Dannemoras geologi

Denna sida hanterar geologin kring Dannemora gruvor där det finns en järnmalmsgruva. Det finns bevis för att utvinning av järn här så långt tillbaka som på medeltiden. På denna plats finns det flertal intressanta lokaler (ställen) som ur ett geologiskt perspektiv uppvisar en våldsam vulkanisk historia med lugna perioder mellan utbrotten. Inom Dannemora bys domäner visades dessa intressanta lokaler upp för en internationell publik 2008 i då en exkursion genomfördes i samband med IGC33 (International Geological Congress 33).

Termer 
Här redovisas vissa termer som används nedan.

Ga står för giga anni (1 000 000 000 år). 

Paleoproterozoiska eran varade mellan 2,5 och 1,6 Ga.

TIB: Transskandinaviska magmatiska bältet.

SSZ: Singö deformationszon.

ÖDZ: Österbybruk Deformationszon.

Vulkanologi och stratigrafi 
Ignimbrit: består av ordet igni som betyder eld och ordet imbri som betyder regn.

Kaldera: vulkanisk sänka (kittel) som bildats efter ett katastrofalt vulkanutbrott.

Felsiska vulkaniter: beteckning på vulkaniska bergarter, ryolit och dacit, vars kemiska sammansättning motsvarar graniter och granodioriter. 

Suprakrustalbergarter betyder att de har formats på ytan till skillnad från t ex granitoider som kristalliserat i jordskorpan. 

Pyroklastisk: tvådelat ord som består av pyro och klastisk, där det tidigare är grekiska för eld och det senare betyder fragment. Det sammansatta ordet betyder således heta fragment. 

Formation och led (engelska member). Inom stratigrafi är formation en bildning som och överställs stratum. 

Mikrobiella stromatoliter är till utseendet domformade formationer av kalkbindande organismer (alger). 

Pimpstenar: porösa pyroklastiska fragment som är så lätta att de kan flyta på vatten. 

Pisoliter (ärtsten): koncentriska askbollar som bildas vid pyroklastiska utbrott.

Metamorfos och strukturgeologi 
Meta-: prefix som betyder att bergarten är metamorf dvs. sekundärt omdanad pga. förhöjt tryck och temperatur. Gradera av metamorfos kan t ex beskrivas som grönskiffer- amfibolit- och granulitfacies. Marmor är metamorf kalksten.

Antiklinal: veckstruktur där den stratigrafiska åldern ökar mot kärnan på vecket.  

Synklinal: veckstruktur där den stratigrafiska åldern minskar mot kärnan på vecket. 

Fönster: (engelska inlier) ett område bestående av äldre bergarter som omges av yngre. 

Kinematisk indikator: textur som visar på rörelseriktningen i en skjuvzon, exempelvis roterade porfyroblaster, dvs. mineralkorn som vuxit till under metamorfos och deformation, eller orienteringen av olika ytor i förhållande till varandra såsom foliation och skjuvzonens avgränsningar.

Mineralogi 
Sericit: finkornig muskovit som kan tyda på hydrotermal omvandling av fältspater.  

Saussuritisering: omvandlingsprodukter i hydrotermalt omvandlade plagioklaser som resulterar i bildandet av zoisit, epidot, sericit, albit. Plagioklas är ett av de vanligaste bergartsbildande mineralen. 

Zirkon: accessoriskt mineral som förekommer i magmatiska och därav deriverade bergarter som kan användas för datering av bergarter. Accessorisk betyder att mineralet vanligast förekommer i ringa mängder, i förhållande till bergartsbildande mineral, men som är viktigt för t ex datering av magmatiska bergarter eller för härledning av källor till sedimentära bergarter. Sekundära påväxter, som bildades under metamorfa förhållanden, på magmatiska zirkoner, kan användas för att datera metamorfa episoder.

Regionen Bergslagen 

Bergslagsregionen utgör en komponent i ett plattektoniskt kollage som kallas den paleoproterozoiska Svekofenniska (Svekokarelska) orogenesen (figur 1) .  Bergslagens landavgränsningar är åt alla håll definierade av deformationszoner: Gävle-Rättvikzonen i norr , Protoginzonen i väster och Loftahammar-Linköpingszonen i söder. Avgränsningen i norr sammanfaller med ett metamorft hopp, med högre metamorf grad norr om zonen. Den har föreslagits representera en stortektonisk domän eller terränggräns. 

Bergslagen domineras av metagranitoider (figur 1). Dess de södra delarna utgörs i huvudsak av 1,90-1,87 Ga klastiska metasedimentära bergarter, subduktionsrelaterade metagranitoider och underordnat 1,91-1,89 Ga metavulkaniska bergarter. Metavulkaniterna utgörs huvudsakligen av felsiska ignimbriter och deras omlagrade motsvarigheter som avsattes i relativt grunda marina miljöer. Metavulkaniterna förekommer i de norra och västra delarna som tätt sammanveckade "fönster" (engelska: inlier). Yngre graniter och pegmatiter, 1,85-1,75 Ga, påträffas i de norra och västra delarna av regionen.

Den metamorfa graden i de västra delarna av Bergslagen från grönskiffer till amfibolitfacies och i de södra delarna från amfibolit- till granulitfacies. Datering av metamorfa påväxter på magmatiska zirkoner från norra delarna av regionen tyder på två metamorfa episoder vid 1,87 Ga och 1,80 Ga. 

Allen et al. (1996) föreslog att Bergslagens vulkaniska bergarter bildades under en intensiv vulkanisk fas och en påföljande avtagande fas. Under den första fasen, som var väldigt aktiv, karaktäriseras av stora kalderabildande vulkanutbrott, som visar sig i mäktiga pyroklastiska avsättningar. Den senare fasen karakteriseras av inte fullt så mäktiga pyroklastiska avsättningar tillsammans med biogena kalkstenar, vilket syns i förekomsten av stromatoliter.

Dannemora 

Geologin i Dannemora har studerats i detalj av Lager och Dahlin med flera.

Dannemora ligger i Bergslagens nordöstra del (figur 1). Bergarterna i Dannemoraområdet består av suprakrustala bergarter som omges av graniter (figur 2). Alla bergarter är av metamorf natur i Dannemoraområdet, men i denna beskrivning har meta- tagits bort vid deras namngivning. 

Omkring 1894 ± 4 Ma, dvs. den paleoproterozoiska eran, avsattes den 700-800 meter mäktiga suprakrustala Dannemoraformationen, som utgör ett fönster som består av relativt välbevarade ryolitiska till dacitiska, primära och omlagrade pyroklastiska avlagringar tillsammans med kalksten. De övre delarna av stratigrafin hyser den näst största järnmalmsfyndigeten i Bergslagen. Fönstret är omgivet av granitoider av något yngre ålder.

Dannemoraformationen är indelad i ett undre och ett övre led, varav den senare är indelad i subenhet 1 och 2. Det lägre ledet, som utgörs av ignimbriter och har tolkats korrelerad med den intensiva vulkaniska fasen och saknar kända mineraliseringar. Det övre ledet består av omlagrade vulkaniklastiska bergarter och underordnat av kalksten. Avsättning av övre ledet kan vara korrelerad med den avtagande vulkaniska fasen. Värdbergarten till järnmalmen är huvudsakligen dolomitisk kalksten och underordnat skarnomvandlade vulkaniter.

Formationens pyroklastiska ursprung visar sig till exempel i att bergarterna innehåller omvandlade före detta glasiga fragment, pimpstenar och fragmenterade kvarts- och plagioklaskristaller. Den stora mäktigheten på varje enskilt pyroklastiskt lager tyder på att formationen avsattes i en sänka med avgränsningar i flera riktningar dvs. en kaldera. Pyroklastiska flöden som avsätts under hög temperatur kan innehålla sfäruliter dvs. klot av omkristalliserade glasfragment. Förekomst av spridda sfäruliter och frånvaron av hett kompakterade pimpstenar (italienska: fiamme) i det undre ledet tyder på att det avsattes i en delvis het miljö medan primära, nu sericitersatta, glasfragment i det övre ledet tyder på att avsättningsmiljön var relativt sval. 

Normalgraderade lager av ask-siltsten med vattenflyktstrukturer (engelska: fluid-escape structures) tyder på att de avsattes i vatten i den östra delen av fönstret. I Bennbo, i fönstrets centrala delar, finns välbevarade erosionskanaler och korsskiktning som bevisar de vulkaniska utbrottsprodukterna avsättes i grundare vatten, ovanför stormvågbasen.

Lager  föreslog att de välbevarade bergarterna i Dannemora var påverkad av temperaturer som motsvarade lägre grönskifferfacies. Dahlin & Sjöström visade emellertid att den metamorfa graden varit övre grönskifferfacies.

Diabasgångar, med bredd från några centimetrar upp till 1,5 meter, påträffas i nästan varje häll. Gångarna har en mineralsammansättning som är typisk för grönskifferfacies dvs. amfibol (tremolit-aktinolit), klorit, epidot och plagioklas med varierande grad av saussuritisering. Den kemiska sammansättningen och isotopkaraktären hos dessa gångbergarter visar att de är relaterade till ultramafiska till mafiska intrusiva bergarter i Bergslagens östra del.

Veck i mesoskala (F1) kan härledas från relationen mellan lagring och tektonik foliation. Veck i mesoskala såsom Dannemora- och Bennbosynklinalerna har definierats genom skiftning den av stratigrafisk föryngringsriktningen i sedimentära strukturer som krosskiktning och erosionskanaler. Dessa F1-veck, med åt öster svagt tiltade axialplan, är sedan överpräglade av F2-veck med nord-västligt stupande veckaxlar och branta axialplan.

En skjuvzon, Österbybruk Deformationszon (ÖDZ; figur 2), där östra sidan rört sig uppåt i förhållande till västra sidan, skär igenom det östra veckbenet på Dannemorasynklinalen. Zonen har återaktiverats under spröd-plastiska till spröda förhållanden och har blivit identifierad på djupet genom reflektionssesmiska undersökningar. Persson & Sjöström (2003) föreslog att den plastiska episoden av ÖDZ representerar en veckad förgrening (engelska splay) av Singö skjuvzon (SSZ; figur 1).

Pyroklastiska texturer 
Med en metamorf grad på övre grönskifferfacies i Dannemoraområdet vilket är lägre än den generella i Bergslagen, finns ovanligt välbevarade pyroklastiska texturer och sedimentära strukturer.  

I magmakammare under en vulkan finns det en smälta med kristaller och lösta gaser. Gaserna förblir lösta till det djup i jordskorpan där trycket på magman är tillräckligt lågt så att gasen börjar bilda bubblor. Det kan liknas med en läskflaska; när korken är påskruvad syns inga bubblor, det är för att läsken är under ett tillräckligt högt tryck så att koldioxiden förblir löst i vätskan. När korken skruvas av syns, att det finns gas i vätskan genom att det bildas bubblor som stiger uppåt i flaskan. Men det som till exempel skiljer läsken från magman är att den senare är mycket viskösare (dvs. mer trögflytande) än läsken. Det innebär att gasen frigörs långsamt och den största delen gas blir "fångad" i magman. Gasen expanderar ändå successivt då trycket på magman minskar, vilket är samma sak som att den rör sig uppåt i magmakammarsystemet under vulkanen. Under ett vulkanutbrott expanderar gasen okontrollerat, vilket leder att den uppåtströmmande magman till stor del slits sönder till så små fragment att de knappt går att se med blotta ögat. 

Vid ett vulkanutbrott bildas en askpelare som strömmar upp ut vulkanöppningen. Under utbrottet kan askpelaren kollapsa varpå askan faller ned och bildar pyroklastiska flöden. Flödena är som laviner av upp till 900°C varm aska för felsiska utbrott och andra fragment som kan rusa fram i flera hundra kilometer i timmen. Flödena styrs av topografin och blir således koncentrerade till sänkor i terrängen. När dessa flöden kommer till ro kallas avsättningen ignimbrit.

Det finns tydliga bevis i både mikro- och makroskala på att bergarterna i Dannemoraformationen är av pyroklastiskt ursprung. De texturer som kommer att beskrivas här är pimpstenar, fiamme, sfäruliter, glasfragment och pisoliter.

Pimpstenar 

Vid vulkanutbrott finfördelas magman inte alltid lika effektivt överallt och då kan större fragment s.k. pimpstenar bildas. Speciellt vid utbrott av kiselrika ryolitiska/dacitiska magmor, bildas tidvis rikligt med pimpsten. De är porösa pimpstenarna kan vara i storlek från någon centimeter till tiotals decimeter. Pimpstenar flyter om de avsätts i vatten, men över tid blir de vattenmättade och sjunker till botten, de bäddas in i de befintliga sedimenten som består av vulkanaska. Vid efterföljande eller fortsatta vulkanutbrott deponeras mer aska över den befintliga. Resultatet blir helt inbäddade pimpstenar i aska-siltsten som här har kallats "flotation pumice"-avsättning i Dannemora, i norra Bennbo (figur 2). Här finns N-S strykande, brant stupande lagring med ask-siltsten (detta namn för att siltfraktionen är den dominerande kornstorleken av kvarts och fältspat) som är varvad med kvartsströkornrika pimpstenar i storlekar från någon centimeter upp till metern (figur 3).

Koordinater till Flotation pumice-hällen:

Fiamme 

De relativt svaga pimpstenarna kan med lätthet kompakteras på flera sätt. När det sker kallas dom fiamme, vilket är italienska för flamma. Fiamme är en icke-genetisk term och kan beskrivas som flammor eller utdragna linser   

Kompakteringen är ett resultat av plastisk deformation, dvs. tillplattning och sintring (engelska welding) av heta glasiga fragment i avsättningar från pyroklastiska flöden. Dock kan orsaken till kompaktion av pimpstenar i gamla bergarter likt de i Dannemora vara svår att avgöra eftersom fiamme även kan bildas genom diagenetisk kompaktion och tektoniskt tillplattning. Dock kan tillplattningens ursprung härledas genom att titta på ändarna på fiamme. Hett kompakterade ändar dvs. primärt deformerade i den pyroklastiska avsättningen, har flikiga ändar medan diagenetiskt och tektoniskt deformerade fiamme har ändar som är hoptryckta likt kilar.   

De fiamme som påträffas i Dannemora skvallrar om den tektoniska historien. I vänstra fotot i figur 4 kan två deformationsepisoder identifieras. Den första tektoniska deformationen resulterade i tillplattning med en utsträckning horisontellt i fotot. Den andra episoden ledde till fiammens krusiga utseende så kallad krenulation. Fotot visar också att det var stor vinkel mellan kompaktionsriktningarna under de tektoniska deformationsepisoderna, vilket även kan ses på mesoskala (se ovan).

Sfäruliter och glasfragment 
I ignimbriter, kan det på grund av den höga temperaturen vid avsättningen och långsam avsvalning, bildas kristaller i de heta askpartiklarna och då bildas sfäruliter (figur 5), som inte sällan sfäriska, därav namnet. Anledningen till den ofta sfäriska tillväxten beror på att när glaset i askpartiklarna kristalliserar, frigörs tidigare bundet vatten som har en tendens att ansamlas runt kristallkärnor och bidrar då till att öka diffusionshastigheten vid kristalltillväxten. Sfäruliter uppträder i alla heta avsättningar således även i lavor.   

När varma askpartiklar som är ca. 600-900°C kommer i kontakt med luften svalnar de snabbt. Magman består av olika byggstenar till mineral. Vid långsam avsvalning av magma hinner byggstenarna arrangera sig i kristallstrukturer och bilda mineralkorn. Men vid ett vulkanutbrott finns inte tid för mineraltillväxt, så askpartiklarna blir kantiga och rakbladsvassa glasfragment istället. Glas är per definition termodynamiskt instabilt. Om omständigheterna förändras t ex genom att heta gaser (såsom vattenånga) tillförs den pyroklastiska avlagringen, så finns det möjlighet för glaset att börja kristallisera under överskådlig tid. I figur 6 ses ett glasfragment som är totalt ersatt med mineralet sericit. Fragmentet har typiskt konkava avgränsningar vars form skapades av gasbubblor (figur 6).

I Dannemoraformationens undre delar finns sfäruliter vilket saknas i dess övre delar. Det indikerar att de undre delarna avsattes under heta förhållande och således var avsättningarna i den över delen av stratigrafin inte tillräckligt heta för att bilda sfäruliter genom att de avsattes distalt från vulkancentrat, i vatten och/eller var av ringa mäktighet.

Pisoliter 
Pisoliter (ärtstenar) heter på engelska accretionary lapilli (figur 7). Lapilli är en benämning på partiklar av vulkaniskt ursprung med storlek på 2 till 64 millimeters. Pisoliter bildas när det regnar eller fuktiga partiklar faller igenom ett vulkaniskt askmoln. Det är inte ovanligt att vulkanutbrott kan utlösa kraftiga regnoväder. Droppar eller fuktiga partiklar som faller genom askmoln samlar successivt på sig askpartiklar och blir större och större. Som namnet antyder så är de oftast i lapilli-storlek och sfäriska. Det finns två olika pisoliter: de med större partikelstorlek i kärnan än i ytterhöljet (rim-type) och vice versa (core-type).

Figur 7 visar pisoliter som är ovala som är på grund av tektonisk deformation. Notera att centrum på dem har samma nyans som omgivande grundmassan och att ytterhöljet är mörkare. Det kan förklaras med att kärnan består av samma partikelstorlek som omgivande grundmassa och ytterhöljet består av finare partiklar. Detta går att urskilja i det undre fotot i figur 7, som är ett foto taget med ett mikroskop (rim som är ytterhöljet har finare partikelstorlek och core är kärna har grövre partikelstorlek). Det bör tilläggas att de inte är partiklar längre utan mineralkorn, men det syns ändå en skillnad mellan kärna och ytterhölje. Notera skalan i de olika fotona.

Det är tack vare den relativt låga metamorfa graden som dessa texturer är så synliga.

Koordinater till den daterade hällen och pisolithällen:

Sedimentära strukturer 

Störda sedimentära skikt, erosionskanaler och korsskiktning är alla indikationer på att avsättningsdjupet varierade då de vulkaniska askorna sedimenterade. Förekomst av stromatoliter indikerar att det förekom relativt lugna vulkaniska perioder då de inte kan växa om det är för mycket aska i vattenpelaren som hindrar solljuset att nå ner till dem och därigenom fotosyntesen. 

Den här kallade primära deformation syftar på att den sker långt innan sedimenten förstenas till bergarter och därefter utsatta för regional (sekundär) tektonisk deformation.

När den vulkaniska askan som regnat ner i vatten börjar askpartiklarna, beroende av storlek och form, att sjunka till botten olika fort; de större partiklarna sjunker fortare och hamnar underst. De finare och ofta plattare partiklarna dalar långsammare i vattenpelaren och hamnar således överst. Gradering på detta vis med större sandpartiklar i botten och finare lerpartiklar på toppen kallas normalgradering. De översta partiklarna kan pga. deras form och storlek bilda ett tätt lager. När mer sediment/aska överlagrar de befintliga lagren så ökar vikten på dem. Då vattnet i sedimenten ”stängts in” under ett övre tätt skikt bestående av lerpartiklar så byggs det upp ett tryck i det undre lagret. När hela avsättningen störs t ex vid ett jordskalv i samband med vulkanutbrott, så skakar hela sedimentpacken. Då kan det övre skiktet brista och vattnet strömmar då upp i ovanliggande lager. Förloppet resulterar i och bevaras som en vattenflyktstruktur (se figur 8).

Koordinater hit är samma som pisolithällen ovan.

Sedimentdeformation 
Cirka två kilometer väster om Dannemora gruva ligger Bennbo (figur 2). Där finns det en cirka 60–70 meter lång sektion i ost-västlig riktning av vulkanosedimentära bergarter som uppvisar flera bevis på att vattendjupet fluktuerade över tid för cirka 1,9 Ga sedan. Det finns olika orsaker till varierande vattendjup. Ett stort inflöde av vulkanaska som fyller upp bassängen så att vattendjupet minskar och slutligen blir negativt dvs. så att vulkanaskan exponeras ovanför vattenytan för väder och vind. En annan anledning kan vara att underlaget hävs/sjunker i samband med vulkanutbrott. Dock är den vertikala rörelsen sällan mer än en meter.

Förekomst av bland annat erosionskanaler, omlagrade avsättningar och korsskiktning är bevis för att vattendjupet varierade över tid. Att området var seismiskt aktivt kan ses i deformation av de vid den tiden mjuka avlagringarna. I figur 9A ses en BIF (Banded Iron Formation). Mörkgrå lager är magnetitrika och de beigea är ask-siltstenslager som saknar magnetit. Notera att det finns några veck centralt i fotot (förstärkta med vita linjer i nedre figuren). Både nedanför och ovanför vecken ser lagren mindre påverkade ut då de är så gått som horisontella (förstärkta med röda linjer i nedre figuren). Dessa veck bildades inuti sedimentpacken, men påverkade som synes bara visa lager. Det var troligen seismisk aktivitet i samband med vulkanism som skakat om hela sedimentpacken och orsakade glidning och veckning. Detta kallas convolute bedding på engelska.

Varför är detta inte tektoniska veck? Om så var fallet hade hela packen varit full med asymmetriska veck.En annan möjlig indikation på seismisk aktivitet är illustrerad i figur 9B som visar ett ask-siltstenslager (beige) med tunna laminat av magnetit (grå). Det går med lite god vilja att urskilja de störda magnetiska laminaten (tjocklek <10 mm) som förstärkts med svarta linjer. Under Sedimentära strukturer ovan beskrevs hur vatten kan stängas in under finkorniga partiklar, vilket har skett här. När den sedimentära packen utsattes för skakningar t ex vid inflöde av mer vulkanaska eller vid seismisk aktivitet, blev trycket ojämnt fördelat längs laminaten så de slets av, varpå vatten strömmande upp i ovanliggande lager. De blåa pilarna visar vattnets väg igenom det avslutna laminaten. Detta är även en indikation på att uppåt i stratigrafin ursprungligen var uppåt i bilden som kallas uppåtstrukturer eller föryngringsriktning i stratigrafin och de är speciellt informativa i områden som utsatts för tektonisk regional veckning, då veckstrukturer kan utredas i större skala.

Figur 9C visar en omlagrad vulkanosedimentär sekvens där det syns horisontell lagring (förstärkt med blå linjer) som innehåller vita pimpstensfragment (svarta pilar) och en erosionskanal (beigea området överst). De horisontella lagren kan indikera avsättningsytor eller att avlagringarna blivit omarbetade av vågor, i detta fall är tolkningen det senare. Att avlagringarna varit exponerade för väder och vind ses i den erosionskanal som skurit sig ner i de då horisontellt avlagrade avsättningen. Erosionskanalen har sedan blivit fylld med beige ask-siltsten. Även en erosionskanal kan tjäna som uppåtstruktur. Då den konkava formen på erosionskanalen är nedåt i fotot så är bevisligen uppåt i stratigrafin är även uppåt i fotot. Det går även med lite god vilja att finna normalgradering i dessa lager (syns dock ej i fotot).

Koordinater hit är

Stromatoliter 
På foto 9D syns kalksten och ask-siltsten. Det nedersta bruna kalkstenslagret (eller egentligen marmorn då bergarterna är metamorfa) är horisontellt lagrad (förstärkt med blåa linjer i nedre bilden). Ovanför detta finns ett vitt, grönt och rosa ask-siltstenslager, som har en ojämn undersida, illustrerat med den röda linjen (konvex uppåt) och lagrets övre del är så gott som horisontell (se vita linjer). Tolkningen är att under vulkaniskt lugna perioder, då det var lite aska i vattenpelaren kunde solstrålar nå botten, vilket gav förutsättningar för tillväxt av domformade mikrobiella stromatolitersom är vanliga i Bergslagen.

Tillväxt av stromatoliter är bland annat beroende av vattentemperatur, hur mycket sediment som finns i vattenkolumnen och att tillväxten sker i lugn miljö under vågbasen och inom den s.k. fotiska zonen som idag ligger på vattendjup <200 m. En ytterligare begränsning är att fotosyntes endast är möjlig i den eufotiska zonen vilket begränsar djupet ännu mer.

Under vulkaniska episoder, regnade det ner aska som täckte stromatoliterna, därav den konvexa undre formen på ask-siltstenslagret och horisontell överyta. Uppåt i stratigrafin visas med den gröna pilen. Att ask-siltstenslagret är grönt och rosa beror på att det innehåller skarn som kan bildas under metamorfosen när kalksten och silikatrika bergarter ligger intill varandra.

Koordinater hit är

Petrologi 
När en bergmassa utsätts för temperaturer som överstiger dess smältpunkt bildas magma. Eftersom bergarter oftast består av flera olika mineral, som har olika smältpunkt, börjar först uppsmältningen i de delar som har lägst smältpunkt s.k. partiell uppsmältning. Ansamlandet av magma leder till bildandet av en eller flera magmakammare. 

Granitoider är mineralogiskt bergarter som enligt Streckeisen innehåller 20-60% kvarts och resten plagioklas och kalifältspat samt underordnande mängder glimmer och amfibol. Eftersom granitoider huvudsakligen består av fältspater och kvarts benämnas dessa som felsiska bergarter. Inom felsiska bergarter återfinns bergartsledet ryolit/aplit/granit. Ett annat bergartsled är basalt/diabas/gabbro som huvudsakligen utgörs av mörka mineral såsom kalciumrik plagioklas, amfibol och pyroxen, och kallas för mafiska bergarter. Det ska nämnas att det även finns intermediära bergarter mellan dessa två bergartsled.  

Den mineralogiska sammansättningen på en partiellt uppsmält basalt återges i den s.k. Bowens reaktionsserie. Den visar egentligen avsvalningen av en basaltisk magma, men om det omvända händelseförloppet med ökande temperatur iakttas kan partiell uppsmältning illustreras. Det första som då går i smälta är kalifältspat, muskovit och kvarts, vilket är huvudbeståndsdelarna i en granit. Så beroende av graden av uppsmältning så kan granit bildas.  

Extensiva dvs. isärdragande krafter som verkar på en bergmassa kan ge upphov till sprickbildning. Om dessa sprickor bildas i närheten av en magmakammare kan magma leta sig fram i sprickorna och fylla ut dessa. Då magman har stelnat (kristalliserat) till en bergart kallas det en gångbergart. Beroende på magmans kemiska sammansättning och slutliga kornstorleken namnges dessa gångar på olika sätt. Om en basaltisk magma bildat en gångbergart kallas den för diabas. I fallet granitisk magma kallas gångarna apliter (fin- och jämnkorniga, ofta smala) eller pegmatitiska (grov- och ojämnkorniga, ofta breda).

Diabaser i Dannemora 
De rikligt förekommande, ställvis strökornsförande, mörkgröna gångarna i Dannemoraområdet kallas för diabaser. Den mineralogiska sammansättning i dem är typiska för grönskifferfacies med huvudsakligen gröna mineral såsom amfibol (generellt aktinolit-tremolit), epidot, klorit men även biotit, kalcit m fl. Gångarnas bredd varierar från några decimeter till metrar och saknar märkbar påverkan av vare sig sidoberget eller någon avkylningszon i gången. Bevis för att diabaserna ställvis innehållit strökorn finns idag endast bevarat som vittringsgropar på vittrad yta, men är uppenbart då en färsk yta tas fram. Två exempel på diabaser i vulkaniter visas i figur 11 (Diabasen i figur 11A:  och i figur 11B: ). 

Genom att plotta olika kombinationer av grundämnen i diagram, går det att få en indikation om bergarternas tidiga historia och ursprung. Dock gäller dessa diagram oftast för ej omvandlade bergarter. Spårämnen, exempelvis sällsynta jordartsmetaller eller HFSE (engelska: high field strength elements), är generellt immobila vid omvandling. Om dessa grundämnen kombineras i rätt diagram går även omvandlade bergarters tektoniska miljö att härledas. 

Dahlin m fl gjorde en undersökning av geokemi och isotoper av Sr och Nd från gångarna i Dannemora. Här följer en sammanfattning av spårämnesdiagrammen som redovisas i figur 10A-C: gångarnas magmor var kalk-alkalina, vilket är signifikativt för subduktionszoner, och magmorna bildades i en blandad miljö av subduktionszon och kontinental vulkanisk zon. Allen föreslog att en modern analogi för hur Bergslagen bildats är Taupō Volcanic Zone i Nya Zeeland. Den blandade tektoniska signaturen indikerar att magmorna har erfarit flera episoder av anrikning och utarmning av olika grundämnen, genom processer som skedde i mantelns övre del men även vid senare omvandling under metamorfosen.

Ett flertal av de bergartsbildande grundämnena t ex kalium, natrium, kalcium, magnesium, kisel, järn kan vara mobila under metamorfos, vilket innebär att de kan bli anrikade eller urlakade genom olika omvandlingsprocesser efter att bergarterna bildats. Därför bör diagram med dessa grundämnen användas med försiktighet då de kan visa på en annan geokemisk signatur än den ursprungliga. Däremot kan diagrammen med dessa grundämnen med fördel visa om bergarterna är omvandlade eller ej.

För att få en indikation huruvida bergarterna i Dannemora är omvandlade eller ej, kan ett diagram som togs fram av Hughes användas. I diagrammet där alkalierna natrium och kalium plottas mot varandra visas ett fält med magmatisk sammansättning (figur 10D). Om analyserna plottar utanför detta fält tolkas bergarterna som omvandlade. Då samtliga analyser förutom en plottar utanför magmatisk sammansättning, så tolkas gångarna i Dannemora vara omvandlade. Att kalium är anrikad relativt natrium, vilket inte är kompatibelt med magmatisk sammansättning för mafiska bergarter, indikerar att gångarna har erfarit en post-magmatisk så kallad alkalimetasomatos.

För att dechiffrera fraktioneringstrender från andra trender kan grundämnen som är inkompatibla plottas mot varandra vilket ska ge en linjär trend med positiv lutning. Om inkompatibla grundämnen plottas mot kompatibla så ger det också en linjär trend men med negativ lutning.Den branta minskningen av kompatibla grundämnen såsom MgO och Cr med ökande fraktionering tolkas som kristallisation av mafiska mineral såsom olivin, pyroxen och kromit. Däremot finns det ingen tydlig negativ korrelation mellan inkompatibla grundämnen som Nb mot kompatibla som MgO eller Cr. Därför tolkas inte de linjära trenderna mellan inkompatibla grundämnen såsom Nb mot Ce, Zr, Y och Yb som differentieringstrender. De är istället tolkade som en effekt av blandning mellan åtminstone två magmor med liknande huvudelement; en som hade relativt låg mängd inkompatibla spårämnen och den andra med relativt hög mängd inkompatibla element. Fraktionering syns tydligast i plottar med kompatibla element som MgO mot Cr eller Co. Magmablandning syns tydligast i plottar mellan immobila och inkompatibla element såsom Nb mot Ce, Hf eller Zr, där magman hade olika sammansättning och elementenkoncentrationen utvecklades med en lite inflytande av fraktionering. Genom detta resonemang visar det sig att de flesta inkompatibla element primärt inte är kontrollerade av fraktionering utan av blandning av två eller flera magmor. Den fraktioneringskontrollerade ökningen av inkompatibla grundämnen var begränsad då magmareservoaren förblev i flytande fas så rådde troligen en jämvikt mellan smälta och kristaller annars skulle gångarna varit mer fraktionerade. De olika gångarna representerar då olika blandningssammansättningar mellan dessa magmor.

Både Nd och Sm uppvisar relativt god linjär passning när de plottas mot Nb, vilket indikerar att de var immobila och att isotopsystemet Sm-Nd är trovärdigt. Isotopsammansättning i en magma är inte påverkad av fraktionering utan bara av blandning av olika magmor och assimilering av sidoberg. En snabb transport genom den kontinentala skorpan är tydlig i den generellt basaltiska geokemiska signaturen på gångarna. I själva intrusionsskedet befann sig den Svekofenniska orogenesen i en extensionsfas som bidrog till sprickbildning som var förutsättningen för bildandet av gångarna.

Strukturgeologi 

En bergmassa som är belägen på ett stort djup utsätts för förhållanden med högre temperatur och högre tryck än på jordytan. Då tryck/temperatur är tillräckligt höga, dvs. nere på tillräckligt stort djup, kan berget deformerats plastiskt. Det innebär att om det utsätts för yttre krafter, deformeras den likt modellera dvs. återgår inte till sin ursprungliga form efter det att krafterna upphört att verka. När bergmassan successivt kommer närmare ytan genom att ovanliggande berg försvinner genom vittring och erosion, svalnar bergmassan och trycket blir lägre på den. Då bergmassan är tillräckligt sval, deformeras den sprött dvs. går sönder och bildar sprickor. Temperatur- och tryckintervallet mellan plastiskt och sprött kallas spröd-plastiskt och innebär att de ingående mineralen deformeras olika; vissa plastiskt och andra sprött.

Skjuvzoner 
En skjuvzon är en struktur med stark deformation som har två dimensioner som vida överstiger den tredje dvs. utsträckningen i längd- och djupled är mycket längre än bredden. Vid bildandet av en skjuvzon är krafterna differentiella vilket innebär det att de är orienterade olika i förhållande till en given punkt i zonen. Det enklaste scenariot är att det på var sida om ett tänkt plan har rört sig åt diametralt håll vilket ger upphov till skjuvning. Det leder till att deformationen är fokuserad till stråk eller plan i bergmassan och skjuvzoner bildas, vilka beroende på när och var de bildas, varierar i bredd från mm till 100:s meter. Djupet är delvis avgörande för vilken bredd zonen får; längre ner i skorpan bildas breda zoner jämfört med på grundare djup. Exempel på storskaliga skjuvzoner är flackt orienterade glidplan som uppkommer vid bildandet av bergskedjor när kontinenter eller andra landmassor kolliderar. Där har bergmassor rört sig på varandra och bildat s.k. skollor (engelska nappe).
Beroende på kinematiken benämns zoner på olika sätt. Om den relativa rörelsen varit medsols eller höger-lateral kallas den dextral och om den relativa rörelsen varit motsols eller vänster-lateral kallas den sinistral. Kinematiken måste ses utifrån vilken yta som granskas; en horisontell yta behöver inte ha samma kinematik som en vertikal yta. Om den sanna kinematiken ska bestämmas måste skjuvzonens lineation tas i beaktning. Genom att titta längs lineationen och samtidigt vinkelrät mot foliationen i skjuvzonen kan den sanna kinematiken avgöras. Om dessa kriterier inte beaktas kan endast skenbar kinematik bestämmas.

Utseendet på texturer och strukturer i skjuvzoner kan variera och utvecklas över tid. I initialskedet bildas en foliation som är orienterad omkring 45° till rörelseriktningen eller skjuvriktningen (Figur 12A). Fortsatt deformation leder till att C-shear bands bildas (Figur 12B) och fullt utvecklad skjuvning roterar både C-ytor och foliation (S) så C’-shear bands bildas (Figur 12C). Vinklar mellan de olika ytorna S, C’ och skjuvzonens avgränsningar användas som grund till kinematisk analys.

Söder om Dannemora () finns en skjuvzon som slår igenom en granit (Figur 13). Som kinematiska indikatorer kan relationerna mellan skjuvzonsavgränsningarna, S-ytor och C’-shear bands användas som i förekommande fall visar på sinistral skjuvning i detta snitt; övre sidan (västra) rört sig mot söder i förhållande till den undre sidan (östra).

Veckning 
Vid olika typer av deformation som kan vara allt från diagenetiska till tektoniska så bildas en foliation (latin för blad) i bergmassan. I Dannemora finns bevis för flera olika generationer av deformation i form av sammanpressade pimpstenar (se fiamme), foliation och tektoniska veck. Fiamme kan som bekant bildas genom plastisk sammanpressning (sintring) i vulkaniska avsättningar. Tektonisk foliation utgörs av mineralkorn exempelvis biotit, som vuxit med den längsta tillväxtriktningen vinkelrätt mot högsta tryckriktningen (se principen i Figur 12A). Foliation utbildas parallellt till sub-parallellt med det så kallade axialplanet, som är ett tänkt plan som delar ett veck i mitten av veckomböjningen (figur 14). 

Vid storskalig tektonisk deformation under plastiska omständigheter, bildas veck. Vid veckning av sedimentära bergarter med en tydlig lagring, bildas en vinkelrelation mellan lagring och foliation. I veckomböjningen, är vinkeln mellan lagring och foliation hög medan vinkeln är mindre i veckskänklarna (figur 14). Dessa vinkelrelationer är användbara för att analysera strukturer och relationer mellan olika veckgenerationer. Det går även att räkna ut ungefär var man befinner sig i ett stort veck dvs. i omböjningen eller i skänklarna, och vilket håll veckomböjningen finns.

Bennbosynklinalen 
Den vulkanosedimentära sekvensen i Bennbo, som skrivs om ovan, går att följa i mer eller mindre 100 meter i öst-västlig riktning, vilket är vinkelrätt mot lagring och foliation. Längs denna sekvens går det att härleda en veckomböjning genom att föryngringsriktningen skiftar från att peka österut till västerut när axialplanet passerats. De strukturer som påträffas är erosionskanaler, korsskiktning och vattenflyktstrukturer. Korsskiktning indikerar att de vulkanosedimentära sekvensen, i alla fall delvis, avsattes relativt grunt och omarbetades av vågbasen till strömmande vatten.      

I övre delen av figuren är vinkeln 35°, vilket ungefär motsvarar rasvinkeln för sand som är 32°, och i nedre delen 15°. Eftersom sandpartiklarna har rullat nedför så indikerar det att föryngringsriktningen är uppåt i figuren. 

Schematisk bild visas i figur xx [KOMMER INOM KORT].

Dannemorasynklinalen 
Ovan beskrivs en pisolithäll som ligger i norra delarna av malmstråket. Dessa pisolitförande lager har påträffats även i den östra skänkeln till Dannemorasynklinalen, vilket är bevis för en veckomböjning.

Referenser 

Geologi i Sverige
Östhammars kommun