Remagnetizations in sedimentary rocks of Estonia and shear and fault zone rocks of southern Finland
Date
2009-10-20T13:19:55Z
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The present doctoral thesis combines palaeomagnetic, rock magnetic and mineralogical studies of Palaeozoic sedimentary rocks of Estonia and Palaeoproterozoic crystalline rocks of shear and fault zones of southern Finland. The essence of palaeomagnetism is that a record of the ancient magnetic field is locked in a rock. Silurian and Ordovician carbonate samples were collected from twelve Estonian outcrops and Palaeoproterozoic rocks were sampled in five outcrops of southern Finland. The localities in Finland are located along the extensive north-east to south-west trending Porkkala–Mäntsälä shear zone and the north–south trending Vuosaari–Korso shear zone. They were chosen for the study, because these were expected to indicate possible reactivations.
In a result of the studies primary magnetizations were found in Ordovician sedimentary rocks of northern Estonia and in Palaeoproterozoic shear and fault zone rocks of southern Finland. Magnetite and titanomagnetite are the carriers of the primary remanence. Secondary magnetizations of different ages were detected as well, implying that the areas have experienced multiple reactivations. A common secondary overprint of late Palaeozoic age characterizes both the studied Ordovician–Silurian sedimentary rocks of Estonia and the Precambrian crystalline shear and fault zone rocks of southern Finland. The main carrier of this remanence is hematite, but the contribution of maghemite is observed besides. The remanence represents chemical remanent magnetization. The origin of this secondary magnetization is postulated to be associated with brines, possibly with meteoric waters, as well as with fluids derived from orogenic belts like Hercynian or Uralian. The late Palaeozoic overprint is quite widespread on several continents and has been observed in different types of rocks of different ages all over the world. For that reason we believe that the formation of Pangea has largely contributed to the formation of remagnetizations in the late Palaeozoic also in the studied region.
Käesolev doktoritöö kirjeldab paleomagnetiliste uuringute tulemusi Ordoviitsiumi ja Siluri vanusega settekivimitest Eestis ja Paleoproterosoilise vanusega kristalsetest kivimitest Lõuna-Soomes. Uuringute peamiseks eesmärgiks oli piirkonna geoloogilise ajaloo täpsustamine. Paleomagnetilised uuringud võimaldavad määrata Maa magnetvälja suunda hetkel kui kivim tekkis või seda mõjutati hilisemate geoloogiliste protsesside käigus juhul kui süsteemis sisaldusid ferromagnetiliste omadustega mineraalid. Töö käigus koguti Ordoviitsiumi ja Siluri vanusega karbonaatsete kivimite proove kaheteistkümnest Eesti paljandist ja karjäärist ning viiest Paleoproterosoikumi vanusega kivimite paljandist Soomes. Soome materjal koguti eelistatult murranguvöönditest (Porkkala–Mäntsälä ja Vuosaari–Korso), mis on võrreldes ümbritsevaga olnud geoloogilistele protsessidele vastuvõtlikumad. Uuringute tulemused näitavad, et primaarne (kivimi tekkeaegne) magnetiseeritus on säilinud Alam- ja Kesk-Ordoviitsiumi karbonaatkivimites ning Paleoproterosoikumi graniitides ja gneissides. Primaarse magnetiseerituse kandjaks on magnetiit ja titanomagnetiit. Valdavalt esinevad aga kivimites sekundaarsed ferromagnetilised mineraalid: hematiit, maghemiit ja götiit. Nende mineraalide poolt kantud jääkmagnetiseeritused on moodustunud pärast kivimi enese tekkeaega. Magnetiseerituste suunad võimaldasid määrata hilisemate protsesside toimeaega ning täpsustada nende päritolu. Uuritud kivimites leidub erineva vanusega sekundaarseid magnetiseeritusi, kuid valdavaks on keemilise päritoluga Permi vanusega komponent. Kivimi magnetiliste ja mineraloogiliste uuringute alusel on selle kandjaks hematiit ning kohati ka maghemiit. Magnetiseerituse tekkepõhjustena on välja pakutud mäestikutekkeliste fluidide levikut seoses Hertsüünia või Uuralite kurrutusega ning keskkonnatingimuste muutust. Samas on Hilis-Paleosoikumi vanusega sekundaarset magnetiseeritust avastatud kogu maailmas (rohkem kui sada viidet erinevates andmebaasides), mistõttu on käesolevas töös toodud paralleel Permi vanusega sekundaarse magnetiseerituse laialdase leviku ja Pangea superkontinendi tekke maksimumiga.
Käesolev doktoritöö kirjeldab paleomagnetiliste uuringute tulemusi Ordoviitsiumi ja Siluri vanusega settekivimitest Eestis ja Paleoproterosoilise vanusega kristalsetest kivimitest Lõuna-Soomes. Uuringute peamiseks eesmärgiks oli piirkonna geoloogilise ajaloo täpsustamine. Paleomagnetilised uuringud võimaldavad määrata Maa magnetvälja suunda hetkel kui kivim tekkis või seda mõjutati hilisemate geoloogiliste protsesside käigus juhul kui süsteemis sisaldusid ferromagnetiliste omadustega mineraalid. Töö käigus koguti Ordoviitsiumi ja Siluri vanusega karbonaatsete kivimite proove kaheteistkümnest Eesti paljandist ja karjäärist ning viiest Paleoproterosoikumi vanusega kivimite paljandist Soomes. Soome materjal koguti eelistatult murranguvöönditest (Porkkala–Mäntsälä ja Vuosaari–Korso), mis on võrreldes ümbritsevaga olnud geoloogilistele protsessidele vastuvõtlikumad. Uuringute tulemused näitavad, et primaarne (kivimi tekkeaegne) magnetiseeritus on säilinud Alam- ja Kesk-Ordoviitsiumi karbonaatkivimites ning Paleoproterosoikumi graniitides ja gneissides. Primaarse magnetiseerituse kandjaks on magnetiit ja titanomagnetiit. Valdavalt esinevad aga kivimites sekundaarsed ferromagnetilised mineraalid: hematiit, maghemiit ja götiit. Nende mineraalide poolt kantud jääkmagnetiseeritused on moodustunud pärast kivimi enese tekkeaega. Magnetiseerituste suunad võimaldasid määrata hilisemate protsesside toimeaega ning täpsustada nende päritolu. Uuritud kivimites leidub erineva vanusega sekundaarseid magnetiseeritusi, kuid valdavaks on keemilise päritoluga Permi vanusega komponent. Kivimi magnetiliste ja mineraloogiliste uuringute alusel on selle kandjaks hematiit ning kohati ka maghemiit. Magnetiseerituse tekkepõhjustena on välja pakutud mäestikutekkeliste fluidide levikut seoses Hertsüünia või Uuralite kurrutusega ning keskkonnatingimuste muutust. Samas on Hilis-Paleosoikumi vanusega sekundaarset magnetiseeritust avastatud kogu maailmas (rohkem kui sada viidet erinevates andmebaasides), mistõttu on käesolevas töös toodud paralleel Permi vanusega sekundaarse magnetiseerituse laialdase leviku ja Pangea superkontinendi tekke maksimumiga.