November 26th 2014

Væskestraum endrar berget

Gamal teori blir som ny! Stikkordet er metasomatose, ei kjemisk omvandling av bergartar som følgje av ein væskestraum. Kunnskapen kan ha verdi for mellom anna mineralleiting.

MetasomatoseOMVANDLING: Bildet viser korleis væskegjennomstrøyming langs ei sone omvandlar fullstendig ein mørk jernrik bergart (amfibolitt) til ein lys bergart som nærmast utelukkande inneheld det jernfrie mineralet albitt.


     

Væsker som strøymer gjennom bergartar er generelt sett ein viktig pådrivar for danning av mineral og bergartar. No blæs forskarar liv i den gamle teorien om metasomatose, ein prosess som også kan forklare danninga av ein del mineralførekomstar.

Gamal historie

Då ein skulle forklare korleis ulike bergartar var omvandla til granittar i dei djupare delane av jordskorpa for 50-100 år sidan, var det teorien om metasomatose som gjaldt. Teorien vart forkasta då forskarane oppdaga at granittar var størkna smeltebergartar.

Men dei siste åra har ein del sider ved denne teorien fått ein renessanse.

Forskar og geolog Ane Engvik ved Noregs geologiske undersøking (NGU) forklarar det slik: - Væsker har mykje å seia for omvandling av bergartar i jordskorpa, dette har vore kjent og lagt vekt på i fleire tiår. Dei siste få åra har likevel verdien av dei kjemiske endringane, som følgjer med reaksjonar mellom væsker og bergartar, fått gradvis større fokus.

Spesielle bergartar

Ho viser til at det i regionen frå Bamble-Kragerø til Arendal - i det geologane omtalar som Bamble-sektoren - i førre hundreår vart identifisert ei rekkje spesielle bergartar, deriblant albititter og skapolittmetagabbro, som det var svært vanskeleg å forklare opphavet til.

- Teoriane rundt bergartane i regionen har variert gjennom åra. Men resultat av vår forsking gjennom dei siste fem åra viser at metasomatose har danna ein del av dei spesielt samansette og sære bergartane. Det viser seg til dømes at klorin i den vatnmetta væska har mykje å seie, og at transport av mellom anna jern, magnesium, kalium og natrium påverkar både mørke og lyse bergartar, opplyser Ane Engvik.

MetasomatoseSÆR BERGART: Dette bildet viser korleis ein gabbro blir omvandla til skapolittmetagabbro langs årer som væsker har strøyma gjennom.

Utfelling av jern

Prosessen er dermed også viktig for danninga av ein del mineralførekomstar.

- Vi ser til dømes ein samanheng mellom jernførekomstar og gjennomstrømming av væsker i bergartane. Ein mørk, jernrik bergart kan, ved hjelp av væskestrøm, omvandlast fullstendig til ein lys bergart som nærast utelukkande inneheld det jernfrie mineralet albitt. Samstundes kan vi finne større jernførekomstar i nærleiken, fortel Engvik.

Bamble-sektoren er kjent for mange mineralførekomstar. Mellom anna var den kjente førekomsten av apatitt på Ødegården Verk ein viktig fosfatressurs i Noreg på slutten 1800- og byrjinga av 1900-tallet. I nyare tid har den same førekomsten vore undersøkt for moglegheita av titan-oksid i form av mineralet rutil.

- Vår forsking gjennom dei siste åra viser at både apatitt og rutil er danna og avsett ved hjelp av metasomatose, seier Engvik.

Geologisk historie

Ho strekar under at det også er viktig å kjenne igjen opphavet til mineral og bergartar for å rekonstruere geologisk historie og for å forstå prosessane som driv vekst og utvikling av den kontinentale jordskorpa. Det har ei verdi for modellane av jordskorpas utvikling om minerala har opphav frå smelte- eller avsettingsbergartar.

- Til dømes har vi funne det aluminiumrike mineralet saffirin danna ved metasomatisk omvandling i smeltebergarten gabbro. Vanlegvis blir påvising av dette mineralet brukt som grunngjeving for eit sedimentært opphav. Ei slik oppdaging gjer at vi må vere varsame når vi etablerer modellar for utviklinga av jordskorpa, påpeiker ho.

Samarbeidsprosjekt

Den nye forskinga på metasomatose har skjedd i eit tett samarbeid mellom NGU og Universitetet i Oslo (UiO), og med internasjonale kontaktar ved universiteta i tyske Münster og australske Canberra.

Fokuset på metasomatose har vært ei vidareutvikling av tidlegare banebrytande arbeid på væskestrøms verdi for omvandling i djup skorpe, leda av professor Håkon Austrheim ved UiO. Dette er arbeid som Austrheim har hausta internasjonal anerkjenning for. Hans artikkel frå 1987 om væskestrøms verknad for danning av djupskorpebergarten eklogitt på Vestlandet, har tidlegare blitt valt som eitt av 17 klassiske forskingsartiklar om omdanna bergartar, såkalla metamorf petrologi.

MetasomatoseKJEMI: Eit bilde frå eit elektronmikroskop. Det lyse, store mineralet er apatitt. Dei mørke sjatteringane langs randa, og i årer, viser koreleis kjemien til apatitt blir endra som følgje av at væsker strøymer gjennom mineralet.

Publiserte artiklar:

  • Engvik A.K., Ihlen P.M., Austrheim H. (2014). Characterisation of Na-metasomatism in the Sveconorwegian Bamble Sector of South Norway. Geoscience Frontiers, 5, 659-672.
  • Engvik A.K., Mezger K., Wortelkamp S., Bast R., Corfu F., Korneliussen A., Ihlen P., Bingen B., Austrheim H. (2011) Metasomatism of gabbro – mineral replacement and element mobilization during the Sveconorwegian metamorphic event. Journal of Metamorphic Geology, 29, 399-423.
  • Engvik A.K. and Austrheim H. (2010). Formation of sapphirine and corundum in scapolitised and Mg-metasomatised gabbro. Terra Nova, 22, 166-171.
  • Engvik A.K., Golla-Schindler U., Berndt J., Austrheim H., Putnis A. (2009). Intragranular replacement of chlorapatite by hydroxy-fluor-apatite during metasomatism. Lithos 112, 236-246.
  • Austrheim H., Putnis C., Engvik A.K., Putnis A. (2008). Zircon coronas around Fe-Ti oxides: a physical reference frame for metamorphic and metasomatic reactions. Contributions to Mineralogy and Petrology, 156, 517-527.
  • Engvik A.K., Putnis A., FitzGerald J., Austrheim H., (2008). Albitization of granitic rocks: The mechanism of replacement of oligoclase by albite. The Canadian Mineralogist, 46, 1401-1415.