En petrografisk och geokemisk undersökning av inneslutningar i Nordingrågraniten

Abstract

Fine grained inclusions in the 1578 Ma Nordingrå rapakivi massif have been studied with respect to petrography, geochemistry and zircon age in order to see whether they belong to the same intrusion event as the granite, and whether they are different in mineral compositions or geochemical characteristics compared to the host granite. Such differences could indicate that fractionation processes have played an important role in the evolution of the Nordingrå granite magma or that another magma with a composition different from the granite has intruded the surrounding rocks. The Nordingrå massif is in all evidence anorogenic in relation to the Svecofennian orogeny. It is bimodal and consists of leucogabbro, anorthosite, gabbro and granite which have intruded rocks (metagreywackes and I-type granites) of Svecofennian age (>1.95-1.8 Ga).

The inclusions are brownish red and fine grained (often very fine grained). All of them, except for the most fine grained varieties, contain some larger phenocrysts of potash feldspar and quartz.

The granites at the two localities differ slightly from each other in their chemical composition. The first granite contains less silica, slightly more plagioclase and has more pyroxene among its mafic minerals than the granite at the second locality, which contains more amphibole and less pyroxene. These reations are also mirrored in the inclusions. However, the inclusions have different compositions to the granites; they all have higher contents of FeOtot, MgO, TiO2, K2O, P2O5 and lower contents of SiO2 compared with the granites.

One of the hypotheses discussed in the paper is that a heterogenous quartz-syenitic magma could have been derived from different amounts of partial melting of an Archean rock in the lower crust. This is indicated by significantly lower, but also more varying, eNd-values in analysed inclusions than samples from the granite. However, difficulties in separating pure material from the inclusions makes the chemical analyses a bit unsure.

Two analysed zircons from the inclusions and one from the granite all result in an age of 1578 Ma, the same age as obtained from a previous U/Pb-dating (Welin and Lundqvist 1984). The intrusion age of the massif thus seems to be verified.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: I det svenska urberget finns stora mängder av granit och andra magmatiska bergarter. Dessa magmatiska bergarter förekommer i både deformerade och odeformerade varianter. Majoriteten av de magmatiska bergarterna anses ha bildats genom att en oceanplatta har glidit ned under en kontinentplatta med hjälp av spridningsprocesser vid oceanryggarna. Oceanplattan smälter upp på grund av en höjning av temperaturen och trycket, varvid magmor alstras på djupet under kontinentkanten. Om två kontinenter kolliderar med varandra bildas en bergskedja (tidsintervallet för bergskedjebildandet kallas för en orogenes). Det är vid sådana tillfällen som tidigare bildade bergarter kan deformeras och omvandlas till gnejser.

Nordingrågraniten och ett par andra granitmassiv i det svenska urberget skiljer sig emellertid ifrån andra graniter och bergarter som ligger runt omkring. I stället för att ha bildats när en oceanplatta går in under en kontinent tror man att det istället är en kontinent som spruckit upp och börjat att dela på sig. Anledningen till detta tankesätt är att graniterna är mycket yngre än bergarter som kan relateras till en äldre bergskedjebildning, samt att de inte är deformerade. Graniterna som uppkommit vid denna kontinentuppsprickning kallas för "rapakivi"-graniter ("rapakivi" är finska och betyder ruttet berg, på grund av att graniterna är lättvittrade).

I arbetet har finkorniga inneslutningar som ligger inuti graniten studerats för försöka få fram mer information om vad som egentligen har smält upp på djupet och alstrat granitmagman. Inneslutningarna anses ha uppkommit genom att yttre delar av granitmagman kylts av hastigt mot sidoberget och sedan brutits loss igen av senare magmapulser.

Ett speciellt mineral som kallas för zirkon har använts för att datera inneslutningarna (en "referenszirkon" ifrån graniten daterades också). Zirkon anrikas nämligen på radioaktivt uran när magman kristalliserar. Genom att mäta det bly som bildats vid sönderfallet av uran under årmiljonernas lopp, samt den nuvarande halten av radioaktivt uran kan man räkna baklänges och få ut en ålder på bergarten.

Ett annat isotopsystem med grundämnena Sm och Nd har också utnyttjats för att ge information om var i jordskorpan graniten egentligen kommer ifrån och vilken bergart som har smält upp. Kemiska analyser har slutligen utförts för att se om kemin hos inneslutningarna stämmer överens med graniten.

Åldersbestämningarna ger samma ålder som en tidigare datering på graniten, d.v.s. runt 1578 miljoner år, vilket gör att granitens ålder anses vara verifierad. De kemiska analyserna pekar på att s.k. fraktioneringsprocesser inte går att spåra. Fraktioneringsprocesser innebär att tunga kristaller som fälls ut ifrån en magma sjunker till botten av magmakammaren, vilket innebär att grundämnen som ingår i mineralet ifråga försvinner ifrån den övre delen av magmakammaren. Detta innebär att man kan få bergarter med något olika kemiska sammansättningar ifrån samma magma.

Sm-Nd-analyserna pekar på att bergarten som graniten har smält upp ifrån inte är äldre än 2.3 miljarder år; det finns antagligen ingen bergart med arkeisk ålder (äldre än 2.5 miljarder år) som har smält upp och bildat granitmagman.

• author: Mårtensson, Thomas
• supervisor: Anders Lindh
• organization: Department of Geology
• alternative title: A geochemical and petrographic study of inclusions in the Nordingrå granite
• year: 1997
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: geografi, geologi, petrografi, geokemi, Nordingrågraniten
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 87
• language: Swedish
• id: 2365462
• date added to LUP: 2012-10-29 13:56:17
• date last changed: 2012-10-29 13:56:17