Magmasäiliöiden reunojen differentiaatiomekanismit: uutta tietoa käänteisesti differentioituneista reunasarjoista mafisissa kerrosintruusioissa ja kerrosjuonissa

Tutkittaessa emäksisestä magmasta kiteytyneitä magmasäiliöitä ja niihin liittyviä malmeja yksi merkittävistä ongelmista on ollut reunavyöhykkeissä esiintyvä kivien ja mineraalien erilaistuminen, joka on käänteinen sille, mitä basalttisen magman kiteytyminen normaalisti tuottaa. Tällaiset reunavyöhykkeiden reversaalit ovat kehittyneet yleisesti magmasäiliöissä riippumatta niiden iästä, maantieteellisestä sijainnista, koosta, muodosta ja jopa magman koostumuksesta, mikä indikoi, että joku perustavanlaatuinen prosessi on ollut kyseessä. Avainkysymys on, mitkä fysio-kemialliset prosessit ovat tämän yleisen, mutta ilmeisen anomaalisen magmaattisen käyttäytymisen takana? Väitöskirjatutkimus pyrkii löytämään vastauksen kyseiseen petrologiseen ongelmaan.

Tässä työssä on käänteisten reunasarjojen luonnetta selvitetty laajasti käyttäen yksityiskohtaista geologista ja geokemiallista informaatiota kahdesta kerrosintruusiosta ja kolmesta doleriittisesta kerrosjuonesta. Kemiallisten komponenttien havaittua käyttäytymistä selittämään on kehitetty uusi petrologinen konsepti. Sen mukaan magmasäiliö kehittyy aluksi avoimena systeeminä ja laajentuu hitaasti ja myöhemmin nopeammin, kun sisään virtaa uutta magmaa, joka muuttuu koostumukseltaan primitiivisemmäksi ajan mukana. Tunkeutuvan magman luonteen muuttuminen on merkittävä tekijä mineraalien ja kivien koostumuksen käänteisen trendin syntyyn.

Tämän työn päätulos on, että magmasäiliöiden kiteytyminen tapahtuu kahdessa erillisessä vaiheessa. Alkuvaihe on in situ -kiteytymistä avoimessa systeemissä sisään tulevan magman muuttuessa yhä primitiivisemmäksi ja toinen vaihe etenee normaalisti suljetussa tilassa tapahtuvan fraktioivan kiteytymisen kautta. Koska samanlaisia käänteisiä koostumustrendejä havaitaan monissa malmeja sisältävissä intruusioissa ja kerrossilleissä, esitetty malli saattaa edustaa tavallista prosessia intrusiivisten magmasäiliöiden ja niihin liittyvien malmien (mukana PGE-, Cr-, Cu-, Ni- ja V-malmeja) synnyssä. Tämän työn tulokset auttavat siten kehittämään etsintämenetelmiä uusien malmiesiintymien löytämiseksi Suomesta, jossa on useita maailmalla hyvin tunnettuja ja malmien suhteen potentiaalisia kerrosintruusioita.