ETELÄ-NORJAN EKSKURSIO 18.-31.5.2007

ETELÄ-NORJAN EKSKURSIO 18.-31.5.2007 EKSKURSIO-OPAS VASARA RY

Kiitämme lämpimästi kaikkia matkaamme tukeneita tahoja:

Vasara ry:n ekskursio Etelä Norjaan 18.-31.5.2007 Saatteeksi Pidät nyt käsissäsi Vasara ry:n Etelä-Norjan ekskursion tueksi koottua ekskursio-opasta. Ekskursion toteutumisesta saadaan suurelta osin kiittää Oslon yliopiston professoria Tom Andersenia, jonka aloitteesta ekskursiota alettiin toteuttaa keväällä 2006. Ekskurion kohteiden puitteissa pidettiin keväällä 2007 geologian laitoksella seminaarisarja, jonka esityksistä tehdyt kirjalliset työt muodostavat tämän oppaan rungon. Lisäksi oppaan alusta löytyy päiväohjelma pääpiirteissään. Toivotamme kaikille matkaan lähtijöille antoisaa ja ikimuistoista reissua vuonojen maassa! Helsingissä 11.5.2007 Ekskursiosihteerit Mari Tuusjärvi ja Taina Karvonen Ekskursioon osallistuivat seuraavat henkilöt: Ragnar Törnroos (professori) Harri Matikainen (kuski) Mari Tuusjärvi Taina Karvonen Pasi Heikkilä Esa Heilimo Jussi Heinonen Outi Hyttinen Tuulia Häkkinen Teemu Voipio Elina Lehtonen Ayhan Turkmen Majid Mirzaie (18.5-22.5) Tuomas Jokela Sini Kokko Marja Lager Jussi Niemelä Mimmi Oksman Teea Paasi Emilia Pöyry Ilona Romu Jaakko Saloranta Linda Söderlund Taru Toppi Hanna Vanne-Last

SISÄLLYSLUETTELO MATKAOHJELMA... 5 NORJASTA YLEISESTI Ayhan Türkmen... 10 NORJAN GEOLOGIAN YLEISPIIRTEITÄ Johannes Nurmi ja Jussi Niemelä... 12 OSLO RIFT - TEKTONIIKKA JA MUODOSTUMINEN Teemu Voipio... 16 OSLON ALUEEN ALKALIKIVISTÄ Elina Lehtonen ja Ilona Romu... 21 OSLO-GRABENIN VULKANIITIT Jussi Heinonen ja Tuulia Häkkinen... 25 DRAMMENIN BIOTIITTIGRANIITTI Jaakko Saloranta ja Sini Kokko... 29 KONGSBERG SILVER MINE Marja Lager... 32 GARDNOS BRECCIA Harri Matikainen... 37 KALEDONIDIT Pasi Heikkilä... 40 JOSTEDALSBREEN JA YLEISTIETOA NORJAN JÄÄTIKÖISTÄ... 44 NORJAN FOSSIILIT Tuomas Jokela ja Teea Paasi... 49 MJÖSA JÄRVEN YMPÄRISTÖN SEDIMENTIT JA FOSSIILIT... 53 4

MATKAOHJELMA Perjantai 18.5. * Lähtö Kumpulasta klo 6.30, ajomatka Helsinki-Turku * Turusta laivaan, Seawind lähtee klo 9.45, neljän hengen hytit * Laivalla Tax Free-kauppa, muistakaa Norjan vientirajat! * Laiva Tukholmassa klo 19.30 * Illan vietto Tukholmassa * Bussi lähtee kohti Osloa klo 2.00 (Tukholma-Oslo 533 km) Lauantai 19.5. * Aamupäivällä Oslossa * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim, huoneet saadaan klo 15.00 * Vapaa iltaohjelma * Eväät seuraavaksi päiväksi Sunnuntai 20.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 7.30 * Päivällä syödään eväitä * Oslon ympäristön geologiaa * Oppaana Tom Andersen Oslon yliopistosta * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim "The geology in and around Oslo: Precambrian basement, lower Paleozoic sediments, graben development, late Paleozoic sediments and earliest volcanism: Profile from Nærsnes to Kolsås." Maanantai 21.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 7.30 * Tutustuminen Oslon yliopistoon, metrolla yliopistolle * Ekskursion virallinen aloitus * Illalla Akerhusin linna ja kaupunkigeologiaa * Oppaana Tom * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim Sessions at the Department of Geoscience, University of Oslo - Introduction to the excursion. - Petroleum geology at the Department of Geoscience 5

Optional afternoon / evening program: The geology of downtown Oslo: Walk through Akershus castle and central Oslo with some geological highlights: - The sad remains of a classical exposure of the Cambrian basal contact - The Akershus rhomb porphyry dyke - Building stones used in the castle and its surrounding fortifications - Some rock types used as builing stones: Varieties of larvikite, syenite and granite from the Oslo Rift, as well as other local specialities. The only chance on the trip to see tønsbergite (red larvikite). Tiistai 22.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 7.30 * Päivällä syödään eväitä * Graniitti Drammenissa ja siihen liittyvät mineralisaatiot (Oslo-Drammen 41 km) * Oppaana Tom ja Lars Erik Haug? * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim Keksiviikko 23.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 8.00 Majoitus vaihtuu! * Päivällä syödään eväitä * Vestfold graben, osa 1 (Oslo-Nevlunghavn 150 km, Nevlunghavn-Skien 40 km) * Oppaana Tom ja Odd Nielsen * Kaupassa Skienissä * Majoitus Skien Vandrerhjem "The Vestfold graben: Lavas and intrusive rocks, part 1. Lavas, Eikeren alkali granite, Larvikite, contact relations at Nevlunghavn." Torstai 24.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 7.30 * Päivällä syödään eväitä * Vestfold graben, osa 2, pusikossa seikkailua, Skien-Siljan-Mykle-Svarstad-Kvelde-Larvik * Oppaana Tom ja Odd * Ruokahuolto Skienissä * Majoitus Skien Vandrerhjem 6

"The Vestfold graben: Lavas and intrusive rocks, part 2. Lardalite and foyaite, the Siljan-Mykle plutonic complex: Different intermediate to felsic intrusive rocks, their relationship to each other and the volcanic rocks." Perjantai 25.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 8.00 Majoitus vaihtuu! * Eväiden syöntiä tai lounasta Kongsbergissa * Kongsbergin kaivos (Skien-Kongsberg 87 km, Kongsberg-Oslo 81 km) * Kaivosvierailu alkaen klo 11.00 (kesto n. kaksi tuntia) * Mineraalimuseo * Oslossa n. klo 16.00 * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim Lauantai 26.5. * Vapaapäivä Oslossa! * Ruokahuolto itsenäisesti * Majoitus Vandrerhjem Haraldsheim Sunnuntai 27.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 8.00 Majoitus vaihtuu! * Ajopäivä Oslosta Jostedaliin (Oslo-Gardnos 180 km, Gardnos-Jostedal ~200 km) * Matkalla katsastetaan Gardnosin impaktibeksia * Pysähdytään kauppaan ja/tai syömään matkalla * Majoitus Jostedal Hotel (täällä ei ole keittiötä käytössä, mutta lakanat tulevat talon puolesta :) * Saapuminen hotellille klo 18-20 Maanantai 28.5. * Aamupala klo 7.30 * Lähtö klo 8.15? * Jäätikköpäivä! * Vapaaehtoinen jäätikkökävely, kokonaiskesto ~5 h, eväät ja aurinkorasvat mukaan! * Jostedalsbreenin kansallispuisto & jäätikkömuseo * Majoitus Jostedal Hotel * Illallinen koko ryhmälle klo 18.00 7

Tiistai 29.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 8.00 Majoitus vaihtuu! * Ajopäivä Jostedal-Jotunheimen-Lom-Lillehammer-Sjusjoen (Jostedal-Lom 150 km, Lom-Lillehammer 176 km, Lillehammer-Sjusjoen 20 km) * Strategisia pysähdyksiä matkalla, mineraalimuseo Lomissa * Kaupassa Lillehammerissa * Majoitus Sjusjoen Vandrerhjem Keksiviikko 30.5. * Aamupala klo 7.00 * Lähtö klo 8.00 Majoitus vaihtuu! Sitä ei enää ole! * Päivällä syödään eväitä * Mjosa-järven ympäristö; The Hedemark basin * Illalla lähdetään ajamaan kohti Tukholmaa (Lillehammer-Stocholm 616 km) * Kaupassa käydään jossakin vaiheessa matkalla Torstai 31.5. * Aamulla Tukholmassa, Seawind lähtee klo 8.45 * Laivalla tax free-kauppa * Seawind Turussa klo 22.30 * Kumpulaan saavutaan n. klo 24.00 Vandrerhjem Haraldsheim, Oslo: Suihku ja WC lähes kaikissa huoneissa, Internet, Keittiö, vaatteiden pesu ja kuivaus mahdollista. Situated at Grefsen, 4 km from the downtown Oslo. Skien Vandrerhjem: Suihku ja WC kaikissa huoneissa, keittiö, vaatteiden pesu mahdollista. Sijaitsee 3 km:n päässä Skienin kaupungista. Jostedal Hotel: Nimensä mukaisesti hotelli. Ei keittiötä, mutta yhteisillallinen toisena iltana. Sijaitsee laakson pohjukassa muutaman kilometrin päässä Nigardsbreenin jäätiköstä. Sjusjoen Vandrerhjem: Keittiö on, vaatteiden pesu mahdollista. Sijaitsee n. 20 km itään Lillehammerin kaupungista. 8

9 Norja

NORJASTA YLEISESTI Ayhan Türkmen Perustiedot : Virallinen nimi : Norjan kuningaskunta Valtionpäämies : Kuningas Pääkaupunki : Oslo Hallituksen päämies : Pääministeri Pinta-ala : 386 958 neliökilometria Uskonto : Protestantteja 88 Valuutta : Kruunu Asukasluku : 4 242 000 Valtiomuoto : Perustuslaillinen monarkia Kielet : Norja, saame ja suomi Historia : Norjan rannikolla oli asutusta jo ennen viimeistä jääkautta noin 11 000 vuotta sitten, mutta vuoteen 2000 ekr. mennessä alueelle muutti toinen roturyhmä, germaaniheimot. He muodostivat väestön enemmistön. Norjan länsirannikon jyrkkärinteiset lahdet, eli vuonot, ovat erinomaisia satamia, mikä on edistänyt Norjan merenkulkuperinnettä. Vuoden 800 jkr. norjalaiset merenkulkijat, viikingit, purjehtivat kauas ja laajalle etsimään ryöstettävää ja uusia maita. Norjan ensimmäinen kuningas Harald I kaunotukka otti vuonna 872 haltuunsa suuren osan maasta ja Norja yhdistyi täydellisesti 1000-luvun alussa kuningas Olavi II:n johdolla. Vuosina 1130-1380 maassa käytiin sisällissotaa. Sisällissodan jälkeinen heikentynyt Norja yhdistyi Tanskan kanssa 1380. Ruotsi kuului tähän liittoon jonkin aikaa, mutta erosi 1500-luvulla. Myöhemmin vuonna 1814 Tanska luovutti Norjan Ruotsille. Norja oli silloin kas- vanut merkittäväksi merenkulkuvaltioksi. Maa itsenäistyi Ruotsista vuonna 1905. Toisessa maailmansodassa saksalaiset miehittivät Norjan, mutta norjalaiset taistelivat onnistuneesti miehitysjoukkoja vastaan ja sodan jälkeen Norja rakensi teollisuutensa uudelleen Yhdysvaltain avulla 1950-luvulla. Maan talous kukoisti öljy- ja kaasuesiintymien löytymisen jälkeen 1970-luvulla. Väestö : Norjalaiset ovat sukulaiskansoja ruotsalaisten ja tanskalaisten kanssa. Skandinavian pohjoisosan 45 000 :sta saamelaisista 20 000 asuu Norjan puolella.väestöstä noin kaksi kolmannesta asuu kaupungeissa. Suurin osa ihmisistä asuu rannikon lähettyvillä, koska maa on riippuvainen merestä ja vaikeakulkuisessa, vuoristoisessa sisämaassa on ollut vaikea pitää kulkuyhteyksiä. Norjan elintaso on melko korkea. Opetuslaitos ja terveydenhuolto ovat parhaita maailmassa. Norjalaiset viihtyvät ulkoilun ja etenkin hiihdon parissa, joka on myös keksitty nimenomaan Norjassa. Maassa on neljä yliopistoa ja lukuisia korkeakouluja ja teknillisiä oppilaitoksia. Norjassa valtio kannustaa suurten perheiden perustamista verohelpotuksin ja rahallisin avustuksin, koska maan väkiluku on virallisen näkemyksen mukaan liian pieni. Tärkeimmät kesäharrastukset ovat jalkapallo, yleisurheilu, soutu ja kalastus. Monet perheet viettävät v! iikonlopun kesämökillä tai vaellen tunturissa. Norjan taiteen pääaiheisiin kuuluvat muinaisnorjalaisista jumalista kertovat tarut. Saamelaisilla ja suomensukuisilla Pohjois-Norjalaisilla on omat perinteensä, muun muassa omaperäinen musiikki ja pukeutumistavat. 10

Luonto : Norjalla on näyttävän kauniita maisemia. Golfvirta lämmittää Norjan ilmastoa mahdollistaen eläimistön ja kasvillisuuden kasvua. Kesällä Norjassa sataa runsaasti vettä ja rannikko on yleensä jäätön kautta vuoden. Norjan sisämaassa, napapiirin pohjoispuolella, jonne merenvaikutus ei rannikkovuorten vuoksi ulotu ovat hedelmättömiä ja elinkelvottomia. Norjan rannikolla on enemmän lahtia kuin lähes missään muualla maailmassa. Näiden edustalla on noin 150 000 saarta ja luotoa. Norjan maisemat ovat korkeiden vuorten, jäätiköiden ja meren lähekkäisyyden vuoksi hyvin kauniita. Metsien osuus koko maa-alasta on yli 20 prosenttia. Talous : Norjan talouselämä perustuu luonnonvaroihin, joista öljy ja kaasu ovat tärkeimmät. Öljyn ja kaasun Norjan viennin kokonaisarvosta on hieman yli puolet. Norja on myös yksi maailman johtavista alumiinin tuottajista. Näiden ansiosta Norja on asukasta kohden lasketun kansantulon osalta yksi maailman vauraimmista maista. Myös kalastus on tärkeä toimeentulon lähde Norjassa. Pohjanmeren ja Norjanmeren runsaat kalavedet tarjoavat norjalaisille elinkeinon. Norjan metsät ovat myös tärkeä luonnonvara, jota jalostetaan enimmäkseen paperiksi tai huonekaluiksi. Noin 60 prosenttia metsänomistajista on maanviljelijöitä. Lampaanhoito on aika yleistä, mutta myös vuohia pidetään. Norjan tärkeimmät kauppakumppanit ovat Iso-Britannia, Euroopan maat ja Yhdysvallat. 11

NORJAN GEOLOGIAN YLEISPIIRTEITÄ Johannes Nurmi ja Jussi Niemelä Norja on osa Skandinaviaa, mutta geologinen termi tälle alueelle on Fennoskandian kilpi (tai Baltian kilpi). Fennoskandian kilpeen kuuluvat norjan lisäksi Ruotsi, Suomi, sekä Venäjän koillisosat. Norjan kallioperän kivilajit ovat erittäin vanhoja. Vanhimmat kivilajit ovat jopa 2,9 miljardin vuoden ikäisiä ja erittäin metamorfoosissa muuttuneita. Suurin osa kivilajeista graniitteja ja gneissejä, mutta saviliuskeet, hiekkakivet ja kalkkikivet ovat myös tavallisia. Norja jaetaan geologiansa perusteella kolmeen eri alueeseen. Kaakkoinen gneissialue sijaitsee etelässä Oslon ympärillä ja jatkuu ruotsin puolelle. Tämä alue sisältää 1700 900 Ma vanhoja kiviä, joista suurin osa syntynyt svekofennisen orogenian jälkeisessä goottilaisessa orogeniassa (1700 1550 Ma). Myöhemmin (1500 900 Ma) siihen intrudoitui monia sukupolvia eri granitoideja, joihin liittyy monia hydrotermisiä mineraaliesiintymiä. Kaakkoiselle gneissialueelle liittyy siten paljon kaivostoimintaa. Gneissialue on jakaantunut kahteen osaan Kaledonidien takia ja jatkuu aina länsirannikolle saakka. Norjan eteläosissa oleva läntinen gneissialue on laaja, mutta pohjoisosissa ainoastaan saaret ovat muodostuneet gneissistä. Läntiset gneissialueet deformoituivat uudelleen kaledonisessa orogeniassa noin 400 Ma sitten. Oslo itsessään kuuluu Oslo rift -alueeseen, joka koostuu erittäin nuorista magmaattisista permikauden (300 250 Ma) kivistä. Oslo rift on syntynyt kuoren keskenjääneestä venymisprosessista ja jatkuu aina Skagerrakiin ja Pohjanmerelle asti. Koko maan "selkäranka" on Kaledonidien vuorijono. Skandinavian Kaledonidit ovat syntyneet kambrija siluurikausien (550 400 Ma) välisenä aikana ja koostuvat metasedimenteistä, sekä metavulkaniitesta. Kaledonidien sedimenttikivet olivat alun perin kerrostuneet Atlanttia edeltävään Iapetusmereen. Norjan kalkkikivet sijoittuvat pääosin Kaledonideille ja ovat noin 600 milj. vuoden ikäisiä. Suurimmalla osalla Kaledonidien kalkkikivistä on pitkä subduktiohistoria eli ne ovat syntyneet kovassa paineessa ja lämpötilassa. Kalkkikivistä metamorfoituneet marmorit sijaitsevat pääosin Pohjois- Norjassa Trondheimin ja Tromssan välissä. Kuva 1. Sognefjord-vuono Länsi-Norjassa Kuva 2. Briksdalsbreen-jäätikkö, joka kuuluu Jostedalsbreen-jäätikköön 12

Norjan kallioperä Norjan vanhimmat kivilajit ovat 2900 Ma:n ikäisiä. Niitä on pohjoisessa Finnmarkin alueella sekä Lofooteilla. Suuri osa Norjan eteläpuolen kallioperästä koostuu proterotsooisista (2500-550 Ma vanhoista) graniiteista ja gneisseistä. Varsinkin eteläisen Norjan luoteisosissa kivet ovat vahvemmin metamorfoituneita gneissejä ja migmatiitteja. Proterotsooisia kiviä löytyy myös Norjan pohjoisrannikolta sekä Finnmarkista. Myöhäisprekambrisia kivilajeja (900-550 Ma vanhoja) ovat hiekka- ja kalkkikivet Etelä-Norjan itäosassa sekä Pohjois-Norjassa. Kambri-ordoviikki-siluuri-ajalta (550-400 Ma sitten) peräisin oleva Kaledonidien vuorijono kulkee rannikon myötäisesti koko Norjan pituudelta pohjoisesta etelään. Vuoriston kivilajit koostuvat pääasiassa gneisseistä ja metasedimenteistä ja ne ovat eniten muuttuneita kaledonisen poimutusvyöhykkeen lähistöllä. Kambrosiluurisia kivilajeja on myös Oslo riftin alueella, mutta ne ovat vain heikosti muuttuneita. Kaledonisen orogenian ylityöntölaattojen magmakivilajeja on siellä täällä gneissien seassa. Esimerkiksi Jotunheimin alueen vuoret koostuvat suurelta osin gabroista. Etelä-Norjassa Oslo riftin alueella on permikautisia (290-250 Ma vanhoja) syvä- ja pintakivilajeja, yleisesti graniittia, monzoniittia, syeniittia ja rombiporfyriittia. Kuva 3. Norjan kallioperä. 13

Kaledonidien synty Noin 700 Ma sitten supermanner Rodinia alkoi hajota ja Baltica- ja Laurentia-mantereiden väliin avautui Iapetusmeri, muinainen Atlantin edeltäjä. Baltican mannerjalustalle kerääntyi sedimenttejä 200:n vuosimiljoonan ajan, kunnes noin 500 Ma sitten mantereet alkoivat jälleen lähentyä toisiaan ja Iapetusmeri sulkeutua. Mantereiden väliin syntyi ajan kuluessa ja meren kaventuessa useita subduktiovyöhykkeitä ja saarikaaria. Ensimmäisen saarikaaren törmätessä Balticaan alkoi Kaledoninen orogenia. Viimein noin 420 Ma sitten Laurentia ja Baltica törmäsivät muodostaen nykyisen Himalajan suuruusluokkaa olleen vuoriston. Merellisia sedimenttikerroksia sekä saarikaarien aineksia työntyi Laurentian mantereen mukana Baltican vanhan kiviaineksen päälle. Ylityöntyneet kerrokset viettävät itään ja luoteeseen. Miljoonia vuosia törmäyksen jälkeen, luultavasti permikaudella (300-250 Ma sitten) vuoristoon syntyi maankuoren jännistysten seurauksena siirroksia, jotka siirsivät kerroksia vielä toistensa suhteen pystysuunnassa. Satojen miljoonien vuosien eroosio on kuluttanut Laurentian aineksen pois kerrosten päältä ja siispä nykyinen kaledonidien vuoristo koostuu eri ylityöntölaattojen jäänteistä. Kuva 4. Kaledonisen orogenian tuottamat ylityöntölaatat. Kuva 5. Kaledonisen orogenian rakenteet Tromssan alueella. VUONOT JA JÄÄTIKÖT 14

Vuono on veden täyttämä laakso, jolla on yhteys mereen. Vuonot syntyvät jääkauden aikana laaksoissa etenevien jäätikköjen kovertamiin U-laaksoihin. Vuonot ovat tyypillisesti syviä ja jyrkkäreunaisia ja niiden suulla on yleensä matalampaa kuin mantereen puolella johtuen laaksojäätikön usein keräämästä reunamoreenista. Yleensä vuonojen muodot noudattavat preglasiaalisia jokilaaksoja tai joissain tapauksissa siirroslaaksoja. Norjan pisin ja koko maailman toiseksi pisin vuono on 203 kilometrin pituinen Sognefjord Länsi-Norjassa. Sognefjordin pohjoispuolella sijaitsee mannereuroopan suurin jäätikkö, Jostedalsbreen. Norjan kaivosteollisuudesta Norjassa louhittavia kaivostuotteita ovat maasälvät, grafiitti, ilmeniitti, oliviini, nefeliinisyeniitti, rautamalmit ja kalkkikivi. Myös luonnonkiveä louhitaan jonkin verran. Kongsbergin hopeakaivos on Norjan vanhin kaivos, se toimi vuodesta 1623 vuoteen 1958. Metallisten malmien louhinta on vähentynyt viimeisten 15 vuoden aikana hintojen vaihtelun ja kilpailun lisääntymisen takia. Teollisuusmineraalien ja hiilen tuotanto on sitä vastoin noussut samalla aikavälillä. Norjan Pohjanmeren ja Norjanmeren öljy- ja maakaasuvarat ovat runsaat. Öljyä Norja tuottaa yli 3 miljoonaa tynnyriä päivässä. Norjasta viedään ulkomaille maailman kolmanneksi eniten öljyä ja kuudenneksi eniten maakaasua. Öljyä ja maakaasua muodostuu, kun orgaaninen sedimentti syvällä merenpohjassa lämpenee tarpeeksi (ns. öljyikkuna 75-150 C). Öljy ja kaasu ovat kevyempiä kuin vesi, joten ne nousevat huokoisissa kivissä, kuten hiekkakivessä kohti pintaa, kunnes saavuttavat esimerkiksi saviliuskekerroksen, jonka huokoisuus on erittäin pieni. Näin öljy ja kaasu kerääntyvät hyödynnettäviksi esiintymiksi eristävien liuskekerroksien alle. Suurin osa maapallon historian aikana muodostuneesta öljystä ja kaasusta on päässyt karkuun kallioperästä, kun ajan kuluessa esimerkiksi siirrokset ovat hajottaneet eristäviä kerroksia. Kuva 6. Öljyesiintymän rakenne. minerals.usgs.gov/minerals/pubs/country/2005/nomyb05.pdf www.ngu.no www.ig.uit.no/webgeology/ www.wikipedia.org 15

OSLO RIFT - TEKTONIIKKA JA MUODOSTUMINEN Teemu Voipio Johdanto Oslo rift on mantereinen repeämävyöhyke Etelä-Norjassa, jonka tektonisesti aktiivinen ajanjakso oli noin 305-240 Ma sitten, ajoittuen siten kivihiilikauden lopusta permikauden läpi varhaiselle triaskaudelle. Oslo riftin geologiaan liittyy kuoren ekstensiota, lohkoliikuntoja sekä tunnusomaista magmaattista toimintaa, niin plutonista kuin vulkaanistakin. Yleistä rift-vyöhykkeistä Laattatektoniikassa rift-vyöhykkeet liittyvät mannerten hajoamisprosessin varhaisimpaan vaiheeseen. Tällöin mantereinen laattaa alkaa repeillä ja joissakin tapauksissa kehittyy toisistaan erkaneviksi laatoiksi. Mantereen repeytyessä syntyy alava laakso, joka mahdollisesti myöhemmin avautuu matalaksi merenpohjaksi ja edelleen valtameren selänteeksi. Rift-vyöhykkeiden leveys on muutamia kymmeniä kilometrejä, pituus voi vaihdella alle sadasta tuhansiin kilometreihin. Kaikkein tunnetuin toimiva rift-vyöhyke on the great rift valley eli suuri hautavajoama itäisessä Afrikassa ja Aasian lounaisosassa, joka on mittasuhteiltaan aivan toista luokkaa kuin Oslo rift. Pysähtyneitä mantereisia riftejä tunnetaan paljon, mutta useimmat niistä ovat huonosti säilyneitä. Termi rift viittaa mantereen repeämävyöhykkeeseen (tässä kirjoitelmassa käytetään nimitystä rift, koska sille ei ole täsmällistä suomennosta). Rift valley (hautavajoama, repeämälaakso) on topografisempi määritelmä. Kolmas rift-vyöhykkeisiin liitttyvä käsite, graben, tarkoittaa määritelmän mukaan normaalisiirrosten rajaamaa vajonnutta lohkoa. Normaalisiirrosten vietto on grabenia päin. Half-graben on grabenin kaltainen, mutta sillä on normaalisiirros vain toisella puolella jota kohti hafgraben on kallistuneena (kuva 1). Yleiskuvaltaan rift-vyöhyke muodostuu usein grabenista, mutta käytännössä riftit ovat monimutkaisempia rakenteita jotka koostuvat muutamasta pääsiirroksesta sekä lukuisista pienemmistä siirroksista. Komplekseimmat rift-systeemit voivat koostua useista rinnakkaisista grabeneista sekä näiden välissä olevista horst-lohkoista. Pysähtyneistä rift-vyöhykkeistä (kuten Oslo rift) voidaan käyttää nimitystä paleorift. Pysähtyneistä rift-haaroista käytetään myös nimitystä aulakogeeni, tällä viitataan erityisesti systeemeihin, joissa on kolme yhteisestä pisteestä lähtevää erisuuntaista rift-haaraa. Oslo riftin ei tiedetä olevan osa tällaista systeemiä, joten sitä ei tavallisesti kutsuta aulakogeeniksi. Kuva 1. Poikkileikkaukset graben ja half-graben muodostumista. Riftit poikkeavat toisistaan syntymekanismien, tektonisten piirteiden sekä magmatismin luonteen osalta. Syntymekanisminsa perusteella rift-vyöhykkeet jaetaan aktiivisiin sekä passiivisiin. Aktiivisissa rift-vyöhykkeissä kohoava vaippa aiheuttaa kuoren kupolimaista kohoamista, mikä synnyttää kuoren repeämiseen johtavan jännityskentän. Tällainen kohoaminen voi olla vaipan pluumin aiheuttamaa, ei 16

kuitenkaan aina. Passiivisilla rift-vyöhykkeillä riftiytyminen saa alkunsa litosfäärilaattojen liikuntojen aiheuttamasta ekstensionaalisesta stressistä eikä tähän liity välttämättä rift-vaihetta edeltävää maankuoren kohoamista. Oslo rift luetaan tavallisesti passiivisella mekanismilla syntyneiden joukkoon. Vaihtoehtoisen teorian mukaan Oslo riftin synty olisi pluumin aiheuttama. Kuitenkin monet tektoniset, magmaattiset ja geokemialliset todisteet tekevät tämän teorian epäuskottavaksi. Esimerkiksi pluumin aiheuttamasta kuoren kohoamisesta ei ole merkkejä, sitä vastoin alueella on ollut rift-vaihetta edeltävä sedimentaatioallas. Ekstensionaalinen ympäristö aiheuttaa kuoren sekä litosfäärin venymistä ja ohenemista, mikä tuo astenösfäärin lähemmäksi maanpintaa ja aiheuttaa korkean lämpövuon maankuorelle. Samalla syntyy pystysuoraa rakoilua, joka mahdollistaa magman tunkeutumisen maankuoreen ja edelleen maanpinnalle. Rift-vyöhykkeillä on omaleimainen magmatismi tuottaen usein bimodaalisia kivilajiseurueita. Alkalinen magmaattisuus on monille rift-vyöhykkeille tyypillistä, mutta tavallisesti kivilajit muuttuvat riftin kehityksen loppua kohti vähemmän alkalisiksi. Sekä vaipan että kuoren osittainen sulaminen toimivat magmojen lähteinä. Rift-vyöhykkeillä kuoren ekstensionopeudet ovat noin 0.01 0.5 cm/a, eli kertaluokkaa hitaampia mitä valtamerten selänteillä. Ekstension laajuuden ja kuoren ohenemisen on mitattu olleen Oslo grabenin osalta laajinta sen eteläosassa. Maanjäristykset ovat verrattain yleisiä rift-ympäristössä, mutta ovat harvoin kovinkaan voimakkaita. Oslo rift Oslo rift muodostuu kahdesta graben-segmentistä, jotka ovat Oslo graben sekä sen eteläpuolella sijaitseva Skagerrak graben. Jälkimmäinen on meren ja nuorten sedimenttien peitossa, eikä sitä tunneta kovinkaan hyvin. Käytännössä nimityksiä Oslo rift ja Oslo graben käytetään usein synonyymeinä ja tämäkin kirjoitelma keskittyy lähes pelkästään Oslo grabenin alueelle. Oslo region on puolestaan geologinen termi, jolla viitataan siihen vyöhykkeeseen Oslo grabenin seudulla, missä kallioperä on prekambria nuorempaa. Näihin luetaan Oslo riftin aikaisten kivilajien lisäksi sitä edeltävät paleotsooiset sedimentit. Norjaksi riftistä käytetään joskus nimitystä Oslofeltet. Vanhempi norjankielinen nimitys on Kristianiafeltet. Oslo riftin muodostumisen aikoihin supermanner Pangaea oli muodostumassa ja nykyiset Euraasian sekä Pohjois-Amerikan laatat olivat kiinni toisissaan. Pangean hajoaminen alkoi trias- ja jurakaudella, eli Oslo riftin tektonisen vaiheen jo päätyttyä, mutta Pohjois-Atlantilla avautumista oli tapahtunut jo ennen permikautta. Oslo graben on verrattain hyvin säilyttänyt piirteensä, koska rift-vaiheen jälkeinen deformaatio on ollut vähäistä. Eroosio on kuluttanut 2-3 kilometrin verran grabenin kivilajikerrostumia, erityisesti alueen vulkaanisia kiviä, mutta eroosiosta johtuen juoni- ja syväkiviä on nykyisin monin paikoin paljastuneena, kuten myös varhaisempia sedimenttikiviä. Oslo rift sijaitsee Fennoskandian kilven lounaisosassa. Se on syntynyt prekambrisen kallioperän alueelle, joka koostuu korkean metamorfoosiasteen gneisseistä sekä migmatiiteista, jotka ovat iältään noin 1800-1600 miljoona vuotta vanhoja ja ovat deformoituneet Svekonorjalaisen orogenian aikana noin 1200-900 Ma sitten. Näiden päälle oli kerrostunut lisäksi paleotsooisia sedimenttejä, kuten kambri-siluurikautisia mariinisia kerrostumia sekä myöhäis-siluurin delta- ja fluviaalikerrostumia. Paleotsooiset sedimentit ovat osin Kaledonisen orogenian poimuttamia. 17

Oslo riftin akselin suuntaus on pohjoiskoillisesta-etelälounaaseen. Tensionaalinen kenttä on ollut kohtisuoraan tätä vastaan. Vyöhykkeen siirrokset ovat tension vaikutuksen mukaisia, mutta rakenteet ovat riippuneet myös aikaisemmista, prekambrisen kuoren paikallisista heikkousvyöhykkeistä. Samoin monet vanhemmat siirrokset ovat reaktivoituneet rift-prosessin aikana. Vanhat rakenteet ovat saattaneet ratkaisevasti vaikuttaa myös Oslo riftin sijaintiin. Pohjoisessa Oslo rift rajautuu Kaledoniseen vyöhykkeeseen, Mjøsa-järven kohdalla. Etelässä Skagerrak graben päättyy Sorgenfrei-Tornquist siirrosvyöhykkeeseen. Riftin mantereinen osa Oslo graben on pitkänomainen ja suunnilleen pohjoiseteläsuuntainen. Pituutta sillä on noin 200 kilometriä ja leveyttä 45 km. Kun Skagerrak lasketaan mukaan, on riftin kokonaispituus noin 400 km. Oslo graben jaetaan edelleen kahteen graben-segmenttiin, jotka ovat eteläinen Vestfold sekä pohjoisempi Akershus. Käytännössä nämä segmentit ovat half-grabeneita. Akershus grabenin kehitys ja magmaattinen aktiivisuus alkoi hieman myöhemmin mutta oli pidempikestoisempaa kuin Vestfoldin alueella. Oslo grabenin pääsiirros on Oslofjorden-Randsfjorden siirrosvyöhyke, jota kohti graben-segmentit ovat kallistuneet. Vestfoldin kohdalla pääsiirros on riftin itäpuolella, mutta Akerhusin kohdalla länsipuolella. Graben-segmentit ovat akkommodaatio/transfervyöhykkeiden erottamia. Tällaisia vyöhykkeitä luonnehtii kompleksi siirrostuminen ja nämä ovat myös vulkaanisen toiminnan keskuksia. Lisäksi riftin alueella on useita pienempiä siirroksia, joiden suunta voi vaihdella. Huomattava osa on kuitenkin suunnilleen rift-akselin suuntaisia. Pääosa siirroksista on normaalisiirroksia, mutta grabenin kehitykseen liittyy muitakin siirrostyyppejä. Lohkojen vertikaalinen erotus on ollut Vestfold grabenin eteläosassa Oslofjordenin siirrosvyöhykkeen kohdalla noin kolme kilometriä, pohjoisempana noin kilometrin verran. Kuva 2: Oslo grabenin geologinen kartta (Lähde: Kirstein et. al, 2002). 18

Riftin päävaiheet Nykyisen jaottelun perusteella Oslo grabenille on olemassa viiden kehitysvaiheen malli. Se perustuu magmaattisiin ja tektonisiin piirteisiin grabenin evoluution eri ajanjaksoina. Nämä vaiheet menevät jossain määrin ajallisesti päällekkäin toisensa kanssa ja niiden ajankohta sekä kesto voivat vaihdella grabenin eri osissa. 1. Proto-rift / Pre-rift Riftiytymisen esivaiheessa syntyivät Asker-ryhmän sedimentit, jotka kerrostuivat varhaisempien paleotsooisten sedimenttikerrostumien päälle noin 320 Ma sitten. Luonteeltaan nämä ovat lakustrisia-, delta- ja murtovesi-kerrostumia. Asker-ryhmän sedimenttejä kerrostui laajalle alueelle, mutta jäävät paksuudeltaan 50-200 metriin. Ensimmäiset intrusiiviset kivet Oslo grabeniin liittyen olivat syeniittisiä ja basalttisia juonia, jotka kerrostuivat noin 305 Ma sitten. Tähän aikaan paikallinen kuoren jännityskenttä oli lievästi kompressionaalinen. 2. Initial rifting Ekstensionaalisen stressin alkaminen käynnisti siirrostumisen ja magmaattisesti aktiivisen aikajakson. Ensimmäinen vulkaaninen sekvenssi tunnetaan nimellä B1-basaltit, jotka kerrostuivat Asker-ryhmän sedimenttien päälle 300-290 Ma sitten. Nämä basalttikerrokset ovat olleet paksuimmillaan grabenin eteläosissa, mutta ohenevat pohjoista kohti. B1-basaltit ovat Oslo grabenin kivistä kaikkein primitiivisimpiä (vaippaperäisiä ja vähiten fraktiotuneita) ja vaihtelevat nefeliniiteistä tholeiittisiin basaltteihin. Skienin kerrostumat ovat tunnettu esimerkki näistä basalteista. Riftiytymiseen liittyvä siirrostuminen oli alkanut ennen basalttista magmatismia, tämä on päätelty Asker-ryhmän sedimenttien siirrosrakenteista. 3. Main rifting Tektonisesti voimakkain jakso osuu tähän vaiheeseen. Sitä ilmentävät pääsiirrosten liikunnot sekä Vestfold ja Akershus graben-segmenttien muodostuminen. Magmatismi koostui rakopurkauksista, jotka kerrostivat trakyandesiittisia rombiporfyyrilaavirtoja. Nämä synnyttivät paksuja kerroksia, sillä myös vulkanismi oli aktiivisinta riftiytymisen ollessa voimakkaimmillaan. Samaan aikaan syntyi myös alkalirikkaita syväkiviä (kuten larvikiitteja). 4. Central volcano & caldera Tensionaalinen kenttä ja sitä kautta myös riftiytyminen heikkenivät tässä vaiheessa ja muuttui jaksottaisemmaksi. Vulkaaninen toiminta siirtyi rakopurkauksista keskustulivuoriin, jotka edelleen romahtivat kalderoiksi. Kalderat ovat usein rengasjuonien ja/tai rengassiirrosten reunustamia. Purkautuva laava oli basalttis-trakyyttistä. Intrusiivikivinä syntyi alkalisia gabbroideja (tunnetaan nimellä Oslo-essexite). Akershus segmentillä tämä vaihe päättyi noin 250 Ma sitten, Vestfoldilla vaihe oli lyhytkestoisempi ja päättyi selvästi aikaisemmin, noin 265 Ma sitten. Vaippaperäinen sulan osuus laski ja korvautui kontaminoituneilla sekä anatektisilla sulilla, mikä on yksi merkki rift-prosessin olevan päättymisvaiheessaan. Samaan tulkintaan voi päätyä myös tässä vaiheessa syntyneiden juoniparvien lateraalisesta intruusiosta. 19

5. Batholith emplacement Riftin viimeisessä evoluutiovaiheessa tensionaalinen stressi oli hiipunut. Viimeisenä magmaattisena vaiheena syntyivät laajat batoliitit, joihin kiteytyi intermediäärisiä ja graniittisia syväkiviä pitkälle fraktioituneista magmoista. Huomattava osa nykyisin paljastuneista kivistä kuuluu näihin. Myös tämä vaihe päättyi Vestfold grabenilla Akershusia aikaisemmin. Se miksi magmaattinen toiminta oli Akershusin segmentillä pitkäkestoisempaa saattaa johtua alueen prekambristen siirrosvyöhykkeiden uudelleen-aktivoitumisesta riftiytymisen loppupuolella. Oslo grabenin alueella ei ole merkkejä post-rift sedimentaatiosta ja mikäli sitä on ollut, niin mahdolliset merkit tästä ovat erodoituneet pois. Riftin eteläinen osa Skagerrak graben poikkeaa tältä osin Oslo grabenista, sillä alueella on post-rift sedimenttejä. Lisäksi Skagerrak grabenin alueella magmaattinen aktiivisuus on ollut vähäisempää mitä Oslo grabenilla. Tektoninen asema Lopuksi voi tarkastella sitä, mikä on Oslo riftin suhde muihin rift-vyöhykkeisiin ja tektonisiin tapahtumiin. On todennäköistä, että on Oslo rift on ollut osa laajempaa tektonista ja magmaattista systeemiä. Luoteis-Euroopassa on ollut muitakin rift-vyöhykkeitä hiili- ja permikauden aikana. Kuitenkin Oslo rift on ainoa näistä joka sijatsee kuivalla maalla (Oslo graben), ollen siten helpoiten saavutettavissa ja parhaiten tutkittu. Kuitenkin Oslo riftin kehitys ja magmatismin luonne poikkeaa selvästi muista. Oslo riftin alueella vallinneisiin tensionaalisiin voimiin on voinut osaltaan vaikuttaa Pangaean syntymiseen liittyvä Variskilainen orogenia Keski-Euroopan alueella. Myöhempi, Pangean hajoamiseen liittyvä riftiytyminen oli jura- ja liitukaudella kaikkein voimakkaimmillaan. Joidenkin näkemysten mukaan Oslo rift edustaisi tämän kehityksen esiastetta. Kirjallisuus: Gee, D.G. and Stephenson, R.A. (editors) 2006: European Lithosphere Dynamics. Geological Society of London, Memoir 32, 662 s. Dons J.A and Larsen B.T. (editors) 1978. The Oslo Paleorift: a review and guide to excursions. Norges Geologiske Undersøkelse 337 (Bulletin 45), Universitetsforlaget, Trondheim, 199 s. Kirstein, L. A., Dunworth, E.A, Nikogosian, I. K., Touret, J. L. R. and Lustenhouwer, W. J. 2002: Initiation of melting beneath the Oslo rift. Chemical Geology. Volume 183, Issues 1-4, 221-236 Ramberg, I.B. 1976: Gravity interpretation of the Oslo Graben and associated rocks. Norges Geologiske Undersøkelse 325 (Bulletin 38), 194 s. Sundvoll, B. 1994. Magmatic and tectonic aspects of rift evolution : the Oslo (Paleo-) Rift. Norges Geologiske Undersøkelse, Oslo 20

OSLON ALUEEN ALKALIKIVISTÄ Elina Lehtonen ja Ilona Romu Alkalikivet Alkalikivet ovat magmakivilajeja, jotka ovat rikastuneet alkalimetallien, kuten K ja Na, suhteen. Alkalikivet kiteytyvät magmasta joka on syntynyt vähäisen osittaisen sulamisen kautta Maan ylävaipassa. Tyypillisiä mineraaleja alkalikiville ovat mm. alkalimaasälvät ja foidit, sekä alkaliamfibolit ja pyrokseeni. Foidit eivät esiinny yhdessä kvartsin kanssa, mutta ne voivat sen sijaan esiintyä maasälpien kanssa (Sørensen 1974). Alkalikiviä esiintyy niin syväkivinä, laavoina kuin juoninakin. Kemiallinen koostumus ja mineralogia Kivi voidaan määrittää alkalikiveksi joko sen kemiallisen tai modaalisen (eri mineraalien osuus tilavuudesta) koostumuksen perusteella (Sørensen 1974). Shandin (1922) mukaan alkalikiveksi kemiallisen analyysin perusteella kutsutaan sellaista kiveä, jossa molaariset (Na 2 O+K 2 O), Al 2 O 3 ja SiO 2 määrät esiintyvät suhteessa 1:1:6. ja lisäksi joko alumiinioksidia tai silikaa on riittämättömästi. Kivet ovat lisäksi epätavallisen rikkaita sopeutumattomista ja sopeutuvista hivenalkuaineista. SiO 2 - kylläistä kiveä voidaan pitää alkalisena, mikäli se sisältää Na-pyrokseenia, Na-Ca-amfibolia ja/tai alkaliamfiboleja. Esiintyminen erilaisissa tektonisissa ympäristöissä Alkalikiviä tavataan siellä, missä tapahtuu Maan vaipan pienimittakaavaista osittaista sulamista, kuten kuoren repeämisalueilla. Usein alkalinen magmatismi liittyy kuoren repeämiseen tai magmatismin varhaisvaiheisiin, jolloin vasta vähäistä sulamista on ehtinyt tapahtua. Tämä johtuu siitä, että myös sulamisen määrä vaikuttaa syntyvän magman koostumukseen lähtöaineksen lisäksi. Esimerkkejä (Hall 1996) -Valtamerten vulkaaniset saaret jotka eivät liity valtamerten keskiselänteisiin, esim. Ascension, Reúnion ja Galapagossaaret, lisäksi merenpinnan alaiset merivuoret. -Aktiiviset mannerreunukset; basalttisten magmojen alkalisuus kasvaa edetessä kohti syvemmän subduktion aluetta. Esim. Japani ja Aucklandin alue. -Mantereiset törmäysvyöhykkeet. Esim. kvartäärikautisia leusiitti-tefriittejä Pohjois-Tiibetissä. -Mantereiset repeämävyöhykkeet, esim. Itä-Afrikan repeämälaakso ja Punainenmeri. Oslon alueen alkalikivet Oslon repeämälaaksossa alkalikivet ovat tunkeutuneet kambri-siluurikautisiin sedimenttikiviin (kuva 1). Ennen varsinaista repeämistä, n. 320 Ma sitten kambri-siluurikautisten sedimenttien päälle kerrostui erilaisia hiekkakiviä (Dahlgren & Corfu, 2001). Ensimmäiset magmakivet purkautuivat n. 300 Ma sitten koostuen trakyandesiittisista-ryoliittisiste kerrosmyötäisistä juonista ja juonista. Rombiporfyyrilaavojen ja lardaliittien sekä larvikiittien synty liittyy repeämisen päävaiheeseen n. 290 Ma sitten (Dahlgren et al. 1996). Mm. Rengasjuonet liittyvät kerrostulivuorten syntyyn ja kalderoiden romahtamiseen. Riftiytymisjakson päätti larvikiittien, syeniittien ja graniittien synty (Michel Heeremans 2005). 21

Kuva 1. Oslon alueen yksinkertaistettu kivilajikartta. Lähde: Bonin Ja Sörensen 2003. Vestfoldin alkalisista syväkivistä Drammenin biotiittigraniitti Drammenin graniitti on subvulkaaninen kompleksi joka asettui paikalleen permikaudella Oslon alueen repeämisvaiheessa. Graniitin ympärille syntyi lämmön vaikutuksesta aureoli, jossa esiintyy karsityypin Pb-Zn-mineralisaatioita. Laajojen kvartsijuonten yhteydessä esiintyy molybdeniitti (MoS 2 ) muodostumia. Graniitissa esiintyy miaroliittisia onkaloita joihin on kiteytynyt kvartsia. Alueelta löytyy mm. berylliä, brookiittia ja savukvartsia. Siljan-Myklen syväkivet Mykle-järven ympärillä esiintyvät graniitit muodostavat kaksi erillistä massiivia: järven länsipuolelle ja itäpuolelle (kuva 2). Länsipuolen esiintymä sisältää larvikiittiä ja kahdenlaista graniittia: hieno- tai keskirakeista, punaista ja nuorempaa karkearakeista harmaavalkoista graniittia (ekeriittiä; ikä n. 280 Ma Pedersen et al. 1995 mukaan). Itäinen graniittimassiivi leikkaa rombisia porfyrisia laavoja lännessä ja larvikiittia pohjoisessa ja etelässä. Alue on syntynyt pitkäaikaisen vulkaanisen toiminnan vaikutuksesta. Eikerenin alkaligraniitti Eikerenin alkaligraniitti, ns. ekeriitti, on karkearakeinen, väriltään valkea-harmaa ja muistuttaa huomattavasti Myklen läntistä graniittia. Eikerenin graniitti on iältään 271 Ma (Sundvoll et al. 1990). 22

Kuva 2. Kivilajit Mykle-järven ympäristössä. Lähde: Bonin ja Sörensen 2003. Sanastoa Alaskiitti: Vaalea (M=<10) alkalimaasälpä graniitti (Streckeisen et al.1989) Alkali graniitti: Graniitti joka sisältää alkali amfiboleja tai pyrokseeneja (Le Maitre et al.1989). Aureoli: Syväkivi-intruusion ympärille lämmön vaikutuksesta muodostunut vyöhyke, jossa voi esiintyä karrenmuodostusta ja karsille tyypillisiä mineraaleja. Ekeriitti: Eikererin alueelle tyypillinen graniitti. Foidit: mineraaliryhmä, ns. maasälvänsijaiset, jotka eivät esiinny kvartsin kanssa, mutta voivat esiintyä maasälpien seurassa. Tunnetuimpia jäseniä ovat nefeliini ja leusiitti. Kaldera: romahtanut magmasäiliö. Karsi: kalkkikivien reunoilla esiintyvä kalkkisilikaattikivilaji, joka sisältää runsaasti kalsiumpitoisia silikaatteja, kuten diopsidia, epidoottia ja tremoliittia. Karsiin voi liittyä mm. rautamalmeja ja scheeliittiä. Lardalite =Laurdaliitti, larvikiitti ja foyaliitti ovat kaikki alkalisia syeniittejä, joista foyaliitissa on nefeliiniä. Muutoin nämä kivilajit eroavat toisistaan Fe-Mg-mineraaliensa, esim. pyrokseenien, puolesta. Syeniitti: kivilaji, jossa päämineraaleina on kalimaasälpä ja Na-plagioklaasi (albiitti). Biotiittia, sarvivälkettä ja klinopyrokseenia löytyy 10 40 %. Syeniitti on tasarakeinen ja keski- tai karkearakeinen. Syeniitti muistuttaa graniittia, mutta ei sisällä kvartsia. Syeniittiä vastaava pintakivi on trakyytti. Nefeliinisyeniitti: tyypillinen alkalikiviin kuuluva syväkivi. Tummina päämineraaleina on alkalipyrokseenit ja alkaliamfibolit. Vaaleina päämineraaleina on alkalimaasälpä ja nefeliini. Larvikiitti: harmaa augiittisyeniittikivilaji, jota käytetään hiottuna mm. seinälaattoina. Oslon alueen larvikiiteissä on kaksi erillistä maasälpää: 1) Larvikiitti, jossa romboedrisia, antipertiittisiä oligoklaasi (kalimaasälpä) rakeita 2)Larvikiitti, jossa suorakaiteen muotoisia pertiittisiä kalimaasälpärakeita. Larvikiiteissä saattaa esiintyä kvartsia tai foideja. Lardaliitti: Sisältää suuria osittain omamuotoisia nefeliini kiteitä sekä saattaa sisältää romboedrin muotoisia kiteitä ternääristä maasälpää. 23

Lardaliitit ja larvikiitit ovat yleisempiä kuin keskiverto alkalisyeniitit ja nefeliini syeniitit. Kemiallisesti nämä luokitellaan korkeiden Ca ja Mg pitoisuuksien mukaan. Miaroliittinen onkalo: etenkin graniiteissa tavattava, kiteytymisvaiheeseen liittyvä kolo tai jopa luola. Kirjallisuusviitteet Andersen, T. & Sørensen, H. 2003: Mikrosyenite from Lake Mykle, Oslo Rift: Subvolcanic rocks transitional between larvikite and nordmarkite. Norges geologiske undersøkelse Bulletin 441, 25 31. Bonin, B. & Sørensen, H. 2003: The granites of the Mykle region in the southern part of the Oslo igneous province,norway. Norges geologiske undersøkelse Bulletin 441, 17 24. Dahlgren, S. and Corfu, F., 2001. Northward sediment transport from the late Carboniferous Variscan Mountains: zircon evidence from the Oslo Rift, Norway, Journal of the Geological Society, 158, 29-36. Dahlgren, S., Corfu, F. and Heaman, L.M., 1996. U-Pb isotopic time constraints, and Hf and Pb source characteristics of the Larvik plutonic complex, Oslo Paleorift. Geodynamical and geochemical implications for the rift evolution, V.M. Goldschmidt Conference, Ruprecht-Karls Universität, Heidelberg, Germany, pp. 120. Le Maitre, R.W., Bateman, B., Dudek, A., Keller, J., Lameyre, J., Le Bas, M.J., Sabine, P.A., Schmid, R., Sørensen, H., Streckeisen, A., Woolley, A.R. & Zanettin, B. 1989, A Classification of Igneous Rocks and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcomission on the Systematics of Igneous Rocks. Blackwell Scientific Publications. Michel Heeremans 2005. http://www.mantleplumes.org/norway.html. Sivuilla vierailtu 7.5.2007. Pedersen, L.E., Heaman, L.M. & Holm, P.M. 1995: Further constraints on the temporal evolution of the Oslo Rift from precise U-Pb zircon dating in the Siljan-Skrim area. Lithos 34, 301 315. Shand S.J. 1922. The problem of the alkaline rocks. Proc. Geol. Soc. S. Africa 25, xix-xxxii Sundvoll, B., Neumann, E.-R., Larsen, B.T. & Tuen, E. 1990: Age relations among Oslo Rift magmatic rocks: implications for tectonic and magmatic modelling. Tectonophysics 178, 67 87. Sörensen H. (ed.) 1974. The alkaline rocks. John Wiley, London. 622pp. 24

OSLO-GRABENIN VULKANIITIT Jussi Heinonen ja Tuulia Häkkinen Johdanto ja geologinen ympäristö Oslo-rift, joka on 305-240 Ma vuotta sitten muodostunut mantereellinen repeämä Fennoskandian luoteisosissa, jaetaan kahteen pienempään grabenrakenteeseen. Eteläisempi niistä on Skagerrak-graben, joka on pääosin veden alla ja josta tiedetään hyvin vähän. Riftin pohjoiset maanpäälliset osat muodostavat Oslo-grabenin (Kuva 1), joka sitä vastoin on hyvin tunnettu ja johon tiedot koko Oslo-riftin kehityksestä pääosin perustuvat. Oslo-grabenin voi vielä jakaa tarkemmin Vestfold-grabeniin ja Akershus-grabeniin (Kuva 1), joita erottavat toisistaan Randsfjordenin ja Oslofjordenin siirrosvyöhykkeet. Suhteellisen nuoresta iästä johtuen Oslo-grabenin alueella tyypillisen mannerrepeämän eri kehitysvaiheet ovat poikkeuksellisen hyvin nähtävissä. Kuva 1. Oslo-grabenin geologinen kartta. Vulkaaniset kivet merkitty tummanharmaalla. (from Neumann et al., 2002) Suurin osa Oslo-grabenin vulkaniiteista edustaa kahta repeämisvaihetta, joista ensimmäistä (300-295 Ma) luonnehtivat emäksiset laavat (B 1 ), ja myöhempää (295-275 Ma) enimmäkseen rombiporfyyreistä koostuvat happamammat laavat. Vulkaniitit ovat paljastuneena grabenin keskiosissa niihin liittyvien syväkivien ja vanhempien, pääosin varhaispaleotsooisten, sedimenttikivien kanssa. Vulkaniitit peittävät noin 1400 km 2 :n laajuisen alueen ja niiden kokonaistilavuudeksi on arvioitu noin 300 km 3. Näistä 25% on emäksisiä laavakiviä, 60% rombiporfyyrejä ja 15% trakyyttisiä ja ryoliittisia laavakiviä. Vaikka eroosio on pyyhkinyt pois suuren osa laavakerrostumista, viittaa mm. syväkivien koostumusjakauma siihen, että suurin osa Oslo-grabenin vulkaanisista kivistä juuri oli suhteellisen happamia. B 1 -laavat (300-295 Ma) Oslo-grabenin magmaattinen toiminta alkoi emäksisten laavojen (B 1 laavat) purkautumisella 300 Ma sitten. Laavakerrosten tasaisuus ja laaja-alaisuus viittaavat siihen, että purkaukset olivat peräisin kilpitulivuorista. Pohjoiseen päin edetessä, B 1 -laavat nuorenevat, niiden kerrospaksuus pienenee ja alkalisuus vähenee. Eteläisintä Skien-aluetta luonnehtivat Oslo-grabenin kaikkein alkalisimmat laavat, jotka koostuvat nefeliniiteistä, basaniiteista ja alkalibasalteista (kts. LIITE 1 vulkaniittien luokittelusta). Keskimmäisellä Vestfold-Jeløyan alueella tavataan alkalibasaltteja, oliviinibasaltteja ja trakybasaltteja, joiden kerrospaksuudet vaihtelevat alueella huomattavasti. Oslon pohjoispuolella sijaitsevalla Krokskogenin alueella on mm. 15-30 m paksuja kvartsitholeiitti-laavoja. Paikoin B 1 -laavoissa tavataan myös pyroklastisia kerrostumia, kuten agglomeraatteja, vulkaanista breksiaa ja ignimbriittejä. 25

Rombiporfyyrit (295-275 Ma) B 1 -laavojen yläpuolella tavataan intermediäärisen koostumuksen omaavia laavoja, joissa esiintyy rombisia alkalimaasälvän hajarakeita. Nämä rombiporfyyrit ovat larvikiitin vastineita pintakivissä (=latiitti). Seurannon alaosassa on myös basaltteja ja trakyytit ja ryoliittiset ignimbriitit ovat yleisiä yläosissa. Krokskogenin alueen rombiporfyyriseurannon alaosien alkalibasalteista on löydetty oliviiniklinopyrokseniitti-ksenoliitteja. Paksut paikalliset rombiporfyyriseurannot (paksuimmillaan Vestfoldin alueella jopa 3000 m) ja basalttiset laavat yhdessä rengasjuonien kanssa viittaavat siihen, että ekstrusiivisessa vaiheessa muodostui keskustulivuoria, joista monet kehittyivät kalderoiksi. Vulkaniittien evoluutio ja vaippalähde Geokemiaan perustuva mallinnus viittaa siihen, että suurin osa rombiporfyyrien ja B 1 -laavojen kantamagmoista fraktioi oliviinia ja klinopyrokseenia syvällä kuoressa olleissa magmasäiliöissä n. 7-10 kbar:in paineessa. Rombiporfyyriseurannon alkalibasalteissa tavattavat oliviini-klinopyrokseniittiksenoliitit ovatkin todennäköisesti juuri peräisin tällaisesta kumulaatteja sisältävästä magmasäiliöstä. Jo kiteytyneiden kumulaattikerroksien palasia tempautui sulien matkaan, kun ne kohosivat kohti maanpintaa. Todennäköisesti ainoastaan B 1 -laavojen pohjaosissa tavattavat nefeliniitit edustavat nopeasti vaipasta kuoren pintaosiin kohonneita magmoja. Kaikilla Oslo-grabenin vulkaniiteilla on hyvin korkeat litofiilisten alkuaineiden pitoisuudet. B 1 - laavoilla Th-, U-, Ta- ja La-konsentraatiot ovat jopa satakertaisia primitiiviseen vaippaan verrattuna: korkeimmat arvot on analysoitu Skienin nefeliniiteistä. Sopeutumattomien litofiilisten alkuaineiden korkeat konsentraatiot basalttisissa kivissä viittaavat vaipan alhaiseen sulamisasteeseen ja/tai että vaippalähde on poikkeuksellisen rikastunut näistä alkuaineista. Isotooppigeokemia Oslo-grabenin vulkaniittien isotooppikoostumukset kertovat sekä kuoren kontaminaatiosta, että koostumukseltaan heterogeenisestä vaippalähteestä. Vulkaniiteista on tehty runsaasti Rb-Sr, Sm-Nd ja jonkin verran myös Pb-Pb isotooppianalyysejä. Rb-Sr menetelmää on myös hyödynnetty vulkaniittien ajoittamisessa. Kuvassa 2 on esitetty ε t Nd- ja ε t Sr-arvojen keskinäiset suhteet Oslo-grabenin vulkaniiteissa ja syväkivissä. Epsilon-arvolla mitataan kiven isotooppikoostumusta verrattuna maapallon keskimääräiseen koostumukseen. Käytännössä, mitä pienempi ε t Sr-arvo ja mitä suurempi ε t Nd-arvo näytteellä on, sitä köyhtyneemmästä lähteestä (vaipasta) näyte on peräisin. Pienet ε t Nd-arvot ja Kuva 2.Oslo-grabenin magmakivien ε t Nd vs. ε t Sr diagrammi (after Neumann et al., 1992). DM = depleted mantle, MM = mildly depleted mantle, UM = undepleted mantle suuret ε t Sr-arvot sitä vastoin viittaavat rikastuneeseen lähteeseen tai kuorelliseen kontaminaation. Oslo-grabenin nuorimmilla vulkaniiteilla (Skienin B 1 -laavat) on alueen kaikkein alhaisimmat ε t Sr-arvot (-10-15). Alhaiser ε t Srarvot ja niiden pieni vaihteluväli viittaavat vähäiseen kuoren kontaminaatioon (Prekambrisilla kivillä, jotka ovat mahdollisia kontaminantteja, on hyvin korkeat ε t Sr-arvot). Sitä vastoin Skienin vulkanittien ε t Nd-arvot vaihtelevat suhteellisen voimakkaasti vanhimpien nefeliniittien +1:stä nuorempien 26

alkalibasalttien +4:än. Tämä viittaa siihen, että Oslo-grabenin vanhimmat vulkaniitit (nefeliniitit) ovat peräisin lähes kondriittisen koostumuksen omaavasta vaippalähteestä (UM), joka oli todennäköisesti metasomaattisesti rikastunut litofiilisistä alkuaineista. Ajan kuluessa tämä lähde korvautui köyhtyneemmällä vaipan aineksella (MM), jolloin muodostuviin suliin (alkalibasalttien kantasulat) periytyi köyhtyneen lähteen korkeampi ε t Nd-arvo. Kuva 3. Myöhäisten B 1 -laavojen (basaltic magmas) ja rombiporfyyrien (silicic magmas) kehitys litosfäärissä (after Neumann et al., 1990). Myöhempien B 1 -laavojen (Vestfold ja Krokskogen) ja rombiporfyyrien ε t Sr-arvoissa (-10 +7) havaitaan voimakkaampaa tendenssiä kuorellisen kontaminaation suuntaan. Täten myös niiden ε t Ndarvojen vaihtelu (+4 +0,5) johtuu hyvin todennäköisesti pääosin kuoren kontaminaatiosta. Oslo-grabenin magmaattisen päävaiheen aikana Skienin vanhempien basalttien köyhtyneestä lähteestä (MM) erkautuneet sulat sekoittuivat osittain Prekambrisen ympäröivän kuoren kanssa ja lopulta tuottivat rombiporfyyrejä, joissa kuorellisen komponentin osuus on vulkaniiteista kaikkien suurin (Kuva 3). Yhteenvetona voidaan sanoa, että Oslo-grabenin vulkaniittien isotooppigeokemiassa nähdään seuraavanlainen kehitystrendi (kts. Kuva 2): lähes kondriittinen vaippalähde (Skienin nefeliniitit) köyhtynyt vaippalähde (Skienin basaniitit ja alkalibasaltit) köyhtynyt vaippalähde ja vähän kuoren kontaminaatiota (Vestfoldin ja Krokskogenin B 1 -laavat) köyhtynyt vaippalähde ja voimakkaampi kuoren kontaminaatio (rombiporfyyrit). Lähteet Neumann, E.-R., Sundvoll, B. and Øverli, P.E., 1990. A mildly depleted upper mantle beneath southeast Norway: evidence from basalts in the Permo-Carboniferous Oslo Rift. Tectonophysics 178: 89-107 Neumann, E.-R., Olsen, K.H., Baldridge, W.S. and Sundvoll, B., 1992. The Oslo Rift: a review. Tectonophysics 208: 1-18 Neumann, E.-R., Dunworth, E.A., Sundvoll, J.I. and Tollefsrud, J.I., 2002. B 1 basaltic lavas in Vestfold-Jeløya area, central Oslo rift: derivation from intial melts formed by progressive partial melting of an enriched mantle source. Lithos 61: 21-51 Sundvoll, B., Neumann, E.-R., Larsen, B.T. and Tuen, E., 1990. Age relations among Oslo Rift magmatic rocks: implications for tectonic and magmatic modelling. Tectonophysics 178: 67-87 27

LIITE 1: Vulkaniittien termistö Kuva 4. QAPF-luokitteludiagrammi vulkaniiteille. Alleviivatut kivilajit mainittu tekstissä. Harmaa nuoli kuvaa Oslo-grabenin vulkaniittien kehitystä nuorimmista B 1 -laavoista rombiporfyyriseurannon yläosien ryoliitteihin. basalttisten laavakivien tarkempi luokittelu: alkalibasaltti: basaltti, jolla hyvin alhainen SiO 2 ja korkea (Na 2 O + K 2 O) nefeliini-normatiivinen oliviinitholeiitti: basaltti, jolla alhainen SiO 2 hypersteeni-normatiivinen kvartsitholeiitti: basaltti, jolla korkea SiO 2 kvartsi-normatiivinen trakybasaltti: basalttinen kivi, jolla hyvin korkea (Na 2 O + K 2 O > 5 p.%) vulkanogeeniset kivet: agglomeraatti: Pyroklastinen kivi, jossa yli 64 mm:n läpimittaisia pyöreitä vulkaanisia fragmentteja ignimbriitti: Pyroklastisen hyöyn kerrostuma vulkaaninen breksia: Vulkanoklastinen kivi, jossa enimmäkseen yli 2 mm:n läpimittaisia kulmikkaita vulkaanisia fragmentteja 28