Gammel teori blir som ny! Stikkordet er metasomatose, en kjemisk omvandling av bergarter som følge av en væskestrøm. Kunnskapen kan ha betydning for blant annet mineralleting.
Bildet viser hvordan væskegjennomstrømning langs en sone omvandler fullstendig en mørk jernrik bergart (amfibolitt) til en lys bergart som nærmest utelukkende består av det jernfrie mineralet albitt. Foto: Ane Engvik
Væsker som strømmer gjennom bergarter er generelt sett en viktig pådriver for omvandling og dannelse av nye mineraler. Nå blåses liv i den gamle teorien om metasomatose, en prosess som også kan forklare dannelsen av en del mineralforekomster.
Gammel historie
Da man skulle forklare hvordan ulike bergarter ble omvandlet til granitter i de dypere delene av jordskorpa for 50-100 år siden, var det teorien om metasomatose som gjaldt. Men teorien ble forkastet da forskere oppdaget at granitter var størknede smeltebergarter.
De siste årene har imidlertid en del sider ved denne teorien fått en renessanse. Væsker har stor betydning for omvandling av bergarter i jordskorpa, dette har vært kjent og vektlagt i flere tiår.
De siste få årene har imidlertid betydningen av de kjemiske endringene som følger med reaksjoner mellom væsker og bergarter fått gradvis større fokus.
Spesielle bergarter
I regionen fra Bamble-Kragerø til Arendal – i det geologene omtaler som Bamble-sektoren – ble det i forrige århundre identifisert en rekke spesielle bergarter, deriblant albititter og skapolittmetagabbro, som det var svært vanskelig å forklare opprinnelsen til.
Teoriene rundt bergartene i denne regionen har variert gjennom årene. Men resultater av forskning gjennom de siste fem årene viser at metasomatose har dannet en del av de spesielt sammensatte og særegne bergartene.
Det viser seg for eksempel at klorin i den vannmettede væsken har stor betydning, og at transport av blant annet jern, magnesium, kalium og natrium påvirker både mørke og lyse bergarter.
Dette bildet viser hvordan en gabbro som omvandles til skapolittmetagabbro langs årer som væsker har strømmet gjennom. Foto: Ane Engvik
Utfelling av jern
Prosessen er dermed også viktig for dannelsen av en del mineralforekomster. Vi ser for eksempel en sammenheng mellom jernforekomster og gjennomstrømming av væsker i bergartene.
En mørk, jernrik bergart kan ved hjelp av væskestrøm omvandles fullstendig til en lys bergart som nærmest utelukkende består av det jernfrie mineralet albitt. Samtidig kan vi finne større jernforekomster i nærheten av de albittiserte områdene.
Bamble-sektoren er kjent for en høy tetthet av mineralforekomster. Blant annet var den kjente forekomsten av apatitt på Ødegården Verk en viktig fosfatressurs i Norge på slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet.
I nyere tid har den samme forekomsten vært undersøkt for muligheten av titanoksid i form av mineralet rutil. Forskningen her gjennom de siste årene viser at både apatitt og rutil er dannet og avsatt ved hjelp av metasomatose.
Et bilde fra et elektronmikroskop. Det lyse, store mineralet er apatitt. De mørke sjatteringene langs randen, og i årer, viser hvordan kjemien til apatitt endres som følge av at væsker strømmer gjennom mineralet. Foto: Ane Engvik
Geologisk historie
Det er også viktig å kjenne igjen opprinnelsen til mineraler og bergarter for å rekonstruere geologisk historie og for å forstå prosessene som driver vekst og utvikling av den kontinentale jordskorpa.
Det har betydning for modellene av jordskorpas utvikling om mineralene har opphav som smelte- eller avsetningsbergarter.
Vi har for eksempel funnet at det aluminiumrike mineralet saffirin er dannet ved metasomatisk omvandling i smeltebergarten gabbro. Vanligvis blir påvisning av dette mineralet brukt som begrunnelse for en sedimentær opprinnelse.
En slik oppdagelse gjør at vi må være varsomme når vi etablerer modeller for utviklingen av jordskorpa.
Samarbeidsprosjekt
Fokuset på metasomatose har vært en videreutvikling av tidligere banebrytende arbeid på væskestrømmers betydning for omvandling i dyp skorpe.
Den nye forskningen på metasomatose har skjedd i et tett samarbeid mellom Norges geologiske undersøkelse (NGU) og Universitetet i Oslo (UiO), og med internasjonale kontakter ved universitetene i tyske Münster og australske Canberra.
Referanser
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.
