Suomussalmen varhaisproterotsooisten diabaasien mineralogia tektonisessa tulkinnassa

The object of this research is to study the mineralogy of the diabase dykes in Suomussalmi and the relevance of the mineralogy to tectonic events, specifically large block movements in the Archaean crust. Sharp tectonic lines separate two anomalies in the dyke swarms, shown on a geomagnetic map as positive anomalies. In one of these areas, the Toravaara anomaly, the diabases seem to contain pyroxenes as a main component. Outside the Toravaara anomaly hornblende is the main ferromagnesian mineral in diabases. The aim of this paper is to research the differences in the diabases inside and outside the anomalies and interpret the processes that formed the anomalies. The data for this sudy consist of field observations, 120 thin sections, 334 electron microprobe analyses, 19 whole-rock chemical analyses, a U-Pb age analysis and geomagnetic low-altitude aerial survey maps. The methods are interpretation of field observations, chemical analyses, microprobe analyses of single minerals and radiometric age determination, microscopic studies of the thin sections, geothermometers and geobarometers. On the basis of field observations and petrographic studies the diabases in the area are divided into pyroxene diabases, hornblende diabases and the Lohisärkkä porphyritic dyke swarm. Hornblende diabases are found in the entire study area, while the pyroxene diabases concentrate on the area of the Toravaara geomagnetic anomaly. The Lohisärkkä swarm transects the whole area as a thin line from east to west. The diabases are fairly homogenous both chemically and by mineral composition. The few exceptions are part of rarer older swarms or are significantly altered. The Lohisärkkä dyke swarm was dated as 2,21 Ga old, significantly older than the most common 1,98 Ga swarm in the area. The geothermometers applied showed that the diabases on the Toravaara anomaly were stabilized at a much higher temperature than the dykes outside the anomaly. The geobarometers showed the pyroxenes to have crystallized at varying depths. The research showed the Toravaara anomaly to have formed by a vertical block movement, and the fault on its west side to have a total lateral transfer of only a few kilometers. The formation of the second anomaly was also interpreted to be tectonic in nature. In addition, the results of the geothermobarometry uncovered necessary conditions for the study of diabase emplacement depth: the minerals for the study must be chosen by minimum crystallization depth, and a geobarometer capable of determining the magmatic temperature must be used. In addition, it would be more suitable to conduct this kind of study in an area where the dykes are more exposed.

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan Suomussalmen alueen diabaasien mineralogiaa ja sen yhteyttä tektonisiin tapahtumiin. Erityisen kiinnostuksen kohteena ovat arkeeisen pohjan lohkoliikunnot. Suomussalmen alueen varhaisproterotsooisia diabaasijuoniparvia lohkovat tektoniset linjat erottavat terävärajaisesti kaksi magneettiselta suskeptibiliteetiltaan erottuvaa anomaliaa. Toisella korkean suskeptibiliteetin alueista, Toravaaran anomalialla, diabaasit näyttävät sisältävän huomattavasti ympäristöään enemmän pyrokseeneja, kun taas ympäröivillä alueilla diabaasien pääasiallinen Fe-Mg-mineraali on sarvivälke. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää näiden anomalioiden sisällä esiintyvien diabaasien eroja anomalioden ulkopuolisiin diabaaseihin sekä tulkita anomalioiden syntymekanismeja. Aineistona tutkimuksessa on kenttähavaintoja, 120 ohuthiettä, 334 mikroanalyysiä, 19 kokokivianalyysiä, ikämääritysanalyysi sekä geofysikaalisia matalalentokarttoja. Menetelminä käytetään kenttähavaintoja, ohuthietutkimuksia, kemiallisia analyysejä kivistä, mikroanalyysejä yksittäisistä mineraaleista, radiogeenisiä ikämäärityksiä sekä geotermometrejä ja geobarometrejä. Kenttätutkimusten ja ohuhietutkimusten perusteella diabaasit jakautuvat pyrokseenidiabaaseihin, sarvivälkediabaaseihin sekä porfyyriseen Lohisärkän juoniparveen. Sarvivälkediabaaseja tavataan koko alueelta, kun taas pyrokseenidiabaaseja lähinnä Toravaaran anomalialta ja Lohisärkän parvi halkoo kapeana nauhana koko aluetta. Kemiallisesti ja mineraalien koostumuksen perusteella diabaasit ovat melko yhtenäisiä. Muutamat poikkeukset kuuluvat joko harvinaisempiin juoniparviin tai ne ovat muuttuneet voimakkaasti. Lohisärkän juoniparvelle saatiin iäksi 2,21 Ga, eli se on yleisintä 1,98 Ga juoniparvea huomattavasti vanhempi. Geotermometrian perusteella Toravaaran alueen diabaasit ovat tasapainottuneet muita korkeammassa lämpötilassa. Geobarometrian tulokset osoittivat pyrokseenien kiteytyneen eri syvyyksillä magmasäiliössä. Tutkimus osoitti Toravaaran anomalian syntyneen vertikaalisen lohkoliikunnon tuloksena sekä sen länsipuolisen siirroksen olleen sivuttaissirtymältään hyvin pieni. Toisen anomalian syntymekanismin todettiin myös olevn tektoninen. Tämän lisäksi diabaasien tutkimukseen geotermobarometreillä saatiin määritettyä oleellisia reunaehtoja: tutkittavat mineraalit on valittava pienimmän mahdollisen kiteytymissyvyyden perusteella ja on valittava magmaattisen lämpötilan tutkimisen mahdollistava geotermometri. Lisäksi tutkimus olisi helpompi suorittaa alueella, jossa diabaasit ovat paremmin paljastuneita.