Emplacement conditions and wallrock reactions of pegmatitic granitoid dikes, Kopparnäs, SW Finland

Show full item record

Permalink

http://hdl.handle.net/10138/175534
Title: Emplacement conditions and wallrock reactions of pegmatitic granitoid dikes, Kopparnäs, SW Finland
Author: Sakaguchi, Ilona
Contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Geotieteiden ja maantieteen laitos
Thesis level:
Abstract: The topic of this thesis is the emplacement conditions and wallrock reactions of pegmatitic granitoids dikes in Kopparnäs, Southwestern Finland. Two locations from Kopparnäs peninsula, where pegmatitic granitoid dikes intrude into mafic host rocks, were chosen for a detailed petrological study. In the first study location, the granitoid dikes intrude into a noritic host rock and in the second study location the dikes intrude into a migmatitic host rock. Analysis on previous studies, field observations and aerial pictures taken with a drone revealed that two generations of granitoid dikes were emplaced in quick succession during the formation of the Southern Finland Granitoid Zone at around 1.83 Ga. The first generation of dikes intruded into E-W trending shear zones. The second generation of dikes intruded into N-S trending shear zones that were formed under SE-NW transpression. Quantitative estimates of pressure and temperature conditions could not be made. The structural evidence points to an intrusion of hot magma into a cold host rock. This information combined with PT-information from previous studies implies a high temperature and low pressure environment. A study of the rock microstucture was done with optical and cathodoluminescence microscopes in order to describe melt-wall rock reactions. Mineral identification and a study of major element composition were done with the electron probe microanalyzer (EMPA). Trace element measurements were made on the laser ablation inductively coupled mass spectrometer (LA-ICP-MS) to find out what transpired chemically when the dikes were emplaced in the host rocks. There are clear sings of melt-wallrock interaction between the granitoid dikes and the mafic host rocks. It is possible that a drop in pressure caused expulsion of fluids from the dikes. Alteration was most extensive in first study location where amphibole devolatilization reactions in the host norite released fluids to the contact zone causing further alteration. The alteration zone around the contacts of the dikes and the migmatites is much narrower in the second study location, since no fluid was released from devolatilization reactions. Despite this, existence of myrmekite in the contact zone in the second location point to sodic-calcic auto-metasomatism. The alteration reactions had a big effect on the trace element compositions, creating some clear linear diffusion trends. Elements, such as zinc, gallium, niobium and tantalum were mobilized and diffused from the dikes to the host rocks. The most hydrothermally altered rocks in the first study location were enriched in easily soluble elements, such as barium and cesium, and depleted in rare earth elements.Tämän Pro Gradu-tutkielman aiheena on Kopparnäsin granitoidijuonien muodostumisolosuhteet ja intrudoituneen sulan ja sivukivien väliset reaktiot. Petrologinen tutkimus keskittyi kahteen tutkimusalueeseen Kopparnäsissä, Lounais-Suomessa, missä pegmatiittiset granitoidijuonet intrudoituvat mafisiin isäntäkiviin. Ensimmäisen tutkimusalueen isäntäkivet ovat noriittia ja toisen tutkimusalueen isäntäkivet ovat migmatiittia. Aikaisempien tutkimusten, kenttähavaintojen ja lennokilla otettujen ilmakuvien perusteella voidaan päätellä, että granitoidijuonet muodostuivat kahdessa perättäisessä intruusiotapahtumassa. Juonet intrudoituivat Kopparnäsin kallioperään noin 1.83 miljardia vuotta sitten. Nämä granitoidijuonet muodostuivat osana Etelä-Suomen granitoidivyöhykettä. Ensimmäinen juonisukupolvi intrudoitui itä-länsisuuntaisiin hiertovyöhykkeisiin. Pian tämän jälkeen toinen juonisukupolvi intrudoitui pohjois-eteläsuuntaisiin hiertovyöhykkeisiin, jotka muodostuivat kaakkois-luoteissuuntaisessa puristuksessa. Juonien muodostumislämpötilaa ja –painetta ei voitu määrittää kvantitatiivisesti. Rakennegeologisten havaintojen ja aikaisempien tutkimusten perusteella voidaan kuitenkin päätellä, että juonien muodostuminen tapahtui korkean lämpötilan ja alhaisen paineen olosuhteissa. Sulan ja sivukiven kontaktissa syntyneitä mikrorakenteita tutkittiin petrologisella mikroskoopilla sekä CL-mikroskoopilla. Mineraalien tunnistus ja pääalkuainekoostumuksen analyysi tehtiin elektroni mikroanalysaattorilla. Hivenalkuaineet analysoitiin LA-ICP-massaspektrometrilla. Analyyseissa havaittiin selviä merkkejä granitoidisulan ja mafisten sivukivien välillä tapahtuneista muuttumisreaktioista. Paineen lasku aiheutti mahdollisesti fluidien vapautumisen sulasta. Muuttuminen oli laajamittaisempaa ensimmäisellä tutkimusalueella, missä amfibolien devolatilisaatioreaktiot noriitissa vapauttivat fluideja kontaktivyöhykkeeseen lisäten hydrotermisen muuttumisen määrää. Muuttumisvyöhyke on kapeampi migmatiittien ja granitoidijuonien välisessä kontaktissa, koska migmatiittissa ei ole tapahtunut fluideja tuottavia devolatilisaatioreaktioita. Siitä huolimatta myös toisella tutkimusalueella on merkkejä hydrotermisesta muuttumisesta. Kontaktivyöhykkeessä esiintyvä myrmekiitti on merkki Na-Ca-metasomatismista. Mineraalireaktioiden vaikutus näkyy myös kivien hivenainekoostumuksessa. Jotkin alkuaineet, kuten sinkki, gallium, niobium ja tantaali, mobilisoituivat ja siirtyivät diffuusion vaikutuksesta granitoidijuonista mafisiin isäntäkiviin. Hydrotermisesti kaikkein eniten muuttuneimmat kivet rikastuivat bariumista ja cesiumista ja köyhtyivät harvinaisista maametalleista.
URI: http://hdl.handle.net/10138/175534
Date: 2017-02-17
Discipline: Geologia


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Sakaguchi Ilona Masters Thesis.pdf 39.62Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record