40Ar/39Ar geokronologi och implikationer för tolkningen av den Kaledoniska utvecklingen i Kebnekaise

Abstract (Swedish)

Den traditionella uppfattningen angående de Skandinaviska kaledonidernas utveckling är att den skett i två steg; genom en tidig Finnmarkisk och en senare Skandisk fas. 40 Ar/39 Ar-dateringar på Seve Skollkomplex har också gett mellanliggande åldrar, vilket indikerar på att det snarare skett en kontinuerlig deformation av den Baltoskandiska kontinentkanten. När skollorna transporterades upp över den Baltiska kratonen bildades mineral i skjuvzoner och tektoniska kontakter mellan enheterna.
Uppgiften i detta examensarbete är att datera mineral främst från Seve Skollkomplex och Köli Skollkomplex i Kebnekaise för att fastställa när transport av dessa enheter förekommit. Fältarbetet genomfördes i tre olika områden i Kebnekaisemassivet, Tjäktja, Tarfala och Laddjuvaegge.
Deformation och metamorfos under den skandiska fasen har nollställt många av de muskovitbärande bergarter tillhörande Seve Skollkomplex som ligger i närheten av skjuvzoner. Paragnejs från Tarfalaområdet daterades med hjälp av muskovit till 431.4 ± 0.8 Ma. Åldern indikerar en Skandisk deformationshändelse, där temperaturen överskridit 350°C, vilket medfört att muskovitkornen blivit termalt nollställda.
Daterade muskoviter, från kontakter och skjuvzoner i Kebnekaiseområdet, som under deformation omkristalliserat eller blivit termalt nollställda har åldrar som ligger i ett väldefinierat intervall mellan 426-427 Ma. Viddjagnejs från Tjäktja daterades med hjälp av muskovit till 426.7 ± 0.2 Ma. Denna ålder tolkas som en rekristallisationsålder för muskovit i samband med överskjutning av Seve och Köli över Mellersta Allokton. Argondata från daterad muskovit i granit från Tarfalaområdet bildar en platå vid 427.2 ± 0.8 Ma. Åldern tolkas som en termal nollställning av muskovit i samband med kollisionen mellan Baltica och Laurentia.
Muskovitdatering från Seveskollans inre delar tyder på att intern deformation skett vid olika tider i olika delar av Seveskollan. Fyllonitisk glimmerskiffer från Tjäktjaområdet daterades till 460,0 ± l,9 Ma. Den ålder som presenteras här motsvarar slutskedet av den gravitativa kollapsen i sen Finnmarkisk tid, vilket omfattade kraftig deformation och temperaturer överskridande blockeringstemperatur för muskovit.
I fält fanns det dock en viss osäkerhet huruvida detta prov var en fyllonitisk glimmerskiffer eller en glimmergnejs tillhörande Viddjaenheten. Förmodligen tillhör den provtagna bergarten inte Mellersta Allokton utan är istället en del av Seveskollan. Bergarten benämns Viddjagnejs.
Det står klart att höggradig metamorfos och associerade fabrics tillhörande Seve Skollkomplex måste vara äldre än 490 Ma och att bergarterna i vissa delar av skollan så småningom kyldes ner till blockeringstemperatur för muskovit vid ~443 Ma. Storglaciärengnejsen, Laddjuvaegge daterades till 443 ± 2 Ma. Åldern indikerar att bergarten utsatts för en retrograd omkristallisation under ett avkylningsmoment
i sen Finnmarkisk tid.
Problem kvarstår vid datering av hornblände, där flertalet tektoniska händelser av bland annat Seveskollans bergarter medfört att överskottsargon koncentrerats i kristallstrukturerna.

Abstract

The traditional opinion about the Scandinavian Caledonian Mountains is that it formed in two major events; The Early Finnmarkian phase and the Later Scandian phase. However 40Ar/39Ar geochronology carried out in the Seve Nappe Complex yielded intermediate ages which rather indicates that there has been a continuous breakdown of the Baltoscandian miogeocline. As the nappes where emplaced upon the Baltic shield new mineral grows appeared in shear zones and tectonic contacts between the units.

The main task in this M.Sc. thesis is to date minerals from the Seve and the Köli Nappe Complexes in the Kebnekaise area, to establish the timing of shearing within and between the units. The fieldwork was carried out in three different regions in the Kebnekaise area, Tjäktja, Tarfala and Laddjuvaegge.

Deformation and metamorphism during the Scandian phase has reset many of the muscovite bearing rocks belonging to the Seve Nappe Complex occurring near shear zones. Paragneiss from the Tarfala area gave a muscovite age of 431,4 ± 0,8 Ma. The age indicates a Scandian deformation event where the temperature exceeded 350ºC and the muscovite where thermally reset.

Thermally reset muscovites occurring near shear zones or within contacts between units in the Kebnekaise area yield consistent ages of 426-427 Ma. Viddjagneiss from Tjäktja area give a muscovite age of 426,7 ± 0,2 Ma. This age is interpreted as a recrystallisation age as the Seve and Köli where juxtaposed and emplaced upon the Baltic shield. Dated muscovites from granite in the Tarfala area yielded a plateau at 427,2 ± 0,8 Ma. The age is interpreted as the muscovites being thermally reset due to the continent-continent collision between Baltica and Laurentia.

40Ar/39Ar geochronology carried out on samples from the internal parts of the Seve Nappe Complex in the Kebnekaise area show that internal deformation occurred at different parts of the unit at different points in time. Phyllonitc micaschist from the Tjäktja area give a muscovite age of 460,0 ± 1,9 Ma. This age is believed to represent the final stage of the first orogenic collapse in Late Finnmarkian time which comprised deformation and temperatures exceeding the closure temperature for muscovite.

During fieldwork there was some doubt whether the sampled rock was a i) Phyllonitic micaschist or ii) Mica gneiss belonging to the Viddja Assemblage. The studies in this M.Sc. thesis indicate that the sampled rock does not belong to the Middle Allochton but is a part of the Seve Nappe Complex. The rock is termed Viddjagneiss.

It is clear that the high grade metamorphism and associated fabrics belonging to the Seve Nappe Complex is older than 490 Ma where the rocks eventually cooled down to closure temperature at ~443 Ma for muscovite. Storglaciären gneiss from the Laddjuvaegge area give a muscovite age of 443 ± 2 Ma. The age indicates that the rock re-crystallised during a cooling event in Late Finnmarkian time.

Problems remain on dating hornblendes from the Seve Nappe Complex, where excess argon has accumulated in the crystal lattices due to several tectonic events.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfttning: När man vill bestämma åldern på en bergart finns det flera olika metoder. En av de senaste och mest sofistikerade metoderna är den så kallade 40Ar/39Ar-metoden. En bergart är uppbyggd av flera olika mineral. Nästan alla mineral innehåller kalium (K+) i olika stora mängder. Kalium (K+) sönderfaller radioaktivt till argon (Ar) som är en ädelgas. Vid 40Ar/39Ar-datering mäter man hur mycket radiogent argon (39Ar) som bildats genom sönderfall av kalium (K+) i bergarten. Ju äldre bergarten är desto mer kalium (K+) har sönderfallit till argon (39Ar).

Vår fjällkedjas historia sträcker sig ca 550 miljoner år tillbaka i tiden. Vår kontinent Baltica tillhörde då en gigantisk superkontinent som kallas för Rodinia. Denna började nu spricka upp. Två olika hav, Iapetushavet och Ægirhavet bildades i samband med uppsprickningen. För ca 500 miljoner år sedan började Baltica röra sig mot kontinenten Siberia (dagens norra Ryssland) och kontinenten Laurentia (dagens Nordamerika).

Detta var första steget i fjällkedjans bildande. Till slut kolliderade Baltica med de andra kontinenterna, en kollision som pågick under hundra miljoner år och kulminerade för 400 år sedan. I samband med kollisionen slöts Iapetushavet och Ægirhavet. Under kollisionen pressades flak, sk skollor upp på Balticas kant. Dessa skollor utgör idag fjällkedjan. De skollor som jag arbetat med i detta examensarbete kallas för Mellersta Allokton, Seveskollan och Köliskollan.

Den traditionella uppfattningen angående den Skandinaviska fjällkedjans utveckling är att den skett i två faser, den Finnmarkiska fasen och den Skandiska fasen. På senare tid har 40Ar/39Ar-dateringar på Seveskollan gett mellanliggande åldrar, vilket indikerar på att det skett en kontinuerlig nedbrytning av Balticas kontinentkant. När skollorna pressades upp över Baltica bildades mineral i skjuvzoner och tektoniska kontakter mellan skollorna. Uppgiften i detta examensarbete har därför varit att datera sådana mineral främst från Seve och Köli i Kebnekaiseområdet för att fastställa när transport av dessa enheter förekommit. Fältarbetet genomfördes i tre olika områden i Kebnekaisemassivet, Tjäktja, Tarfala och Laddjuvaegge.

Deformation och metamorfos under den Skandiska fasen har nollställt många av de muskovitbärande bergarterna tillhörande Seveskollan som ligger i närheten av skjuvzoner. Viddjagnejs från Tjäktja daterades med hjälp av muskovit till 426,7 ± 0,2 Ma. Denna ålder tolkas som en rekristallisationsålder för muskovit i samband med överskjutning av Seve och Köli över Mellersta Allokton. Daterad muskovit i Granit från Tarfalaområdet gav en ålder på 427,2 ± 0,8 Ma. Åldern tolkas som en termal nollställning hos muskovitkornen i samband med kollisionen mellan Baltica och Laurentia.

Paragnejs från Tarfalaområdet daterades med hjälp av muskovit till 431,4 ± 0,8 Ma. Åldern indikerar tidig Skandisk deformation, där temperaturen överskridit 350ºC.

Storglaciärengnejsen från Laddjuvaegge daterades med hjälp av muskovit till 443 ± 2 Ma. Åldern indikerar att bergarten utsatts för en retrograd omkristallisering under ett avkylningsmoment i sen Finnmarkisk tid.

Muskovitdatering från Seveskollans inre delarna tyder på att intern deformation skett vid olika tider i olika delar av Seveskollan. Viddjagnejs från Tjäktjaområdet daterades till 460,0 ± 1,9 Ma. Den ålder som presenteras här motsvarar slutskedet av den gravitativa kollapsen i sen Finnmarkisk tid vilket omfattade kraftig deformation och temperaturer överskridande blockeringstemperatur för muskovit. Problem kvarstår vid datering av hornblände, där flertalet tektoniska händelser av bland annat Seveskollans bergarter medfört att så kallat överskottsargon koncentrerats i kristallgittren.
Datering är en mycket viktig bit i det geologiska arbetet. En åldersdatering behövs nästan alltid för att kunna bekräfta eller förkasta tidigare teorier. I och med detta arbete har vi kommit ytterligare en bit i det mycket komplicerade geologiska arbetet, att förstå hur och när vår fjällkedja en gång bildades.

• author: Ekestubbe, Jonas
• supervisor: Laurence Page; Per-Gunnar Andréasson
• organization: Department of Geology
• alternative title: 40Ar/39Ar geochronology and implications for the interpretation of the Caledonian Orogeny in the Kebnekaise Mts., northern Sweden
• year: 2004
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: geografi, geologi, geokronologi, Kebnekaise, 40Ar/39Ar, Kaledoniderna
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 171
• funder: Vetenskapsrådet
• language: Swedish
• id: 2342364
• date added to LUP: 2012-12-25 18:30:20
• date last changed: 2012-12-25 18:32:08