Undersökning av Cu-mineraliseringar i Asslebyn, Dalsland

Transkript

1

2 UNIVERSITY OF GOTHENBURG Department of Earth Sciences Geovetarcentrum/Earth Science Centre Undersökning av Cu-mineraliseringar i Asslebyn, Dalsland Daniel Jansson ISSN B735 Bachelor of Science thesis Göteborg 2013 Mailing address Address Telephone Telefax Geovetarcentrum Geovetarcentrum Geovetarcentrum Göteborg University S Göteborg Guldhedsgatan 5A S Göteborg SWEDEN

3 Abstract This report deals with stratiform copper mineralizations in The Dal Group (Dalsland group) formation. The aim of the report were to, through field studies and microscopic analysis, examine the extension, mineralogical composition and genesis of the mineralization. The studies took place in the exploration permit known as Asslebyn which is owned by Dalia Mining AB. The Dal group (Dalsland group) is a sedimentary formation in which stratiform copper mineralization exists in two different stratigrafic levels within the formation. The mineralization in Asslebyn belongs to the lower of the two levels called The Dingelvik level which is situated in the contact zone between quartzite and shale. The mineralization, which mainly consists of chalcopyrite, is in this report considered to be formed through hydrothermal activity powered by younger felsic intrusives. This hydrothermal system is believed to consist of the following components: 1. felsic intrusives acts as an engine which moves the fluids, 2. the source of the ore forming components consists of the felsic intrusives, the mafic volcanics and the red quartzite, 3. the quartzite acts as the transporting medium, 4. deposition occurs in the contact zone between the quartzite and the shale as a result of the reducing environment which exists in the shale. Future studies is suggested to be focused on the areas where the quartzite is thinner or is pinching out since this is areas where large volumes of mineralizing fluids passes a small area which would yield the highest concentrations of copper minerals. Keywords: The Dal Group (Dalsland Group), stratiform copper mineralization, mineralization genesis, chalcopyrite, hydrothermal deposit, magmatic intrusive. ISSN B

4 Sammanfattning Denna rapport behandlar stratiforma kopparmineraliseringar i Dalslandsgruppen. Målet med rapporten var att genom fältstudier och mikroskopisk analys undersöka mineraliseringens utbredning, mineralogiska sammansättning och genes. Studierna genomfördes i undersökningstillståndet Asslebyn som ägs av Dalia Mining AB. Dalslandsgruppen är en sedimentär formation där de stratiforma kopparmineraliseringarna återfinns på två olika stratigrafiska nivåer inom formationen. Mineraliseringen i Asslebyn hör till stratigrafiskt lägre nivån kallad Dingelviksnivån vilken återfinns i kontaktzonen mellan kvartsitisk sandsten (kvartsit) och skiffer. Mineraliseringen, som består av mestadels kopparkis, anses i denna rapport ha bildats genom hydrotermal aktivitet som drivits av yngre felsiska intrusiv. Detta hydrotermala system anses bestå av följande delar: 1. felsiska intrusiv fungerar som motor vilket driver fluiderna, 2. de felsiska intrusiven, de mafiska vulkaniterna samt den röda kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) är källan till de malmbildande komponenterna, 3. den kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) fungerar som transportmedium, och 4. avsättning sker i kontaktzonen mellan den kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) och skiffern på grund av att reducerande förhållanden råder i skiffern. I framtida studier föreslås således att undersökningar fokuseras på de områden där den kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) tunnas ut eller pinchar i och med att där passerar stora mängder fluider en liten yta vilket borde ge att de största koncentrationerna av kopparmineral fås där. Nyckelord: Dalslandsgruppen, stratiform kopparmineralisering, mineraliseringsgenes, kopparkis, hydrotermal avsättning, magmatiska intrusiv. ISSN B

5 Innehåll Abstract... 2 Sammanfattning Introduktion Undersökningsområde Bakgrund Sydvästskandinaviska provinsen Dalslandsgruppen Historia Metod Fältstudier Provberedning Mikroskopisk analys Resultat Fältstudier Mikroskopisk analys Diskussion Mineraliseringens utbredning Mineraliseringens genes Sedex Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposit Hydrotermal aktivitet relaterat till yngre intrusiv Slutsats Rekommendationer för vidare forskning Tack Referenser

6 1. Introduktion Syftet med denna rapport var att, på uppdrag av Dalia Mining AB, undersöka en av många kopparmineraliseringar i Dalslandsgruppen i Dalsland, Sverige. Målet var att studera mineraliseringen med avseende på mineralogisk sammansättning, genes och utbredning. Detta undersöktes dels genom fältstudier och dels genom mikroskoperingsanalys av prover som samlats in under fältstudierna. Denna rapport har för avseende att ge en ökad förståelse om mineraliseringen samt att ge rekommendationer om platser där framtida provborrningar skulle kunna planeras Undersökningsområde Denna rapport är en del av en större malminriktad studie av fyra olika områden inom Dalslandsgruppen. Områdena består av fyra undersökningstillstånd som ägs av Dalia Mining AB. Undersökningstillstånden ligger i sydvästra Sverige i Västra Götalands län, strax väster om Vänern (figur 1). Denna rapport omfattar det undersökningstillstånd som kallas Asslebyn, vilken ligger mellan sjöarna Grann och Iväg i Bengtsfors kommun. De andra undersökningstillstånden är Dingelvik, Henneviken och Stora Strand (figur 1). Dessa beskrivs mer utförligt i andra rapporter. Henneviken Stora Strand Asslebyn Dingelvik Figur 1: Undersökningsområde med studerade undersökningstillstånd (Google maps, 2012). 5

7 1.2. Bakgrund Sydvästskandinaviska provinsen Undersökningsområdet är en del av Dalslandsgruppen som ligger i Sydvästskandinaviska provinsen i den Baltiska skölden. Till den Sydvästskandinaviska provinsen hör den berggrund som bildats, metamorfoserats eller deformerats under den Svekonorvegiska orogenesen som inträffade för 1,15 0,90 Ga sedan. Detta innefattar berggrund i södra Norge samt sydvästra Sverige där Protoginzonen utgör provinsens östra gräns (figur 3). Berggrunden här bildar en del av ett system av nu nederoderade bergskedjor som kallas de grenvilliska bältena (Lindström et. al., 2011). Dessa återfinns på alla Jordens kontinenter vilket tyder på att de satt ihop i en superkontinent vid denna tid (figur 2) (Hammergren, 1989). Figur 2: De grenvilliska bältenas utbredning (Hammergren, 1989). Den Sydvästskandinaviska provinsens indelning varierar i olika litteratur men den svenska delen delas den in i det östra gnejssegmentet och det västra gnejssegmentet. Gränsen mellan dessa utgörs av mylonitzonen som löper från Varbergstrakten i söder genom Vänern och Värmland till Oslofältet i norr (figur 3). Gnejssegmenten bildar, tillsammans med det Transskandinaviska Magmatiska Bältet (TMB), en västlig tillväxt av den Baltiska skölden som startade för 1,80 1,65 Ga sedan. Denna tillväxt skedde främst genom subduktionsrelaterad magmatism lik den som sker i Anderna men även genom ackretering av öbågar. (Lindström et. al. 2011) 6

8 Figur 3: Undersökningsområdets position inom den Baltiska skölden. Röd rektangel representerar omfattningen av figur 5 (Sveriges Nationalatlas, Berg och Jord, 2002). Området som denna rapport behandlar ligger i den del av den Sydvästskandinaviska provinsen som kallas Västra gnejssegmentet. Berggrunden här består mestadels av ortognejser med inslag av suprakrustala bergarter. Bergarterna delas in i tre olika intervall utifrån deras ålder. Dessa intervall är: den gotiska orogenesen vilken inträffade för 1,66 1,50 Ga, intervallet mellan 1,50 1,20 Ga och den svekonorvegiska orogenesen som skedde för 1,15 0,90 Ga. Den gotiska orogenesen är en subduktionsrelaterad orogenes där de tillhörande bergarterna utgörs av dels ytbergarter, bestående av i öster mestadels felsiska till intermediära vulkaniter (Åmåls- och Horredsgruppen) samt i väster av sedimentära bergarter med inslag av mafiska vulkaniter (Stora Le-Marstrandsgruppen), och dels djupbergarter, bestående av intrusiv dominerade av granitoider (Göteborg- och Hisingensviten). Intervallet mellan 1,5 1,2 Ga, det vill säga tiden mellan den gotiska och den svekonorvegiska orogeneserna, har beskrivits som intrakratoniskt eller anorogent. Från denna tid finns få suprakrustala bergarter bevarade men i och med att den magmatiska aktiviteten var hög finns ett flertal granitoida komplex såsom Askimsgraniten och Kärragraniten. I Dalsland representeras dessa komplex av Hästefjordsgraniten, 1,334 Ga, och Ursandsgraniten, 1,319 Ga (Lindström et. al., 2011). 7

9 Till det sista intervallet, den svekonorvegiska orogenesen, hör, förutom den studerade Dalslandsgruppen, intrusiv med tillhörande pegmatiter. Dessa har en posttektonisk karaktär, det vill säga att de intruderade efter den svekonorvegiska deformationen, en tid dominerad av extension. Exempel på dessa är Bohusgraniten och Blomskogsgraniten, vilka är ca 920 Ma gamla. Flera av pegmatiterna från denna tid har brutits på bland annat kvarts och fältspat såsom på Orust och i Högsbo (Lindström et. al., 2011) Dalslandsgruppen Dalslandsgruppen är en sedimentär sekvens med inlagrade mafiska vulkaniter. Sekvensen är cirka 2000 meter mäktig och är avsatt i en grundhavsbassäng i samband med extension relaterat till back-arc-miljö. Gruppens avsättning skedde före den svekonorvegiska orogenesen under vilken den sedan metamorfoserats till grönskifferfacies. (Lindström et. al., 2011). Dalslandsgruppen ligger som ett synklinorium med nord-sydlig utsträckning (figur 5). Stratigrafin är, från äldst till yngst: substratum basalkonglomerat kvartsitisk sandsten (kvartsit) lerskiffer grönsten lerskiffer kvartsit arkos (Lianeskiffer) (figur 4). Lokala variationer finns dock (Hammergren, 1989). Figur 4: Dalslandsgruppens stratigrafi (Hammergren, 1989). 8

10 Henneviken Stora Strand Asslebyn Dingelvik Figur 5: Bergrundskarta över Dalslandsgruppen med studerade undersökningstillstånd (Hammergren, 1989) 9

11 Formationens substratum består mestadels av Åmålsgruppen och Hästefjordsgraniter (Lindström et. al., 2011). Ytan på dessa bergarter visar upp en paleotopografi, som bland annat motiveras av de grovklastiska konglomeraten. Konglomeraten består av välrundat bollmaterial av kvarts. Detta, tillsammans med att den ovanliggande kvartsitiska sandstenen visar upp en cross bedding med låg vinkel, tolkas som tecken på att avsättningen skett i en sandstrandsmiljö. Den kvartsitiska sandstenen tyder på att det vid denna tidpunkt var en grund vattenmiljö. Ovan sandstenen återfinns lerskiffer (svartskiffer), vilket tyder på ett ökat vattendjup. Högre upp övergår lerskiffern till kalklerskiffer (Hammergren, 1989). Lerskiffern överlagras sedan av grönsten, vilken avsattes som mafiska lavor och tuffiter. Detta skedde i samband med den extensiva tektonik tillhörande riftbassängen. Ovan grönstenen återfinns återigen lerskiffer, som tyder på en fortsatt djupvattenmiljö. Denna stratigrafiska nivå finns bäst bevarad i de östra delarna av Dalslandsgruppen. Lerskiffern överlagras i sin tur av kvartsit vilket vittnar om att vattennivån nu åter blivit grundare. Denna överlagras sedan av arkos (Lianeskiffern). Enligt Hammergren (1989) tyder det på att det vid denna tid rått ett ökenklimat. Åldern på Dalslandsgruppen är inte exakt bestämd. Ett åldersintervall på 1,03 1,33 Ga kan dock ges genom att Rb-Sr datering gjorts på dels ytbergarter i området som gav 1,03 Ga och dels på Hästefjordsgraniten, som ligger under Dalslandsgruppen, som gav 1,334 Ga (Lindström et. al., 2011) Historia Brytning av koppar i Dalslandsgruppen har skett vid ett flertal tillfällen med början på talet. Gruvdrift har sedan pågått under slutet av 1800-talet och under tidigt 1900-tal fram till cirka Senare undersökningar i området har gjorts av SGU (Sveriges Geologiska Undersökningar), SGAB (Sveriges Geologiska AB) och NSG (Nämnden för Statens Gruvegendom). SGUs undersökningar bestod av en uranprospektering under slutet av talet och början av 1970-talet medan NSG och SGAB har prospekterat efter silverförande kvartsgångar samt stratiforma kopparmalmer under 1970-talet och början av 1980-talet (Pettersson, 1990). Den i detta projekt undersökta mineraliseringen uppträder i två olika nivåer inom Dalslandsgruppen. Den undre, Dingelviksnivån, återfinns i kontaktzonen mellan den undre kvartsitiska sandstenen (kvartsiten) och den undre skiffern och den övre, Stora Strandsnivån, ligger i kontaktzonen mellan grönstenen och den övre skiffern (figur 4). Av dessa nivåer är det främst Stora Strandnivån som varit utsatt för brytning. Asslebyn, vars mineralisering hör till Dingelviksnivån, har inte varit utsatt för någon brytning. 10

12 2. Metod Metoder genomförda i denna studie inkluderar dels undersökningar i fält och dels mikroskopisk analys. Därutöver gjordes även en analys av geofysik- och geokemikartor från SGU (Sveriges Geologiska Undersökningar) som täcker det undersökta området. Geofysikkartorna bestod av en gravitationsanomalikarta och en magnetometrikarta. Geokemikartorna innefattade biogeokemikartor visande koncentrationer av Co, Cu, Hg, Ni, U, V samt Zn och markgeokemikartor visande koncentrationerna av Co, Cu, Ni och Pb. Intressanta områden med avvikande värden från kartorna markerades för att senare undersökas i fält Fältstudier Fältstudierna, som bäst kan beskrivas som prospekteringsinriktad malmforskning, bestod av dels en handledarledd exkursion med genomgång av de undersökningstillstånd som skulle undersökas och dels av individuella undersökningar med datainsamling av de respektive undersökningstillstånden, vilket i det här fallet innebär Asslebyn. Under den individuella delen genomfördes undersökningar där data som bergart, strukturer och mineraliseringar noterades. Detta gjordes genom att, med en GPS, ta punkter vid intressanta platser. Vidare genomfördes en insamling av prover genom att med slägga slå loss stuffer från intressanta hällar. Dessa prover preparerades sedan för mikroskopisk analys. Utöver undersökningarna i undersökningstillstånden utfördes exkursioner till de områden som visade avvikande värden vid analysen av geofysik- och geokemikartorna. Dock beslutades att inte inkludera dessa områden i undersökningarna, främst på grund av brist på tid Provberedning Prepareringen av proverna består av tre delar. Först sågas proverna till lämplig storlek, vilket genomfördes med en diamantsåg. Därefter gjuts proverna in i små plastcylindrar med epoxy. När detta har härdat så poleras slutligen cylindrarna med kiselkarbid för att få en klar och jämn yta av provet att analysera i mikroskop (figur 6). Figur 6: Prover i olika stadier av förberedelse för mikroskopering. 11

13 2.3. Mikroskopisk analys Den mikroskopiska analysen bestod av att undersöka prover under mikroskop med reflekterande ljus (opakmikroskopering). Vid undersökningarna av cylindrarna i mikroskop noterades vilka malmmineral som kunde ses samt strukturer och uppträdande av dessa mineral. 3. Resultat 3.1. Fältstudier Den översiktliga karteringen av området gav att en växlande lagerföljd finns som stryker närapå nord-syd (figur 7). Från öst till väst är lagerföljden: gnejs konglomerat kvartsit skiffer kvartsit gnejs. Vad gäller stupningen på lagerföljden är den i öster, i kontakten mellan konglomeraten och kvartsiten, ca 65 åt väster. När man närmar sig skiffern stupar det brantare, nästan 70 i kontakten mot skiffern. Därefter flackar det ut till 28 närmast Relälven. På västra sidan om älven ses kvartsit men på grund av älven och dess sedimentfyllda sänka kan inte skifferns västra kontakt karteras här. I väst, vid kvartsitens västra kontakt, stupar det också väst, här 26 (figur 7). I nordöstra delen av undersökningstillståndet finns en vägskärning som tagit fram en häll som mycket väl uppvisar stratigrafin (figur 8). Från skiffer i väst till kvartsit (kvartsitisk sandsten) i öst. Här lokaliserades en kopparmineralisering i gränszonen mellan skiffer och kvartsit/kvartsitisk sandsten (figur 7). Skiffern följdes både norrut och söderut utan att hitta några fler hällar med kopparsulfider. Flera hällar som var rostiga från vittrad svavelkis kunde dock lokaliseras både norr om och söder om vägskärningen. I söder har skiffern intruderats av felsisk pegmatit. Allmänt består området av mycket skog och åkermark som försvårat karteringen och andra undersökningar av mineraliseringen. Till exempel ligger konglomeraten i en sänka innehållande ett träsk vilket resulterade i endast två hällar konglomerat. Området har karterats i ett tidigare arbete av SGAB (Hammergren, 1983) där en gles uppborrning av området genomfördes. På grund av den stora bristen på hällar har en viss korrelering gjorts med Hammergrens (1983) rapport i sammanställandet av berggrundskartan i figur 7. I Hammergrens rapport återfinns ett stråk med skiffer, innehållande Cu-mineralisering, på västra sidan om Relälven. Denna ligger dock i en sedimentfylld sänka varvid den inte lyckades lokaliseras. Den har därför inte tagits med i berggrundskartan. 12

14 Figur 7: Berggrundskarta som sammanställts från punkter tagna i fält. Punktlegend: röd cirkel = gnejs, gul cirkel = kvartsit, svart cirkel = skiffer och brun kvadrat = konglomerat. Gula linjer representerar mineraliseringens utsträckning där streckade linjer innebär att mineraliseringen inte är bekräftad där i detta arbete. Röda ringar representerar de platser där prover togs för mikroskopisk analys. SSkki iffffeerr Kvvaarrttssi itt Figur 8: Kontaktzonen i väghällen mellan skiffer och kvartsit med en förkastning med rörelseriktningen inritad. 13

15 På grund av bristen på hällar i området har undersökningarna fokuserats på den utmärkta väghällen i nordöst. Mineraliseringen ligger som sagt i kontakten mellan skiffern och kvartsiten. I övergången mellan kvartsiten och skiffern kan en zonering tydas. Kvartsiten visar upp en zonering där den går från rödgrå till mörkgrå till nästan vit närmast kontakten till skiffern (figur 8). I den vita zonen kan stora mängder kopparkis ses (figur 9A). I skiffern närmast kontakten med kvartsiten noterades utfällningar av koppar i foliationen (figur 9B). Längre från kontakten med kvartsiten finns i skiffern nästan ingen kopparkis. Istället ses större mängder svavelkis (figur 9C). Här återfinns även en skjuvzon där skiffern är kraftigt deformerad. Skjuvzonen är en normalförkastning (figur 8). Ytterligare längre in i skiffern ses inga sulfider alls. Dock kan ett flertal kvartslinser ses vilka innehåller stora kristaller av fältspat. I skiffern finns smalare band av kvartsit. Dessa är mörkare och mer lilaaktig än kvartsiten öster om skiffern. A B C Figur 9: A. Kopparkis i kvartsit. B. kopparutfällningar i skiffer. C. Svavelkis i skiffer. 14

16 3.2. Mikroskopisk analys Flera av proverna som togs i fält analyserades under mikroskop. Alla prover är tagna i och kring vägskärningen i nordöstra delen av undersökningsområdet med undantag av ett prov som togs i den södra delen av undersökningsområdet (figur 7). Mineral som kunde ses i proverna var svavelkis, kopparkis, blyglans, zinkblände och markasit. Proverna är tagna ur mineraliseringen vilken, som tidigare nämnts, återfinns i kontakten mellan skiffer och kvartsit. På skiffersidan om kontakten uppträder mineralen i foliationen, i sprickfyllnader och i ådror (figur 10A). Ett undantag är ett prov några meter ifrån kontakten. Här dominerar svavelkis helt och även om svavelkisen även här till stor del återfinns i sprickor finns även kristaller som inte verkar följa några sådana strukturer. På kvartsitsidan har mineralen ett disseminerat uppträdande där kopparkis är den klart dominerande sulfiden (99 %) (figur 10B & 12). En annan skillnad gentemot skifferprovet är att det här helt saknas markasit. Svavelkisen är i alla prover, förutom i ett kvartsitprov (figur 14), euhedral till formen medan kopparkisen är anhedral i alla proverna. Blyglansen och zinkbländet är i alla prover anhedrala och ligger ofta som inklusioner i kopparkis (figur 11). Zinkbländet är i många prover drabbat av så kallad chalcopyrite disease som innebär att kopparkis ligger som små inneslutningar i zinkbländet (figur 13). Markasiten återfanns bara i ett skifferprov. Det var där subhedralt med många inklusioner av kopparkis (figur 15). A B Figur 10: A. Skifferprov där mineralen uppträder i foliationen, ådror och sprickor. B. Kvartsitprov med disseminerad kopparkis. Utöver proverna från vägskärningen analyserades ett prov från södra delen av undersökningsområdet där en pegmatitintrusion tränger igenom skiffer. Här kunde mineral som hematit, magnetit, götit och kopparkis ses. Kopparkisen bestod dock av endast ett fåtal kristaller. Det dominerande mineralet är hematit som uppträder som kluster av stavkristaller i pegmatiten och som finkornigt i skiffern (figur 17). Götiten uppträder som en pseudomorf omvandling av svavelkis (figur 16). 15

17 Zb Kk Bg Figur 11: Prov bestående av tre större svavelkiser. Zinkbländet uppvisar chalcopyrite disease. Kk = Kopparkis, Bg = Blyglans & Zb = Zinkblände. Figur 12: Kvartsitprov (figur 10B). Disseminerad kopparkis. 16

18 Figur 13: Samma prov som figur 12. Zinkblände drabbad av chalcopyrite disease. Sk Kk Zb Figur 14: Samma prov som figur 12. Kk = Kopparkis, Sk = Svavelkis & Zb = Zinkblände. 17

19 Kk Mk Sk Bg Figur 15: Skifferprov (figur 10A). Mk = Markasit, Kk = Kopparkis, Sk = Svavelkis & Bg = Blyglans. Gt Sk Figur 16: Pegmatit i skiffer. Götit som pseudomorft omvandlar svavelkis. Sk = Svavelkis & Gt = Götit. 18

20 Ht Mt Figur 17: Samma prov som figur 16. Hematit och Magnetit i skiffer. Ht = Hematit & Mt = Magnetit. 4. Diskussion 4.1. Mineraliseringens utbredning Den mineraliserade skiffern i östra delen stryker nord-syd med en stupning åt väster. I norr fortsätter skiffern in i Henneviken och i söder in i Dingelvik. I och med att stupningen på skiffer är mycket brantare i dess östra sida gentemot sidan mot Relälven har strukturen i tidigare arbeten (Hammergren, 1983) beskrivits som ett box-fold. I samma arbete återfann man även genom borrning ett mineraliserande skifferstråk i västra området av undersökningstillståndet. Kopplingen mellan dessa två stråk är oklar men beskrivs som en synklinal. Detta motiveras bland annat av att en tydligare syklinal återfinns norr om sjön Grann i Henneviken. I och med att stupningen i västra delen av undersökningsområdet också är åt väster består troligen synklinalen av ett överstjälpt veck. Att vecket är ett så kallat boxfold skulle kunna betyda att synklinalen inte går lika djupt som den skulle kunna gjort vid situationen av ett vanligt veck (figur 18). Detta kan underlätta vid eventuell framtida brytning. 19

21 Figur 18: Box-fold i jämförelse med vanligt veck Mineraliseringens genes I och med att de undersökta kopparmineraliseringarna återfinns i kontakterna mellan det undre kvartsitlagret och det undre skifferlagret och mellan grönstenslagret och det övre skifferlagret bör mineraliseringen kategoriseras som stratiform. För en sådan avsättning föreslås här påverkan av hydrotermala lösningar. Stratiforma mineraliseringar som avsatts genom hydrotermala lösningar är avsättningar där varma fluider innehållande bland annat lösta metaller cirkulerat och sedan utfällt malmbildande komponenter vilket skapar förhöjda koncentrationer av dessa ämnen i sedimentliknande strukturer som eventuellt kan vara lönsamma att bryta. För mineraliseringar av denna typ krävs att flera fenomen sammanfaller: 1. rätt kemiska sammansättning av de hydrotermala fluiderna, 2. ett ursprungsområde där metallerna kan lösas upp och lakas därifrån, 3. en drivande mekanism för det hydrotermala systemet, 4. en strukturell situation som tillåter passage av metallförande lösningar, och 5. en utfällningsmekanism (Evans, 1993). I detta arbete kommer dessa fenomen att analyseras för Asslebyns kopparförekomst, och tre olika geneser med hydrotermal påverkan kommer att utvärderas. Dessa tre geneser är (i) en syngenetisk, sedimentärt exhalativ (sedex) avsättning som skett i samband med riftrelaterad vulkanism, (ii) en syndiagenetisk avsättning kopplad till så kallade red beds ( sedimentary rock-hosted stratiform copper deposit ) lik de malmerna av Kupferschiefer- och White Pinetyp samt (iii) epigenetisk hydrotermal aktivitet som skett i samband med yngre felsiska intrusiv Sedex Dessa avsättningar bildas i lokala bassänger kopplade till kontinental rifting. Varma lösningar flödar ut i bassängen via skorstenar ( black smokers ) och avsätts sedan på bottnen. Många avsättningar återfinns utan några tecken på skorstenar eller stockworks från vilka fluiderna strömmat. Dessa kallas distalt exhalativa. Host rock för sedex-avsättningar är vanligen skiffer, kalksten eller siltsten. Avsättningar av denna typ visar ofta upp en fin lagring och 20

22 denna lagring är ofta sedimentärt deformerad med omgivande bergarter vilket är signifikativt för ett syngenetiskt bildande. Vattnet i de hydrotermala lösningarna har ofta oceaniskt ursprung och fluiderna cirkulerar i jordskorpan i så kallade konvektionsceller. Dessa drivs av den förhöjda geotermala gradient som ofta tillhör kontinental rifting. Konvektionscellerna kan nå djup av upp mot km där de samlar på sig metaller från de bergarter som de flödar igenom vilka de sedan fäller ut i bassängen ovanför (Evans, 1993). Det som talar för att mineraliseringen i Asslebyn skulle vara av sedex-typ, förutom att den är stratiform, är att bassängen som Dalslandsgruppen avsattes i är en riftbassäng. En riftbassäng innebär en uttunning av skorpan som leder till en ökad geotermal gradient. Denna ökade värme skulle kunna driva den djupa cirkulationen av fluider som sedan avsätter mineraliseringar av sedex-typ. Cirkulationen av fluiderna måste dock nå mycket djupt (15 km) för att koppar ska lösas (Evans, 1993). I en artikel av Vishwakarma (1996), där en Pb- Cu-mineralisering i Sargipali, Indien undersöktes, anges flera punkter som talar för att den mineraliseringen var av sedex-typ. Bland annat påpekas att sedex-avsättningar nästan alltid är bly- och zinkrika, där dock mineraliseringen som undersöktes var ett undantag då den inte innehöll några större mängder zink. Mikroskopanalysen av proverna från Asslebyn gav att mineraliseringen innehöll såväl zinkblände som blyglans. Dock återfanns dessa i endast mindre mängder vilket talat emot ett bildningssätt genom sedex. Vishwakarma (1996) menar även att ett massivt uppträdande av mineraliseringen samt att den sträcker sig över stort stratigrafiskt intervall också är punkter som talar för bildning genom sedex. Inte heller detta återfanns från resultaten från Asslebyn där uppträdandet var övervägande disseminerat samt att mineraliseringen uteslutande ligger i de två tidigare nämnda kontaktzonerna. Något som dock talar för bildning genom sedex är dels avsaknaden av hydrotermal omvandling och dels att den chalcopyrite disease som finns, i likhet med Vishwakarmas (1996) arbete, vittnar om en hög bildningstemperatur (>300 C). Avslutningsvis menar Vishwakarma (1996) att låga halter av REE-ämnen samt höga halter av Eu är något som visar på ett sedex-ursprung. I och med att detta inte undersöktes i detta arbete kan detta vara något som skulle kunna undersökas för att ytterligare kunna avgöra om mineraliseringen i Asslebyn är av sedex-typ Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposit Avsättningar kallade Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits eller Sedimenthosted stratiform copper deposits är avsättningar som kännetecknas av en stor lateral utbredning med en liten tjocklek. De flesta avsättningar av denna typ återfinns i skiffrar som är anoxiska, organiska samt ofta rika på svavelkis och kalk. Avsättningsmiljön för dessa skiffrar är vanligen i en bassäng där den överlagrar kontinentala avsättningar (Evans, 1993). Bassänger av denna typ bildas ofta vid intrakratonisk rifting där riften inte utvecklas till en passiv kontinentkant. De kontinentala avsättningarna är så kallade red beds vilka vanligen består av oxiderade sandstenar eller konglomerat. I ovanliggande marina avsättningar, där skiffern ingår, finns även ofta betydande mängder evaporitisk strata. Mineraliseringarna bildas genom att salta oxiderade fluider cirkulerar i red bed där de uppsamlar metaller. När fluiderna sedan stöter på de reducerande förhållandena i den ovanliggande skiffern destabiliseras lösningarna vilket resulterar i att de lösta metallerna fälls ut. Cirkulationen i 21

23 red beds fås dels genom salter från evaporiterna sipprar ner vilket bidrar till att skapa konvektion av fluiderna och dels genom att den ovanliggande skiffern, med sin låga permeabilitet, medverkar till att fungera som ett lock som innesluter fluiderna i bassängen. Detta skapar stratiforma avsättningar i kontaktzonen mellan den skiffern och den underliggande red bed. För att bilda betydande avsättningar krävs att de mineraliserande fluiderna är avgränsade till red bed samt att de flödar förbi relativt fokuserade zoner såsom områden med stratigrafisk pinch eller linjära strukturzoner. De flesta avsättningar av denna typ är avsatta från paleoekvatorn där ökenklimat rått som gett förutsättningar för bildandet av red beds. Detta klimat bidrar även till bildandet av de evaporiter som är så viktiga för skapandet av cirkulationen av fluiderna. (Hitzman, Selley, & Bull, 2010). De flesta av avsättningarna av denna typ inte ekonomiskt brytvärda men det finns avsättningar som kallas gigantiska (såsom White Pine, Michigan) eller supergigantiska avsättningar (såsom Kupferschiefer i Centraleuropa och Central African Copperbelt) där brytning förekommer. För att dessa avsättningar ska bildas krävs vissa speciella egenskaper hos bassängen där sedimentationen sker. För det första så krävs det att bassängen är stängd med avseende på fluider, det vill säga att fluider varken kan flöda ut eller in ur bassängen. För det andra krävs det att det finns mafiska bergarter i koppling till red bed vilka bidrar med både oxiderade fluider och potentiellt koppar. För det tredje behövs stora mängder av evaporitisk strata för att kunna driva tillräcklig konvektion av fluider i de oxiderade red beds för att driva fluiderna till redox-zonen som återfinns i kontakten med ovanliggande marina sediment. För att stora avsättningar ska bildas krävs att denna konvektion får agera ostört över en vidsträckt period (>100 Ma), det vill säga att bassängen är stängd med avseende på fluider (Hitzman, Selley, & Bull, 2010). De mineraler som återfinns i mineraliseringar av denna typ är: hematit, gedigen koppar, kopparglans, bornit, kopparkis, blyglans, zinkblände & svavelkis. Med undantag av porfyrkoppar är Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits världens största resurs på koppar (Evans, 1993). Dalslandsgruppens stratigrafi har många likheter med formationer som håller Sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits. Egenskaperna hos den undre kvartsiten gör att den absolut kan kategorisera den som red bed. Skiffern som överligger denna kvartsit är organisk och kan ge både reducerande förhållanden samt fungera som en hydrologisk barriär. Eftersom det fanns svavelkis i ett av skifferproverna som analyserades i mikroskop som inte verkade ha någon koppling till ådror eller spricker kan det tolkas som att svavelkisen skulle vara samtida med sedimentationen av skiffern, troligen bildad genom bakteriell aktivitet. Detta innebär att skiffern redan innan påverkan av hydrotermal aktivitet ar rik på svavelkis. Dalslandsgruppen saknar dock ett betydande lager evaporiter. Utan den skulle en konvektion av fluider i red bed inte kunna uppstå. Att Dalslandsgruppen avsatts i en riftbassäng som gett upphov till mafiska bergarter är också något som talar för att denna genes kan ha skapat Dalslandsgruppens Cu-mineraliseringar då dessa, som tidigare nämnts, kan bidra med både koppar och oxiderade fluider. 22

24 Den lokalitet av denna typ som mest liknar Dalslandsgruppens mineralisering är White Pine, Michigan. White Pine har liknande ålder som Dalslandsgruppen (1081 Ma) och den består av en stratiform mineralisering som ligger i kontaktzonen mellan oxiderad konglomerat med ovanliggande reducerad siltsten och skiffer. I likhet med Dalslandsgruppen saknas här evaporiter. I och med att konvektion då inte är möjlig har istället kompaktion av sedimenten föreslagits som fluiddrivande mekanism. Det vill säga att fluider innehållande löst koppar har drivits upp och ut mot bassängens kanter allteftersom sedimenten kompakteras. Vid White Pine skapades en mineralisering på grund av att det där bildats en uttunning av den oxiderade akviferen. Det fokuserade fluiderna vilka avsatte koppar i de reducerade sedimenten där (Swenson et al., 2004). Flödet av fluiderna i denna genes drivs alltså inte av värme utan istället av salterna från evaporiter eller via kompaktion av sedimenten. Detta gör att den markasit som noterades i proverna skulle kunna vara något som talar för denna genes i och med att markasit vittnar om låga bildningstemperaturer (Nesse, 2009) Hydrotermal aktivitet relaterat till yngre intrusiv Hydrotermala avsättningar bildade via påverkan av yngre intrusiv är avsättningar där yngre intrusiv bidragit med flera av tidigare nämnda mekanismer som krävs vid hydrotermal avsättning. När en magma intruderar kan den, med den värme den genererar, driva en cirkulation av fluider i de bergarter som intruderas. Dessa fluider kan vara meteoriskt vatten i form av djupa grundvatten men även komma från magman som så kallade residual fluids vilka blir över när magman kristalliseras. Med dessa residual fluids följer ofta metaller och andra inkompatibla ämnen lösta i fluiderna. Lösningar i magmor är mycket effektiva på att lösa ut metaller. Till exempel löser fluiderna i en magma som innehåller 3 % vatten ut 95 % av magmans lösta koppar. Utöver vatten består fluiderna från en magma även av bland annat H 2 S, HCl, HF, CO 2, SO 2 och H 2. Av dessa är H 2 S och HCl de viktigaste i och med att metallerna i lösningen färdas i sulfid- (HS - ) och kloridkomplex (Cl - ). Sulfidkomplex dominerar ofta vid lägre temperaturer (<300 C) medan kloridkomplex styr vid höga temperaturer (>300 C). Utöver de metaller som lösningarna kan ta med sig ur magman kan de även ta metaller från de bergarter som de flödar igenom. De bergarterna brukar då bli utsatta för wall-rock alteration (Evans, 1993). För att metallerna ska fällas ur lösningen krävs tillförsel av H 2 S, framför allt om jonkomplexen i lösningen är kloridkomplex (se ekvation 1). Detta kan ske på två olika sätt: antingen genom att lösningen träffar på en annan lösning som innehåller H 2 S eller att lösningen stöter på organiskt material varvid ett tillägg av H 2 S fås genom att sulfat i lösningen reduceras (Evans, 1993). 23 ekvation 1 Pegmatitintrusionen i södra delen av undersökningsområdet är bevis på att det förekommit magmatisk aktivitet som är yngre än Dalslandsgruppen. Denna magmatiska aktivitet kan ha påverkat bildandet av mineraliseringen antingen genom att kopparrika residual fluids från

25 magman avsatt kopparsulfider i Dalslandsgruppen eller genom att med värme drivs en cirkulation av fluider som redan finns i Dalslandsgruppen vilka skulle kunna bestå gammalt meteoriskt vatten. Av de två är nog den senare mest trolig i och med att inga wall-rock alterations noterats vilka ofta fås i bergarterna kring intrusionen då fluider flödar ut från magman. Den chalcopyrite disease som noterades under den mikroskopiska analysen skulle kunna vara något som talar för denna typ av bildning av mineraliseringen i och med att chalcopyrite disease är en indikator för höga bildningstemperaturer. Exempel på avsättningar med denna typ av genes är de centrala delarna av det norra Chilenska avsättningarna av manto-typ (Kojima, Trista-Aguilera, & Hayashi, 2009). Host rock för dessa avsättningar är så kallade volcanosedimentary sequences vilka består av sandsten, tuffitisk siltsten och kalksten. Mineraliseringen har ett pseudostratiformt uppträdande och består av mestadels kopparkis. Enligt Kojima, Trista-Aguilera, & Hayashi (2009) är homogena Pb- och S-isotopsammansättningar för kopparmineralen tecken på att mineraliseringen har ett magmatiskt ursprung. För att avgöra om mineraliseringen i Dalslandsgruppen också har ett magmatiskt ursprung borde liknande undersökningar göras där. Vidare borde en noggrannare ålderbestämning av mineraliseringen göras för att kunna avgöra om mineraliseringen är samtida med de felsiska intrusiven. 5. Slutsats Av de tre geneserna som övervägts i detta arbete verkar sedex den som är minst trolig. Detta grundas främst i att sedex-avsättningar vanligen är zink- och blyrika och även om både blyglans och zinkblände noterades i mineraliseringen räcker det inte för att klassas som blyeller zinkrik. Dessutom är sedex-avsättningar vanliga massiva till uppträdandet vilket inte heller noterades för Dalslandsgruppens mineralisering. Istället föreslå en kombination av de andra två geneserna. Likheterna i stratigrafi mellan sedimentary rock-hosted stratiform copper deposits och Dalslandsgruppen är näst intill fullständiga. Dock innebär avsaknaden av evaporiter att en drivande mekanism för cirkulation av fluider saknas. Här kan dock de yngre intrusiven, med sin värme, hjälpa till. Det föreslagna bildningsscenariot för Dalslandformationen är således följande: Kontinentala avsättningar under arida klimat gav upphov till oxiderade sandstenar, även kallade red beds. Dessa överlagrades av reducerande marina avsättningar i form av skiffer. I sedimentfasen bildades större mängder järnsulfider i skiffern via bakteriell aktivitet som senare gjort skiffern svavelkisrik. Riftrelaterad vulkanism bidrog med mafiska avsättningar vilka är naturligt rika på koppar. När sedan yngre intrusiv trängde in i Dalslandsgruppen sattes meteoriska fluider i rörelse, vilka urlakade koppar ur de oxiderade sandstenarna och ur den mafiska grönstenen. Vissa mängder fluider och koppar kan även ha kommit från själva magman. När fluiderna sedan stötte på den reducerande svavelkisrika skiffern fälldes kopparn ut varefter den reagerade med svavelkisen och bildade kopparsulfider, främst i form av kopparkis. 24

26 6. Rekommendationer för vidare forskning I fortsatta undersökningar på kopparmineraliseringen i Dalslandformationen föreslås att fokus riktas på de områden där akviferen, i vilken de kopparrika fluiderna flödat det vill säga den undre sandstenen, tunnas ut eller pinchar vilket ger, i likhet med White Pine, att stora mängder fluider passerat ett smalt område. De högsta koncentrationerna av kopparmineral borde i och med det fås där. 7. Tack Först riktas ett tack till Dalia Mining för möjligheten till att få genomföra ett mycket intressant och givande arbete med deras undersökningstillstånd. Vidare tackas min handledare Rob Hellingwerf för all hjälp och vägledning som till stor grad underlättat genomförandet av detta arbete. Avslutningsvis riktas ett tack till mina kollegor i Dalsland Exploration Group, Andreas Langenbach, Anton Einer, Filip Jansson & Sebastian Thorsson, för ett gott samarbete samt för ett stort stöd som varit guld värt när arbetet gått tungt. TACK! 25

27 8. Referenser Evans, A.M. (1993). Ore geology and industrial minerals: an introduction. (3. ed.) Oxford: Blackwell Scientific Publ.. Google maps, (n.d.), Hämtat 4 juli 2012 från Google maps: Hammergren, P Asslebyn-Delrapport över borrning på koppar-silvermineraliseringar inom Dalgruppen SGAB Rapport PRAP Hammergren, P En sedimentknuten stratiform koppar och silvermineralisering i Dalsland, Sverige. SGAB Report PRAP Hitzman, M. W., Selley, D., & Bull, S. (2010). Formation of sedimentary Rock-hosted Stratiform Copper Deposits through Earth History. Economic Geology, 105(3), Kojima, S., Trista-Aguilera, D., & Hayashi, K. (2009). Genetic Aspects of the Manto-type Copper Deposits Based on Geochemical Studies of North Chilean Deposits. Resource Geology, 59(1), Lindström, M., Lundqvist, J., Lundqvist, T., Calner, M. & Sivhed, U. (2011). Sveriges geologi från urtid till nutid. (tredje upplagan) Lund: Studentlitteratur. Nesse, W.D. (2009). Introduction to mineralogy. (International edition). New York: Oxford University Press. Pettersson, G., Projekt Dalsland En prospekteringsstudie Delrapport tre. NSG Rapport NSG Swenson, J. B., Person, M., Raffensperger, J. P., Cannon, W. F., Woodruff, L. G., & Berndt, M. E. (2004). A hydrogeologic model of stratiform copper mineralization in the Midcontinent Rift System, Northern Michigan, USA. Geofluids, 4(1), Sveriges nationalatlas Sverige. Lantmäteriverket Svenska sällskapet för antropologi och geografi Sverige. Statistiska centralbyrån Sveriges geologiska undersökning (2002). Sveriges nationalatlas. Berg och jord. (3. utg.) Vällingby: Sveriges nationalatlas (SNA). Vishwakarma, R. K. (1996) Ga-old metamorphosed Pb-Cu deposit in Sargipali (eastern India): Manifestations of tidal flat environment and sedex-type genesis. Precambrian Research, 77(1-2),