Västerbergslagens Berggrund och Malmbildningar

Publicerad i BGS-Bulletinen årgång 7, nr 1, 2003.  Av Erich Spicar

Inom Västerbergslagen dominerar två huvudgrupper av bergarter, nämligen leptiter och så kallade urgraniter samt grönstenar. Leptiter är ett äldre namn för suprakrustala vulkaniska och sedimentära bergarter. Båda grupperna bildades för c:a 2000 till 1700 miljoner år sedan, varav leptiterna är de äldre av dessa två.

Under den äldre delen av perioden fanns i våra trakter ett grunt hav, ungefär motsvarande havet mellan Japan och Kina. Öst eller väst om detta hav måste det ha funnits en djupgrav, d.v.s. en plattgräns, där en oceanisk platta trängde ut en annan, denna sistnämnda "bar" grundhavet.

Material från den oceaniska plattan smälte så småningom upp och trängde som vulkanpipes upp till havets botten, vilka eventuellt nådde vattenytan. Materialet i lavan var sur, dvs innehöll mycket fri kvarts och var därför segflytande. Vulkaner av denna typ tenderar till våldsamma explosioner, lavan slängs ut som droppar av pimpsten, vilka kan sprida sig på långa avstånd. På grund av dess stora yta reagerade pimpsten lätt med havsvattnet och omvandlades till en kiselrik slamma som sjönk till havsbotten. Slammet kunde vara olika mycket rikt på fältspater. Den äldsta delen av sedimentet innehöll huvudsakligen albit (Na-fältspat), den yngre delen huvudsakligen K-fältspat. Därför skiljer man mellan natron- och kalirika leptiter. Det är en smakfråga, om man vill beteckna slammet som vulkaniskt bildat eller som sediment.

Mycket finkornigt slam, rikt på kisel, ledde till bildning av en tät, flintlik bergart, kalld hälleflinta. Denna kan ha alla färger mellan vit till svart, allt efter andelen färgande oxider. Hälleflintor har dock alltid uppstått ur en samling av små partiklar, till skillnad motkalcedon eller äkta flinta, t.ex. kritan, vilken har uppstått som anhopning av enskilda kvartsmolekyler. Därför kan man aldrig polera upp hälleflinta till samma glans som äkta flinta.

In i dessa bäddar av delvis härdat slam, parallellt till havsbotten, har skikt av äkta lava pressats från vulkanröret. Dessa skikt är idag grövre än hälleflintan och kallas metaryoliter. De har samma kemiska och mineralogiska sammansättningar som graniter, dock ingen spaltbarhet som vanliga grovkorniga graniter. Man känner igen ryoliterna på inlagrade, väl rundade och något större kvartskorn. Vid sidan om metaryoliterna finns det även metadaciter, vilka innehåller mera plagioklas än ryoliterna. Skikten avlagrades självfallet nära horisontellt.

Under det nyss beskriva vulkaniska skedet cirkulerade havsvattnet genom sprickor ner i de nybildade sedimenten (säkerligen även ner in i den underliggande gamla berggrunden) och kom på andra ställen upp som het källa. Det heta vattnet löser lätt och bryter ner på djupet befintliga mineral till rester av kvartsgel, metalloxider, metallhydroxider, sulfider och karbonater. Dessa spyddes ut som en plym av svart "rök" som lade sig runtom källan. På detta sätt uppstod linser av malm eller karbonater med källan i centrum. Av okänd anledning producerade källan växelvis järnoxider/karbonater respektive kvartsgel. Idag hittar vi tjocka bäddar av växellagrad magnetit eller hematit och kvarts, skikttjockleken några millimeter. Gruvan i Bispberg levererade mycket fin kvartsrandig hematitmalm.

Den exhalativa aktiviteten (=varma källor på havsbotten) förekom dock inte ständigt utan intermittent. Källorna låg självfallet i en given gemensam horisont. Under tiden av frånvarande aktivitet täcktes de gamla källorna över av nya sediment, tills den exhalativa aktiviteten kom igång igen. Detta betyder att malmlinserna ligger i olika horisonter, somliga horisonter är rika på malmlinser, andra helt tomma.

Det måste nämnas att vid denna tid var halten syre i atmosfären och i havsvattnet fortfarande låg. De blågröna alger, vilka sedan denna tid producerat allt syre på jorden, var precis "uppfunna" vid denna tidpunkt. Genom att malmerna oxideras från järnkarbonat till magnetit och från magnetit till hematit förbrukades enorma kvantiteter syre, vilket gjorde att syrekoncentrationen hölls nere, detta hämmade utvecklingen av andra livsformer. Samtidigt reducerades halten koldioxid i atmosfären, algerna tog ju koldioxid till att bygga upp sin egen kroppssubstans och frisläppte syre som avfallsprodukt. Detta gjorde att även organiskt material bildades och så småningom kom in in sedimenten. En del av detta material hittas idag som grafit i leptiten vid Karbenning eller som tunna silvervita flagor i Mälardalens gnejser.

Även tack vare den låga syrehalten i havsvattnet kunde sulfidslam deponeras och undkom oxidation. All järnmalm som har bildats senare är redan oxiderad till hematit eller limonit. Sedimentära magnetitmalmer tillhör definitivt tiden mellan 2000 till 1700 miljoner år sedan. Tidsepoken kallas den svekofenniska och malmerna kallas på engelska "banded iron ores".

De sedimentära järnmalmerna kan innehålla sulfidrester, ibland så mycket sulfid, att det förr var oanvändbara. Vissa malmkroppar för så mycket blyglans, (Svartberget och Hillängsgruvan vid Ludvika) att de kunde tas tillvara genom handskrädning. I andra fanns det större mängder av kopparkis.

Mot slutet av den svekofenniska eran skedde stora tektoniska rörelser i vårt område, dels veckning, men även förkastning av berggrunden. De ursprungliga horisontella strata veckades till nästan vertikala streck, vilka i vårt område har tippat något västerut, så att liggväggen stupar c:a 70-80º. I Grängesberg är liggväggen den som hyser gruvkontoret. Veckning betyder också sträckning. De ursprungligen linsformade malmerna har nu blivit nästan vertikalt resta men samtidigt sträckta ochhar så antagit formen av en stående cigarr. I denna skepnad har vi hittat och brutit dem i våra dagar.

Avsättningen på en speciell, ursprungligen horisontell yta med följande veckning har gjort att dessa sedimentära malmer idag hittas utefter stråk som i vårt område går SSV till NNO. Stråket från Iviken vid Väsman över Ickorbotten, Håksberg till Grängesberg är ett bra exempel på detta.

Under den nyss beskrivna veckningen har grönstenar trängt fram, ofta in i antiklinalen. Dessa har varit äkta basiska magmor eller en halvsmält mineralgröt, vilka idag är omvandlade till det vi kallar grönsten. Samtidigt har lokalt en värmefront (kanske från underliggande magmor) vandrat genom berggrunden och omvandlat vissa leptitpartier genom lokal uppsmältning (palingenes) till urgraniter. Dessa har aldrig varit riktigt tunnflytande magmor, eftersom de är helt fria från pegmatiter, vilka bildas av äkta magmor. De gamla horisonterna vilka avgränsar skikt med litet olika kemisk sammansättning var nu uppresta till nästan vertikalen. Därför kunde granitiseringen avstanna vid ett sådant skikt. Under veckningen och sträckningen har särskilt den här beskrivna graniten (urgraniten) förskiffrats, dvs. fått en mikrostruktur av parallella glimmerkristaller, vilka underlättar granitens klyvbarhet. De basiska magmorna var säkerligen av samma typ som moderna basalter, har under miljarder år omvandlat till det vi idag kallar grönstenar. Den gröna färgen härrör från tvåvärt järn.

Vid sidan av "basalterna" fanns det även andra lavor, vilka har utgjutits på havsbotten och därför är rika på gashål, vilka idag är utfyllda av kalkspat. De kallas för spilit, innehåller förhållandevis mycket natrium; detta genom senare utbyte av kalcium mot natrium från havsvattnet. Vid sundet mellan Övre och Nedre Hillen finns det ett stråk med vackra spiliter.

I och med att en horisont rik på malmlinser reses nästan vertikalt, kommer dagens markyta (=erosionsyta) att skära en del av dessa linser (nu omvandlade till stående cigarrer). Därför ligger dessa malmkroppar på en rad, parallellt med veckningens riktning och parallellt med gränsen mellan leptit och urgranit. Utefter dessa uppresta horistonter måste på djupet ytterligare malmer ligga, vilkas brytning är helt olönsam idag.

Ett exempel på denna veckning är Hillensynklinalen. Mot slutet av leptittiden avsattes en horisont med malmlinser rika på sulfider och manganhaltig järnmalm. Veckningen gjorde att denna horisont har bildat ett U, vars västra skänkel innehåller Stollbergsfältet med ett otal sulfid- och järnmalmsgruvor. Veckaxeln (synklinalens djupaste ränna) fylldes i det följande ut med vittringsmaterial från skänklarna. Genom extraktion av kvarts under vittringsprocessen anrikades det nya sedimentet med aluminium, vilket under årmiljonernas gång ledde till bildningar av mineralet andalusit i en muskovitrik skiffer. Detta är dagens bergart i centrum av Hillensynklinalen. Öster och väster om den finns det snygga och samhörande band av en basisk magma med beteckning spilit. Mineralen i Hillängsgruvan och Stollbergsstråket är mycket lika, med samma sulfider och samma sällsynta silikat som t.ex. pyroxmangit.

Tills sist några ord om Grängesmalmen. Den torde vara en fraktion av en basisk magma, en magma av smält magnetit, under bergkedjeveckningen inpressad till betydligt högre nivåer. Skälen till denna hypotes är:

- dess storlek, kanske hundra gånger större än de största sedimentära malmerna
- dess kemiska sammansättning, närmast den höga halten av fosfor som apatit.

Av samma typ är och i samma stråk ligger Blötbergsmalmen, Lekombergsmalmen och Idkerberget. Malmen skiljer sig så fundamentalt från alla andra (sedimentära) järnmalmer i trakten, att den måste ha uppstått på annat sätt, som nyss beskrivits. Att magnetit mycket väl kan uppträda som differentiationsprodukt ur en basisk eller alkalin magma vet vi från förekomsten av magnetitmalm på Alnön och i Norge vid Ulefoss, där tillsammans med djupbergarten kimberlit. Det finns även magnetit, i mängder upp till 20% i Åsbydiabasen vid Åsens by intill Österdalälven. Även denna diabas innehåller apatit.

Termförklaring

Antiklinal - Den övre delen av ett veck
Dacit - En vulkanisk bergart, innehållande ungefär lika delar kvarts och plagioklas
Exhalativ - Aktivitet av heta vattenkällor eller gaskällor, drivna av underliggande magmor
Synklinal - Underdelen av ett veck

Erich Spicar