Utö – en rest från jordens halvtid

Utö i Stockholms skärgård har länge intresserat geovetare. Ursprungligen var det främst öns malmförekomster som lockade. Men ön har också mycket att erbjuda den som är intresserad av geologisk historia. Här är bergarterna ovanligt väl blottade, och de har dessutom fått behålla sina ursprungliga karaktärer. Utö har nämligen delvis förskonats från sådana geologiska omvandlingar som har drabbat det mesta av berggrunden i vårt land. På ön finns rikligt med skolexempel på geologiska företeelser, och här har många studenter fått sina första inblickar i fältgeologisk praxis.

Öns bergarter började bildas för omkring 1 900 miljoner år sedan, dvs när planeten jorden bara var något mer än hälften så gammal som i dag. Dessförinnan fanns här inget land utan ett hav svallade över djupa bottnar. På dem avsattes avlagringar som med tiden bildade tjocka sediment. Så följde en vulkanisk period då malmen bildades. Sannolikt skedde detta på ganska grunt vatten eller rentav på torra land. Vad som sedan hände för Utös del är inte helt klart. Troligen sjönk jordytan tillbaka, havet återtog sitt herravälde över området och nya sediment började avsättas på bottnarna.

De sedimentära och vulkaniska avlagringarna hårdnade så småningom till bergarter som senare veckades och omvandlades på olika sätt. Spåren efter dessa skeenden fick olika karaktär beroende på i vilket tillstånd som bergarten befann sig och vilka tryck- och temperaturförhållanden som rådde när den deformerades.

Försvinner och föds på nytt

Berggrunden kan tyckas beständig för oss människor med vår korta livslängd. Men bergarter bildas, omvandlas, bryts ner och bildas ständigt på nytt.

En bergart består av kristaller av olika mineral. Ofta kan dessa byggstenar vara synliga för blotta ögat, som kornen hos sandsten. Denna ganska mjuka bergart kan bestå av enbart kvartskorn som har pressats ihop. Andra bergarter, exempelvis den hårda graniten som är vanlig i Sverige, är sammansatta av flera olika mineral. I granit ingår sålunda kvarts, fältspat och glimmer.

Vilka de ingående mineralen är och hur mineralkristallerna är hopfogade bestämmer bergartens mekaniska egenskaper och hur den påverkas när de yttre förhållandena förändras. När bergarten utsätts för tillräckligt höga tryck och temperaturer kan den bli så mjuk och plastisk att den börjar flyta. Under tryck omorienteras vissa mineral, speciellt platta mineral som glimmer, medan andra mineral omfördelas inom bergarten. Härigenom bildas plana strukturer som kallas foliationer, vilket alltså avslöjar att bergarten utsatts för tryck. Även om rörelserna kan vara mycket långsamma kan bergarten veckas som deg (bild 3).

Om samma bergart deformeras snabbt under högt tryck, fast under lägre temperaturer, blir den spröd och spricker, vilket syns i berggrunden som sprickor och förkastningar (bild 4).

Vissa bergarter finns kvar i flera hundra miljoner år, andra bara några tusen år eller mindre. En bergart kan utplånas på tre olika sätt. Antigen vittrar den sönder till små partiklar. Eller också kristalliserar bergarten när den utsätts för höga tryck och temperaturer. Nya mineral bildas då, och man säger att bergarten genomgår metamorfos. Slutligen kan bergarten smälta mer eller mindre fullständigt om den utsätts för tillräckligt höga temperaturer.

Mönstren bildas

Allmänt indelas bergarter i de tre huvudgrupperna sedimentära, omvandlade och magmatiska, vilka alla finns på Utö.

Sedimentära bergarter bildas när korn av andra bergarter avsätts i vatten och bildar lager på bottnen vilka senare pressas ihop till en bergart. Ett bra exempel på en sedimentär bergart är den s k gråvackan på Utö, som består av två komponenter. Den visar tydligt hur olika bergarters mekaniska egenskaper kan vara. Gråvackan utgörs dels av lager som är rika på vad som ursprungligen varit sand, dels av lager som är rika på sådant som en gång varit lera. När berget utsattes för tryck bildade de hårda lager som nu är omvandlad sandsten veck och s k överskjutningsförkastningar, medan mjukare lager av omvandlad lersten förtjockades på samma sätt som deg tjocknar när den trycks ihop. De senare lagren trängde också in i och fyllde utrymmena mellan förkastningarna och vecken i sandstenen.

Veckningen och formen på dessa förkastningar, s k omvända förkastningar, tyder på att bergarterna har tryckts samman. I ett senare skede har berget tvärtom tänjts ut.

På Utö har bergarterna veckats i olika omgångar, ungefär som en filt som viks flera gånger. När äldre veck utsätts för ny veckning, bildas komplicerade mönster som inte alltid är så lätta att tolka (bild 6). Veckningarna har av allt att döma skett vid höga temperaturer eftersom berget tycks ha deformerats plastiskt. Så höga temperaturer finner vi i jordskorpan på ungefär 8-10 kilometers djup. Veckningen måste alltså ha skett innan berghällen kom i dagen.

Senare har berget än en gång utsatts för tryck, men denna gång vid en lägre temperatur på grundare djup. Därför var berget sprödare, och det bildades sprickor och förkastningar. En del av sprickorna syns extra tydligt eftersom de så småningom fylldes av s k pegmatit. Denna grovkorniga bergart bildas av nersmält berg. Pegmatitgångarna löper som ljust grå, rosaskiftande skivor genom berget.

Efter det att gångarna bildats har berggrunden återigen deformerats. Också denna gång måste det ha skett vid lägre temperaturer eftersom gångarna på en del ställen har brutits av där det skett lokala förkastningar. I samband med detta har de hårdare pegmatitgångarna tänjts ut till s k boudiner (bild 5).

På Utö finns berggrund där man kan se veck och förkastningar med sprickor som ligger sida vid sida i samma bergart. För att bättre förstå hur dessa mönster har uppkommit kan man tänka på chokladgodis i form av en ”Snickers”. Om man trycker ihop den spricker det hårda chokladskalet (förkastning/sprickor) medan den mjukare och sega kärnan veckar sig.

Ett Bergslagen i miniatyr

Utös berggrund fungerar i stor utsträckning som en miniatyr eller modell för stora delar av Bergslagen. På båda ställena återfinns järn- och sulfidmalmer. Dessa bildades sannolikt under den vulkaniska periodens lugna avslutningsfas för knappt 1,9 miljarder år sedan. Mäktiga lager av metallhaltig vulkanisk aska, som hade sjunkit ner på havsbottnen, genomströmmades av hett vatten. Detta metallhaltiga vatten sprutade fram vid undervattenskällor och gav upphov till metallhaltigt slam som lade sig på bottnarna och så småningom ombildades till järnmalm.

Sulfidmalmerna bildar ådror och nätverk i berggrunden och anses därför ha kommit till genom utfällningar från malmlösningar som cirkulerat i sprickor och hålrum strax under den dåvarande havsbottnen (se Sverige har fått guldfeber, F&F 3/99).

Utö ligger i ett större stråk av snarlika, någorlunda välbevarade bergarter. Stråket bildar en stor båge mer eller mindre runt hela Bergslagen. Det mesta av Bergslagens malmer finns i detta stråk. Innanför stråket, i östra Svealand, var tryck och temperaturer betydligt högre, vilket gjorde att berggrundens omvandling där gick mycket längre än på exempelvis Utö och i Bergslagen.

Gränsen, dvs övergången mellan bevarade och förstörda bergarter, syns tydligt vid Stora Persholmen vid Utö hamn. Hällarna som vetter mot fjärden Mysingen och fastlandet innehåller omvandlade och delvis uppsmälta bergarter, medan bergarterna sydöst därom har bevarat det mesta av de ursprungliga mönstren.

Utös berggrundsgeologiska historia kan placeras i tiden tack vare att åldern på ett par av öns bergarter har kunnat bestämmas med s k radiometrisk åldersbestämning. Sålunda vet vi att ett av de lägsta, dvs äldsta, vulkaniska lagren avsattes för ca 1 900 miljoner år sedan. Vidare vet vi att en av de pegmatiter som fyller en rak spricka genom en av gruvornas veckade järnmalmslager stelnade för ca 1 820 miljoner år sedan. Eftersom pegmatiten inte har påverkats av de veckningar som drabbat järnmalmen, måste veckningarna ha varit avslutade vid denna tid.

Den historia som vi här har berättat utspelade sig alltså under 80 miljoner år delvis på flera kilometers djup i jordskorpan. För 1 miljard år sedan hade de aktuella bergarterna kommit upp till jordens yta genom upphöjning och erosion. Därefter har det inte hänt så mycket med själva berggrunden. I det här tidsperspektivet är den senaste istiden, som inleddes för omkring 115 000 år sedan, en nylig geologisk händelse (se Det dynamiska istäcket, F&F 8/01). Visserligen omskapade isen landskapet, men den rådde inte på berggrunden mer än att den nötte bort uppsprucket och vittrat material från dess yta. På så sätt slipade isen fram de släta hällar som vi nu kan studera med alla deras avslöjande detaljer.