This thesis focuses on frothy, felsic xenoliths called ‘xenopumice’, that were retrieved from La Palma during a 10–day field campaign in December 2018. There are only few descriptions of these frothty xenoliths, and a consensus on their origin has not yet been achieved. Furthermore, the xenopumice–bearing vents of the pre–historic eruption of Las Indias and the 1949 eruption of Cumbre Vieja have experienced explosive phreatomagmatism, implying a possible connection between the presence of xenopumice and high–energy volcanism. The sampled suite consists of 18 xenopumice specimens and one ash sample from Las Indias, 11 xenoliths and one ash sample from the 1949 eruption, as well as 8 samples of phonolitic xenoliths and one lava sample from the 1585 Jedey eruption. The mineralogy, textural features, elemental composition, and oxygen isotopes show discrepancy between the sampled xenopumices. The samples from Las Indias and two samples from the 1949 eruption are quartz bearing. These samples have furthermore a high silica content (64 to 74 SiO2 wt. %) and high oxygen isotope ratios of 11.1 to 18.3 ‰, coinciding with typical values of sedimentary rock. The remaining samples from the 1949 eruption comprise mainly feldspars, with some samples showing 120° triple junction grain boundaries. These samples have SiO2 concentrations from 50 to 64 wt. %, and oxygen isotope ratios that range from 3.4 to 11.7 ‰, which compare more closely with magmatic rather than with sedimentary protoliths. REE distribution trends display a similar compositional spectrum for all quartz bearing xenopumice samples, which are similar to average the REE content of continental crust. From these results it is proposed that the quartz bearing xenopumice are of sedimentary origin, while the feldspar–rich samples are primarily igneous rocks associated with the formation of La Palma. The frothy texture of the investigated xenopumice implies substantial degassing and expansion in the magmatic conduit of ca. 13 to 34 %. Such intense gas release may have profound effects on the eruptive mechanisms and styles, as it might increase the risk of explosive activity. For future risk assessment on La Palma and the other Canary Islands it is thus important to understand magma storage and potential interaction with surrounding bedrock, as this can cause an otherwise calm, mafic eruption to become explosive in nature. / La Palma är en c. 2 miljoner år gammal vulkanö som tillhör ökedjan Kanarieöarna. Den här studien fokuserar på felsiska, pimpstensliknande xenoliter som hämtats från La Palma. Xenolit betyder främmande sten, vilket innebär att de inte formats på samma sätt som lavan som burit dem till ytan. Hur de felsiska xenoliterna från La Palma formats och vart de kommer från, är frågor som inte besvarats förut. Förekomsten av felsiska xenoliter kan dessutom kopplas samman med utbrott av explosiv karaktär. La Palma har generellt inte explosiv vulkanism, så därför är denna koppling mycket intressant. Projektets syfte är därmed att avgöra vart xenoliterna kommer ifrån, hur de kan ha påverkat utbrottet, och om det finns en koppling mellan explosiva utbrott och formationen av felsiska xenoliter. Från analyser av xenoliternas mineralogi och kemiska sammansättning, är det tydligt att inte alla xenoliter har samma ursprung. Vissa består främst av fältspater, och har en kemisk sammansättning som mer liknar magmatisk sten. De andra proverna innehåller kvarts och har höga syreisotopvärden, vilket indikerar ett sedimentärt ursprung, då kvarts primärt inte formas genom magmatiska processer på Kanarieöarna. Den pimpstensliknande texturen hos både magmatiska och sedimentära xenoliter, indikerar att gas har bildats när xenoliterna togs upp av magman. En sådan gasbildning kan kraftigt öka trycket i magmakammaren och orsaka explosiva utbrott, vilket tyder på att förekomsten av de pimpstensliknande xenoliterna från La Palma kan ha påverkat det resulterande utbrottet. För att i framtiden bättre kunna avgöra den potentiella risken som ett utbrott utgör, måste interaktionen mellan kringliggande berg och magma studeras noggrannare.

Sveriges geomorfologi har till största del bildats under den senaste glaciationens erosion och depositions processer. Vid denna glaciations avsmältning rann smältvattnet bort från glaciären i isälvarna genom tunnlar under inlandsisen. Från dessa isälvar bildas åsar när materialet som transporterats med glaciären förs med i det turbulenta flödet i isälven innan det avsätts och bygger upp dessa långsträckta terrängformer. Isälvarnas position under inlandsisen bestäms av hydrauliska potentialen vilken bestämmer rörelseriktningen för vatten under glaciären. I vissa områden kommer den ha en lägre potential och andra en högre potential beroende på isens tjocklek och formen av den underliggande terrängen. Där den hydrauliska potentialen konvergerar kommer isälvar bildas av de stora mängder smältvatten som transporteras bort. Syftet med detta projekt var att bekräfta åsbildningen i Svealand genom att göra en modellering av den hydrauliska potentialen under inlandsisen i ArcGIS. Två modelleringsalgoritmer för flödesriktning kallade D8 och D-infinity, jämfördes också för att avföra vilken av dessa som bäst modellerar smältvattnets flödesvägar under inlandsisen. Tidsintervallen 11 000, 12 000 och 13 000 år sedan valdes för denna undersökning då inlandsisen då gick från att ligga strax söder om Svealand till mellersta Svealand. Mellan 11 000 och 10 000 år sedan avsmälte glaciären väldigt hastigt och retirerade till Kaledoniderna i norra Sverige och används därför ej i denna undersökning.   I ArcGIS beräknades hydropotentialen för de olika tidpunkterna varefter sänkor i rastret fylldes upp. Flödesriktningen och flödesackumulationen beräknades för både D8 och D-infinity. Från flödesackumulationen togs isälvarna fram genom en omklassning av rastret. För att avgöra vilken flödesriktningsalgoritm som modellerade smältvattnets flödesvägar under inlandsisen bäst användes ett verktyg som summerade antalet pixlar av isälvar som låg under polygoner över nutida åsar i Svealand. Från detta beräknades en procentskillnad mellan D8 och D-infinity för att avgöra vilken av dem som stämde bäst överens med de nutida åsarna. En karta för varje tidsintervall som undersöktes samanställdes med de modellerade isälvarna och de nutida åsarna i Svealand för att visuellt avgöra om det gick urskilja en kronologisk bildningsföljd av åsarna.  D-infinity beräknades modellera isälvarna upp till 2,5 procentenheter bättre än D8. Skillnaden mellan modelleringsalgoritmerna minskade i takt med att glaciärtäckningen av Svealand minskade. I kartorna som sammanställdes gick en viss kronologisk trend att se. Vissa åsar som när de låg långt från inlandsisens kant blev inte modellerade som isälvar förrän inlandsisens kant kom närmare dem. Vissa modellerade isälvar låg inte direkt på de nutida åsarna utan lite till sidan av dem vilket skulle kunna bero på att den rumsliga upplösningen som modelleringen gjordes i var för grov eller att fler faktorer behöver tas med i modelleringen. Till exempel skulle snävare tidsintervall kunnat användas i modelleringen för att bekräfta den kronologiska bildningsföljden av åsar. Transmissivitetens koppling till den hydrauliska potentialen och avståndet mellan isälvar hade möjligtvis också förbättrat modelleringen av isälvarnas rumsliga position. / Sweden's geomorphology has largely been formed during the recent glaciation erosion deposition processes of recent glaciation. During the deglaciation, the meltwater ran away from the glacier in the channel ice streams through tunnels under the ice sheet from which eskers were formed. The position of the glaciers in the ice sheet is determined by the hydraulic potential, which determines the direction of movement of water below the glacier. In some areas, it will have a lower potential and others a higher potential depending on the thickness of the ice and the shape of the underlying terrain. In places where the hydraulic potential converges, ice rivers will be formed by the large amounts of melt water transported away. The purpose of this project was to confirm the esker formation in Svealand by modelling the hydraulic potential during the glaciation in ArcGIS. Two flow direction modelling algorithms, D8 and D-infinity, were also compared to determine which of these best models the meltwater flow paths under the ice sheet. The years 11,000, 12,000 and 13,000 years ago were chosen for this study as the ice sheet then went from lying just south of Svealand to central Svealand. Between 11,000 and 10,000 years ago, the glacier melted very rapidly and retreated to the Caledonids in northern Sweden and is therefore not used in this study. In ArcGIS, the hydraulic potential for the different time intervals was calculated, after which sinks in the grid were filled up, the flow direction and the flow accumulation were calculated for both D8 and D-infinity. From the flow accumulation, the channel ice streams were generated by a reclassification of the grid. To determine which flow direction algorithm best modelled the meltwater flow paths under the ice sheet, a tool was used that summed the number of pixels of channel ice stream that were below polygons over current eskers in Svealand. From this, a percentage between D8 and D-infinity was calculated to determine which of them best matched the current eskers. A map for each assessed year was compiled with the modelled channel ice streams, ice sheet edge and the current eskers in Svealand to visually determine whether a chronological sequence of the eskers could be discerned. D-infinity was estimated to model the channel ice streams up to 2.5 percentage points better than D8. The difference between the modelling algorithms decreased as the glacier coverage of Svealand decreased. In the maps that were compiled, a chronological trend could be inferred to a certain point. Some eskers that, when they were far from the edge of the ice sheet, were not modelled as channel ice streams until the edge of the ice sheet were much closer to them. The modelling could be improved by increasing the resolution in which the modelling was made as it might have been too coarse or that more factors need to be included in the modelling. For example, narrower time intervals could be used in the modelling to confirm the chronological sequence of ridges. The connection between the transmissivity and the hydraulic potential and the distance between ice rivers may have also improved the modelling of the spatial position of the ice rivers.

Detta kandidatarbete har haft som mål att ta fram en exkursionsguide för naturvetenskapsstudenter som är i ett tidigt stadie i deras utbildning och för den intresserade allmänheten. Syftet har varit att exkursionsguiden ska ge en översiktlig version av Uppsala läns kvartärgeologiska landskapsutvecklingsom är lätt för potentiella läsare att ta till sig. Kandidatarbetet är uppdelat i två delar, med en första del som introducerar läsarna till de geologiska och hydrologiska processer som ägt rum under perioden kvartär. Dessa är nödvändiga för att förstå den andra delen, som består av själva exkursionsguiden. Eftersom exkursionsguidens fokusär geologiska strukturer som bildats under och efter den senaste istiden, så består den första delen huvudsakligen av inlandsisens mekanismer och processer, olika typer av jordavlagringar samt hur de strukturer som inlandsisen bildat kan identifieras i fält. I första delen ingår även en tidslinje över landskapsutvecklingen i Uppsala län med början i inlandsisens tillbakadragande. Den andra delen av arbetet består som nämnt ovan av exkursionsguiden. Denna innehåller 10 lokaler som visar på de mest vanligt förekommande strukturer från kvartär. Fotografier har använts för att visa de mest intressanta strukturerna från varje lokal, dessa har även tillhörande informationsrutor som ger läsarna nödvändig information om den specifika landformen eller strukturen. Båda delar av arbetet innehåller kartor gjorda i programmet ArcGIS. Dessa kartor har tagits framför att visa istäckets utbredning vid olika tidpunkter och jordarter vid och omkring lokalerna. Vägbeskrivningskartor finns även för varje lokal samt en virtuell guide i Google Earth, passande för tider med pandemi-restriktioner. Detta kandidatarbete har inte kommit fram till traditionella resultat, utan exkursionsguiden utgör resultatet. Arbetet med detta projekt visade sig vara mer utmanande än förväntat. Det stora perspektivet var isynnerhet en aspekt som var hindrande. För att ta fram en mer detaljerad exkursionsguide skulle någotav följande behövts: en begränsning av ämnesområdet, mer tid, alternativt mer kunskap om ämnet av författarna. / This bachelor’s thesis has been about creating an excursion guide for natural sciences students in theearly stages of their education, as well as for the interested public. The aim has been to give the students a condensed, easy to grasp version of the quaternary landscape development in Uppsala län, Sweden. The thesis is made up of two parts, where the first part introduces the students to quaternary processes and terms necessary to understand the second part, which is the excursion itself. Since the excursion is centered around the geological structures left by the last glaciation, the first part contains information mostly about the glacier's mechanisms and processes, different types of soil and how the structures left by the glacier is recognizable in the field. Featured in part one is also a timeline of the landscape development in Sweden since the last glaciations regression. The second part features 10 localities that show off landforms and geological structures of interest from the quaternary period. Photographs are used to illustrate what parts are important for each locality and infographics have been used to give students easy access to the most crucial knowledge for that specific landform, structure or mechanism. Both parts of this thesis contain maps made in ArcGIS. These maps show off a few different things, like the ice-sheets extent at different points in time, the types of soil in and around each locality aswell as an overview map that shows the localities whereabouts. In addition to the maps, a virtual guide was created in Google Earth suitable for a time with travel restrictions. Because of the nature of this thesis, no results of the traditional kind were arrived at. The result is the excursion guide itself. This project proved to be more difficult than anticipated, the scope of it in particular made it challenging. In order to make a detailed excursion guide, one would need to either be more knowledgeable within the field, have more time or need to restrict the scope of the project.

Niobium (Nb) and Rare Earth Elements (REE’s) have in recent years received considerable attention because of their importance to the modern technical industry, and more specifically the enhanced sustainability that comes with them. The main source for Nb and REE’s on Earth are carbonatites and associated alkaline silicate rocks. This report examines the magnetic properties of rocks from the Oldoinyo Dili carbonatite complex in northern Tanzania. Previous workers have suggested a link between the Fe-bearing mineralogy and the formation of Nb-mineralizations at Oldoinyo Dili. This hypothesis is further examined in this report by combining detailed petrographic observations and withnew measurements of magnetic susceptibility. The aim is to see if any correlation exists between occurrence of Nb-mineralizations and the types of Fe-minerals present at Oldoinyo Dili. Based on the magnetic susceptibility measurements, at least two different species of Fe-minerals arefound in the examined samples. These are characterized by different magnetic trends during heating/cooling and also by their separate Curie temperatures (Tc). In combination with the petrographic observations these minerals are interpreted to be magnetite (Fe2O4) with Tc ~580°C, and a mineral that most likely represents a solid solution between ilmenite (FeTiO3) and hematite (Fe2O3) with Tc ~300°C. Here, no clear link between the type of opaque mineral(s) present and the total Nb content of the carbonatites can be conclusively determined based on the petrography and the magnetic measurements alone. Although the results of this report provide an important first step towards understanding the relationship between Nb-mineralizations and the magnetic mineralogy at Oldoinyo Dili, more detailed analyses of the mineral chemistry is a necessity to fully understand their complex relations and the specific conditions under which they formed. / Niob (Nb) och sällsynta jordartsmetaller (REE’s) har på senare år fått stor uppmärksamhet för sin betydelse för den moderna tekniska industrin, och specifikt för den förhöjda hållbarhet som de bidrar med. Den huvudsakliga källan till Nb och REE’s på jorden är karbonatiter och associerade alkalisilikater. Denna rapport undersöker de magnetiska egenskaperna för karbonatit-komplexet Oldoinyo Dili i norra Tanzania. Forskare har tidigare anat att det finns en koppling mellan Fe-bärande mineralogi och bildandet av Nb-mineraliseringar vid Oldoinyo Dili. Denna hypotes undersöks vidare i denna rapport genom att kombinera detaljerade petrografiska observationer med nya mätningar av magnetisk susceptibilitet. Syftet är att undersöka om det finns någon korrelation mellan förekomst av Nb-mineraliseringar och de typer av järnmineral som finns vid Oldoinyo Dili. Baserat på de genomförda magnetiska susceptibilitets-mätningarna så finns det åtminstone två olika sorters järnmineral i de undersökta proverna. De karaktäriseras av olika magnetiska trender vid upphettning/nedkylning och även av sina olika Curietemperaturer (Tc). Kombinerat med petrografiska observationer uttolkas att dessa mineral är magnetit (Fe2O4) med Tc ~580°C, samt en mineral som troligen är en solid solution av ilmenit (FeTiO3) och hematit (Fe2O3) med Tc ~300°C. Det går inte att senågon tydlig koppling mellan förekommande opaka mineral och det totala Nb-innehållet i karbonatiterna med säkerhet enbart utifrån petrografin och de genomförda magnetiska mätningarna. Resultaten av denna rapport utgör ett bra första steg mot att förstå relationen mellan Nb-mineraliseringar och den magnetiska mineralogin för Oldoinyo Dili, men mer detaljerade analyser av mineralkemin är nödvändigt för att till fullo förstå de komplexa förhållanden som råder vid bildning av dessa.

Katla volcano, South Iceland, is a bimodal volcanic system hosting an unusual high number of silicic rocks within a basaltic rift setting. The petrogenesis of silica-rich rocks at Katla is controversial and two end-member hypotheses have been suggested. One model involves closed-system fractional crystallisation from a basaltic parental magma and the other emphasises partial melting of hydrothermally altered basaltic crust. To contribute to this debate, this study provides new δ18O data from a suite of high-silica eruptive rocks with complementary basaltic eruptive material from the Katla caldera complex. Petrographically, the rocks of this study display evidence of partial melting indicated by symplectites in xenoliths as well as variously extensive resorption features. The new δ18O data display a range of the basaltic suite between +4.3 and +8.5‰ (n=15), whereas the few intermediate samples range between +4.1 and +5.9‰ (n=3). The silicic xenoliths available in the study range between -4.9 and -2.3‰ (n=4) while the silicic eruptive material ranges between +2.7 and +6.4‰ (n=30). The dominant part of the high-silica eruptive material (97%) is considered as low-δ18O (≤5.0‰) and plots below typical MORB-type magmas (5.7‰ ±0.3). The wide range of δ18O values of the Katla silicic suite is not possible to explain by closed-system fractional crystallisation and to determine the origin of the high-silica Katla rocks, the new δ18O ratios were utilised in fractional crystallisation (FC) and assimilation and fractional crystallisation (AFC) modelling. The results indicate that a two-stage magma evolution process can explain the origin of the high-silica low-δ18O Katla rocks. The early-stage involves differentiation at deep- to mid-crustal levels by fractionation and assimilation processes involving both high and low δ18O crustal materials, allowing production of intermediate to felsic magmatic compositions. Following this deep differentiation, evolved magmas experience δ18O modification at shallow crustal levels by assimilation of low-δ18O hydrothermally altered crustal material or interaction with low-δ18O waters. Such a two-stage magma evolution process is consistent with geophysical and geobarometric studies of a two-tiered magma plumbing system beneath Katla that supports a mid- to deep-crustal basaltic magma storage system and simultaneous shallow crustal silicic magma storage. / Vulkanen Katla på södra Island är ett bimodalt vulkaniskt system med ovanligt mycket kiselrika bergarter i en basaltisk riftmiljö. De kiselrika bergarterna från Katla har ett kontroversiellt ursprung och två huvudhypoteser har blivit föreslagna. En modell innefattar fraktionerad kristallisation av en basaltisk ursprungsmagma och den andra modellen betonar rollen av partiell smältning av hydrotermiskt altererad basaltisk skorpa. Som en del i denna debatt bidrar denna studie med ny δ18O-data från en serie kiselrikt eruptivt material med komplimenterande basaltiskt eruptivt material från Katlas kalderakomplex. Det studerade materialet i denna studie påvisar tecken på partiell smältning vilket indikeras av symplektiter i xenoliter samt resorptionstecken av olika omfattning. De nya δ18O-värdena för den basaltiska serien varierar mellan +4,3 och +8,5‰ (n=15), medan de få intermediära proverna varierar mellan +4,1 och +5,9‰ (n=3). De kiselrika xenoliterna i denna studie varierar mellan 4,9 och -2,3‰ (n=4) medan det kiselrika eruptiva materialet varierar mellan +2,7 och +6,4‰ (n=30). Den största delen av det kiselrika eruptiva materialet (97%) har låga δ18O-värden (≤5,0‰) som är lägre än typisk basalt från mittoceanryggar (5,7‰ ±0,3). Det breda intervallet av δ18O-värden hos det kiselrika eruptiva materialet är inte möjligt att förklara genom fraktionerad kristallisation och för att undersöka ursprunget användes de nya δ18O-värdena i modeller för fraktionerad kristallisation (FC) samt assimilering och fraktionerad kristallisation (AFC). Resultatet indikerar att en utvecklingsprocess för magman i två steg kan förklara ursprunget av det kiselrika eruptiva materialet med låga δ18O-värden från Katla. Det tidiga skedet involverar differentiering på medeldjupa till djupa nivåer i skorpan genom fraktionerings- och assimilationsprocesser som involverar material från skorpan med både höga och låga δ18O-värden, vilket bidrar till produktion av intermediära till kiselrika magmakompositioner. Efter denna djupa differentieringsprocess genomgår utvecklade magmor en förändring i δ18O-värden högt upp i skorpan genom assimilation av hydrotermiskt altererat material med låga δ18O-värden eller genom interaktion med vatten med låga δ18O-värden. Denna tvåstegsprocess stöds av geofysiska och geobarometriska studier av ett tvådelat magmasystem under Katla vilka talar för ett medeldjupt till djupt basaltiskt magmalagringsutrymme och ett samtida grunt kiselrikt magmalagringsutrymme.

Waste rock piles from coal mining of tertiary bituminous coal in Longyearbyen, Svalbard, show sulfide oxidation and subsequent acid mine drainage (AMD) production. The aim was to establish deeper understanding of AMD prediction based on Mineralogy and Geochemistry of coal and AMD samples. Mineralogical investigation of both coal and rock samples was performed with Automated SEM (ZEISS-Sigma VP300-Mineralogic System) as well as RAMAN. ICP-MS analysis was performed on solid and water samples. The pH from in situ measurements of AMD between 2,5-7,0. Eh varied from 222-569 mV (corresponding pe value of 3,7-9,6). This study showed that time of AMD in an oxidative environment was a key factor in iron concentration and iron speciation the AMD. This could not however be concluded in terms of age of mine site but rather the site-specific setting. The main minerals found in coal samples were pyrite (FeS2), siderite (FeCO3), calcite (CaCO3) and apatite (Ca5(PO4)3). Pyrites were identified with framboidal and euhedral textures and were found inside the maceral matter and in over- and underlying rocks respectively. SEM analysis of coal samples indicated that the modes of mineral formation was changing over the course of the Longyear seam. This study found that framboidal or euhedral textures of pyrite had different impacts in the AMD production. Framboidal pyrite was found to generate a greater amount of acidity than euhedral pyrites due to larger specific surface area and could therefore pose larger problems in AMD management.

The Bergslagen ore province, located in the Fennoscandian shield in the south-central part of Sweden hosts several metallic mineral deposits, one of them being the Källfallsgruvan iron-oxide deposit in the Riddarhyttan ore field, situated in a high-strain shear belt denoted as the West Bergslagen Boundary Zone (WBBZ).  An accurate 3D geological model of the Källfallsgruvan iron-oxide deposit has been generated to aid understanding of the ore body geometries and calculating volume and tonnage. The methodology of this study consisted of assessing existing data in the form of legacy mine maps and to integrate new data from field work, drill core logging and 3D geological modelling. The work has resulted in structural interpretations that are put in the context of the regional structural framework in Bergslagen consisting of three deformation events (D1, D2 and D3) and two metamorphic events (M1 and M2). The field work resulted in six rock units being defined used to construct a geological map, in addition the structural measurements resulted in a hypothetical semi-regional fold and evidence of ductile strike-slip/dip-slip shearing. Logging of drill cores resulted in three rock units being defined, two of them related to the mineralization and one characterizing the host rock (± local variations), correlating to the observed host rock from the field work. The rock units discovered from both the field work and drill core logging are all interpreted to be the metamorphic products of volcanic rocks subjected to alteration of varying degree. Based upon geological field observations with subsurface data and 3D geological modelling it is concluded that, 1) The deposit comprises multiple ore bodies that jointly resemble an S-shaped synform that is steeply inclined-upright, moderately-steeply plunging towards the southwest with an axial plane striking northeast-southwest. The deposit is interpreted to be geometrically controlled by an F2 fold, possibly displaying an interference pattern of type 1, favouring progressive shearing and deformation solely related to D2, 2) Evidence of at least one generation of transpressional tectonic regime exists, interpreted to be D2, 3) The estimated tonnage of 4 938 610 tons of the massive magnetite and semi-massive mineralization revealed that a deposit of such tonnage is presently not economically viable. However, if the Källfallsgruvan iron-oxide deposit or similar is determined to have a significant REE content, such deposit may then be of economic interest and, 4) Possible mineral exploration indicators around Källfalls-like deposits are intensely altered rocks related to magnesium alteration, consisting dominantly of quartz, biotite (increasing towards mineralization), muscovite, chlorite, anthophyllite and cordierite, affected by parasitic folding. / Bergslagen malmprovins, belägen i den Fennoskandiska skölden i sydcentrala delen av Sverige innehåller flera metall mineralfyndigheter, varav en av dem är Källfallsgruvan järnoxidfyndighet i Riddarhyttan malmfält, belägen i en skjuvzon kallat för ”West Bergslagen Boundary Zone (WBBZ)”. En representativ 3D geologisk model av Källfallsgruvan järnoxidfyndighet har genererats för att öka förståelsen av malmkroppens geometrier samt beräkna volym och tonnage. Metodiken bestod av att bedöma existerande data så som gruvkartor och integrera nya data genom fältarbete, borrkärnekartering och 3D geologisk modellering. Arbetet resulterade i strukturella tolkningar som sattes i kontexten av den regionala strukturella bilden i Bergslagen bestående av tre deformations event (D1, D2 och D3) och två metamorfa event (M1 och M2). Fältarbetet resulterade i att sex bergartsenheter definierades som användes för att konstruera en geologisk karta samt så har de strukturella mätningarna resulterat i ett hypotetiskt semi-regionalt veck och bevis för duktil strike-slip-/normal-skjuvning. Borrkärnekarteringen resulterade i att tre bergartsenheter definierades, varav två var relaterade till mineraliseringen och en kännetecknade värdbergarten (± lokala variationer) som korrelerar med den observerade värdbergarten från fältarbetet. Bergartsenheterna som upptäcktes från både fältarbetet och borrkärnekarteringen har tolkats vara metamorfa produkter av vulkaniska bergarter som omvandlats i varierande grad. Baserat på de geologiska fältobservationerna med underjordsdata och 3D geologisk modellering dras följande slutsatser, 1) Fyndigheten består av multipla malmkroppar som gemensamt liknar en S-formad synform som är brant lutande-upprätt, måttligt-brant stupande mot sydväst med ett axialplan som stryker nordost-sydväst. Fyndigheten tolkas vara geometriskt kontrollerat av ett F2 veck, som möjligtvis påvisar ett interferensmönster av typ 1 bildat genom progressiv skjuvning och deformation endast relaterat till D2, 2) Bevis för minst en generation av transpressionstektonisk miljö existerar vilket tolkats vara D2, 3) Det estimerade tonnaget på 4 938 610 ton för den massiva magnetit och semi-massiva mineraliseringen visade att en fyndighet av sådant tonnage är för nuvarande inte ekonomiskt hållbart. Om Källfallsgruvan järnoxidfyndighet eller liknande fyndighet bestäms att ha ett betydande REE innehåll så skulle en sådan fyndighet vara av ekonomiskt intresse och, 4) Möjliga prospekteringsindikatorer runt Källfalls-liknande fyndigheter är intensivt omvandlade bergarter relaterad till magnesiumomvandling främst bestående av kvarts, biotit (ökar mot mineraliseringen), muskovit, klorit, antofyllit och kordierit, påverkad av parasitisk veckning.

This Master thesis is written in connection with the Stockholm Bypass project which is Trafikverkets and Sweden’s largest infrastructure project to date. It will consist of 21 km of motorway running west of Stockholm city linking the southern and the northern parts. Out of the total 21 km of motorway, 17 km will run through rock tunnels and cross beneath the Lake Mälaren at 3 places. One of these places is the water passage Fiskarfjärden, situated between Sätra and the island of Kunghatt which has been carefully studied with geological (drill core mapping, BIPS, Water-loss measurements and outcrop mapping) and geophysical (reflection and refraction seismic) methods. This has been used to produce an engineering geological prognosis over the area which indicates that the rock mass in the water passage is heavily fractured and of poor quality. Due to this, additional investigations of the structural framework and the large-scaled structures in the area have been undertaken. The objectives of this thesis are therefore to analyze and classify available geological data, identify and model the major fracture zones situated in the water passage, investigate the kinematics of the fractures focusing on the relative movement between the blocks, if possible, determine the stress orientation and, predict how these major fracture zones will affect the Stockholm Bypass rock tunnel. The available data provided a good opportunity to examine the area. The drill core mappings showed that the dominating fracture orientation in the water passage is WSW-ENE with deformation structures supporting faulting along these fractures. The additional outcrop mapping and drill core mapping which focused on finding kinematic indicators revealed that fractures in the area have been reactivated both as strike-slip and dip-slip faulting and that dextral strike-slip faulting is dominating in a WSW-ENE orientation and sinistral strike-slip faulting in a NW-SE orientation.The orientation of these two fault surfaces matches the main faults on the geological map and indicates that the area is composed of a conjugate fracture set with conjugate shearing whereas the combination of the dominating fracture orientations in the drill cores with the kinematic observations and fractures found in the field correlates with Riedel shear fractures in a dextral shearing configuration. The majority of the zones of crushed rock that cut the tunnel show a dominating WSW-ENE orientation. At this angle to the NW-SE oriented horizontal stress field, these fractures are more likely to experience closure since they are oriented approximately normal to the stress field. The zones of crushed rock that are either oriented E-W or NNE-SSW are more likely to reactivate as strike-slip faults. The very few fracture zones that are oriented NW-SE and correlate to fractures with sinistral shearing are likely to reactivate as dip-slip faults as they are oriented parallel to the present day extensional forces or as strike-slip faults if they are located at depth. / Denna Masteruppsats är skriven i samband med Förbifart Stockholm vilket är Trafikverkets och Sveriges största infrastruktur projekt. Projektet innefattar 21 km motorväg som går väst om Stockholm stad och länkar de södra och norra delarna av staden. 17 km av de totalt 21 km av motorväg kommer gå genom bergtunnlar och korsar under Mälaren vid 3 platser. Ett av dessa ställen är vattenpassagen Fiskarfjärden, belägen mellan Sätra och Kungshatt vilket har undersökts både med geologiska och geofysiska metoder. Underlaget från dessa metoder har sedan används för att ta fram en ingenjörs-geologisk prognos vilket syftar till att beskriva bergmassan i området, både var gäller strukturer och kvalitét. Baserat på denna prognos förväntas bergmassan främst i vattenpassagen vara kraftigt upp-sprucken och av generellt väldigt dålig kvalitét vilket är varför ytterligare undersökningar med fokus på det strukturgeologiska förhållandet och de storskaliga strukturerna i området har genomförts i detta arbete. Målen med detta arbete är därför att analysera och klassificera de tillgängliga geologiska data från tidigare undersökningar, identifiera och modellera the stora sprickzonerna som befinner sig under vattenpassagen, utföra kinematisk analys på sprickorna och fokusera på den relativa rörelsen mellan blocken, om möjligt fastställa orienteringen av bergspänningsfältet och utvärdera hur de stora sprick-zonerna kommer påverka Förbifart Stockholm tunneln. Från borrkärnekarteringen kunde det fastställas att den dominerande sprickorienteringen i vattenpassagen är VSV-ONO och att dessa utgörs av förkast-ningar. Från de kompletterande fältundersökningarna med focus på kinematiska indikatorer kunde det konstateras att sprickorna i området har reaktiverats både som strike-slip- och dip-slip-förkastningar där dextral skjuvning är dominerande i VSV-ONO orienterade sprickor och sinistral skjuvning, vilket är dominerande, i NV-SO orienterade sprickor. Orienteringen av dessa två förkastningsytor sammanfaller med huvudförkastningarna vilka visas på den geologiska kartan och indikerar att området består av konjugerande spricksystem där skjuvning skett. Dock sammanfaller de dominerande sprick-orienteringarna i borrkärnorna tillsammans med storskaliga sprickor från hällkarteringarna också med Riedel sprickor i en konfiguration med dextral skjuvning. Majoriteten av zonerna med krossat berg som korsar tunneln har en dominerande VSV-ONO-lig riktning. Med denna orientering i relation till den NV-SO-liga riktningen på det horisontala maximala bergspänningsfältet, är det inte troligt att dessa sprickor kommer reaktiveras. Zonerna som är orienterade E-W eller NNO-SSV är mer benägna att reaktiveras som strike-slip-förkastningar. De få zoner som är orienterade NV-SO och sammanfaller med sprickor med sinistral skjuvning kommer troligtvis reaktiveras som dip-slip-förkastningar eller som strike-slip-förkastningar om de är belägna på större djup.

The main objective of this work is to test the effect of two conical-shaped positive topographic obstacleson propagation of a discrete basement dextral strike-slip or transcurrent fault. A set of sandbox analogue (physical) models was constructed, in which two consecutive sand cones were placed progressivelycloser to each other. Key structural and strain parameters, such axial strain ratios and angular strain, aswell as the width and direction of the basins which formed during deformation were measured and analyzed. This procedure was then repeated with a basal decoupling layer of PDMS beneath each cone,to test the influence of this layer on the deformation.The results show that, for models without a basal decoupling layer, the distance between the two cones governs the end-stage deformation patterns of the topographic obstacles. The proximity of the topographic obstacles causes an increase of their deformation, i.e., results in higher axial strain ratios and angular strain. This effect is particularly noticeable in the first obstacle, which is affected by a strong clockwise rotation. The basal ductile which partly decouples the basement fault from the cover units nullifies the previous effect (the increase in deformation caused by proximity) and, when present, localizes the deformation by not only producing narrower pull-apart basins within the obstacles but alsoby increasing their rotation. / O objectivo deste trabalho foi o de estabelecer os efeitos de uma única falha de desligamento direito emdois obstáculos cónicos consecutivos, de relevo positivo. Adicionalmente, procura-se estabelecer o efeito que uma camada basal dúctil poderá ter na deformação dos obstáculos.Como tal, uma série de modelos análogos foram efetuados onde dois cones de areia consecutivosforam colocados sistematicamente mais próximos um do outro. Durante estas experiências, parâmetros chave de natureza estrutural e de strain foram medidos, tais como os rácios de strain axial e angular,bem como a direção e largura das bacias formadas. Este procedimento foi repetido com uma camadabasal de silicone (PDMS) colocada por baixo dos obstáculos. Os resultados mostram que, para modelos sem a camada de silicone basal, a distância de separação dos cones tem uma influência muito forte no produto final da deformação nos cones. A proximidade dos obstáculos causa um aumento da deformação (ex. valores mais elevados de strain angular e strain axial) em ambos os obstáculos. Este efeito é particularmente visível no primeiro obstáculo, sendo este afetado por uma rotação no sentido dos ponteiros do relógio mais elevada que o segundo.Por fim, verifica-se que a presença da camada basal dúctil nulifica o efeito anterior e, quando presente, focaliza a deformação, não só criando bacias de pull-apart mais estreitas mas tambémcausando uma maior rotação nos obstáculos.

Ultramafic rocks are abundant in the Earth’s mantle but rare on the surface. Since no in-situ samples from the mantle can be collected, mantle rocks provide knowledge of mechanisms operating in the mantle and large-scale processes that brought them up to the surface. The mantle is considered chemically homogeneous and is dominated by the ultramafic, olivine-dominated rock - peridotite. Peridotites consist of olivine, clinopyroxene, orthopyroxene, and an Al-bearing phase. Increasing PT conditions alter the Al-bearing phase in peridotites, from plagioclase, through spinel to garnet. The Caledonian Orogeny occurred during the Ordovician to the Devonian period after the collision of the paleocontinents Laurentia and Baltica and shaped what is now the Scandinavian Caledonides. During the orogeny, a large scale of orogenic peridotites was tectonically emplaced on the surface. Scandinavian Caledonides are divided into Allochthons and further subdivided into Nappe Complexes. The Seve Nappe Complex (SNC) in the Middle Allochthon is interpreted as a record of Baltica’s outermost margin and exhibits evidence of ultramafic rocks that have gone under high- and ultra-high-grade metamorphism. From a locality in the SNC, near Lejarfjället, Ankarede in Jämtland, samples of an ultramafic rock were collected during field studies. To analyze the minerals’ chemical composition and thereby distinguish the petrographic properties of the rock, the samples were cut into thin sections. This study aims to characterize the aggregates occurring within the Lejarfjället peridotite and establish their possible origins. Thin sections of 30 μm thickness were analyzed in an optical petrographic microscope under plane-polarized light and cross-polarized light. Thin sections of 120 μm were analyzed with electron microprobe analysis. Through analysis, the rock type was identified to be the ultramafic rock peridotite, and more specific dunite, consisting of the mineral olivine, spinel, amphibole, serpentine, chlorite, and orthopyroxene. Further analyses of chemical composition allowed full identification of end members of olivine, orthopyroxene, and spinel. Obtained data indicate that the rock is an orogenic peridotite, and has previously been garnet-bearing, formed at a high pressure of at least 15 kilobars. The remnant of garnet is present as kelyphites, with pressure shadows surrounding the reaction corona and the garnet has been completely replaced with spinel and amphibole which constitutes the groundmass of the aggregates. Visible brittle deformation of the rock indicates that the rock was possibly exposed to seismic activity. The amphibole and chlorite indicate fluid interaction with the rock, pointing to the fact that some sort of metasomatic event has occurred. Serpentine present in the rock indicates hydrothermal reaction at low pressure and temperature conditions while the rock went through exhumation. The rock is interpreted to originate from exhumation in a lithosphere-scale extensional shear zone, similarly to examples described in the literature. / Ultramafiska bergarter dominerar jordens mantel men är sällsynta på ytan. Manteln är kemiskt homogen och domineras av den ultramafiska bergarten peridotit. Peridotiter består av mineralen olivin, klinopyroxen, ortopyroxen samt en aluminium bärande fas. Ökade tryck- och temperaturförhållanden ändrar den aluminium-bärande fasen i peridotit, från plagioklas till spinel till granat. Eftersom det inte går att ta ett bergprov direkt från manteln, ger stuffer av ultramafiska bergarter kunskap om både mekanismer i manteln och vilka storskaliga tektoniska event som tog dem upp till ytan. Den kaledoniska orogenesen inträffade mellan Ordovicium till Devon efter kollisionen av paleokontinenterna Laurentia och Baltica, och formade det som nu är de skandinaviska kaledoniderna. Under orogenesen pressades peridotiter upp från manteln, och är därmed utbredda längs den svenska fjällkedjan. De skandinaviska kaledoniderna är uppdelade i alloktoner och vidare i skollkomplex. Seveskollkomplexet i den mellersta alloktonen visar på ultramafiska bergarter som har utsatts för hög- och ultrahöggrads metamorfos. Ett ultramafiskt bergprov togs från Seveskollan vid Lejarfjället, Ankarede i Jämtland, under fältstudier. Syftet med denna studie är att identifiera aggregat i en peridotit från Lejarfjället och att försöka identifiera dess ursprung. För att analysera bergartens kemiska komposition och därmed urskilja de petrografiska egenskaperna gjordes tunnslip av provet. Tunnslip på 30 μm analyserades i ett optiskt petrografiskt mikroskop under plan polariserat och kors polariserat ljus. Tunnslip på 120 μm analyserades med hjälp av elektronmikrosond analys. Genom analys kunde bergarten identifieras att vara den ultramafiska bergarten peridotit, och mer specifikt en dunit. Provet består av mineralen olivin, serpentin, amfibol, spinel, orthopyroxen, och klorit. Vidare analys av kemisk komposition möjliggjorde fullständig identifikation av subgrupper av olivin, orthopyroxen, och spinel. Analys av data indikerar att bergarten är en orogen peridotit som tidigare varit granat-bärande, och har därmed formats vid minst 15 kilobar tryck. Granat saknas helt i bergarten men den typiska isometriska formen av kristallerna är intakta med tryckskuggor runtom. Avsaknaden av granat gör att kristallerna är kelyfiter av granat med en grundmassa bestående av spinel och amfibol. Synlig spröd deformation av bergartsprovet indikerar att stenen vid någon tidpunkt utsattes för seismisk aktivitet. Amfibol och klorit indikerar att en fluid har reagerat med stenen och orsakat metasomatism. Serpentin visar på hydrotermal reaktion vid låga tryck- och temperaturförhållanden på vägen upp från manteln. Deformationen av peridotiten tyder på att den formades i en litosfärisk skjuvningszon i jämförelse med liknande exempel beskrivna i litteraturen.