Bachelor Thesis. Degree Project in Geology 15 hp. Stockholm Department of Geological Sciences Stockholm University SE Stockholm

Bachelor Thesis Degree Project in Geology 15 hp Undersökning av metamorfa förhållanden för skarn-, metapelit- och sulfidbergarter på nordöstra Utö, Stockholms skärgård, Sverige Fredrik Antevik Stockholm 2013 Department of Geological Sciences Stockholm University SE-106 91 Stockholm

Abstrakt Detta kandidatarbete i geologi undersöker berggrunden på Utös nordöstra udde i Stockholms skärgård, med målet att fastställa metamorfa tryck-, temperatur- och fluid- X CO2- förhållanden. Utös berggrund metamorfoserades ca 1,87-1,78 Ga när en öbåge kolliderade med den arkeiska kratonen. Tidigare deponerade karbonater, vulkaniter och gråvackor blev metamorfoserade i samband med kollision och senare exstensionell kollaps. I studieområdet hittas karbonater omvandlade till marmor och skarnbergarter, som i vissa fall, troligtvis är hydrotermalt omvandlade till sulfidbergarter i samband med intrusioner i orogenesens senare skede. Gråvackor hittas omvandlade till metapeliter bärandes indexmineral. Kalcit- dolomit- termometri på tremolit-, talk- och flogopitbärande skarnbergarter gav temperaturer på 379 C respektive 412 C som kunde härledas till fluid- X CO2- koncentrationer på 0,0039 och 0,012. Geotermobarometri för metapeliter i området resulterade i osäkra tryck- och temperaturvärden p.g.a. en begränsad och retrograd mineralsammansättning, men antyder att metamorf grad tidigare varit högre. Skarn och relaterade sulfidbergarter kunde med vissa undantag klassificeras som Zn- Pb- skarn utifrån mineralogisk sammansättning av zinkblände, blyglans och pyrit. Retrograda förhållanden inom greenschist facies uppskattades utifrån framräknade temperaturer samt förekomst av reaktionstexturer.

Innehåll Inledning... 1 Mål och studieområde... 1 Geologisk bakgrund... 1 Metod... 2 Kartering och fältarbete... 2 Förberedelse av prover och provanalyser... 3 Kalcit- dolomit geotermometri... 3 AX och THERMOCALC... 4 Resultat... 5 Berggrundskarta... 5 Strukturkarta... 6 Litologisk beskrivning... 6 Karbonater, skarn och felsiska vulkaniter/pegmatiter... 7 Finkristallin malmmineralbärande bergart... 8 Felsiska/intermediära vulkaniter med primära texturer... 8 Gråvacka... 8 Andalusitbärande gråvacka... 9 Metaryolit/metaandesit... 9 Utvalda prover för tunnslip och XRF... 9 Tunnslipsbeskrivning... 11 FAS6... 11 FAS18-1... 11 FAS18-2... 11 FAS27... 11 FAS135-1... 12 FAS135-2... 12 XRF... 13 Elektronmikrosond- analys (EMSA)... 14 FAS6... 15 FAS18-1... 15 FAS135-2... 15 Tryck, temperatur och X CO2- förhållanden... 15 Tryck- Temperatur Gråvacka/Metapelit... 15 Kalcit- dolomit geotermometri... 16 X CO2- fluidsammansättning... 17 Diskussion... 18 Tryck- temperatur- X CO2... 18 Petrologisk tolkning... 19 Felkällor... 22 Slutsats... 22 Tack till... 23 Referenser... 23 Appendix... 24 Strukturdata... 24 XRF- data... 25 Elektronmikrosond (EMSA)- data... 26 X CO2- beräkning... 27

Inledning Mål och studieområde Detta kandidatarbete vid Stockholm Universitet, är ett projekt finansierat av Sveriges Geologiska Undersökning (SGU) och handlett av Professor Alasdair Skelton och Joakim Mansfeld, PhD. Målet är att kartera och undersöka utvalt studieområdes berggrund, samla in prover för tunnslips-, XRF- och elektronmikrosond- analys samt med resulterande data bestämma metamorfa tryck-, temperatur- och fluidförhållanden med programmet THERMOCALC. Studieområdet för detta arbete är en del av ön Utö, som ligger i sydöstra delen av Stockholms skärgård. Området utgör Utös nordöstra udde och har en area på ca 1 km3 (se figur 1). Stockholm S V E R I G E Gruvbryggan Utö kvarn Gruvbyn UTÖ Rävstavik 0 Studieområde Koordinatsystem: SWEREF 99TM Figur 1. Översikt av studieområdet på Utö. Geologisk bakgrund 1 Kilometer Utös berggrund bildades i en subduktionsmiljö när ett öbågeskomplex med två öbågar blev överskjutna på den arkeiska kratonen under den svekofenniska orogenesen som pågick mellan 1,91 och 1,87 Ga, enligt detritala zirkondateringar (Lundström et al., 2010 ). Subduktionsriktningen var till en början (ca 1,91 Ga) i nordöstlig riktning men i samband med att en av öbågarna kolliderade med vad som idag är den finska delen av kratonen, ändrades subduktionsriktningen så småningom mot nordväst- väst. Detta ledde till att den andra fortfarande aktiva öbågen kolliderade med vad som idag är sydöstra Sverige, och utgör idag Bergslagen- området som Utö är en del av (Nironen, 1997). Innan öbågarnas kollision då det svekofenniska havet var öppet kunde gråvackor, karbonatsediment, och kemiska sediment deponeras i en shelfmiljö framför öbågarna 1

vilket gör att Stockholmsområdet idag domineras av sedimentära litologier (Nironen, 1997; Talbot, 2008). Närheten till en aktiv öbåge ledde till deponering av pyroklastiska bergarter daterade 1,9-1,88 Ga (1904 Ma på Utö (Lundström et al., 2010)) sulfiddeponier, samt bandade järnformationer. Deponerade shelfsediment omarbetades i massflöden och starka vattenflöden bildade submarina dalar. Porfyriska, ryolitiska till andesitiska lagergånger från den magmatiska öbågen, intruderade sedan dessa sediment i samband med att sedimentationen upphörde vid stängningen av det svekofenniska havet när den andra öbågen kolliderade med kontinenten 1,87 Ga (Nironen, 1997; Talbot, 2008). Subduktionen skedde under transpessionella förhållanden i Bergslagen vilket efter 1.87 Ga ledde till extension p.g.a. kollaps. Detta resulterade i uppsmältning och migmatisering av de tidigare skjuvade sedimenten samt bildning av granitiska smältor (Nironen, 1997), som syns som pegmatiter på Utö (Talbot, 2008). Utö har drabbats av två faser av metamorfos, daterade till 1,87 i samband med öbågens kollision och 1,78 Ga i samband med extensionell kollaps (Nironen, 1997; Talbot, 2008). Geobarometri indikerar lågt tryck för metamorfosen på 0,5±0,2 GPa i sydöstra Sverige med maximalt tryck på 1 GPa i samband med transpressionella förhållanden (Nironen, 1997) Andalusiter som indikerar hög temperatur finns från båda metamorfa faserna på Utö (Talbot, 2008). Skarnbergarter (kalcium- silikater) bildade av en reaktion mellan karbonater och silikater finns det rikligt av på Utö. Bildningen av skarnbergarter i Bergslagen samt deras relaterade järn- och sulfidmalmer har förklarats (Allen et al., 1996; Ripa, 2012) genom både regional metamorfos, då primära sedimentära vulkaniska lager och karbonatlager haft utbyte mellan varandra, eller metasomatism genom inflöde av syntektoniska fluider i karbonatlager (Allen et al, 1996; Meinert, 1992). Skarnrelaterade malmdeponier som finns i Bergslagen har i flera fall tolkats blivit bildade av fluider bildade i samband med intrusioner av granitisk till granodioritisk sammansättning. Dessa representerar ofta ett sent stadium då tidigare kontaktmetamorfoserade skarnbergarter blir ersatta av utfällda malmmineral (Pirajno, 2009). Gruvverksamhet har bedrivits på ön enligt litteratur sedan 1600- talet men arkeologiska bevis från Gotland talar för att gruvbrytning pågick på Utö redan under 1100-1200- talet. Järnmalm av bandad typ (BIF) har varit av största intresse men det finns också sulfiddeponier och pegmatiter som fått ökad uppmärksamhet på senare tid p.g.a. deras intressanta inkompatibla sammansättning (Smeds och Cerny, 1989; Mansfeld, 2012). Metod Kartering och fältarbete Fältarbete och kartering utfördes på Utö under två veckor i början av april 2013. Berggrundshällar utmed kusten var välexponerade vilket förenklade observationer, identifikation och gjorde karteringen mer fullständig jämfört med hällar inåt land som oftast var djupt vittrade, täckta av vegetation och längre ifrån varandra. Detta gjorde att berggrundskontakter och möjliga större strukturer oftast var dolda. Hällstorleken varierade mellan ett par hundra meter och ner till 50 cm vid små berggrundsexponeringar. Kustområdet karterades först följt av kartering utmed 2

transekter i inlandet. Slutligen försökte ytor med glesa observationspunkter fyllas i. 143 observationspunkter/lokaler och hällar plottades i en GPS (Garmin GPSmap76CSx, koordinatsystem SWEREF 99TM) och beskrevs med hjälp av lupp och geologhammare (finsk modell). Kompass användes till mätning av strykning och stupning av geologiska strukturer. Extrapolering behövdes inte vid kusterna där täckningen var mer eller mindre komplett, men tillämpades i hög grad på inlandsytor där avståndet mellan hällarna ibland kunde vara stort och exponeringen dålig. Kartan ritades i ArcGIS version 10.1. De olika bergartsklasserna ritades in i vektorformat och extrapolering gjordes med hjälp av strukturmätningar från foliation (i bergarter innehållandes glimmermineral) och relikt lagring/bandning i karbonat/vulkanit- bergarterna. Kartdata hämtades från Lantmäteriets databas. Förberedelse av prover och provanalyser Flera stuffer togs varav 6 st utvaldes till tunnslip. Under ledning av Dan Zetterberg sågades stufferna till med diamantklinga och slipades grovt med kiselkarbid, kornstorlek 400, innan de skickades för färdigställning vid Vancouver Petrographics i Kanada. Tunnslipen var 48x26 mm stora, 30 μm tjocka, av polerad typ som även är lämpade för reflektionsmikroskopi och elektronmikrosond- analys (EMSA). 4 stycken prover sågades, slipades och krossades för XRF- analys på Stockholms universitet. Analyserna utfördes med en Olympus Delta, handhållen XRF. Mätningarna skulle ursprungligen göras på de krossade proverna men tester visade att magnesiuminnehållet inte registrerades vid sådan mätning. Därför genomfördes istället analyserna på stufferna. 10 stycken mätningar gjordes på varje stuff förutom för det sulfidmineraliserade malmstuffet som mättes 2 gånger. Datavärdena räknades sedan om till ett snittvärde samt standardavvikelse för varje prov, och de vanligaste mineralbyggande ämnena räknades om till viktprocent i oxidform och normaliserades. Övriga ämnen behölls i atomisk viktprocent för jämförelse. Tunnslipen beskrevs genom ett petrografiskt mikroskop av fabrikatet Leica, i planpolariserat, korspolariserat och reflekterat ljus. 3 tunnslip valdes ut för elektronmikrosond- analys på geocentrum vid Uppsala universitet, som utfördes under ledning av Jarek Majka. elektronmikrosonden som användes var en Jeol Hyperprobe ZXA- 8530F (Field Emission Electron Probe Microanalyzer). En elektronmikrosond är en maskin som kan mäta mineralers sammansättning på en yta av 1-5 μm. Den skjuter en koncentrerad stråle av elektroner på tunnslipets yta vilket gör att elektronerna i provets atomer exciteras och avger röntgenstrålning. Röntgenstrålningen fokuseras och förstärks av olika kristaller som är anpassade för de olika grundämnenas strålningsegenskaper. Strålningen mäts sedan i en spektrometer och eftersom olika grundämnen avger olika våglängder kan grundämnena i provet fastställas. Innan analysen genomförs måste tunnslipen förbehandlas med ett kolskikt. Detta görs för att provets yta ska bli laddat och leda bort elektronerna som kommit från strålen. Kolskiktet appliceras i en vakuumbehållare i evaporerat tillstånd och tjockleken kontrolleras genom att färgen på en behandlad mässingsplatta förändras i samband med appliceringen. Kalcit- dolomit geotermometri Kalcit och dolomit existerar som en fas över ca 900 C. Under denna temperatur sker en separering av dessa två fasta faser mot separata ändsammansättningar, där en lägre halt av magnesium ersätter kalcium vid lägre temperaturer. Genom att empiriskt ha fastställt detta utbyte kan man ner till ca 500 C, (sedan är solvusen inte lika känslig för temperaturförändring) till en noggrannhet av ±10 C, bestämma temperaturen i ett 3

system baserat på molfraktionen av magnesium i kalcit som är i jämvikt med dolomit (Anovitz och Essene, 1987). Molfraktionen (xmgco 3) av magnesium i kalcit räknades fram genom att dela substansmängden av magnesium med summan av substansmängden från magnesium och kalcium. Den sattes sedan in i ekvation 1, vilket gav temperatur i Kelvin som sedan räknades om till grader Celsius. T = 2360X "#$%& 0.01345 "#$ X "#$%& + 2620 X "#$%& "#$%& "#$ + 2608 X "#$ "#$ Ekvation 1. Anovitz och Essenes (1987) formel för geotermometri.. + 334 AX och THERMOCALC Dataprogrammen AX (Holland och Powell, 2000) och THERMOCALC (Powell et al., 1998) användes för att räkna ut tryck och temperatur för gråvackan/metapeliten samt bestämma X CO2 värde hos fluiden för skarnbergartens resulterande kalcit- dolomit- temperatur. För metapeliten kördes provets alla förekommande minerals kemiska sammansättning (från elektronmikrosond- analysen) med variation av muskovitsammansättning, samt med eller utan andalusit (se resultatdel för detaljer) i programmet AX för att få fram mineralernas ändsammansättningar samt termodynamiska aktivitetsvärden. Startvärden (som ändsammansättningar och aktivitetsvärden räknas ut för) som sattes in i AX var 0,3 GPa och 500 C vilka var liknande värden som man tidigare fått fram från Utö (Engström, 2011). Aktivitetsvärdena man får fram från AX representerar en termodynamisk motsvarighet av koncentration och står för ändsammansättningarnas komponenters potential att reagera. Aktivitetsvärdet ligger mellan noll och ett. Ändsammansättningar och aktivitetsvärden sattes sedan in i THERMOCALC version 3.33 för att få fram tryck och temperaturvärden. I THERMOCALC valdes genomsnittlig beräkning av tryck och temperatur för de givna mineralsammansättningarna. Det THERMOCALC då gör är att räkna ut den punkt för tryck och temperatur som bäst representerar jämvikt av alla möjliga mineralreaktioner. Resulterande tryck och temperaturvärden räknades sedan om från början i AX tills tryck och temperatur stabiliserats i THERMOCALCs framräknade värde. Beräkning i AX och THERMOCALC är upprepande processer där varje beräkning och omräkning måste göras separat. Beräkning av X CO2 gjordes genom att sätta in kemisk sammansättning i AX för alla observerade och analyserade mineral i prov FAS18-1. Insatt värde för temperatur i AX var ett snittvärde av kalcit- dolomit- temperaturerna och trycket var ifrån ett samtidigt pågående examensarbete på Utö av Josefin Linde där granat- biotit- geobarometri (Ferry och Spear, 1978) tillämpats. Resulterande värden sattes in i THERMOCALC där beräkning mellan ändsammansättningar och temperatur- X CO2 valdes. För temperatur och X CO2- beräkning i THERMOCALC angavs det tryck som tidigare använts i AX. Uträkningen resulterade i ett flertal möjliga reaktioner där den mest lämpliga för provets mineralogi valdes och X CO2- sammansättning hos fluiden kunde uppskattas genom korsningar av dess ekvationslinje och linjer för de tidigare uträknade kalcit- dolomit- temperaturerna (se resultatdel). 4

Resultat Nedan följer framställda kartor för bergarter (figur 2) och strukturmätningar (figur 3) vilka är följda av litologiska beskrivningar för enheterna i berggrundskartan. Observationspunkter samt rutade ytor i berggrundskartan representerar områden och hällar där berggrunden observerats och fastställts medan övriga ytor är extrapolerade. Strukturmätningar är utplacerade efter GPS- positioner för respektive observationspunkt/lokal. Stupning kunde ej mätas där etikett saknas vilket innebär att även strykning för motsvarande struktur borde betraktas med viss osäkerhet. Berggrundskarta 692600 692800 693000 693200 693400 6542200 6542400 6542600 6542800 6543000 S1 S2 S72 S71 S70 S69 S68 S67 S31 S32 S33 S30 S29 S34 S131 S134 S130 S35 S133 S114 S129 S28 S132 S38 S27 S36 S113 S73 S115 S37 S26 S25 S3 S116 S117 S74 S112 S111 S118 S119 S75 S99 S77 S76 S120 S121 S122 S98 S78 S110 S24 S109 S108 S97 S139 S23 S96 S123 S124 S95 S138 S137 S94 S125 S136 S107 S22 S126 S93 S79 S106 S92 S105 S127 S128 S80 S82 S104 S103 S91 S81 S21 S90 S102 S20 S83 S19 S101 S89 S84 S85 S88 S100 S18 S86 S16 S17 S66 S87 S15 S135 S14 S65 S140 S13 S57 S56 S64 S58 S55 S141 S12 6542200 6542400 6542600 6542800 6543000 6542000 S39 S40 S41 S42 S142 S143 S54 S53 S52 S51 S59 S60 S61 S62 S63 S11 S10 S9 6542000 6541800 S43 S44 S50 S49 S6 S8 6541800 S45 S46 S48 S4 S5 6541600 S47 S7 6541600 692600 692800 693000 693200 693400 0 100 200 400 600 800 1 000 Meter Karbonater, skarn och vulkanit/pegmatit Vulkanit Sulfidmineralisering Gråvacka Gråvacka, andalusitbärande Ryolitisk-andesitisk kvartsporfyr Ungefärlig kontakt Kontakt Observationspunkt Exponerad häll Väg Koordinatsystem: SWEREF 99TM Figur 2. Berggrundskarta med utsatta observationspunkter, hällar samt kontakter. 5

Strukturkarta 6542700 6543000 6541800 6542100 6542400 82 Ü 78 73 80 692600 692800 693000 46 87 76 73 82 76 61 75 83 82 90 Ü 61 81 63 72 82 70 76 68 84 62 70 75 90 Ü 64 Ü 62 80 85 72 693200 60 83 78 73 90 80 90 72 82 60 82 60 75 76 ÜÜ 78 64 74 88 693400 Ü 78 70 57 Ü Ü Ü 60 65 84 82 73 67 6541500 6542700 6543000 6541800 6542100 6542400 6541500 692600 692800 693000 Figur 3. Strukturmätningar från studieområdet på Utö. 693200 693400 0 100 200 400 600 800 1 000 Meter Foliation/bandning med stupning i grader Ü Lineationer med stupning i grader Litologisk beskrivning Sex dominerande bergarter observerades: Karbonater, skarn och felsiska/intermediära vulkaniter/pegmatiter Massiv finkristallin malmmineralbärande bergart Primär felsisk/intermediär vulkanit Gråvacka Gråvacka (Andalusitbärande) Metaryolit/metaandesit (kvartsporfyrisk) Väg Koordinatsystem: SWEREF 99TM 6

Eftersom samtliga bergarter på Utö är metamorfa används i fortsättningen inte meta- prefixet i beskrivningarna. Karbonater, skarn och felsiska vulkaniter/pegmatiter Den mest dominanta och representativa bergarten för området var en trekomponentsammansättning av karbonater (kalcit, dolomit- marmor), skarnbergarter (kalk- silikater) och felsiska/intermediära vulkaniter alternativt granitiska pegmatiter. Dem olika bergarterna var lagrade med varandra där den felsiska vulkaniten (i den södra delen av området) och den granitiska pegmatiteten (i den norra delen av området) bildade boudinage och utsträckta ibland veckade strukturer i en dominant grundmassa av karbonatrik sammansättning (se figur 4). De silikatrika vulkanit- och pegmatitsegmenten hade reaktionskanter av grön skarnsammansättning (kalk- silikater). Vulkanitboudinage påträffas genom hela karbonat, skarn och vulkanit/pegmatit- området medan pegmatitboudinagen påträffas fr.o.m. den nordöstra udden och vidare i områdets nordvästra del. Den karbonatrika bergarten kunde urskiljas på att ha pocketvittrad yta och brungul färg. Vid vissa lokaler t.ex. vid lokal S11 observerades motsvarande bergart med ca 1 cm stora aktinolit- tremolitkristaller på dess yta. Vulkanitsegmenten varierade i storlek mellan 3-4 meter till <10 cm. De mindre segmenten visade lägre grad av bevaring och hade mer utav en omvandlad skarnsammansättning. Detta observeras speciellt där vulkanit- och pegmatitsegmenten smalnade av. Vulkaniten var ljusgrå, finkristallin och hade vass, flintig brottsyta. Strykning var generellt mot sydväst med brant stupning sällan under 70. Strykningsvariation och vågade veckade strukturer hos dessa kompetenta segment skulle kunna förklaras av två tidigare Figur 4. Bild från lokal S135 där vulkanitsegment (till höger) syns i en pocketvittrad karbonatbergart. Skarnomvandling i vulkanitsegmentens kanter samt ett mineraliserat boudinage med rostig yta till vänster. Den massiva sulfidmineralisering som analyserats finns ~2 m till vänster ur bild. Kompassen/klinometern i bilden är ~20 cm lång. deformationshändelser i form av subduktion och senare kollision (Talbot, 2008). Enstaka påträffande av porfyrisk vulkanit gjordes vid lokal S18. Dessa porfyrsegment var när belägna till ett sulfidmineraliserat massivt malmlager och vittringsytan var märkbart lenare och mer rostig än övriga vulkanitsegment. De pegmatiter som hittades i skarnbergarten f.r.o.m. lokal S31 och vidare i områdets nordvästra del tolkades att vara av felsisk till intermediär sammansättning och bestod framförallt av stora ca 1-2 cm kristaller av grå plagioklas och kvarts. Vid lokal S31 påträffades också inslag av rosa kalifältspatkristaller i enstaka segment. Dessa var veckade tillsammans med övriga skarn och pegmatitlager. 7

Förutom dessa bergarter fanns det också skarn- och karbonatbergarter innehållandes svarta avlånga mineral som potentiellt hade kunnat vara diopsid. Dessa hittades både i skarnbergarter och i en marmorliknande bergart vid lokal S27. Skarnbergarter bärandes dessa svarta mineral innehöll ibland också fibrösa mineral med radierande textur. Gröna glimmermineral påträffades i de ljusa kalcitrika bergarterna på vissa lokaler, oftast i samband med en nära belägen mineraliserad bergart. Finkristallin malmmineralbärande bergart Malmmineralbärande bergarter hittades i stor utsträckning inom området. Allra mest uppenbart var detta i områdets nordöstra del där nästan inga influenser av karbonatbergarter observerades inom malmbergarten. På andra lokaler kunde malmmineralbärande lager, ca 2 cm tjocka påträffas tillsammans med lager av skarn- karbonat- sammansättning. Malmbergarten var finkristallin/afanitisk och mörkgrå till färgen. Mängden av malmmineral varierade från att kunna täcka 50% av vissa snittytor till att endast förekomma som enstaka kristaller. Pyrit och potentiellt kopparkis observerades, samt malmmineral med metallisk lyster och silverfärg. Kristallytorna hos malmmineralen var ofta regnbågsskimrande. Malmbergarten kunde kännas igen genom att ha en rostig vittrad yta med rödbrun färg. I vissa fall påträffades också gröna vittrade ytor samt vita utfällningar. Ute vid udden på områdets nordöstra sida syntes ca 1 cm stora rostiga fläckar på ytan. Dessa tolkades som aggregat av malmmineral som uppenbarade sig i stråk vinkelrätt ut mot hällens yta. De flesta av veckningarna som observerades var i malmmineralbärande lager och varierade från isoklin till öppen typ. En kontakt mellan malmbergarten och skarn- karbonatbergarten kunde observeras vid lokal S18 (figur 5). Den typiskt bandade skarn- karbonat- texturen övergick till massiv och finkristallin över ca 1 meter. Pyrit påträffades i avtagande mängd in i skarn- karbonatbergarten. I övergången fanns ett ca 3-4 cm stor kluster av glimmermineral i kanten av ett vulkanitsegment. Felsiska/intermediära vulkaniter med primära texturer På tre platser påträffades liknande typ av vulkaniter som tidigare beskrivits i samband med karbonater. Dessa stråk som ritats ut på kartan fanns i sådan mängd i primärt tillstånd att de klassificerades separat. Utmed kusten på lokal S10 och S14 observerades sub- angulära till angulära breccia/konglomerat- fragment i en finkristallin/finkornig grundmassa och tolkades till att kunna vara det som Talbot (2008) beskriver som polymict breccia. Fragmenten hade utdraget utseende i liknande riktning. Enstaka av fragmenten hade mjölig och porös yttextur. Vid lokal S10 var också vissa fragment ersatta med en zonering av kvarts på kanterna, gröna amfiboler innanför och platta, honungsfärgade, lättskrapade mineral i fragmentets center. På övriga lokaler har vulkaniten varit av, ljusgrå, finkristallin typ med vassa brottytor som t.ex. vid lokal S58 utgjorde en avlång topografisk höjd. Gråvacka Gråvacka påträffades i områdets södra del. Den bestod av massiva lager, ca 20-30 cm tjocka av kvartsrik finkornig sand samt mer folierade mörka lager som innehöll muskovit. Muskovit kunde i vissa fall påträffas i låg halt i de massiva sandlagren. I gråvackan fanns det på flera ställen vita kvartsvener som hade varierande kristallstorlek men tolkades generellt som grovkristallina. Dessa var ofta veckade. 8

Ett litet segment av gråvacka hittades också i studieområdets nordvästra del där sammansättningen var kvartsrik finsand och glimmer. Andalusitbärande gråvacka Inuti enheten med gråvacka påträffades ett segment som tolkades som andalusitbärande. Vid lokal S6 fanns andalusiterna i utkanten av elliptiska kluster av vad som verkade vara finkornig sand. Ellipserna var mellan 10-15 cm långa, ca 5 cm breda och utspridda med ca 50 cm mellanrum, och hade liknande strykning. Det fanns ingen tydlig foliation och materialet mellan ellipserna tolkades som finkornigt bestående av möjligtvis silt och fin sand. Figur 5. Bild av kontakten mellan skarn- karbonatbergarten (till höger) och den mineraliserade malmbergarten (till vänster). Mot lokal S6 utvecklade bergarten mer foliation i form av glimmer, och texturen blev av migmatitisk typ med vågiga band av ljusare (vit) och mörkare (grå) färg som också innehöll porfyroblaster av potentiell andalustit. I enheten utan andalusit som var glimmerrik med tydlig foliation, observerades svarta mineral som tolkades som turmalin. Metaryolit/metaandesit Mellan gråvackan och skarnbergarterna påträffades det intrusiva/extrusiva flöde som beskrevs av Talbot (2008). Bergarten består av finkristallin vit kvarts, stråk av biotit och några millimeter stora porfyroklaster av grå rökig kvarts. Biotitstråken följer samma riktning som omgivande foliation/bandning och övergången till gränsande bergarter är gradvis över ett tiotal meter. Denna bergart skulle kunna enligt Talbot (2008) kunna vara kopplad till den polymicta breccian vid lokal S10 som i så fall skulle utgjort överdelen av det vulkaniska flödet. Denna enhet skulle kunna vara relaterad till den tidigare beskrivna vulkaniten men skiljer sig genom att vara kvartsporfyrisk och ha en utvecklad foliation av biotit. Utvalda prover för tunnslip och XRF Lokal S18 och S135 låg nära varandra och dominerades av karbonater, skarn, boudinagiserade vulkanitsegment samt enstaka boudinage med malmmineral (se figur 4). Dessa var i kontakt med en sulfidmineraliserad enhet (se figur 5). För lokal S18 gjordes tunnslip för att kunna observera övergången från karbonat till skarn och från skarn till vulkanit. Målet med detta var att försöka tolka bildningen av skarnet som generellt fanns i zoneringar mellan karbonaten och vulkaniten. Från lokal S135 gjordes tunnslip på det malmmineralbärande boudinaget samt den massiva sulfidmineraliseringen för att försöka tolka deras koppling till skarnet och mineralogi. Från lokal S6 gjordes tunnslip för att kunna bekräfta möjlig förekomst av andalusit. 9

XRF- analyser valdes att göras på prover från lokal S135. Utvalda prover var karbonatbergarten, skarnbergarten, vulkaniten, ett malmmineralbärande boudinage samt ett prov taget ca 2 meter in i det massiva sulfidmineraliserade lagret (se figur 5). Dessa prover valdes för att undersöka kemiskt utbyten mellan bergarterna och om skarnet är bildat genom ett utbyte mellan karbonaten och vulkaniten. I tabell 1 beskrivs utvalda provers, egenskaper, syfte samt provtagningsplatsernas koordinater. Se berggrundskarta för översikt av respektive provtagningsplats (figur 2). Tunnslip Beteckning Lokal Koordinater Bergart Syfte 1 FAS6 S6 N6541758 E693208 Andalusitbärande gråvacka m. migmatitisk textur. Bekräfta förekomst av potentiell andalusitförekomst för uppskattning av temperaturförhållande. 2 FAS18-1 S18 N6542290 E693420 Marmor (dolomit+kalcit)- Skarn+Glimmerkluster (ca 2 meter från massivt mineraliserat malmlager). Observera övergång och mineralreaktioner mellan marmorbergart och skarn samt identifiera glimmerklustrets mineral. 3 FAS18-2 S18 N6542290 E693420 4 FAS27 S27 N6542740 E693235 5 FAS135-1 S135 N6542282 E693386 6 FAS135-2 S135 N6542282 E693386 XRF 1 X135A S135 N6542282 E693386 2 X135B S135 N6542282 E693386 3 X135C S135 N6542282 E693386 4 X135D S135 N6542282 E693386 5 X135E S135 N6542282 E693386 EMSA 1 FAS6 S6 N6541758 E693208 Skarn- Vulkanit (ca 2 meter från massivt malmlager) Marmor med avlånga svarta mineral. Prov hittat i en veckaxel, veckad tillsammans med mineraliserad malmbergart. Malmmineralbärande boudinage i marmor- skarn- vulkanitbergart påträffat ca 1.5 m från massivt mineraliserat lager. Massiv malmbergart ca 2 m från marmor-, skarn-, vulkanitbergart. Marmor Skarn Vulkanit Malmmineralbärande boudinage i marmor- skarn- vulkanitbergart. Massiv sulfidmineralisering Metapelit/gråvacka Observera övergången och mineralreaktioner mellan skarn och vulkanit. Identifiera bergart i sin helhet med fokus på de svarta okända mineralen. Undersöka mineraliseringens mineralreaktioner med marmor- skarn- vulkanit för potentiell koppling mellan mineralisering och skarnbildning. Identifiera malmmineral för möjlig koppling till skarnbildning/typ. Undersöka kemisk sammansättning. Undersöka kemisk sammansättning för att se om marmorn och vulkaniten reagerat för att bilda skarnet. Undersöka kemisk sammansättning. Undersöka kemisk sammansättning och mineraliseringens koppling till marmor- skarn- vulkanitbergarterna. Undersöka kemisk sammansättning. Analysera samtliga förekommande mineral för geotermobarometri. 2 FAS18-1 S18 N6542290 E693420 3 FAS135-2 S135 N6542282 E693386 Karbonat- skarn Massiv sulfidmineralisering Tabell 1. Beskrivning av prover för tunnslip, XRF- analys och EMSA- analys. Analysera kalcit och dolomit för geotermometri samt amfibol och övriga mineral för X CO2- bestämning. Analysera och Identifiera malmmineral, potentiella granater samt övriga mineral. 10

Tunnslipsbeskrivning FAS6 Provet bestod främst av biotit, klorit, kvarts samt relikta mineral som blivit nedbrutna till finkristallin muskovit/serecit. Kvartsen och biotiten var separerade och låg koncentrerade i avlånga band. Mellan dessa fanns de nedbrutna mineralen som skulle kunna ha varit andalusit. En svag relikt spaltning gick att urskilja i vissa omvandlingar. I vissa biotitkristaller fanns ersättande fibrösa nålar som tolkades som sillimanit. Bland biotiten och kloriten fanns också euhedrala muskoviter med perfekt spaltning. Enstaka rutilkristaller finns spridda i provet men är mest koncentrerade bland biotiten och kloriten. Mineralogi Muskovit/serecitomvandling Biotit/Klorit/Muskovit Kvarts Opaka Modal procent 60 20 20 <1 FAS18-1 Provet bestod av två distinkta delar. En del som dominerande bestod av karbonater (kalcit/dolomit) samt en andra del som framförallt bestod av flogopit. Amfibol med blå pleochroism påträffades i den karbonatrika delen. Den var väldigt nerbruten och verkar reagera med karbonaten, flogopiten och möjligtvis talk. Flogopiten är i gränsen till karbonat- delen mer finkristallin och är opak i dess perfekta spaltning. Andelen opaka mineral är låg. Karbonater med reaktionstexturer finns i flogopitdelen och i karbonatdelen, vilket kan innebära exsolution av dolomit i kalcit (se figur 6). Mineralogi Flogopit Karbonater Tremolit Opaka Modal procent 40 40 20 <1 FAS18-2 Provet visade kontakten mellan vulkaniten och karbonaten. Vulkaniten syntes i provet som homogen, finkristallin till afanitisk kvarts, och möjligtvis karbonat (samma som i FAS135-2). I andra delen av provet fanns större kristaller av kvarts och tremolit och mellan dessa fanns en mellanmassa av finkristallin karbonat. Flogopit med opak spaltning samt enstaka pyritkristaller fanns också. En granat av liknande typ som i FAS135-2 fanns tillsammans med amfiboler i den karbonatrika delen i närhet till vulkaniten. Karbonatkristallerna ser instabila ut och har rikligt med kvartsinklusioner. Dessa verkar reagera med amfibolerna samt möjligtvis med enstaka kristaller av flogopit. Mineralogi Karbonater Tremolit+ flogopit Kvarts (vulkanit) Kvarts (stora kristaller) Finkristallin kalcit Opaka Modal procent 30 30 20 10 10 1 FAS27 Mineral som hittades var kalcit/dolomit, tremolit, samt opaka mineral av arsenikkis och blyglans. Amfibolerna varierade från euhedrala med 120/60 graders spaltning till att vara anhedrala. De hade nerbruten, instabil textur och höll på att bli ersatta av framförallt opaka mineral. De hade också rikligt med inklusioner av karbonater. 11

Karbonatkristallerna (kalcit/dolomit) såg stabila ut, varierade mycket i storlek och hade välutvecklade lameller som bildar 120/60- gradersvinklar. Mineralogi Karbonater Tremolit Opaka Modal procent 49,5 49,5 1 FAS135-1 Det malmmineralbärande boudinaget var dominerande finkristallint/afanitiskt bestående av vad som verkar vara en blandning av främst kvarts och opaka mineral. Genom detta skär vener av mineraliserad typ som har brunröd färg. Dessa ser i stuffet ut att vara djupt vittrade vilket gör ursprungssammansättni gen oklar. Vinkelrätt till dessa vener fanns vener med amfiboler och kvarts. I venen närmast mineraliseringen, fanns amfiboler med högt brytningsindex som är Figur 6. Prov FAS18-1. Reaktionstextur i utsläckt kalcitkristall (Kal/Dol) samt omgvivande färgrik flogopit (Flo). Cirkeln visar var dolomitexsolution hittades i kalcit vid elektronmikrosond- analysen. Krysset visar var elektronmikrosond- analys gjordes på flogopit. färglösa och gröna i PPL. Bredvid dessa fanns amfiboler som är gula i PPL och har lägre brytningsindex, och utanför dessa fanns det stora kvartskristaller. Förövrigt fanns det små kvartsvener och mindre kluster porfyroblastiska amfiboler, kvartskristaller samt opaka mineral spridda i provet. Mineralogi Kvarts Amfibol Opaka Modal procent 70 15 15 FAS135-2 Rikligt med opaka mineral ligger i parallella band genom provet. Dessa var framförallt pyrit/arsenikkis men också zinkblände och blyglans. Tremolit fanns också av större variant medan övriga delar av provet är finkristallint på gränsen till afanitiskt och består av kvarts samt mineral med högt brytningsindex som potentiellt skulle kunna vara kalcit/dolomit. Enstaka större kristaller av karbonater. Granater påträffas på flera ställen i provet, kantade av opaka mineral och amfiboler. Precis som i FAS135-1 finns det porfyroblaster i den finkristallina mellanmassan av opaka mineral och amfiboler. Mineralogi Kvarts Amfibol Opaka Granat Modal procent 43 30 25 2 12

XRF Nedan presenteras data från genomförd analys med handhållen XRF. XRF:en kunde inte mäta halten av grundämnen lättare än magnesium vilket innebär att potentiellt natriuminnehåll saknas bland presenterade oxidvärden och övriga oxidvärden är något högre än vad de möjligtvis borde vara. Mest tydliga trender som går att urskilja från oxidsammansättningen (figur 7) är att kiselsammansättningen ökar från marmorn med 13 % till vulkaniten som har 57,5%. Däremellan ligger skarnbergarten på relativt höga 55 %. Den massiva sulfidmineraliseringen har högre halt av kisel än det malmmineralbärande boudinaget. Omvänd trend går att se på magnesium- och kalciumvärdena som är högst i marmorn, lägre i skarnbergarten och lägst i vulkaniten. De malmbergarterna har mellanhöga värden. Aluminiuminnehållet är högst i vulkaniten och i malmmineralbergarterna, och går sedan ner i halt för skarnet och marmorn. 60,00% 50,00% 40,00% Normaliserad oxid- wt% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO TiO2 Cr2O3 MnO FeO P2O5 Marmor Skarn Vulkanit Malmmineralbärande boudinage Sulqidmineralisering Figur 7. Provresultat från XRF- analysen. De huvudsakligt mineralbyggande ämnena i oxidform. 13

Halten av kalium är låg i marmorn och i skarnet (båda under 3 %) men är betydligt högre i vulkaniten med dryga 21 %. Intermediära halter syns i de mineraliserade bergarterna, runt 10 %. Järnhalten är liknande för marmorn och skarnet, men väldigt låg för vulkaniten (nästan 0 %). Högst halt syns i mineraliseringarna med 24 % respektive 9 %. Övriga halter var generellt mycket låga, däribland titan, mangan, fosfor och kromium. Fosfor fanns i princip endast i det malmmineralbärande boudinaget, kromium saknades i samtliga bergarter, titan fanns det låg halt av i alla fyra bergarter men inte högre än 0,43 %. Manganhalten var högst i marmorn och den massiva mineraliseringen, men nära 0 % för övriga tre bergarter. För ämnena i atomisk viktprocent (figur 8) visade silver, kadmium, tenn och antimon en liknande trend med generellt jämn halt mellan marmor, skarn, vulkanit och malmmineralbärande boudinage men låg halt i den massiva sulfidmineraliseringen. Zink finns det relativt hög halt av i mineraliseringen och låg halt i skarnet. Blyhalten är också högst i mineraliseringen med dubbelt så hög halt jämfört med de övriga bergarterna. Vanadium finns det mest av i skarnet med avtagande mängd i boudinaget och skarnet. Koppar, nickel, arsenik, och vismut påträffades också. Atomisk wt% 0,14% 0,12% 0,10% 0,08% 0,06% 0,04% 0,02% 0,00% V Ni Cu Zn As Zr Ag Cd Sn Sb Pb Bi Marmor Skarn Vulkanit Malmmineralbärande boudinage Sulqidmineralisering Figur 8. Atomiska viktprocenthalter för ej huvudsakligt mineralbyggande ämnen. Svavelhalten (figur 9) var betydligt högre i det mineraliserade boudinaget än i övriga uppmätta prover. Den massiva mineraliseringen innehöll låg halt medan marmorn, skarnet och vulkaniten hade värden nära noll. Elektronmikrosond- analys (EMSA) Vid elektronmikrosond- analysen gjordes mätningar på 34 stycken punkter i 3 prover, som tolkades mineralogiskt utefter kemisk sammansättning. 3 av dessa punkter var dåliga mätningar som inte kunde tolkas. Opaka mineral gav generellt dålig totalprocent men kunde fastställas genom EMSA- maskinens snabbanalysfunktion. Se tabell 1 för provbeskrivning samt syfte i EMSA- analysen, Se appendix för mätvärden och mineralogisk tolkning. 14

FAS6 Samtliga observerade mineral i provet analyserades för att senare kunna göra tryck- och temperaturberäkning i THERMOCALC. Analysen visade att de relikta formerna av potentiell andalusit hade snarlik sammansättning som den euhedrala muskovit som fanns i provet. De fibrösa nålarna som fanns i biotiten visade sig vara av klorit- sammansättning, vilket innebär att det inte fanns någon sillimanit. Opaka mineral visade sig vara rutil. Atomisk wt% 3,00% 2,50% 2,00% 1,50% 1,00% 0,50% 0,00% S FAS18-1 I skarnprovet visade sig de tolkade Figur 9. Svavelhalten från XRF- analysen. flogopitkristallerna ha flogopitsammansättning. I områden av provet som hade karbonater med reaktionstexturer fanns små ytor av dolomitexsolution i kalcitkristaller. Mätvärden av kalciten kunde senare användas till kalcit- dolomit- geotermometrin. Amfibol med blå pleochrosim hade tremolitisk sammansättning. Vid detta område i provet hittades ytterligare flogopit, karbonat, samt väldigt små ytor av talksammansättning som fanns i kontaktgränsen mellan tremoliten och kalciten (figur 10). FAS135-2 De tolkade granaterna hade granatsammansättning och dominerades av värden höga i mangan, aluminium och kalcium. Detta gör granaterna till en blandning av ändsammansättningarna spessartin- almandin, grossular, och andradit (figur 14). Mineralen runt granaterna var framförallt amfiboler samt opaka mineral av blyglans, pyrit och zinkblände. Blyglansen fanns oftast närmast till granaterna samt i dess sprickor (figur 11). I vissa fall var zonering av blyglans, pyrit och zinkblände tydlig med blyglansen i kontakt med granaten, följt av pyriten och zinkbländen. I ett fall fanns det i samband med opak zonering även en yttre kompositionsskillnad hos granaten (figur 12). De få karbonatkristaller som fanns var kalcit. Tryck, temperatur och X CO2 - förhållanden Marmor Skarn Vulkanit Malmmineralbärande boudinage Sulqidmineralisering Tryck- Temperatur Gråvacka/Metapelit Tryck och temperaturvärden framräknade i THERMOCALC (tabell 2) utifrån kemisk mineralsammansättning. Alla uträkningarna gjordes med samma sammansättning för biotit, klorit, samt kvarts och H 2O som tillagda faser. Mu1 är kemisk sammansättning från en euhedral muskovitkristall medan Mu2 är kemisk sammansättning från den frinkristallina muskoviten/sereciten. Två av uträkningarna gjordes med andalusit tillagt genom antagandet att de relikta mineralen som blir ersatta var andalusit och representerade högsta grad av metamorfos. Två uträkningar gjordes även då det tagna trycket på 0,42 GPa (från Josefin Linde) var fixerat. 15

Mineralogi Tryck (GPa) sd Temp. ( C) sd Mu1+Bt+Chl+Qtz+H20 0,91 0,82 644 139 Mu2+Bt+Chl+Qtz+H20 1,2 1,38 702 214 Mu1+Bt+Chl+Qtz+H20+And 0,67 0,56 595 80 Mu2+Bt+Chl+Qtz+H20+And 1,72 0,43 727 45 Mu1+Bt+Chl+Qtz+H20 0,42 (fixerat) 0,26 563 30 Mu2+Bt+Chl+Qtz+H20 0,42 (fixerat) 0,26 525 43 Tabell 2. Mineralogi för respektive uträkning i THERMOCALC samt resulterande/fixerat tryck och temperaturer. Tryck- temperatur- värden från beräkningen innehållandes Mu2 samt andalusit hade minst avvikelsevärden men hade högst tryck och temperatur. Lägst temperatur och tryck hade beräkningen med Mu1 och andalusit som hamnade närmare referensramarna för tidigare Utö- resultat. Standardavvikelsen för tryck, var för denna uträkning väldigt hög medan temperaturens värde var acceptabel. Uträkningarna där trycket fixerades för uträkningen i Figur 10. Elektronmikrosond- analysområde i prov FAS18-1 där talk hittades mellan karbonat (Kal/Dol) och tremolit (Tr). Flogopit (Flo) syns i nedre vänstra hörnet. THERMOCALC gav temperaturer för Mu1 och Mu2 på 563±30 C respektive 525±43 C. Andalusit användes inte för det fixerade trycket eftersom det låg över andalusits stabilitetsområde. Kalcit- dolomit geotermometri Temperaturvärden (tabell 3) framräknade med Anovitz och Essenes formel (se metoddel). Kalcit 1 fanns tillsammans med exsolutionsfläckar av dolomit i prov FAS18-1 inuti klustret av flogopit. Kalcit 2 fanns i provets karbonatrika del. Båda mätpunkterna hade reaktionstexturer tidigare observerade i mikroskop. Prov xmgco 3 T ( C) Kalcit 1 0,0244 412 Kalcit 2 0,0195 379 Tabell 3. Molfraktion (xmgco 3) och resulterande temperaturer från geotermometrin. 16

Figur 11. Bild från EMSA- analys (elektron- backscatter). Granat (1) i prov FAS135-2 med omgivande mineral och blyglans i sprickor. Se appendix för granatens sammansättning. Figur 12. Prov FAS135-2. Bild från EMSA- analysen (elektron- backscatter). Granat (2) med kompositionsskillnad (3) i dess kant samt zonering av malmmineral. Se appendix för granatsammansättningar. X CO2 - fluidsammansättning Kemisk sammansättning för kalcit, dolomit, talk, flogopit och tremolit tillsammans med ett tryckvärde på 0,42 (±0,26) GPa (från Josefin Lindes projekt), användes för uträkning av X CO2 i THERMOCALC. Detta resulterade i 20 stycken möjliga reaktioner (se appendix). Av dessa fanns det en som innehöll alla observerade faser förutom flogopit. Flogopit fanns i andra reaktioner men var då tillsammans med ej observerade faser. Detta gjorde reaktionen innehållande kalcit och talk som reagerar till dolomit, tremolit, CO 2 och H 20, mest rimlig. Texturer av en sådan reaktion av retrograd typ verkar också finnas i provet (figur 10) där talk finns i kontakten mellan amfibol och karbonat (observerat i EMSA- analysen). En logaritmisk trendlinje med tillhörande ekvation (ekvation 2) för reaktionen togs fram i excel. Genom att sätta in framräknade temperaturer från kalcit- dolomit- termometrin som y- värde och lösa ut x fick man ut X CO2 sammansättning för respektive temperatur (figur 13). Figur 13. Kurva för mest rimliga reaktion i prov FAS18-1 samt utsatta temperaturer och tillhörande X CO2- värden från kalcit- dolomit- termometrin. 17

y = 28,682ln(x) + 538,57 x = e "#," ","# Ekvation 2. Ekvation för reaktionskurvan i figur 13 samt samma ekvation där x lösts ut. Diskussion Tryck- temperatur- X CO2 För tryck- temperatur- beräkning användes de två olika muskoviterna p.g.a. deras skillnad i sammansättning. Mellan dessa sågs störst skillnad i resultaten när andalusiten lades till, däremot var standardavikelserna betydligt högre när andalusit inte hade lagts till vilket stämmer överens med att närvaron av andaulsit borde innebära ett mer avgränsat stabilitetsområde. De framräknade tryckvärdena var dock alldeles för höga i avseende på både tidigare resultat (runt 0,3 GPa) och med tanke på att andalusits stabilitetsfält endast sträcker sig upp till ungefär 0,4 GPa (Nesse, 2009). Temperaturerna passar bättre i samtliga uträkningar med antagandet att andalusit representerat högsta grad av metamorfos, men tolkas fortfarande som osäkra p.g.a. av deras tillhörande tryckvärde. Anledningen för detta bristfälliga resultat beror troligtvis på ett för lågt antal av mineral samt att muskovitens, biotitens och kloritens kemiska sammansättning inte representerade motsvarande värden för om andalusit varit stabilt. Eftersom THERMOCALC antar jämvikt mellan mineralen kan detta vara en anledning till de höga orimliga tryckvärdena (Winter, 2010). Temperaturer som räknades fram utifrån ett fixerat tryck på 0,42 GPa hade betydligt lägre felmarginal, vilket skulle kunna innebära att mineralernas kemi representerar ett lågt tryck samt att granat- biotit- geobarometri krävdes för att få fram ett rimligt tryck. Temperaturerna från kalcit- dolomit- termometrin ansågs säkrare än temperaturen från metapeliten. Detta p.g.a. att mätpunkterna hade tydliga reaktionstexturer samt att mineralens kemiska sammansättning bekräftade att det fanns kalcit och dolomit som kunde ha utbyte av magnesium mellan varandra. Denna metod för temperaturberäkning har färre variabler än den föregående vilket minskar felmarginalen. Eftersom säkerheten för solvusen mellan kalcit och dolomit är störst mellan ca 500 C och 900 C där formeln har en felmarginal på ca ±10 C får man i detta fall räkna med en något större avvikelse. Om granat funnits tillsammans med biotit i metapeliten hade tryck och temperatur troligtvis kunnat fastställas med högre noggrannhet (Ferry och Spear, 1978). Eftersom ett rimligt tryckvärde behövdes för att räkna ut X CO2 användes även här trycket från Josefin Lindes pågående projekt där granat- biotit- geotermobarometern kunnat tillämpas. Detta värde på 0,42 GPa kan anses rimligt eftersom studieområdena angränsade till varandra och borde upplevt liknande metamorfa förhållanden. Felmarginalen var dock ganska hög även för detta (±0,26 GPa). Starttemperatur som användes i AX för X CO2- beräkning var ett snittvärde (396 C) av de två temperaturer som framräknats från kalcit- dolomit- termometern. Detta ansågs mest lämpligt eftersom dessa temperaturer senare skulle användas för att fastställa X CO2- koncentrationen. 18

Fluidens X CO2- komposition baserad på kalcit- dolomit- termometrin var låg för båda temperaturerna vilket innebär att fluiden i systemet dominerades av en H 20- fas, om man antar att CO 2 och H 2O var de dominerande faserna i systemet. Detta stämmer överens med att talk endast är stabilt om X CO2- halten är låg då den kräver hydrös buffring för att bildas (Winter, 2010). Närvaron av talk bekräftar också att kalcit- dolomit- temperaturerna är rimliga. Petrologisk tolkning Studieområdets innehöll främst metamorfa karbonat-, skarn- och vulkanitbergarter, samt en bergart av massiv sulfidmineraliserad typ som anades ha en koppling till skarnbildningen. Skarnet fanns generellt i liten skala i kontakten mellan vulkanit- och pegmatitsegment och karbonaterna. Detta skulle kunna innebära att det rör sig om ett metamorft bimetasomatiskt reaktionsskarn (Winter, 2010; Meinert, 1992) där vulkaniten som enligt XRF- analysen hade högt kiselinnehåll och lågt kalciuminnehåll kan ha haft utbyte med karbonaten som hade motsatta trender. Skarnet kan också ha bildats genom hydrotermalt flöde i kontakterna mellan de olika lagren vilket skulle kunnat ske i samband med att fluider bildat den massiva sulfidmineraliseringen (Ripa, 2012; Allen et al., 1996). Eftersom skarnet generellt är koncentrerat runt de mer kiselrika segmenten talar det för att det rör som ett reaktionsskarn på mindre skala där det höga kiselinnehållet talar för att protoliten snarare är en kiselrik bergart än en karbonatbergart. Dock finns möjligheten att hydrotermala flöden flödat utmed lagergränserna innan deformationen och att det då bildade skarnet sedan veckats tillsammans med karbonat och vulkanitlagren. Skarnet visade sig innehålla tremolitisk amfibol som vid nästan samtliga observerade fall fanns i kontakt med karbonater (kalcit och dolomit) Genom EMSA- analys fastställdes också närvaron av talk som såg ut att vara resultatet av en reaktion mellan amfibol och karbonat. Flogopit hittades i ett kluster i närhet till en kontakt mellan skarnbergarten (karbonat, skarn och vulkanit) och ett lager av massiv sulfidmineralisering. Liknande faktorer har påträffats i andra delar av Bergslagen där sulfidbergarter innehållande zink och bly är associerade med magnesiumrika skarnfaser av tremolit, dolomit samt förekomst av flogopit i sulfidmineraliseringens kontaktzon (Allen et al., 1996). Närvaron av talk bekräftar också tillgången till magnesium som rimligtvis har ett sedimentärt ursprung från den magnesiumrika marmorns dolomitfas. Den höga kaliumhalten i vulkaniten har observerats i liknande vulkaniska sekvenser i Bergslagen. Höga halter av kalium men även natrium har då tolkats som en primär sammansättning men har senare kopplats till förflyttning av ämnen i samband med hydrotermala malmbildningsprocesser. Koppling mellan höga halter av kalium och höga stratigrafiska lager har därför kunnat göras. Bergslagens övre stratigrafi karaktäriseras förövrigt av mangan- och järnrika malmbergarter samt zink- och blysulfider (Allen et al., 1996). Den massiva sulfidmineraliserade bergarten visade sig bestå av finkristallin kvarts, tremolit, granat och relativt hög halt (~25%) av zinkblände (ZnS), blyglans (PbS) och pyrit/arsenikkis (FeS 2/FeAsS). Skarnbergarter är ofta associerade med malmbildning vilket gör att klassificering och skarnmineralogi tolkas generellt utifrån vilka metaller av ekonomiskt värde som finns i bergarten (Pirajno, 2009). Zink och bly brukar påträffas tillsammans i skarnrelaterade fyndigheter och har generellt beskrivits som en egen klass (Zn- Pb- skarn) enligt bl.a. Einaudi och Burt (1982), Meinert (1992) och Pirajno (2009). Mineralogi som förväntas i en Zn- Pb- skarn är i prograda förhållanden granater med andraditisk till spessartinsk sammansättning, samt pyroxen (hedenbergit). Dessa 19

förväntas sedan ersättas i retrograda reaktioner av hydrösa faser som aktinolit/dannemorit med låg kalciumhalt och klorit. Malmmineralen för ett Zn- Pb- skarn stämmer in på de som observerats förutom magnetit som också ska kunna finnas. Förövrigt ska samtliga mineral i denna typ av skarn vara berikade på mangan, vilket är något som EMSA- resultaten visar för granaterna men inte är lika uppenbart i amfibolerna då deras sammansättning är relativt lik dem som finns utanför sulfidmineraliseringen. Granaterna visar enligt relativ molprocent (figur 14) en blandning mellan ändsammansättningarna med en viss spessartinsk trend. I jämförelse med samma typ av ternärt diagram (figur 15) framställt av Einaudi och Burt (1982) ser man att granaterna bäst passar in på granater som tidigare hittats i volfram- skarn. Volfram- skarn har generellt hög aluminium- halt vilket stämmer in på analysvärdena. Dock så hör hornblände, plagioklas, biotit, scheelit, molybdenit och kopparkis till vanligt påträffade mineral (Einaudi och Burt, 1982), vilket (förutom från flogopit i utkanten av mineraliseringen) inte är fallet för denna studie. Inte har heller volfram uppmätts. I prov FAS135-2 observerades ersättning av granaterna i form av blyglans i deras frakturer (figur 11). Man kunde också se en zonering av malmmineral utifrån granaternas kanter i följden; blyglans, pyrit, zinkblände (figur 12). Detta kan tolkas som att sulfidmineraliseringen ersätter ett tidigare skarnstadium med utfällning av malmmineral i en viss ordningsföljd. Något som gör att denna studies sulfidmineralisering inte helt stämmer överens med ett Zn- Pb- skarn är att pyroxen ej observerats samt att amfibolerna hade tremolitisk ändsammansättning. Aluminiumhalten i granaterna var också relativt hög vilket inte passar in på en typisk Zn- Pb- skarn. Granat påträffades endast i sulfidmineraliseringen samt i dess närhet (prov FAS18-2) vilket kan bero på att den blivit nedbruten i retrograda reaktioner. Dess bevaring i sulfidmineraliseringen kan bero på att granater har högre stabilitet i H 20- rika miljöer vilket troligtvis var fallet i samband med inflöde av den sulfidbildande fluiden (Winter, 2010). Fyndigheterna på Utö har tidigare klassificerats som Zn, Pb, Ag, Cu, Au- fyndigheter med Zn, Pb, och Ag- halter på 4%, 1% och 40 g/t respektive (Allen et al., 1996). Sådana höga halter har ej uppmätts i denna studie vilket kan bero på att endast få analyser gjorts. Gällande geologisk bildningsmiljö för Utö så passar bergarterna in för tidigare teorier om kolliderade öbågekomplex. Gråvackor, karbonater och vulkaniska bergarter kan rimligtvis ha blivit deponerade och intruderade före eller i samband med en kontinental kollision. Skarnbildning, sulfidmineralisering samt bildning av metamorfa andalusitbärande metapeliter kan ha bildats efter en kollision i samband med intrusioner och kontaktmetamorfos med höga temperaturer följt av bildning av potentiellt malmbildande fluider allt eftersom intrusionen svalnat (Pirajno, 2009). Temperatur- och tryckförhållanden i skulle i öbågens subduktionsfas vara av bimodal karaktär med högt tryck- låg temperatur för den subducerande plattan och lågt tryck- hög temperatur i den magmatiska/vulkaniska öbågen. Kollisionen skulle inneburit höga tryck och temperaturer följt av låga tryck och höga temperaturer när den komprimerade berggrunden kollapsat i med extensionella krafter (Winter, 2010). De relativt låga tryck och temperaturer (om man bortser från metapelitens orimliga värden) som i detta fall observerats på Utö representerar rimligtvis en senare retrograd fas som ersätter en tidigare fas med höga temperaturer och låga tryck då andalusit och skarnrelaterad granat varit stabil. Denna tidigare fas skulle antingen kunna vara relaterad till den aktiva öbågen eller de senare exstensionella förhållandena. 20

Spessartin-Almandin (Mn,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Grossular Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 Mol % Andradit Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 Figur 14. Ternärt diagram med granatsammansättningar för fyra mätpunkter i prov FAS135-2. Tre liknande värden och ett något avvikande. Se figur 15 för jämförelse med tidigare studie. Figur 15. Ternärt granat- diagram sammanställt av Einaudi och Burt (1982). Värden från tidigare studier med skarndeponier klassificerade utifrån metalliskt innehåll. 21

Felkällor Subjektiva tolkningar och generaliseringar i karteringsskedet, men även i övriga delen av arbetet kan ha resulterat i aningen missvisande fakta. Förutom mänskliga felkällor ska även tekniska avvikelser i genomförda analyser tas i beräkning. Efterföljande tolkningar innehåller också en grad av subjektivitet och möjliga fel då kunskapen om ämnet inte är fullständig. Arbetets riktning har också haft ett utfall baserat på vilka data och resultat som valts att bearbetats samt presenterats men har generellt arbetat mot utsatta mål. Analysernas största tekniska felkälla anses finnas i arbetets XRF- data då jämförelser mellan en handhållen XRF och en stationär har visat relativt stora avvikelser. Där ska man också ha i åtanke att sulfidmineraliseringen inte analyserats lika många gånger som övriga prover vilket inte gör dess data lika sanningsenlig. Slutsats Kalcit- dolomit- geotermometri resulterade i metamorfa temperaturer på 379 C och 412 C med en osäkerhet på drygt ±10 C. Dessa värden anses dock betydligt säkrare än temperaturer framräknade utifrån den metapelitiska sammansättningen som var mellan 595 C och 727 C. Motsvarande tryckvärden låg mellan 0,67 GPa och 1,72 GPa. Resultatet hade relativt stora standardavvikelser samt betydligt högre värden än vad som är rimligt jämfört med tidigare resultat. För bättre resultat hade en bredare mineralsammansättning krävts. För ett fixerat tryck på 0,42 GPa kunde temperaturer på 525 C och 563 C fastställas som anses rimliga eftersom trycket framställts med granat- biotit- geotermobarometri. Fluidens X CO2- koncentration var för kalcit- dolomit- temperaturerna 0,0039 respektive 0,012 vilket innebär en dominerande H 2O- fas i området. Eftersom det fanns rikligt med karbonatbergarter som vid prograd metamorfos skulle frige CO 2 är det rimligt att anta att koncentrationen representerar en retrograd mineralogi (Winter, 2010). Bekräftande tecken för detta är de observerade nedbrutna andalusiterna i metapeliten samt hydrösa faser i skarnet i form av amfibol, flogopit och talk. Reaktionen som användes i X CO2- beräkningen verkar också gå i retrograd riktning. Temperaturer runt 400 C samt riklig förekomst av tremolit placerar områdets metamorfos inom greenschist facies (Philpotts och Ague, 2009). Granater i mineraliseringen, de potentiella andalusiterna och temperaturer framräknade med fixerat tryck, talar dock för att den metamorfa graden vid någon tidpunkt varit högre. Graden av metamorfos kan också skiljt sig inom studieområdet eftersom fluider troligtvis varit en styrande faktor för sulfidmineralisering och skarnbildning (Meinert, 1992). Studerat område representerar sannolikt en slutgiltig fas av orogenesen då berggrunden blivit exhumerad och hydrerad. Skarnbergarterna i området är troligtvis av bimetasomatisk reaktionsskarn- typ där de kiselrika vulkanit- och pegmatitsegmenten haft utbyte med karbonaterna och på så sätt bildat en mellanliggande skarnsammansättning dominerad av tremolit i samband med områdets deformation och metamorfos (Winter, 2010). Det finns också en möjlighet till att skarnbildningen skett genom hydrotermala flöden innan deformationen. Oavsett bildningssätt var protoliten till skarnet troligtvis av kiselrik sammansättning snarare än karbonatrik baserat på skarnets höga kiselhalt. Den massiva sulfidmineraliseringen kan vara relaterad till skarnbildningen och kan tolkas som en senare ersättning av tidigare skarnsammansättning. Sulfidmineraliseringen och skarnet kan med viss avvikelse klassificeras som ett Zn- Pb- skarn utifrån mineralogisk och kemisk sammansättning (Einaudi och Burt, 1982). 22

Tack till Jag framförallt vilja tacka mina handledare Alasdair Skelton och Joakim Mansfeld som varit till stor hjälp under arbetets alla moment, samt Dan Zetterberg som har handlett provbearbetning samt stått för hantering av materiel som använts för fältarbete, efterarbete och analys. Jag vill också tacka Iain Pitcairn som väglett i malmgeologiska frågor. Referenser Artiklar Allen, R.L., Lundström, I., Ripa, M., Simeonov, A., Christofferson, H., 1996. Facies Analysis of a 1.9 Ga, Continental Margin, Back- Arc, Felsic Caldera Province with Diverse Zn- Pb- Ag- (Cu- Au) Sulfide and Fe Oxide Deposits, Bergslagen Region, Sweden. Economic Geology, 91, pp. 979-1008. Anovitz, L.M., Essene, E.J., 1987. Phase Equilibria in the System CaCO3- MgCO3- FeCO3. Journal of Petrology, 28(2). pp. 389-414. Bickle, M.J., Powell, R., 1977. Calcite- Dolomite Geothermometry for Iron- Bearing Carbonates. Contributions to Mineralogy and Petrology, 59, pp. 281-292. Einaudi, M.T., Burt, D.M., 1982. Introduction- Terminology, Classification, and Composition of Skarn Deposits. Economic Geology, 77(4), pp. 745-754. Ferry, J.M., Spear, F.S., 1978. Experimental Calibration of the Partitioning of Fe and Mg Between Biotite and Garnet. Contributions to Mineralogy and Petrology, 66, pp. 113-117. Lundström, I., Allen, R.L., Persson, P.O., Ripa, M., 2010. Stratigraphies and depositional ages of Svecofennian, Palaeoproterozoic metavolcanic rocks in E. Svealand and Bergslagen, south central Sweden. GFF, 120(3), pp. 315-320. Meinert, L.D., 1992. Skarns and Skarn Deposits. Geoscience Canada, 19(4). Nironen, M., 1997. The Svecofennian Orogen: a tectonic model. Precambrian Research, 86, pp. 21-44. Powell, R., Holland, T., Worley, B., 1998. Calculating phase diagrams involving solid solutions via non- linear equations, with examples using THERMOCALC. Journal of Metamorphic Geology, 16, pp. 577-588. Ripa, M., 2012. Metal zonation in alteration assemblages at the volcanogenic Stollberg Fe- Pb- Zn- Mn(- Ag) skarn deposit, Bergslagen, Sweden. GFF, 134(4), pp. 317-330. Smeds, S.A., Cerny, P., 1989. Pollucite from the Proterozoic petalite- bearing pegmatites of Utö, Stockholm archipelago, Sweden. GFF, 111(4), pp. 361-372. Talbot, C.J., Palaeoproterozoic crustal building in NE Utö, southern Svecofennides, Sweden, 2008. GFF, 130(2), pp. 49-70. Böcker Nesse, W.D., 2009. Introduction to Mineralogy. New York: Oxford University Press. Philpotts, A.R., Ague, J.J., 2009. Igneous and Metamorphic Petrology. 2 nd ed. New York: Cambridge University Press. Pirajno, F., 2009. Hydrothermal Processes and Mineral Systems. New York: Springer Science. Winter, J.D., 2010. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. 2 nd ed. New Jersey: Pearson. Övrigt Engström, A., 2011. Investigation of the metamorphic environment conditions of Persholmen, NE Utö, with SEM generated data. Kandidatarbete, Institutionen för Geologiska Vetenskaper, Stockholms Universitet. Holland, T.J.B., Powell, R., 2000. AX: A program to calculate activities of mineral end- members from chemical analyses. Lantmäteriet, Kartdata. Tillgängligt från: <https://maps.slu.se/get/>. Mansfeld, J., 2012. The Geology of Utö; Excursion guide. 23

Appendix Strukturdata Uppmätt foliation/bandning/lagring Lokal Strykning Stupning Kommentar S1 54 82 Foliation av glimmer. S2 49 Boudinage av vulkanit. S3 68 Bandningsriktning skarn. S4 257 62 Foliation gråvacka. S6 259 72 Foliation av glimmer. S7 242 72 Foliation gråvacka. S9 234 78 Foliation metakvartsporfyren. S11 249 76 Pockets med skarp kant av marmor i mer kompetent bergart. S12 250 Generell bandning skarnbergart. S14 237 90 Bandningsriktning skarn. S16 250 Bandningsriktning skarn. S17 267 Vulkanitlager. S18 245 Osäker på mineraliserat lager. S19 236 60 Veckningsben 1. S19 302 64 Veckningsben 2. S21 242 73 Mineraliserat lager. S22 255 Foliation mienralisering, isoklina veck. S23 272 82 Mineraliserat lager. S24 273 78 Bandningsriktning skarn. S25 142 88 Mineraliserat lager. S26 130 75 Mineraliserat lager. S26 270 86 Mineraliserat lager. S26 230 62 Mineraliserat lager. S27 200 70 Veckningsben 1. Mineralisering, marmor med diopsid? S27 61 82 Veckningsben 2. S28 340 Veckningsben 1. Skarnbergarter och mineralisering. S28 40 Veckningsben 2. S29 227 60 Bandningsriktning skarn. S31 235 60 Bandningsriktning skarn och pegmatitvener. S32 244 64 Bandningsriktning skarn. S33 70 90 Bandningsriktning skarn och pegmatitvener. S35 224 61 Bandningsriktning skarn. S37 244 90 Foliation, glimmerbärande. S38 43 82 Foliation, glimmerbärande. S40 224 Bandningsriktning skarn. S44 241 72 Bandningsriktning skarn. S45 248 82 Bandningsriktning skarn. S46 244 Foliation kvartporfyr- skarnkontakt. S47 243 70 Foliation kvartsporfyr. S48 243 62 Foliation kvartsporfyr. S49 240 Foliation kvartsporfyr. S50 235 Foliation kvartsporfyr. S55 257 Bandningsriktning skarn. S57 248 Bandningsriktning skarn. S58 237 Vulkanitlager. S61 245 80 Lager i skarn. S69 239 87 Lager i skarn och mineralisering. S70 215 80 Vulkanitsegment. S71 245 73 Vulkanitlager. S72 230 78 Vulkanitsegment. S74 238 75 Pegmatitsegment. S75 241 83 Foliation gråvacka. S78 254 81 Act- Tr- stråk i rödaktig finkristallin bergart. S81 280 Mineraliserat lager. S82 223 68 Mineraliserat lager. S86 239 Bandningsriktning skarn. S89 233 82 Bandningsriktning skarn. S92 216 61 Mineraliserat lager. S93 238 76 Mineraliserat lager. S95 199 73 Vulkanitsegment. S96 220 Bandningsriktning skarn. S98 240 76 Foliation gråvacka. S100 264 Mineraliserat lager. S101 235 Bandningsriktning skarn. S102 258 Bandningsriktning skarn. S104 250 Lagring, mörkgrå finkristallin och skarn. S105 255 78 Lagring, mörkgrå finkristallin och skarn. S106 250 83 Mineraliserat lager. S107 274 85 Mineraliserat lager. S109 260 75 Mineraliserat lager. 24

S110 230 63 Mineraliserat lager. S111 255 Bandningsriktning skarn. S113 211 76 Mineraliserat lager. S114 192 Mineraliserat segment i skarn. S120 249 73 Mineraliserat lager. S121 241 82 Mineraliserat lager. S122 238 64 Mineraliserat lager. S123 258 74 Mineraliserat lager. S124 308 70 Mineraliserat lager. S125 277 Mineraliserat lager. S126 257 57 Bandningsriktning skarn. S129 179 60 Bandningsriktning skarn. S130 229 69 Bandningsriktning skarn. S131 147 90 Mineraliserat lager. S132 287 90 Mineraliserat lager. S133 256 80 Boudinage av mineralisering i skarn. S134 241 70 Kontakt mellan mineraliserat lager och skarn. S140 243 Bandningsriktning skarn. Uppmätta lineationer Lokal Trend Plunge Kommentar S2 267 46 Veckaxel kvartsven i skarn. S5 232 Stretchriktning ellipser. S8 271 Veckaxel kvartsven. S9 242 Veckaxel kvartsvener. S14 188 Stretchriktning brecciaklaster. S20 244 67 Veckaxel mineralisering. S22 255 Foliation mineralisering, isoklina veck. S23 61 84 Veckaxel mineralisering. S24 256 65 Parasitiskt veck, skarn, mineralisering. S36 310 84 Veckaxel pegmatiten i skarn. XRF- data Genomsnittlig atomisk viktprocent Ämne Marmor Skarn Vulkanit Mineraliserat boudinage Massiv mineralisering Mg 8,462 6,402 0,203 1,459 0,383 Al 0,525 1,848 5,515 2,579 0,921 Si 3,51677 23,41 31,603 11,02505 4,161 P 0 0 0,00519 0,34017 0,00906 S 0,04363 0,02306 0,02714 2,72921 0,39608 Cl 0 0 0 0,706 0 K 0,08834 0,97295 10,57636 2,79572 0,72378 Ca 22,52082 12,97533 1,84739 1,14414 1,56903 Ti 0,0202 0,07193 0,20994 0,15668 0,0284 V 0 0,01724 0,11024 0,03842 0,00598 Cr 0 0 0 0 0 Mn 0,65991 0,24451 0,05987 0,11051 0,42578 Fe 1,35355 2,05789 0,28755 11,31613 1,359 Co 0 0 0 0 0 Ni 0,00605 0,0009 0,00167 0,00383 0,00122 Cu 0 0 0 0,00867 0 Zn 0 0,01669 0 0 0,14646 As 0 0 0 0,00126 0 Se 0 0 0 0 0 Rb 0 0 0 0 0 Sr 0 0 0 0 0 Y 0 0 0 0 0 Zr 0,00023 0,00664 0,01811 0,024 0,0037 Mo 0 0 0 0 0 Ag 0,01926 0,02197 0,02046 0,01469 0,00479 Cd 0,02515 0,0289 0,02834 0,02798 0,00613 Sn 0,02656 0,03017 0,0281 0,03089 0,00546 Sb 0,03648 0,04063 0,03824 0,04086 0,00864 Hf 0 0 0 0 0 Ta 0 0 0 0 0 W 0 0 0 0 0 Hg 0 0 0 0 0 Pb 0 0,01051 0,02148 0,00929 0,04777 Bi 0 0 0 0,00061 0 Th 0 0 0 0 0 U 0 0 0 0 0 LE 62,694 51,822 49,401 65,437 9,793 25

Analysnamn Genomsnittlig standardavvikelse Ämne SD Marmor SD Skarn SD Vulkanit SD Mineraliserat boudinage SD Massiv mineralisering Mg +/- 0,458 0,396 0,032 0,324 0,065 Al +/- 0,06 0,071 0,1 0,073 0,018 Si +/- 0,03941 0,094 0,104 0,06087 0,018 P +/- 0 0 0,0008 0,00758 0,00167 S +/- 0,00249 0,00084 0,00055 0,0107 0,00201 Cl +/- 0 0 0 0,036 0 K +/- 0,00265 0,00808 0,02377 0,01004 0,00258 Ca +/- 0,02343 0,02054 0,01379 0,00674 0,00338 Ti +/- 0,00528 0,01587 0,02721 0,01851 0,00436 V +/- 0 0,00461 0,02084 0,00906 0,00159 Cr +/- 0 0 0 0 0 Mn +/- 0,02659 0,01717 0,00896 0,00977 0,00867 Fe +/- 0,02961 0,03699 0,01405 0,06111 0,012 Co +/- 0 0 0 0 0 Ni +/- 0,00179 0,00029 0,0005 0,00109 0,00033 Cu +/- 0 0 0 0,00116 0 Zn +/- 0 0,00175 0 0 0,0022 As +/- 0 0 0 0,00013 0 Se +/- 0 0 0 0 0 Rb +/- 0 0 0 0 0 Sr +/- 0 0 0 0 0 Y +/- 0 0 0 0 0 Zr +/- 0,00004 0,0005 0,00073 0,00084 0,00017 Mo +/- 0 0 0 0 0 Ag +/- 0,00197 0,00192 0,00185 0,00134 0,00043 Cd +/- 0,00226 0,00236 0,00229 0,0024 0,00053 Sn +/- 0,00277 0,00293 0,00279 0,00298 0,00064 Sb +/- 0,00342 0,00361 0,00345 0,00367 0,0008 Hf +/- 0 0 0 0 0 Ta +/- 0 0 0 0 0 W +/- 0 0 0 0 0 Hg +/- 0 0 0 0 0 Pb +/- 0 0,00115 0,00148 0,00121 0,00106 Bi +/- 0 0 0 0,00009 0 Th +/- 0 0 0 0 0 U +/- 0 0 0 0 0 LE +/- 1,057 0,899 0,827 1,175 0,191 Elektronmikrosond (EMSA)- data Samtliga analyser i oxid-viktprocent Mikroskop-tolkning Tolkning utifrån sammansättning SiO2 TiO2 Al2O3 Cr2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O Total S18_1_Carb_Dol karbonat dolomit 0,08 0,00 0,00 0,00 1,42 1,46 17,84 32,34 0,08 0,03 53,2481 S18_1_Carb_Cal karbonat kalcit 0,06 0,00 0,01 0,01 0,22 0,82 0,79 55,32 0,02 0,03 57,2891 S18_1_Carb_Talk flogopit/talk flogopit 39,67 0,28 15,78 0,05 2,78 0,08 24,48 0,09 0,06 10,42 93,6896 S18_1_Amf_Talc_Amf amfibol tremolit 57,45 0,03 0,52 0,05 1,43 0,18 23,07 13,94 0,07 0,05 96,7841 S18_1_Amf_Talc_Talk 50,44 0,00 7,61 0,00 3,02 0,00 32,03 0,20 0,09 0,00 93,3921 S18_1_Amf_Talc_Amf2 amfibol tremolit 57,88 0,00 0,56 0,00 2,02 0,22 22,98 13,50 0,07 0,03 97,2557 S18_1_Carb2_Dol karbonat dolomit 0,01 0,00 0,00 0,00 1,57 1,77 19,87 30,10 0,00 0,00 53,3214 S18_1_Carb2_Cal karbonat kalcit 0,02 0,00 0,02 0,00 0,20 0,82 1,01 56,02 0,02 0,01 58,1266 S18_1_Amf_Talc_Talk3 32,31 0,02 17,19 0,05 4,69 0,15 31,62 0,68 0,02 0,01 86,7426 S18_1_Amf_Talc_Talk4 Ej observerat talk 61,80 0,00 0,15 0,02 1,50 0,00 29,66 0,22 0,12 0,04 93,5088 S6_And_Chl_Fib_And andalusit muskovit 46,59 0,02 31,91 0,06 2,53 0,00 2,02 0,13 0,15 9,58 92,9975 S6_And_Chl_Fib_Chl klorit klorit 26,17 0,14 21,57 0,06 24,46 0,15 15,21 0,03 0,00 0,14 87,9275 S6_Fib_Bt_Mu_Bt biotit biotit 34,92 2,10 19,76 0,06 18,16 0,05 9,79 0,08 0,29 8,90 94,1139 S6_Fib_Bt_Mu_Sill sillimanit klorit 26,34 0,32 21,61 0,02 24,18 0,23 14,62 0,06 0,08 0,28 87,7468 S6_Fib_Bt_Mu_Sill2 sillimanit biotit 35,03 2,05 19,44 0,03 19,23 0,00 9,71 0,06 0,33 8,70 94,586 S6_Fib_Bt_Mu_Mu muskovit muskovit 45,85 0,07 37,02 0,00 0,73 0,02 0,46 0,01 1,40 9,18 94,7347 S6_Opak_Opak opakt rutil 0,55 99,90 0,27 0,00 0,57 0,00 0,11 0,12 0,03 0,04 101,5897 S6_Gul_Unknown_Gul okänt muskovit 45,67 0,22 37,13 0,04 0,80 0,00 0,46 0,00 1,44 9,07 94,8259 S6_serecit serecit serecit/muskovit 46,47 0,07 32,71 0,04 2,44 0,03 1,86 0,10 0,21 9,91 93,8326 S135_2_Gt_Kil amfibol? tremolit 55,55 0,10 2,59 0,02 1,47 3,09 21,44 11,70 0,21 0,17 96,345 S135_2_Gt_Opakt opakt zinkblände 0,05 0,00 0,04 0,00 13,07 4,02 0,03 0,00 3,94 0,02 21,1806 S135_2_Gt_Opakt2 opakt zinkblände 0,13 0,00 0,03 0,00 13,30 4,11 0,00 0,05 4,36 0,03 22,0131 S135_2_Gt_Opakt3 opkat zinkblände 0,14 0,03 0,09 0,00 13,11 3,92 0,00 0,03 4,16 0,02 21,5052 S135_2_Gt_Amf amfibol tremolit 57,11 0,02 0,78 0,05 1,26 1,92 22,56 12,92 0,10 0,06 96,7897 S135_2_Gt_Opa arsenikkis pyrit 0,06 0,00 0,00 0,00 80,78 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 80,8599 S135_2_Gt_Amf2 amfibol tremolit 57,24 0,04 0,66 0,00 1,46 1,84 22,62 13,10 0,10 0,05 97,116 S135_2_Gt_Avl amfibol? tremolit 57,24 0,00 0,66 0,00 1,36 1,99 22,46 13,15 0,10 0,05 97,0023 S135_2_Gt_8 opakt galena 0,43 0,00 0,21 0,00 0,07 2,14 0,00 0,12 0,04 0,02 3,0312 S135_2_Carb_Cal karbonat kalcit 0,02 0,02 0,00 0,00 0,03 1,40 0,05 55,01 0,00 0,00 56,5414 S135_2_Carb_Dol 12,36 0,01 0,24 0,02 0,36 0,92 7,12 43,22 0,13 0,01 64,3942 S135_2_Gt_Gt granat granat (1) 36,59 0,64 21,23 0,00 1,73 31,22 1,22 8,10 0,08 0,01 100,8262 S135_2_Gt_Pyr_Gt granat granat 37,66 0,15 21,68 0,00 1,82 29,94 1,53 8,33 0,03 0,01 101,1524 S135_2_GT granat granat (3) 38,05 0,02 21,30 0,03 0,78 21,88 0,06 17,91 0,05 0,00 100,0908 S135_2_GT2 granat granat (2) 37,74 0,26 21,36 0,03 1,89 29,87 1,31 8,53 0,07 0,00 101,0689 Sigma 20,3201 11,525 12,1484 0,052 15,7562 6,3613 10,5643 16,0659 1,4418 3,9138 21,9772 Strömstyrka/voltstyrka vid analys: 10nA/15kV 26

Ämne Standardavvikelse (%) Na 0,46 Al 0,1 Si 0,13 Mg 0,1 Ca 0,19 Mn 0,19 K 0,17 Ti 0,1 Cr 0,15 Fe 0,12 X CO2 - beräkning Outputfil från THERMOCALC med samtliga möjliga reaktioner. calcs use: temperature-x(co2) calculations dol ank mag cc phl ann east tr a 0.920 0.0670 0.800 0.970 0.640 2.80e-5 0.169 0.900 sd(ln a) 0.05000 0.26115 0.05000 0.05000 0.10000 0.98795 0.20808 0.12444 ta fta q a 0.870 2.00e-5 1.00 sd(ln a) 0.10000 4.47214 0 excluded assemblages mag cc dol fta phl fta no of reactions = 20, no of intersections = 12 1) 3mag + 4q + H2O = ta + 3CO2 2) 2dol + 2ta = 3mag + tr + CO2 + H2O 3) 2dol + 3mag + 8q + H2O = tr + 7CO2 4) 3cc + 2ta = dol + tr + CO2 + H2O 5) 5dol + 8q + H2O = 3cc + tr + 7CO2 6) 3dol + 4q + H2O = 3cc + ta + 3CO2 7) 2dol + ta + 4q = tr + 4CO2 8) 6cc + 5ta + 4q = 3tr + 6CO2 + 2H2O 9) 3ank + 4q + H2O = 3cc + fta + 3CO2 10) 6ank + 8ta = 9mag + 3tr + 2fta + 3CO2 + 3H2O 11) 6ank + 15mag + 32q + 5H2O = 3tr + 2fta + 27CO2 12) 9cc + 5ta + fta = 3ank + 3tr + 3CO2 + 3H2O 13) 6ank + 5ta + 12q = 3tr + 2fta + 12CO2 14) 3dol + ann = 3ank + phl 15) 6ank + 2phl + 6ta = 9mag + 2ann + 3tr + 3CO2 + 3H2O 16) 6ank + 9mag + 2phl + 24q + 3H2O = 2ann + 3tr + 21CO2 17) 9cc + ann + 6ta = 3ank + phl + 3tr + 3CO2 + 3H2O 18) 15ank + 5phl + 24q + 3H2O = 9cc + 5ann + 3tr + 21CO2 19) 3ank + phl + 4q + H2O = 3cc + ann + ta + 3CO2 20) 6ank + 2phl + 3ta + 12q = 2ann + 3tr + 12CO2 Thermodynamics of reactions (0 = a + bt + cp + RT ln K) linearised at T = 500, P = 4.2, x(co2) = 0.500 (a, b and c includes fluid fugacities; ln K includes x(co2), x(h2o)) a sd(a) b c ln_k sd(ln_k) 1 119.43 0.48-0.19116 7.134-0.856 0.180 2 110.92 0.96-0.13027 2.505-1.716 0.297 3 349.77 1.08-0.51259 16.773-3.428 0.219 4 95.57 0.81-0.12758 2.351-1.205 0.284 5 365.11 1.91-0.51528 16.926-3.939 0.317 6 134.77 1.16-0.19385 7.288-1.367 0.235 7 230.34 0.90-0.32143 9.639-2.572 0.188 8 421.49 1.90-0.57659 14.341-4.982 0.692 9 175.01 5.63-0.20212 7.370-4.188 4.543 10 413.24 11.42-0.40734 7.681-10.790 9.134 11 1368.65 11.61-1.93664 64.751-17.639 9.119 12 246.48 6.01-0.37447 6.971-0.794 4.605 13 771.52 11.34-0.98083 29.082-13.359 9.102 14-13.60 3.77 0.00643 0.046 2.178 1.274 15 359.95 8.10-0.40367 7.422-9.503 2.665 16 1076.51 8.12-1.55064 50.225-14.640 2.596 17 273.12 4.46-0.37631 7.100-1.437 1.517 18 1163.34 19.64-1.57800 50.547-22.706 6.351 19 148.37 3.93-0.20028 7.241-3.545 1.278 20 718.23 7.98-0.97716 28.824-12.072 2.575 Temperatures in the range 100 <-> 900 C; for P = 4.2 kbar uncertainties at or near x(co2) = 0.5 x(co2) 0.001 0.01 0.05 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 0.95 0.99 + sdt 1 245 330 396 422 443 468 495 538 576 614 708 887 6 2 402 473 524 542 557 566 566 551 528 502 444 371 16 3 275 359 424 449 471 493 515 542 561 576 605 645 3 4 338 409 457 473 485 492 492 478 456 432 375 306 14 5 288 373 439 466 488 512 535 562 582 597 627 668 5 6 277 365 435 463 489 518 550 596 637 678 780 + 9 7 296 379 442 467 487 508 526 544 553 557 561 562 4 8 312 390 448 469 486 501 511 513 507 496 467 427 8 9 329 419 491 522 550 582 614 658 696 731 815 + 136 10 461 530 579 597 612 621 621 607 585 561 506 436 137 11 281 366 432 457 479 503 527 557 579 598 636 693 28 12 299 367 416 432 443 450 449 435 413 388 331 263 74 13 320 404 468 493 515 536 555 572 581 585 589 590 56 14 233 233 233 233 233 233 233 233 233 233 233 233 374 15 391 456 501 517 529 536 536 523 503 481 429 362 40 16 275 357 421 445 465 487 508 533 551 566 593 631 11 17 342 416 467 485 498 506 506 491 467 441 381 308 28 18 286 368 431 455 475 496 516 541 558 571 597 633 25 19 275 358 422 447 469 493 519 557 590 621 697 828 38 20 295 375 436 459 479 498 514 531 539 543 547 547 17 T-x(CO2) of intersections : P = 4.2 kbar window : T 100 <-> 900 C; x(co2) 0.001 <-> 0.999 in excess : CO2 H2O stable intersection 1 involving dol,mag,tr,ta,q + (CO2,H2O) or [ank,cc,phl,ann,east,fta] low T high T dx/dt 2) 2dol + 2ta = 3mag + tr + CO2 + H2O [q] stable -0.0105 27