Rapakivigraniitteihin liittyvä bimodaalinen vulkanismi Taalikkalan megaksenoliitissa Lappeenrannassa : Litologis-petrografinen ja geokemiallinen tutkimus

Abstract

Taalikkala megaxenolith is a fragment of the Wiborg rapakivi granite batholith roof. It is situated in Lappeenranta and has been exposed by the erosion. The geology of the area is exceptional because of the supracrustal rocks that have stratified on the bedrock before the fragment has detached from the roof of the magma chamber, flipped sidewise and sunk to the chamber. Quartz arenite has stratified atop of Svecofennian granodiorite and mica schist. Atop the discontinous quartz arenite there have formed rapakivi assosiated mafic and felsic volcanic and subvolcanic rocks.

Based on lithologic, petrografic and geochemical studies, the volcanic rocks of the Taalikkala megaxenolith can be categorized in two main groups - the mafic and the felsic series. In both groups there is lithologic, petrologic and geochemical variation. In the mafic series the rocks are mainly tholeiitic whithin plate basalts. The felsic series rocks are acic volcanic and pyroclastic rocks. Geochemically, the felsic series rocks correlate both oxidized and reduced A-type granites. The stratigraphic thickness of Taalikkala supracrustal assosiation is about 1500 m and it is very similar to supracrustal rock assosiation in the Island of Suursaari (Russia) southwest of Wiborg batholith.

A TIMS-data of the rapakivi porphyry shows that the crystallization age of felsic series is 1638 ± 3 Ma. The Wiborg rapakivi granite batholith represents a magma chamber that has erupted in several periods in Mesoproterozoic Era forming volcanic rocks that can be seen in the Taalikkala megaxenolith and the Island of Suursaari.

The magma chamber (Wiborg batholith), the erupting channels (diabase dikes) and relics of lavas and pyroclastic stratas (bimodal volcanic rocks in Taalikkala and Suursaari) can all be seen today as reminders of the volcanic activities in Mesoproterozoic Era in southern Finland.

Taalikkalan megaksenoliitti on Lappeenrannassa sijaitseva eroosion paljastama Viipurin rapakivigraniittibatoliitin katon kappale. Erityislaatuisen alueen geologiasta tekee se, että ennen irtoamistaan magmasäiliön katosta ja kääntymistä kyljelleen on kappaleen edustaman kallioperän pinnalle kerrostunut suprakrustisia kiviä. Kerrostumisalustana on ollut svekofenninen granodioriitti ja kvartsi-maasälpäliuske, joiden päälle on kerrostunut kvartsiareniitti. Epäjatkuvan kvartsiareniitin päälle ovat purkautuneet rapakivigraniitteihin liittyvät emäksiset ja happamat vulkaaniset ja subvulkaaniset kivet.

Kallioperäkartoituksen sekä petrografisten ja geokemiallisten tutkimusten perusteella Taalikkalan megaksenoliitin vulkaniitit voidaan jakaa kahteen pääryhmään – mafiseen ja felsiseen sarjaan. Molempien ryhmien sisällä on havaittu litologista, petrologista ja geokemiallista vaihtelua. Mafisen sarjan kivet ovat pääasiassa tholeiittisia basaltteja, jotka ovat magmatektoniselta luonteeltaan laatansisäisiä. Felsisen sarjan kivet ovat happamia vulkaanisia ja pyroklastisia kiviä. Geokemialtaan felsisen sarjan kivet vastaavat sekä hapettuneita että pelkistyneitä A-tyypin graniitteja. Taalikkalan suprakrustinen kivilajiassosiaatio on stratigrafiselta paksuudeltaan noin 1500 metriä ja se muistuttaa litologialtaan Viipurin batoliitin lounaispuolella Suursaarella (Venäjällä) olevaa kivilajiassosiaatiota.

Rapakiviporfyyristä tehty TIMS-iänmääritys antaa felsisen sarjan kiteytymisiäksi 1638 ± 3 Ma. Viipurin batoliitti edustaa magmasäiliötä, joka on purkautunut useassa vaiheessa mesoproterotsooisella ajalla synnyttäen vulkaanisia kiviä, joita on nähtävissä Taalikkalan megaksenoliitissa ja Suursaarella.

Mesoproterotsooisella ajalla Etelä-Suomen alueella toimineesta vulkanismista on tänä päivänä nähtävissä magmasäiliö (Viipurin batoliitti), magman syöttökanavat (diabaasijuonet, kvartsiporfyyrijuonet) ja jäänteitä laavapatjoista ja pyroklastisista kerrostumista (Taalikkalan ja Suursaaren bimodaaliset vulkaaniset kivet).