sydvästskandinaviska provinsen har en komplex bildningshistoria med flera metamorfos-
och deformationshändelser, varav den senaste och troligen största är den svekonorvegiska orogenesen (1,2-0,9
Ga). Östra gnejssegmentet avgränsas i öster av Protoginzonen vilken även utgör den ungefärliga östligaste begränsningen
av den svekonorvegiska orogenesen. Öster om Protoginzonen återfinns välbevarade bergarter som tillhör det
transskandinaviska magmatiska bältet. Dessa liknar i stor utsträckning de mer deformerade och omvandlade ortognejserna
(1,70 -1,65 Ga) väster om Protoginzonen.
Längs med Protoginzonen finns flera generationer av mafiska intrusioner. Herrestadsmetabasiten har en U-Pb baddeleyit
ålder på 1574 ± 9 Ma och är likåldrig med Värmlandsdiabaserna. Alla dessa mafiska intrusioner är betydelsefulla
för förförståelsen av Protoginzonens och den sydvästskandinaviska provinsens geologiska bildningshistoria.
Herrestadsmetabasiten varierar från i stort sett välbevarad gabbro till granatamfibolit. De mer välbevarade partierna
återfinns som linser i mer deformerad och metamorfoserad granatamfibolit. Deformation och metamorfos förefaller
vara korrelerade. Gabbron består i huvudsak av olivin, plagioklas, orto- och klinopyroxen samt apatit. Olivin har
sig alltid ha dubbla koronor av amfibol och ortopyroxen i kontakt med plagioklas, troligen på grund av deuteriska
reaktioner. Granatamfibolitens huvudmineral är amfibol, biotit, granat samt nybildad plagioklas.
Huvudelement har använts till klassificeringsdiagram och diskrimineringsdiagram baserades på spårelement för att
indikera tektonomagmatisk bildningsmiljö. Metabasiterna har en viss anrikning av lätta REE, en mycket svag negativ
Eu-anomali och ett La/Nb förhållande på > 1. Diskrimineringsdiagram ger generellt inget entydigt resultat avseende
magmaursprung och tektonisk miljö, men troligen har Herrestadsmetabasiten bildats ur en tholeiitisk magma i
en kontinental rift eller back-arc miljö. Intressant är även att vissa metabasiter i Herrestadsområdet skiljer sig ifrån
de övriga genom att de har en annan geokemisk sammansättning. Baserat på en ålder av 1,57 Ga har alla prover,
utom ett, positiva εNd-värden vilket indikerar att de har sitt ursprung från en utarmad mantelkälla. Dessa har vitt
skilda CHUR-åldrar, vilket kan bero på störda system eller på att de tillhör upp till tre olika generationer. Dessa
skulle då vara ca. 1,6 Ga, 1,2 Ga och 0,8 Ga.

Abstract

The Herrestad metabasite is found in the Eastern segment of the Southwest Scandinavian Domain, 10 km to the
west of Värnamo in Småland. The Southwest Scandinavian Domain has a complex metamorphic and deformational
history, of which the youngest and probably most widespread event, is the 1.2-0.9 Ga Sveconorwegian orogeny.
The Protogine Zone separates the Eastern segment from well preserved rocks of the Transscandinavian Igneous
Belt in the east and also coincides with the eastern most boundary of the Sveconorwegian orogeny. The eastern
segment consists mainly of 1.70-1.65 Ga orthogneisses, which on many aspects resembles deformed and reworked
rocks of the Transscandinavian Igneous Belt.
Along the Protogine Zone several generations of mafic intrusions occur. The Herrestad metabasite have a U-Pb
baddeleyite age of 1574 ±9 Ma, and thus belongs to the same generation as the Värmland dolerites. All the different
generations of mafic intrusions are crucial for understanding the significance of the Protogine Zone and the metamorphic
and deformational history of the Southwest Scandinavian domain.
The Herrestad metabasite occurs as rather well preserved gabbro that gradually is transformed into garnet amphibolite.
The more well preserved parts are found as lenses within a more deformed garnet amphibolite. The metamorphism
and deformation appear to be correlated. The mineral assemblage of the gabbro is olivine, plagioclase, orthoand
clinopyroxene and apatite. The olivine always has two-tired coronas in contact with plagioclase, probably due
to deuteric reactions. The garnet amphibolite consists of amphibole, biotite and granoblastic plagioclase.
Main elements have been plotted in classification diagram while the trace elements have been plotted in discrimination
diagrams. The Herrestad metabasites show a slight enrichment in LREE, week negative Eu-anomaly and
La/Nb relation exceeding 1. The spreading of the samples in the discrimination diagram shows ambiguous result of
magma genesis and tectonic setting, although it appears that the Herrestad metabasites most likely developed from
a tholeiitic magma in a continental rift or back-arc setting.
Worth noticing is that some of the metabasites in the area deviate from the others in many of the discrimination
diagrams. If an age of 1.57 Ga is assumed all the metabasites have positive εNd-values, which indicates that they
derived from a depleted mantle source. However, some of them have CHUR model ages, which may be due to a
disturbed isotopic system, analytical errors or reflect that there are up to three different generations of mafic intrusions
in the area, intruded 1,6 Ga, 1,2 Ga and 0,8 Ga ago.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfatning: Generellt kan man säga att Sveriges berggrund är äldst i nordöst och blir yngre åt sydväst. Det som i dag är Sverige har bildats genom flera olika tillväxtfaser, då ny berggrund har skapats eller adderats till den befintliga. Dessutom har bergrunden omvandlats dvs. metamorfoserats och deformerats under flera tillfällen.

Herrestadsmetabasiten är belägen ungefär en mil väster om Värnamo, i Småland. Här i de sydvästra delarna av Sverige skedde en bergskedjeveckning för ungefär 1,2 till 0,9 miljarder år sedan. Detta är den senaste och största deformationshändelse bergrunden i detta område varit utsatt för.

Rakt igenom Sverige löper en deformationszon eller en svaghetszon, som kallas Protoginzonen. Längs med denna svaghetszon har flera mafiska bergarter intruderat vid olika tillfällen. Dessa är bland annat de cirka 1,57 miljarder år gamla Värmlandsdiabaserna, de cirka 1,2 miljarder år gamla Protoginzonsdiabaserna samt de cirka 0,9 miljarder år gamla Blekinge-Daladiabaserna. Herrestadsmetabasiten är daterad till 1574 miljoner år med uran-blymetoden, vilket innebär att den är likåldrig med Värmlandsdiabaserna. Flera liknande bergarter finns utanför Herrestadsområdet, framförallt norr om, och i söder slår en diabasgång igenom Herrestadsmetabasiten.

Herrestadsmetabasiten varierar från i stort sett välbevarad gabbro till granatamfibolit. De välbevarade partierna återfinns som linser i mer deformerad och metamorfoserad granatamfibolit. Deformation och metamorfos är troligen tätt knutna till varandra då de mer deformerade delarna även är de mest omvandlade.

Hur kan vi då veta allt detta? Jo genom att studera berggrunden i dag kan vi få reda på vad den varit utsatt för tidigare. För att ta reda på hur, var och när en bergart bildats kan man undersöka dess kemiska- och isotopiska-sammansättning. Dessa bidrar till att ge ett slags fingeravtryck för bergarten och dess bildningsmiljö.

Kemidata från metabasiter och en diabas från Herrestadsområdet, plottades i olika diagram för att särskilja vilken typ av bergart/bergarter det rör sig om samt i vilken miljö/miljöer de bildats i. Isotopsammansättningen av metabasiterna och diabasen jämfördes med andra liknande bergarter längs med Protoginzonen.

Resultatet av de olika analyserna pekar på att Herrestadsmetabasiten bildats i en kontinental miljö, samt att källan till magman kommer från en utarmad mantel. Med utarmad mantel menas att den ursprungliga manteln har smält upp tidigare och därför utarmats på element som finns i silikatbergarter. Vidare visar geokemin att Herrestadsmetabasiten har kontaminerats av kontinental skorpa, detta stärks även av att fragment av den omkringliggande gnejsen återfinns inuti Herrestadsmetabasitens västligaste delar.

Isotopsammansättningen av de olika metabasiterna i området ger olika modellåldrar. Modellåldrarna beräknas genom att man antar att manteln har en ursprunglig sammansättning av vissa radioaktiva element, när dessa sönderfaller förändras mantelns sammansättning. Därför kan vi med hjälp av isotoperna räkna oss tillbaka i tiden, tills sammansättning stämmer överrens med vår modell av manteln. För metabasiterna i området tyder isotopdatan på att det inte finns bara en utan upptill tre generationer av basiska bergarter i området. De olika generationerna skulle då tillhöra: de 1,57 miljarder år gamla Värmlandsdiabaserna, de cirka 1,2 miljarder år gamla Protoginzonsdiabaserna samt de cirka 0,9 miljarder år gamla Blekinge-Daladiabaserna.

För att förstå hur Sveriges berggrund en gång har bildats måste många små pusselbitar läggas ihop. Där alla de mafiska intrusionerna i området är betydelsefulla pusselbitar av Protoginzonens och den sydvästskandinaviska provinsens geologiska bildningshistoria.

• author: Vollert, Victoria
• supervisor: Karin Högdahl; Charlotte Möller
• organization: Department of Geology
• alternative title: Petrographic and Geochemical characteristics of metabasic rocks in The Herrestad area Småland, Southwest Sweden
• year: 2006
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: geokemi, metabasit, Småland, Sm, Nd, Sr, amfibolit, metabasite, geochemistry, amphibolite
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 200
• language: Swedish
• id: 2338192
• date added to LUP: 2012-02-02 18:12:11
• date last changed: 2012-02-02 18:12:11