ETT FÖRSÖK ATT FÖRSTÅ ORSA- SANDSTENENS TILLKOMST

ETT FÖRSÖK ATT FÖRSTÅ ORSA- SANDSTENENS TILLKOMST Version 1.0 Erich Spicar Lorensbergavägen 2B S-771 42 LUDVIKA SWEDEN erich.spicar@glocalnet.net Den nedanstående artikeln är en spin-off från författarens studier av Siljan-astroblemet. Bakgrundsfakta Orsa-sandstenen finns enbart i Dalarna och där i ringen som tillhör det komplexa Siljan-astroblemet. Ringen har efter Siljan-meteoritens nedslag för 377 miljoner år sedan varit det djupaste stället och därför bevarat rester av de tidigare sedimentära bergarterna från Ordovicium och Silur; deras mäktighet har uppskattats till några hundra meter till två kilometer /1,2,3,4/. Dessa rester ligger dock inte i den ursprungliga lagerföljden, utan är genom nedslaget helt desorienterade: T.ex. ligger i det nedlagda kalkstensbrottet Solberga skiffrar från Silur under sedimentär kalcit från Ordovicium. Innanför ringdiket kan man inte förvänta sig någon stratigrafisk ordning alls. Utanför Siljans-astroblemet är i dag alla sedimentära bergarter äldre än 377 milj. år helt borteroderade. Ringdiket är på dess yttre som inre perimeter begränsad av uppresta kalcitplattor från Ordovicium, av s.k. spalls. Detta är ursprungligen horisontala sedimentära kalkskikt, vika har legat nära randen av meteorithålet. I denna cirkulära zon skapas under sekunderna av pågående nedslag ett tryck nerifrån uppåt, så att spalls på flera hundra meter kantlängd lyftes i nära vertikal position och lutar mot den centrala tappen, vilken uppstår genom återfjädring av i centrum nedpressat material. Exempel för detta är kalkbrotten Amtjärn, Skålberget och Unskarsheden (nuvarande Dalhalla). Utefter den yttre perimetern av ringen har kalkplattorna rutschat ner utefter kraterranden där. Dessa plattor har en betydligt mindre stupning än de utefter den inre randen av ringen. Rutschning är i tid inte bunden till nedslagsögonblicket, kan ha ägt rum många år senare. Emellan dessa begränsningar hittar man Orsa-sandstenen. I sitt bästa utförande är den järnfri och vit, innehåller små mängder av finfördelad kalcit, kunde användas som glassand inom glasindustrin. Ett sådant fyndställe är runt Ore kyrka och söder om Ores kyrkogård. Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 1

Vid ett meteoritnedslag av den magnituden som Siljansmeteoriten måste ha varit förångas själva meteoriten, men även marken i målområdet, vilken i vårt fall har varit sediment från Undre Devon, från Silur, från Ordovicium och eventuellt även från den underliggande graniten. Produkterna av nedslaget är i höjdordning: ånga mikroskopiska droppar av smälta i atmosfären partiklar i atmosfären smälta på botten av hålet till grus krossat berg Grady-Kipp fragment De tre sistnämnda tillhör underlaget, d v s berggrunden. Christos Petalas /1/ har gjort en utmärkt petrografisk undersökning om Orsa sandstenen; där finns alla tänkbara egenskaper uppmätta. Låt oss undersöka de kända fakta om Orsa-sandstenen: Orsa sandstenen är fri från alla fossil. Därför har det hittills varit omöjligt att inordna den i stratigrafin De renaste prov är vita, består enbart av kvarts och en mindre mängd av magnesiumfri kalcit (se högra delen av Fig. 1) Fig. 1: Orsa-sandsten. Höger delen: Opåverkad sedimentation Vänstra delen: Efter skred Vid andra fyndställen är bakgrundsfärgen beige (Kallmora) eller roströd (Rättvik, korset i vattenbrynet vid kyrkan). Även en rosa färg efter mikroklin kan förekomma (Kallmora, Fig. 2) Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 2

Fig. 2: Orsa-sandsten från Kallmora. Översta delen: Opåverkad sedimentation. Rosa. delen: Infärgning medels mikroklin Vid Rättvik (i dag rikligt förekommande som kantstenar och farthinder i staden) finns det halv meter stora block av kalcit, som består av upp till 5 cm stora bollar av oren kalcit, innehållande kvartskorn, dock inga spår av fossil. Mellan bollarna kan det finnas brunfärgad Orsa sandsten. Petalas kallar dessa för calcrete. Denne författare vill hellre använda termen återskapad (reconstructed) kalcit. Calcrete enligt definitionen i /7/ är mera ett konglomerat av sand och grus, hopbakat av vattentransporterat kalcit; i vårt fall har fritt vatten inte varit involverat i processen, utan ett jordskred. I de stora varphögarna vid sandstensbrotten i Kallmora finns det bredvid ren beigefärgad Orsa-sandsten även samma grundmaterial, dock innehållande huller om buller liggande bruna lerfragment. Det rör sig om lera utan all hållfasthet, alltså inte om skifferflagor (Fig. 3 och 4). Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 3

Fig. 3: Orsa-sandsten från Kallmora. Grundfärgen är beige, inlagringar av bruna lerfragment Fig. 4: Orsa-sandsten från Kallmora. Skarp kontakt mellan vit och färgad Sandsten. Fyra bruna färger Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 4

På Berggrundkartan över Kopparbergs Län /5/ är utbredningen av Orsa-sandstenen SW om Orsa större än diametralt NE om Rättvik. Detta kommer att kommenteras. I den nära viken norr om Rättvik, med Vikarbyn på dess norra sida, finns på dess södra sida i vattenbrynet gott om brunfärgad kalksten med stora ortoceratiter inlagrad. Själva ringdiket består av tre delar: Den innersta delen är brant stående ursprungliga sedimentära Ordoviciska kalkplattor med fossil. Sedan kommer en ring av Orsa-sandsten av varierande djup. Längs ut finns flack liggande Ordoviciska kalkplattor med fossil. Meteoriten slog igenom inte enbart det sedimentära täckskiktet, utan trängde även in i den underliggande graniten, förångade den resp. pulveriserade den. Stoftmolnet ovanpå hålet bestod av ånga efter själva meteoriten, av små droppar av en smälta, av fint stoft efter sedimenttäcket och av grövre partiklar från sedimentskiktet och berggrunden. Utseendet av stufferna på bilderna (Fig. 3 och 4) visar, att sandstenen i dess nuvarande skick aldrig kan ha bildats som vattenanlagring eller vindavlagring. Alltså, hur har den bildats? Tolkning av fakta Några viktiga fynd är nyckeln till förståelsen av Orsa-sandstenens tillkomst: Vid stranden nedanför kyrkogården i Rättvik finns flera block av kalcit resp. en blandning av kalcit med kvartskorn. Detta ställe kan nås enbart vid lågvatten i Siljan. Dessa block är inte delar av det sedimentära Ordoviciska kalkrevet, utan består av hopsintrar kalkpulver, skapat under själva nedslaget. Även förstadiet av dagens Orsa-sandsten, som mycket väl kan ha varit ett skikt lös vit sand, har pulveriserats och kastats upp. Utanför Biblioteket i Rättvik ligger ett större block, hårt urgröpt av vittringen, bestående av sintrat kalcit- och kvartspulver. Alla dessa nämnda block är helt fria av fossil i skillnad mot utgångsmaterialet. I den engelska artikeln på Internet, www.vbgf.se Several recently discovered supposed Astroblemes in Dalecarlia, Sweden (där under rubriken Rapporter ) kallar denne författare detta material reconstructed (återskapad). Återskapat berg förekommer i mycket större utsträckning än som har uppmärksammats hittills. Även krossad granit kan återskapas till ny granit med skillnaden, att mineralkornen ofta är hoplimmade av en smälta. Strax efter nedslaget började de grövre partiklarna falla ut ur stoffmolnet. Från /6/ är det känt att under Orsa-sandstenen ett skikt konglomerat finns. Med en fördröjning av timmar och dagar kom sedan resten av stoftet att falla ner på de centrala delarna av astroblemet. Dessa delar måste ha varit mycket varma: Uppvindar förvirvlade stoffmolnet, så att lokalt oliktfärgade sediment har uppstått. Sandstenen utanför Rättviks kyrka är infärgar rödbrunt av pigmentet (Fe 2 O 3 ) från förmodligen kalken i Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 5

Viken; den rosa i Kallmora (Fig. 2) av mikroklin från graniten. När nedfallet var över, måste landskapet inom och kring astroblemet ha sett ut som ett vinterlandskap i smutsig snö. Vid senare Ore Kyrka var snön vit, vid Rättvik vit, brun och grönaktig. Topografin av den yttre kraterranden var än så länge mycket taggig och brant. Den olika bredden av sandstenen vid Orsa och Rättvik kunde tolkas så att strax efter meteoritens inslag vinden blåste från SE till NW. Senare regn angrep partiklarna i sedimentet, lakade ut den vittrande f.d. smältan och samlade lösningen i lokala fördjupningar. Dessa torkade och övergick till de lerflingorna, vi i dag ser inlagrade i dagens sandsten. De är dock inte systematiskt inlagrade, ligger huller om buller. Förklaringen måste vara den följande: Kanske år eller årtionden efter nedslaget har de instabila randbergen till kratern börjat rasa in, laviner i den lösa sanden sattes igång som snölaviner i bergen. Härvid blandades lerflingorna in och partier med vit sand kunde komma i direktkontakt med partier färgad sand, se Fig. 4. Ringdiket, vilket var den djupaste linjen i terrängen, fylldes med sanden, vilken senare övergick i Orsa-sandsten. Kalkpartiklarna kan ha legat så länge före raset, att de hade sintrat något. Under raset bröts kalkmassan upp i mindre bolar, vilka blandades med sand och - efter att nått dalen (mitten av ringdiket) slutligen sintrade ihop till de stenblock vi i dag ser på Rättviks gator (Fig. 5 och 6). Detta är Petalas calcrete. Fig. 5: Orsa sandsten från Rättvik. Bollar av (vid skredögonblicket) halvt sintrad kalcitpulver; mellan dessa inlagringar av röd sand Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 6

Fig. 6: Samma som Fig. 5, fast vänd Lerpartiklarna kan härröra från smältan av berggrunden; de kan även innehålla material från meteoriten och så berätta något om dess sammansättning, t.ex. om iridium. Att göra dessa undersökningar är utanför denne författares möjlighet; andra med tillgång till analysinstrument må ta vid. Erich Spicar är FD i fysik från Universitetet i Stuttgart och fil.cand. i geologi från Uppsala Universitet Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 7

Litteratur /1/ Petalas, C. 1985. Sedimentary petrology of the Orsa sandstone, central Sweden. UUDMP research report 40, 1-138. University of Uppsala, Institute of Geology, Department of mineralogy and petrology ÖV: Master thesis. /2/ Rondot, J., 1976: Comparaison entré les astroblemes de Siljan, Suéde, et de Charlevoix, Quebec. Bulletin of the Geological Institutions of the University of Uppsala 6, 85-92. /3/ Grieve, R.A.F., 1984: Constraints on the nature of Siljan as an impact structure. Department of Energy, Mines and Resources, Internal Report 84, 15. /4/ Collini, B., 1988: Geological setting of the Siljan ring structure. In A. Boden, K. Eriksson (eds.): Deep Drilling in Crystalline Bedrock; Vol. 1: The Deep Gas Drilling in the Siljan Impact Structure, Sweden and Astroblemes, Proceedings of the International Symposium, 349-354. Springer Verlag, Berlin /5/ Berggrundskarta, Kopparbergs Län, Norra bladet, SGU Ser. Ca Nr 40 /6/ Hjelmqvist,S., Beskrivning till berggrundskartan över Kopparbergs Län, SGU Ser.Ca, Nr 40 /7/ Bates and Jackson 1979: Glossary of Geology, Second Edition, American Geological Institute, Falls Church, Virginia Orsa-sandsten 1 2012-11-04 Erich Spicar 8