Mineralressurser på Svalbard

NHM-forskere: Nigel J. Cook og Tom V. Segalstad

Cook har fokusert på noen malmforekomsters mineralogi på Svalbard. Sink- og blyforekomster finnes langs vestkysten av Spitsbergen i bergarter fra det proterozoiske Hecla Hoek-komplekset (HHC). Forekomstene på Kapp Mineral og Sinkholmen finnes i svakt metamorfe bergarter, men nær forkastningssoner av tertiær alder, som deler HHC fra yngre paleozoiske lag. På Kapp Mineral finnes sinkblende (sfaleritt) og blyglans (galenitt) i noen meter bred breksjiert karbonat og fyllitt, som innholder flere gjennomgående kalkspatårer av centimeters bredd. Mange av disse årene fører ikke malmmineraler, mens andre innholder sinkblende og blyglans. Sinkmalm har vært tatt ut fra Sinkholmen, en liten øy i Bellsund (Bilde 3). Malmen opptrer som en massiv breksje bestående av bergartsfragmenter i en matriks av sinkblende, kvarts, kalkspat (kalsitt) og flusspat (fluoritt). Pyritt, kobberkis (kalkopyritt), blyglans, bornitt, idaitt, kobberglans (chalcocitt), digenitt, covellin og Ag-tetrahedritt finnes også. Forholdene mellom vertsbergartstyper antyder en metasomatisk dannelse ved gjennomstrømning av hydrotermale væsker. Begge forekomster finnes innen geologiske formasjoner som har deltatt i den paleogene skorpedannelsen på Vest-Spitsbergen, og kan være av tertiær alder eller yngre.

De kvartære vulkansentrene (Bockfjorden vulkankomplex, BVC) ligger langs den N-S strykende Breibogen forkastningssone i NØ Spitsbergen, som deler devonske sedimenter fra HHC grunnfjell. Sigurdfjell (Bilde 4) er en 4,5 km lang rygg av grove pyroklastiske bergarter og noe alkali basalt, trengt igjennom av eksplosive vulkankratere og -erupsjonssprekker. Mineralforekomsten på Sigurdfjellet finnes på den sydlige siden av stratovulkanen, ca. 1 km fra toppen. Forekomsten omfatter kobbersulfidmineraler på årer i løse steiner, med mineralene kobberkis, tennantitt, bornitt, kobberglans, digenitt og covellin, samt sekundær malakitt og azuritt. Mineraliseringen kan tilknyttes den kvartære vulkaniske aktiviteten, men malmer ligger også nær store N-S forkastningssoner, som deler HHC grunnfjell fra devonske bergartssekvenser. Sistnevnte kan bety at mineraliseringen på Sigurdfjell er eldre enn vulkanen, eller er muligens en remobilisering av en tidligere malm.

Paleozoiske sedimentære bergarter ligger over et eldre blåskifer-eklogitt-kompleks i Oscar II Land. Dolomitt-rike bergarter med kromførende glimmer finnes der, tilsvarende vann-rike ultramafiske bergarter tilhørende Motalafjellet metamorfe kompleks. Sammen med andre omvandlede bergarter, er de beskrevet av russiske geologer som "listvenitter". En rekke forekomster - som årer og impregnasjoner - med blyglans, sinkblende, kobberkis, mindre tetrahedritt-tennantitt, milleritt, arsenkis (arsenopyritt) og ujevn opptreden av sølv og gull, er funnet sammen med disse bergartene sør for St. Jonsfjord. Kobbersulfid-mineralisering finnes i løse steiner på nordvestsiden av Motalafjellet (Bilde 5). Mineraliseringen er dominert av finkornig jordanitt med mindre kobberglans (chalcositt), kobberkis (kalkopyritt) og tetrahedritt, omvandlet til azuritt og malakitt.

Det finnes også flere eksempler på mineraliseringer på Svalbard som krever ny forskning, slik at man kan utvikle nye modeller for malmdannelsen. Hematitt-forekomsten ved Farmhamna, for eksempel (Bilde 6), er tydelig post-karbon i alder og epigenetisk (dannet etter vertsbergarten). Er det mulig at forekomsten også er dannet ved tertiær vulkansk aktivitet eller fra aktivitet av varme kilder?

Tallrike hydrotermale årer med kalkspat, dolomitt, barytt, sinkblende, blyglans, flusspat, kobberkis, witheritt, strontianitt, og sjelden sen kvarts med barytt og dolomitt (typisk krystallisasjons-rekkefølge) opptrer på Bjørnøya (74°N) og langs Spitsbergens vestkyst (77-79°N) i den arktiske Svalbard-øygruppen. Som del av vår igangværende forskning om geokjemi av hydrotermale mineraliseringssystemer på Spitsbergen og Bjørnøya, har Segalstad og samarbeidspartnere brukt stabile og radiogene isotopdata til identifisering av kildene til metaller i malmforekomstene.

De fleste mineralgangene opptrer i sene prekambriske til ordoviciske sand- og kalkrike sedimentære bergarter. En del ganger opptrer i sen-devonske til tidlige permiske siliciklastiske "Red Bed" sedimenter. Baryttganger opptrer også i devonske lag i nordre Spitsbergen ved Sigurdfjellet med en Cu-Pb-sulfid paragenese, og i Zeipeldalen (Bilde 7) og i Ridderborgen uten sulfider. Alle årer har et romlig (og genetisk?) forhold til store post-devonske forkastningssoner. Aldersforhold og genese av gangene er ukjent. Segalstad et al. (2006, 2008) har funnet at disse epigenetiske gangene kutter gjennom sedimentære bergarter gjennom den komplette stratigrafiske sekvensen, fra sen prekambrisk til permisk alder. Derav kan man slutte at mineralgangene må være av triassisk eller yngre alder. Varme til de hydrotermale systemene kan ha vært den nærliggende tertiære Vestbakken vulkanske provins, som hadde vulkansk aktivitet tilknyttet åpningen av Atlanterhavet i tertiær tid.

Væskeinneslutninger i mineralene er, dessverre, for små til mikrotermometri. δ¹⁸O av koeksisterende kalkspat - dolomitt gir en likevektstemperatur på 180°C for en gang på Bjørnøya. δ³⁴S i alle sulfidprøver spenner fra -0,6 til 12,7‰; i alle baryttprøver fra 13,4 til 27,0‰. Koeksisterende par av sulfid - barytt viser ∆³⁴S = -0.2 til 26‰. Dette er ingen likevektsverdier, noe som man kan forvente fra den relativt lave hydrotermale temperatur. Bjørnøya og Spitsbergen viser forskjellig δ³⁴S. Barytt fra Bjørnøya har høy δ³⁴S, slik som prekambrisk - ordovicisk havvann, som man kunne forvente fra sidesteinens Hecla Hoek-bergarter. Beregnet δ³⁴S av H₂S i likevekt med sulfider tilsvarer verdiene for permiske evaporitter, som derfor er en mulig kilde til svovel. Lignende lav δ³⁴S er funnet ved Sigurdfjell og Sinkholmen på Spitsbergen. Barytt fra Ridderborgen og Zeipeldalen viser mellomliggende δ³⁴S, slik som deres sidebergs devonske sulfat. Tidlige gang-karbonater på Bjørnøya har høy δ¹⁸O og δ¹³C, som sine sidesteinsbergarter; senere gangkarbonat har lavt δ¹⁸O og δ¹³C og tyder på en blanding mellom forskjellige væsker som førte med seg oppløst karbon fra oksyderte kull-lag. En væske fra dypet førte med seg med metaller, barium og klor, og blandet seg med en nedadgående væske som førte med seg oppløst evaporittsulfat, delvis redusert til H₂S av lokale kull-lag, og avsatte mineralganger med barytt og metallsulfider.

Blyisotoper i blyglans fra Bjørnøya og Sigurdfjell gir to ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb populasjoner: 18,180 og 18,346. Til tross for et meget stort hydrotermalt system, må væskene ha oppløst bly fra en relativt homogen kildebergart innen relativt kort tid. Kilden for bly i gangene var erodert kaledonsk skorpe, homogenisert i løpet av transporten til de devonske sedimentbassengene. Hydrotermale væsker oppløste bly mens de strømmet ned mot lavere stratigrafisk nivå, og utfelte blyglans, sinkblende og barytt i sprekker. Det bimodale isotopmønsteret kan forklares ved to hydrotermale celler med litt forskjellige størrelser, sett i gang kort tid etter hverandre.

Publikasjoner

Cook, N.J., Kjærnet, T. (2008): Mineralogy and paragenesis of selected base metal deposits, NW Spitsbergen, Svalbard. 33^rd International Geological Congress, Oslo, August 6 th - 14 th 2008, Abstract CD-ROM

Segalstad, T.V. 2008: Metallogeny of the Arctic Region - Convener's Introductory Lecture . 33^rd International Geological Congress, Oslo. 8 Aug. http://folk.uio.no/tomvs/Metallogeny-Arctic_IGC33.pdf

Segalstad, T.V., Sundblad, K. & Kjærnet, T. 2006: Stable isotope evidence for Ba-Pb-Zn vein mineralizations by fluid circulation in the sedimentary basin at Svalbard. Geological Survey of Finland Bulletin, Special Issue 1 , 143.

Segalstad, T.V., Sundblad, K. & Kjærnet, T. 2008: Metallogeny of Pb-Zn-Ba vein mineralizations in Svalbard, Norwegian Arctic. 33^rd International Geological Congress, Oslo. 8 Aug.

Sundblad, K., Andersen, T., Kj ærn et, T., Segalstad, T.V., Aasum, L. & Wernigsen, C. 2006: Source of lead in Mesozoic baryte-galena-sphalerite mineralization at Svalbard. Geological Survey of Finland Bulletin, Special Issue 1 , 157.