bild 1. Den paleozoiska largerföljden i Västergötland.

Transkript

1 sdas

2 bild 1. Den paleozoiska largerföljden i Västergötland. 1

3 bild 2. 2

4 3 VÄSTERGÖTLAND De paleozoiska lagren i Västergötland (bild 1) avlagrades på det subkambriska peneplanet, en nästan plan nederoderad urbergsyta (lokal 1, 2), som utformats före kambrisk tid, alltså för mer än 540 milj år sedan. I samband med förkastningar (troligen av permisk ålder) har urberget delats i två stora block av vilka det östra ligger något nedsänkt i förhållande till det västra (bild 2, 3). Peneplanytan har därigenom fått en svag lutning mot väster. De sedimentära lagren har skyddats mot erosion dels genom att Billingen-Falbygdenområdet sänkts vid förkastningen och dels genom att intrusioner av diabas (lokal 7) ägde rum under den permiska tidsperioden (K-Ar-ålder 280 milj år; bild 2, 3). Intrusionerna har skett på olika nivåer i lagerserien och därför har olika stora delar av denna bevarats i de olika bergen. På Halle- och Hunneberg finns endast kambrium och underordovicium under diabasen, medan lagerserien på flertalet av västgötabergen omfattar kambrium, ordovicium och undre silur (bild 1, 2). Oftast bildar diabasen stora flata täcken och västgötabergen reser sig därför som låga platåberg över den omgivande slätten, dock med undantag för Kinnekulle som har en helt liten diabasrest överst och därför har en mera toppformig profil (bild 3 - denna profil gjorde att Kinnekulle en gång felaktigt ansågs vara resterna av en vulkan!). Västgötabergen är sådeles erosionsrester av ett tidigare sammanhängande sedimenttäcke. bild 3. Profil genom Kinnekulle och Billingen. Höjdskalan=11 x längdskalan. Underkambrium (Holmia) Vid kambriums början för ca 540 milj år sedan trängde havet in över Baltica, som då låg som en isolerad kontinent i den kalltempererade klimatzonen på södra halvklotet (ca S; bild 4). I Västergötland avsattes först det sk basalkonglomeratet (bild 1, lokal 1, 2) som varierar i mäktighet pga av att urbergsytan inte är helt slät. Över konglomeratet följer en avsättning av sand och lera som tillhör den vitt spridda File Haidarformationen (typlokal: borrkärna från File Haidar på Gotland). I bild 4. Paleogeografi under kambrium.

5 4 Västergötland har denna formation traditionellt indelats i Mickwitzia- och Lingulidsandstenen (bild 1, lokal 1, 2), benämnda efter två mycket sällsynta typer av fosfatskaliga brachiopoder. Mickwitziasandstenen (ca 10 m) är hård och tunnskiktad. Lingulidsandstenen (ca m) är en nästan ren finkornig, tjockbankad kvartssandsten. Kroppsfossil är mycket sällsynta i hela File Haidarformationen, men lokalt är spårfossilfaunan mycket rik (lokal 1, 2). Fossil av kalkskaliga fossil hittas nästan aldrig (möjligen som mycket sällsynta avtryck) eftersom sandstenen har lågt ph-värde. På västgötabergen bildar File Haidarformationen den branta sk sandstenskleven vid basen av platåbergen. Mellan- (Paradoxides) och överkambrium (Olenid) Efter ett sedimentationsavbrott (troligen pga en global regression) som omfattar översta underkambrium och understa mellankambrium förändrades sedimentationen helt under mellan- och överkambrium. Resten av kambrium domineras i Västergötland och stora delar av Sverige (Skåne, Östergötland, Öland etc) av mörka skiffrar, alunskiffrar med kalksten i form av orsten (bild 1, lokal 3). I Västergötland representeras mellankambrium av ca 6-8 m (vanligen dåligt blottade) och överkambrium av ca m mäktiga lager. Alunskifferformationens avsättningsmiljön var mycket speciell och exakt hur denna miljö såg ut är kontroversiellt. Den organiska produktiviteten var mycket hög och detta fick till följd att bottenmiljön tidvis var helt syrefri. Alunskifferformationen innehåller betydande mängder kolväten samt uran. Den mellan- och överkambriska lagerserien uppvisar talrika sedimentations avbrott (markerade av konglomerat) och innehåller en fauna som domineras av trilobiter. De överkambriska trilobiterna är oftast små former, huvudsakligen agnostider och olenider (lokal 3), som förekommer talrikt och väl bevarade i orstenarna. Trilobiterna i skiffern är däremot dåligt bevarade pga den starka sammanpressningen som skiffern genomgått. De mellan- och överkambriska skiffrarna bildar stora delar av de svagt sluttande och plana fälten runt västgötabergens sidor. Överkambrium avslutas på Kinnekulle och Falbygden av en orstensbank som ofta har en konglomeratisk struktur. Orstensbankens överyta är som regel utvecklad som en diskontinuitetsyta med djupa korrosionsgropar eller tom sprickor som utfylls av ordoviciska avlagringar (bild 5, lokal 8). Denna yta markerar ett stort sedimentationsavbrott som orsakades av en global regression. bild 5. Diskontinuitetsyta (markerad av pil) på kambrium/ordoviciumgränsen (tex lokal 8). De djupa groparna är fyllda med ett konglomeratiskt material som delvis är ordoviciskt.

6 5 Underordovicium (Tremadoc-undre Arenig) Vid ordoviciums början för ca 490 milj fortsatte Balticaplattan sin färd mot norr (ca S) och närmade sig Laurentia som verkar ha legat still vid ekvatorn under större delen av tidigpaleozoikum (bild 6). Dessa plattrörelser orsakade medförde att Iapetushavet gradvis slöts och en ökad vulkanisk aktivitet med vulkaniska öbågar som producerar stora mängder aska (avsatt som bentonit, tex stora bentonitlagret i lokal 8). Dessa rörelser orsakade även den omfattande transgression som äger rum i början av perioden och resulterar i utbredda epikontinentalhav över Baltica och andra kontinenter. Denna havsytehöjning verkar ha varit den mest omfattande under hela paleozoikum. bild 6. Paleogeografi under ordovicium I Baltoskandia täcker det ordoviciska epikontinentalhavet större delen av södra, västra och mellersta Sverige och tränger även in över stora delar av Norge och in i östra Baltikum samt Ryssland (bild 7). bild 7. Epikontinentalhavets utbredning i Baltoskandia under ordovicium. I Moskvabassängen och baltikum har förekomsten av ordovicium även konstaterats genom borrningar. OBS! Västergötlands läge mellan Oslo-Skåne facies och central baltoskandisk facies.

7 6 På grund av att den ordoviciska transgressionen når landskapet tämligen sent, finns endast en mycket liten del av understa ordovicium (Tremadoc-undre Arenig) representerad i Västergötland och mäktigheterna och sedimentyperna varierar kraftigt (bild 1). Avsättningen av alunskiffer fortsatte lokalt med den sk Dictyonemaskiffern. Denna saknas på Kinnekulle och Billingen men påträffas i södra Falbygden (bild 1). Även de överliggande lagren med övervägande kalksedimentation (Björkåsholmenoch Latorpformationen) visar en varierande utbredning och utveckling i Västergötland (bild 1). Lagerföljden är mest fullständigt utvecklad längst västerut i landskapet. Österut förekom under denna tid längre eller kortare sedimentationsavbrott, vilka i lagerföljden markeras av talrika diskontinuitetsytor. Under senare delen av tidigordovicium uppdelas Balticaplattan i två huvudsakliga västliga-sydliga sedimentationsfaciesbälten där det sydliga (Skåne-Oslo facies) har en dominerande graptolit- eller skifferfacies. Det östligt-centrala bältet (central baltoskandisk facies) har en dominerande kalksedimentation (bild 7). Det är klart att en rad olika miljöfaktorer kontrollerade utvecklingen av dessa sedimentationsbälten bla djup, temperatur, syretillgång etc. Västergötland ligger direkt på gränsen mellan dessa bälten. I övre underordovicium är Töyenskiffern (Typlokal: Töyen i Oslo) ett exempel på Skåne-Oslofacies (bild 1). Mellanordovicium (övre Arenig-Llanvirn) I större delen av Västergötland fortsätter den dominerande kalksedimentationen under mellanordovicium (Volkhov-Kunda etagerna, Lanna- och Holenkalken, bild 1, lokal 4, 5, 8). Dessa kalkstenar är oftast rödfärgade (av hematit) och innehåller stora mängder skal av nautiloida bläckfiskar, främst sk ortoceratiter. Dessa formationer har därför tillsammans kallats för Ortoceratitkalkstenen. Denna enhet är utvecklad över stora delar av det centrala baltoskandiska faciesbältet (bild 7). Sedimentationshastigheten under avsättningen av Ortoceratitkalkstenen var synnerligen långsam (några millimeter per 1000 år) och diskontinuitetsytor är vanliga. Förutom ortoceratiter hittas vanligen olika typer av trilobiter (släktena Asaphus och Megistaspis är vanliga) samt tagghudingar (cystoider). Den senare delen av mellanordovicium (Aseri-Uhaku etagerna) inleds med ett betydande sedimentationsavbrott. På Kinnekulle saknas nästan helt Aseri och Lasnamägi etagerna (bild 1, lokal 4). På Billingen är luckan något mindre och inkluderar tunna kalk- och slamstenar med järnooider samt vulkaniskt material (Våmb- och Skövdekalken, bild 1, lokal 8). Den efterföljande lagerserien (Gullhögenslamsten, och undre Rydkalken) är huvudsakligen utvecklad som grå kalkoch slamstenar med en tämligen rik trilobitfauna. Överordovicium (Caradoc-Ashgill) Avsättningen av grå kalk- och slamstenar fortsätter i början av senordovicium (övre Ryd- och Dalbykalk). Dalbykalken (Typlokal: Fjäckaprofilen, nära Dalbyn, Dalarna) avslutas med ett flertal bentonitlager varav det sista kan bli över 1 m mäktigt och kallas för det stora bentonitlagret (bild 1, lokal 8). Detta asklager härör från ett av jordens största vulkanutbrott. Vulkanen låg någonstans i Iapetushavet och

8 7 vulkanaskan spreds över både Laurentia och Baltica. Även om faunan lokalt dog ut som en direkt följd av vulkanutbrottet kan man inte se någon större faunaförändring i lagren över det stora bentonitlagret. Skagenkalken innehåller samma fattiga trilobitfauna som finns i övre Dalbykalken. Över Skagenkalken följer ett stort avbrott i sedimentationen som har olika omfattning i olika delar av Västergötland (bild 1). I senare delen av överordovicium avsätts framförallt skiffrar och slamstenar som förmodligen avsatts i en tämligen djup miljö. Bäst känd är den vitt spridda mörka Fjäckaskiffern (Typlokal: Fjäckaprofilen i Dalarna) som innehåller en tämligen rik graptolitfauna (bild 1, lokal 8). Den mörka och finkorniga Bestorpskalken är förmodligen en lateral motsvarighet till Fjäckaskiffern (bild 1). Över dessa enheter överväger en sedimentation av röda och grå lerskiffrar och slamstenar som innehåller en fattig fauna av graptoliter och trilobiter (Jonstorp- och Ulundaformationerna). Mot slutet av ordovicium hade Baltica närmat sig ekvatorn och vi hittar bevis för kalksedimentation i ett varmare klimat med sk bahamitiska kalksediment (tex kalkooider etc) och de första korallerna hittas i Västergötland (Tommarpformationen, bild 1). I slutet av perioden sker en omfattande global regression som troligen orsakades av en större nedisning i Nordafrika. Undersilur (Llandovery) Efter regressionen i slutet av ordovicium inleds en ny transgression i början av silur. Iapetushavet blir allt mindre och sluts helt i och med sensilur. Baltica ligger nu vid ekvatorn (bild 8). Sedimentationshastigheten verkar ha varit betydligt snabbare jämfört med kambrium och ordovicium. De siluriska lagren i Västergötland hör uteslutande till undersilur (bild 1). Den fullständigaste lagerföljden finns på Kinnekulle (56 m), och består av huvudsakligen av lerskiffrar med inslag av slam- och kalksten (rastrites- och retiolitesskiffer, bild 1, lokal 7). Förutom enstaka koraller och trilobiter består faunan av en tämligen rik graptolitfauna. bild 8. Paleogeografi under silur. Diabas (perm) Kambrosiluravlagringarna på samtliga västgötaberg förutom Lugnåsberget (bild 2, lokal 1) överlagras av ett diabastäcke. Dess mäktighet uppgår till 30 m på Kinnekulle (lokal 7) och är ngt tjockare på Billingen (ca 45 m). Diabasen är en tung, svart bergart som består av huvudsakligen pyroxener och fältspat. Diabasen är en intrusiv bergart och har från en eller flera tillförselkanaler trängt in i de mjuka siluriska skiffrarna.

9 8 Lokal 1. Minnesfjället (Lugnås) Denna nedlagda kvarnstensgruva är nu ett museum. Här finns den bästa blottningen av kontakten mellan urbergsytan och den överliggande kambriska lagerföljden (File Haidarformationen). Urberget består av prekambrisk gnejs som är kaolinvittrade ned till ca 50 cm djup. Vid kaolinvittring omvandlas plagioklasen till kaolin eller ersätts avkalkspat och biotiten bleks. Det är denna bergart som brutits för kvarnstensframställing. Över den något ojämna urbergsytan följer bottenkonglomeratet (vanligen ngt mindre än 1 m), som är hopkittat av kiselsyra och kalkspat. Konglomeratet överlagras av den ca 10 meter mäktiga Mickwitziasandstenen, varav ca 5 är blottat i och kring Minnesfjället. Mickwitziasandstenen är avsatt på mycket grunt vatten, vilket visas av böljeslagsmärken ( ripples ), torksprickor mm. Spårfossilfauna är mycket rik och inkluderar ett flertal typer av maskgångar samt spår av leddjur (tex Rhusophycus). Kroppsfossil är mycket ovanliga och inkluderar huvudsakligen den problematiska brachiopoden Mickwitzia. Spatangopsis och Protolyellia är mycket problematiska strukturer som av vissa forskare tolkats som kroppsfossil av korall-liknande organismer.

10 9 Lokal 2. Råbäckshamn Då vattenståndet i Vänern är tillräckligt lågt kan man se det subkambriska peneplanet utmed stranden. Liksom vid lokal 1 består urberget av kaolinvittrad gnejs. Vid den slutliga utformningen av denna yta verkar vinderosionen ha spelat en viktig roll och det kambriska bottenkonglomeratet innehåller talrika vindslipade stenar, sk dreikanter, som består av kvarts. Mickwitziasandstenen är här dåligt blottad, men i skärningarna på vägen upp från hamnen längs den nedlagda decauvillbanan (järnvägsliknanade transportsystem som bygger på vikt och motvikt) finns bra blottningar av den överliggande Lingulidsandstenen (24 m). Den undre gränsen av denna enhet är inte blottad vid Råbäckshamn men vid andra lokaler, markeras denna av en konglomeratisk nivå som förmodligen har bildats vid under en regression. Lingulidsandstenen är en tämligen lös, finkornig, nästan ren kvartssandsten. Även denna innehåller en tämligen rik fauna av spårfossil, tex den U-formade Diplocraterion, samt enklare maskgångar (både vertikala och horisontala). De överliggande mjuka mellankambriska lagren är tyvärr inte blottade.

11 Lokal 3. Råbäcks alunskifferbrott På vägen längs decauvillebanan in i brottet ligger stora slagghögar med sk rödfyr dvs bränd alunskiffer. Pga den höga halten av kolväten (4-7% olja) användes alunskiffer tidigare som bränsle för kalkbränning i de nu övervuxna kalkungnarna som finns rikligt representerade i detta sedan länge nedlagda brott. Den överkambriska profilen i alunskifferbrott börjar med den sk stora orstensbanken som här är nära 2 m mäktig. Denna nivå kan hittas i flertalet överkambriska alunskifferbrott och användas för korrelation mellan lokalerna. I de undre delarna av orstensbanken består orstenen av en skalgruskalk med anhopningar av tex trilobiten Agnostus pisiformis. Orstensbankens övre del är på vissa ställen konglomeratiskt utbildad med bollar av orsten och fosforit. I denna del hittar man även anhopningar av en liten rhynchonelliform brachiopdod (Orusia). Överkambrium kallas även för Olenidserien i Baltoskandia efter det mycket vanliga trilobitsläktet Olenus. Detta och andra trilobitsläkten utmärks av en snabb evolutionär succession av olika arter som är vitt spridda i regionen och därför är utmärkta ledfossil. Orstenarna i denna och andra lokaler i Skandinavien har även visat sig innehålla en sk lagerstätten, med unikt välbevarade fossil av små leddjur (bla kräftdjur) som kan lösas ut ur kalken.

12 11 Typiska maskgångar som förekommer på olika nivåer i ortocerkalken.

13 12 Lokal 4. Hällekis kalkstensbrott Detta kalkstensbrott uppvisar en ca 50 m hög profil. Kalkstenen har tidigare brutits för cementtillverkning. Ortocerkalken har traditionellt indelats efter färgen i undre röd, grå täljsten samt övre röd. I dräneringsdiken i stenbrottets botten påträffar man Töyenskiffern som innehåller en rik graptolitfauna. Denna skiffer tillhör Oslo- Skånefacies (bild 7) som alltså tidvis tränger in i denna del av Västergötland, förmodligen i samband med transgressioner. Ovanpå skiffern följer 30 m ordovicisk ortocerkalk tillhörande huvudsakligen Volkhov och Kunda etagerna. Den nedre delen av kalkstenen är mestadels tjockbankad och hård. Tack vare sitt motstånd bildar den en tvärbrant vägg, den sk rödstenskleven, som kan följas nära nog utan avbrott runt hela Kinnekulle. Denna kalksten hör huvudsakligen till Lannakalken och innehåller en relativt fattig trilobitfauna (Megistaspis, Asaphus, Nileus, Symphysurus) och ortoceratiter. Högre upp, i den grå täljstenen förekommer talrika cystoider (Sphaeronites) som bildar den sk cystoidbanken. Denna nivå kan identifieras över nästan hela Skandinavien. Dessutom hittas i täljstenen trilobiter (tex Asaphus), enstaka snäckor och brachiopoder. Cystoidbanken den överliggande övre röd hör till Holenkalken. Denna enhet blir ganska märglig mot toppen och vittrar lätt sönder. I den översta delen av Holenkalken hittar man en tämligen artrik trilobitfauna (Megistaspis, Asaphus, Niobe, Illaenus etc) samt ortoceratiter. Gränsen mellan Holen-kalken och Gullhögen-formationen är utformad som en diskontinuitetsyta. Denna yta markerar en långvarig lucka i lagerföljden (bild 1). Två etager saknas helt på denna nivå (jmfr med lokal 8!). Den överliggande Gullhögenformationen är en grå slamsten som innehåller trilobiter (Ogygiocaris, Nileus, Illaenus, Asaphus) och ortoceratiter. Ovanpå följer Rydkalken som kan studeras bättre i Gullhögens kalkstensbrott (lokal 8). Lokal 5. Thorsbergs kalkstensbrott (Österplana) Detta brott vid Österplana kyrka (och den botaniskt intressanta Österplana hed!) är det enda kvarvarande aktiva kalkstensbrottet på Kinnekulle. Pga det speciella sätt på vilket kalken bryts kan man här bra detaljstudera gränslagren mellan Lanna- och Holenkalken. De sågade släta kalkstensytorna uppvisar en stor mängd intressanta strukturer (diskontinuitetsytor, möjliga stromatoliter etc). Cystoidebanken med massförekomster av Spahaeronites är speciellt väl exponerad, och bryts som prydnadssten. I detta brott har även en stor mängd unika fossila stenmeteoriter hittats.

14 13 Lokal 6. Brattefors Intill motorbanan Kinnekullering ligger detta nedlagda alunskifferbrott (en del av det jättelika sk Flottans skifferoljeverk som producerade bränsle för den svenska flottan under 2ndra världskriget). Liksom i Råbäcks alunskifferbrott (lokal 3), har man här brutit den överkambriska olenidserien. I Brattefors finns dock även underordoviciska lager bevarade i en egendomlig liten rund bassängartad struktur (tidigare fanns ett flertal likartade strukturer i brottet som nu är dåligt synliga eller helt borta). De underordoviciska lagren tillhör Tremadoc-serien, och Brattefors är den enda lokalen på Kinnekulla där dessa är exponerade. Underordovicium i strukturen börjar med mjuka glaukonitiska leriga lager, som traditionellt har kallats för ceratopygeskiffer (efter trilobiten Ceratopyge). Dessa innehåller även rikligt med fosfatiska linguliforma brachiopoder. Över dessa följer Björkåsholmenformationen som börjar med en tunn trilobitrik grå kalkstensbank. Denna enhet kan hittas över stora delar av Skandinavien. Brattefors-strukturen är utvecklad i störda överkambriska lager och en trolig tolkning är att det utgör en kollaps-struktur, som bildats under en regression i början av ordovicium Lokal 7. Högkullen På Högkullens västra sluttning är den övre delen av retiolitesskiffern blottad, men denna vägskärning är nu tämligen övervuxen och igenrasad. Inte heller kontakten med den permiska diabasen är blottad, men diabasblock är vanliga längs skärningen. Faunan i skiffern består huvudsakligen av graptoliter, men endast ett fåtal arter (Monograptus, Retiolites etc). Dessa är dock vitt spridda och utgör utmärkta ledfossil. Individantalet är också fattigt utom i vissa skikt. I skidbacken nedanför vägen fortsätter spridda skärningar av siluriska skiffrar och längre ned finns även dåliga blottningar av överordoviciska lager.

15 14 Fjäcka, Bestorp Stora bentonitlagret

16 15 Lokal 8. Gullhögens kalkstensbrott Gullhögens kalkstensbrott (Cementa) vid Skövde, Billingen, visar en ca 70 m hög profil som sträcker sig från överkambrium till delar av överordovicium, representerande ett tidsavsnitt på nästan 50 milj år. Kalkstenen bryts fortfarande för cementtillverkning. I kalkbrottets botten exponeras överkambrium som består av alunskiffer och orsten. Översta delen av överkambrium saknas på grund av sedimentationsavbrott. Underordovicium börjar med tunna lager av Latorpkalk. Dessa glaukonitrika kalkstenar tillhör Billingenetagen vilket betyder att under delen av underordovicium saknas helt. Luckan i lagerföljden är omfattande och hela Tremadoc, Hunneberg-, samt delar av Billingenetagen saknas (bild 1). Detta avbrott är markerat av en diskontinuitetsyta med djupa gropar och en konglomeratisk zon över ytan (bild 5). Över Latorpkalken följer 21 m mäktiga bankad röd och grå ortocerkalk tillhörande Lanna- och Holenkalken. Dessa motsvara i stora drag den undre och övre rödstenen på Kinnekulle (lokal 4), men här finns istället två gråa band i lagerföljden. Cystoidlagret är ej lika väl utvecklat i Gullhögen. Faunan i Lanna- och Holenkalken inkluderar trilobiter (Megistaspis, Asaphus, Niobe, Illaenus) samt stora ortoceratiter. Aseri- och Lasnamägi-etagerna är ofullständigt utvecklade och inkluderar tunna lager med järnooid-rika kalkstenar och slamstenar tillhörande Våmb- och Skövdekalken (jmfr lokal 4). Ovanpå detta följer Gullhögenformationen som består av 12 m grå och röd slamsten. I den nedre delen av denna formation hittar man framförallt trilobiter (Pseudomegalaspis, Nileus etc). De följande lagren tillhör Ryd- (9 m) och Dalbykalken (12 m). Dalbykalken avslutas med ett flertal bentonitlager, varav det översta är ca 1.1 m mäktigt ( det stora bentonitlagret ). Ett kalkstenslager ca 5 m nedanför det stora bentonitlagret innehåller rikligt med trilobiter (Assaphus, Chasmops etc) och stora cystoider (Echinosphaerites). Straxt nedanför detta lager är makrofossil ofta täckta med en tjock kalkskorpa som troligen är någon form av stromatolit-liknande bildning. Ovanpå Dalbykalken följer Skagenkalken som är mycket fattig på makrofossil. Över Skagenkalken är largerföljden i brottet dåligt blottad och skärningen är kraftigt störd. Dessa lager inkluderar ett omfattande sedimentationsavbrott (bild 1) där stora delar av den översta delen av Caradoc-etagen saknas. På grund av detta är stratigrafin i detta intervall ännu inte helt utredd. Bestorpkalken är en finkornig, laminerad och nästa svart kalksten som är nästa helt tom på makrofossil. Över denna följer en mycket tunn motsvarighet till Fjäckaskiffern, och lagerföljden avslutas av den röda slamstenen i Jonstorpsformationen.