The Caledonian alum shales of Sweden host a vast number of economically interesting metals. In Fetsjön, Västerbotten, the shales contain significant amounts of rare-earth elements, vanadium, molybdenum and uranium. As metals with a multitude of high-technological applications, the former rare-earth elements (REEs) are particularly attractive in a world where the supply may be exhausted as the demand continuously increase while new deposits are not being discovered fast enough. Meanwhile, the latter uranium notably constitutes as an unwanted secondary product during the extraction of rare-earth elements. As the mineral association of the REEs in Fetsjön is unknown, the intent of this study is to analyze and thus determine their mineralogical expression. The assumed REE-bearing mineral apatite was confirmed to host the rare-earths in the Fetsjön shales after microscopy and spectrometry analyses.

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.

The Tjeliken Mountain in northern Jämtland, central Scandinavian Caledonides is by most authors considered to belong to the Lower Seve Nappe Complex (SNC). However, recently P-T conditions similar to the Middle Seve have been constrained for the eclogite at the top of the mountain, revitalizing the tectonic debate about Tjeliken. Also the timing of high-pressure metamorphism is debated. Two earlier studies of the eclogite yield ages between 464 Ma and 446 Ma. This study focuses on the garnet-phengite gneiss hosting the eclogite. By construction of P-T conditions and dating the two discrepancies above are investigated. U/Pb zircon dating by secondary ion mass spectrometry technique (SIMS) targeted on metamorphic rims yield a concordia age of 460.2 ± 2.7 Ma corresponding well to earlier c. 463.7 ± 8.9 Ma Sm/Nd dating of the eclogite. The inferred peak mineral assemblage of the gneiss is garnet + phengite + quartz + K-feldspar + titanite ± H2O. Thermodynamic modelling reveal that garnet cores equilibrated within 1.9 - 2.6 GPa and 600 - 700 oC. Fe2+-Mg garnet-phengite thermometry involving garnet rims yields temperatures of c. 650 - 715 oC revealing relatively similar temperatures during growth of garnet core and rim, respectively. Garnet chemistry is characterised by oscillatory zoning with an antithetic pattern of Ca and Fe. The former decreases from core to rim, whereas the latter increases. The opposite trend is observed in epidote-group minerals suggesting exchange between the two minerals during garnet growth. Skeletal textures and atoll textures together with observed chemical pattern may indicate multiple garnet growth episodes. The results of the study points toward similar P-T history of the Tjeliken eclogite and gneiss in favour of the interpretation of considering the whole Tjeliken to belong to the Lower Seve. The obtained U/Pb age support other age constraints in the area suggesting high-pressure metamorphism at c. 460 Ma related to a subduction event affecting the central Scandinavian Caledonides at c. 460 - 450 Ma. / Den skandinaviska fjällkedjan, vetenskapligt benämnd de skandinaviska Kaledoniderna, har bildats på samma sätt som Himalaya och har därför liknande uppbyggnad. Från början tros fjällen ha varit av samma storlek som Himalayas berg. Deras ålder på cirka 400 miljoner år gör dock att miljontals års påverkan från vatten och vind har eroderat ner dem till dagens betydligt lägre fjäll. Den bergsyta vi ser idag utgör därför vad som från början var fjällkedjans kärna. Därför utgör de skandinaviska Kaledoniderna en unik möjlighet att studera en bergskedjas inre, vilket kan ge viktig information om bergkedjebildande processer.Forskning har visat att fjällkedjan bildades då Japetushavet mellan kontinenterna Baltika och Laurentia stängdes. Detta resulterade till slut i en kollision mellan de två kontinenterna där stora flak (skollor) av mellanliggande havsbotten och kontinentalskorpa transporterades hundratals kilometer upp på Baltika. Skollorna utgör idag våra fjäll. Känt är också att innan kontinentalkollisionen så kolliderade Baltika med öar i havet, varvid dess kontinentalkant pressades djupt ner under jordskorpan, ända ner i manteln. Bevis för detta återfinns idag i Sevesskollan ibland annat de jämtländska fjällen i form av högtrycksbergarter. Dessa har bildats under de höga tryck och temperaturer som råder på stora djup i jordens inre. Genom att studera högtrycksbergarter kan man förstå fjällkedjans bildande. Fjället Tjeliken i norra Jämtland är en av de idag kända fyndplatserna av högtrycksbergarter. Dess topp består av bergarten eklogit och dess lägre delar av gnejs, samt kvarts. Tidigare studier av eklogiten visar att den har bildats vid tryck och temperatur på cirka 2.6 GPa och 700 °C, vilket motsvarar att den varit nedpressad cirka 80 km under jordytan. Den exakta tidpunkten då detta skedde har inte kunnat fastställas då olika dateringsmetoder gett olika resultat mellan cirka 464 till 446 miljoner år sedan. I denna studie studeras tryck- och temperaturförhållanden för gnejsen som jämförelse till eklogiten, för att kunna fastställa om de båda bergarterna har genomgått samma bildningsprocesser. En ny datering genomförs också för att bättre kunna fastställa tidpunkten för högtrycksfasen.Datering baserat på radioaktivt sönderfall av uran till bly i mineralet zirkon visar att högtrycksfasen inträffade för cirka 460 miljoner år sedan. Modellering baserat på termodynamiska principer visar att kärnorna i mineralet granat bildades inom tryck- och temperaturområdet 1.9–2.6 GPa och c. 680-700 °C. En komplex kemisk zonering av granaterna indikerar att de möjligen bildades under flera tillväxtfaser, vilka inom ramen för denna studie inte kunnat modelleras, då mer avancerade metoder krävs. Denna studie visar dock att eklogiten och gnejsen sannolikt delar en gemensam tryck- och temperaturhistoria, vilken är relaterad till den djupa nedpressningen av Baltikas kontinentalkant under sen ordovicium. Dateringen stödjer även övriga åldersdateringar i området av högtrycksfasen.

The North Atlantic Caledonides are a continent-continent collision type orogeny found in WesternScandinavia, Svalbard, Greenland and the British Isles. They are thought to have formed as a result of a complex history consisting of repeated ocean opening and closure. The tectonostratigraphy of the Scandinavian Caledonides consists of four allochthons that overlay the crystalline, autochthonous basement. The allochthons are thought to have been transported hundreds of kilometers eastward during the Scandian collision.To investigate the complex history of the Scandinavian Caledonides, a scientific drilling initiative called the Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides (COSC) project began in 2014. The first phase of the project was to drill a borehole to approximately 2500m depth, to sample a thick section of the Lower Seve Nappe of the Middle Allochthon, as well as the underlying thrust zone.The current hypothesis is that the Middle Seve Nappe has been juxtaposed with the Lower Seve Nappe while still in the subduction channel. Both Seve nappes were emplaced onto the underlying units somewhat later. To test this hypothesis, Rb-Sr dating and Ar-Ar dating has been conducted on white and dark mica found in samples taken from the shear zones. Rb-Sr dating yielded an age of 413 ± 12 Ma and Ar-Ar dating yielded an average age of 424.1± 2.9 Ma. Since the Rb-Sr and Ar-Ar ages overlap, it is interpreted that the crystallization age of the samples is recorded in both cases. Likely, the rocks cooled rather quickly, resulting in a negligible difference in Rb-Sr and Ar-Ar ages. Comparing these results to previous age dating work completed in the same area illustrate a complex subduction/exhumation history. At c. 455 Ma, the Middle and Lower Seve nappes were subducted beneath an island arc and peak pressure metamorphic conditions were reached. Shortly afterwards,exhumation of the subducted sheet began, as a result of the buoyancy of the subducted crust, as well as tectonic under pressure caused by wedge extraction. At c. 424 Ma, the Middle Seve was juxtaposed over the Lower Seve while still in the subduction channel, and at c. 424 - 421.2 Ma both the Middle and Lower Seve nappes were exhumed and transported eastward, where they were thrust above the underlying Särv Nappe and Lower Allochthon, creating the lower shear zone which is the focus of this study. Data from this study will help to establish a coherent model of mid-Palaeozoic mountain building, and provide insight on how this mountain chain, as well as its Himalaya-Tibet analogue have formed. / Den kaledoniska bergskedjan är en kontinent-kontinent kollison orogenes som återfinns i västra Skandinavien, Svalbard, Grönland och på de brittiska öarna. Bergskedjan har formats som ett resultat av en komplicerad historia av repeterad öppning och stängning av Iapetushavet. Skandinaviska kaledoniderna består av fyra allochthoner som täcker urberggrunden. Allochthonerna tros ha blivit transporterade hundratals kilometer i östlig riktning under den Skandiska kollisionen.För att kunna utreda den komplicerade historia som de skandinaviska Kaledoniderna har så har ett borrningsprojekt tagits fram under år 2014 med namnet “Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides” (COSC). Det första skedet i projektet var att borra ett 2500 meter djupt borrhål för att ta prover från den undre Seveskollan som belägen i den mellersta allochthonen, samt den underliggande överskjutningszonen.Hypotesen är att den mellersta Seveskollan har placerats intill den undre Seveskollan då de befann sig i en subduktionskanal. Både mellersta och undre Seveskollan har placerats uppepå den underliggande bergsenheten något senare. För att testa hypotesen har Rb-Sr och Ar-Ar datering utförts på prover med vitt glimmer som tagits från skjuvzonen. Kompositionskartor av vitt glimmer påvisar inga uppenbara tecken på zonation, vilket innebär att glimmerkornen nyligen bildats eller omkristalliserats under skjuvning. Rb-Sr dateringen gav en ålder på 413 ± 12 miljoner år och Ar-Ar dateringen gav en ålder på424.1 ± 2.9 miljoner år. Detta tolkas som åldern på de omkristalliserade glimmerkornen.Resultatet har jämförts med tidigare åldersdateringar i samma område och påvisar en komplicerad subduktionshistoria. För 460 miljoner år sedan subducerade mellersta och undre Seveskollan under en öbåge. För ungefär 440 miljoner år började upplyftandet av de subducerade skollorna som ett resultat av bärkraften av den subducerande jordskorpan, även av tektoniska rörelser orsakad av en kilutdragning. För 424 miljoner år sedan blev mellersta Seveskollan placerad ovanpå undre Seveskollan när de befann sig i subduktionskanalen. Slutligen, för cirka 415 miljoner år sedan blev både den mellersta och undre Seveskollan upplyfta och transporterade i östlig riktning där de skjuvade över den underliggande Särvskollan och den undre allochthonen.Data från denna studie kommer att bidra till skapandet av en följdriktig modell av den mitt-Paleozoiskabergskedjebildningen  och

The COSC-1 borehole located in the Lower Seve nappe of the Central Scandinavian Caledonides is intended to study the tectonic evolution of the Paleozoic orogen. The drilling project reached a depth of 2495.8m and obtained samples from different lithologal units of mica schist, amphibolite, gneiss, and mylonitic gneisses.     To test if the samples are suitable for paleomagnetism, laboratory measurements of natural remanent magnetism are performed on sub-samples of the COSC-1 drill core in the paleomagnetic laboratory with alternating field demagnetization, IRM acquisition as well as the temperature dependence of susceptibility measurements. Important properties of the samples such as coercivity, Curie temperature, inclination, and declination are determined with the measurements.     Most of the samples carry a remanent magnetization that can be readily demagnetized with alternating field demagnetization up to 100 mT. Some of the samples may be suitable for paleomagnetism, with the major ferromagnetic mineral compositions of magnetite, hematite, and FeTi oxides. However, low coercivities and median destructive fields suggest that the magnetite-bearing samples will be prone to remagnetization, making them more challenging to use in terms of retrieving a primary magnetization originating from the Caledonian orogeny. The thermomagnetic results of some samples reflect the metamorphic conditions experienced by the rocks and the mineral assemblage changed irreversibly during step-wise heating experiments. These results can possibly be used as an indicator for the metamorphic temperature experienced by the different lithologal units. Although further measurements are needed to get a clearer understanding of the suitability of the COSC-1 sample for paleomagnetic reconstructions (including thermal demagnetization experiments), this thesis indicates that the COSC-1 rocks contain interesting paleo- and rock magnetic features that are worth further study.

The Scandinavian Caledonides form a mountain range comprising nappe stacks of numerous far-travelled thrust sheets. The thrust sheets consist of diverse lithologies representing pre- and synorogenic sedimentary and igneous rocks subsequently metamorphosed to various degrees, from the Late Neoproterozoic to Middle Devonian. In particular, (ultra)-high-grade metamorphic rocks have been recorded in the Seve Nappe Complex (SNC), extending >1000 km along strike of the Scandinavian Caledonides. Included in the SNC of northern Sweden is the Vássačorru Igneous Complex (VIC), consisting of bimodal magmatic suites, that formed c. 845 Ma. Fieldwork was conducted in the Kebnekaise mountains of northern Sweden, focusing on the high-grade Aurek metagabbro within the VIC of the SNC. Aurek is a key locality representing both initial stages of Iapetus Ocean formation in the Ediacaran and later stage Caledonian subduction affinities, from the collision between Laurentia and Baltica. In this study, petrological description, zircon U-Pb geochronology, mineral chemistry analysis, whole rock composition, and thermodynamic modeling was performed. Zircon U-Pb geochronology yielded protolith ages of 609±2.5 Ma, and 614±2.3 Ma, suggesting the Aurek metagabbro to not be part of the VIC, as has previously been described. The age of Aurek can instead be correlated to the Kebnekaise Dyke Swarms at c. 607 Ma, in the Kebnekaise mountains. Whole rock major and trace element data of e.g., Al2O3 (15.0 – 25.0 ppm) versus SiO2 (46.0 – 53.0 ppm), Rb (2.0 – 18.0 ppm), Zr (8.0 – 58.0 ppm) versus Y (2.7 – 18.0 ppm), Th/Yb ratio 0.25 – 2.0 and Nb/Yb ratio 1.30 – 5.14, indicate assimilation of continental crust. These major and trace element signatures show that the protolith of the Aurek metagabbro probably was emplaced in a continental rift setting in the Ediacaran. Semi-quantitative thermodynamic modeling from this study present blueschist to amphibolite facies conditions for the Aurek metagabbro at 11.8 – 12.6 kbar and 480 – 565 oC, confirming the unit experienced subduction, possibly in the Late Cambrian to Early Ordovician. The metamorphic grade and protolith age show similar features to correlative rock sequences in the Tsäkkok Lens, south of Aurek, in Norrbotten. Consequently, this study concludes that subduction, exhumation and subsequent deformation for Aurek, probably was equivalent to those of the Tsäkkok Lens, extending the HP affinities of the SNC further north in the Swedish Caledonides. / Skandinaviska Kaledoniderna utgör en bergskedja bestående av olika skollor som transporterats hundratals kilometer från sin ursprungskälla. Skollorna består av varierande bergarter som representerar olika utvecklingsskeden i formationen av Kaledoniderna under senare Neoproterozoikum och mellan Devon. Utmärkande har höggradiga metamorfiska bergarter återfunnits i Seveskollan som sträcker sig >1000 km längs med strykningsriktningen av de Skandinaviska Kaledoniderna. I norra Sverige inkluderar Seveskollan det magmatiska Vássačorru-komplexet, bestående av bimodal magmatism som bildats ca 845 Ma. Fältarbete utfördes kring Kebnekaisebergen i norra Sverige, med fokus på höggradig metagabbro från Aurek, ett område inom det magmatiska Vássačorru-komplexet. Aurek är ett viktigt område som representerar både initiala stadier av Iapetushavets bildande och efterföljande formationer från kollisionen mellan Laurentia och Baltica plattorna. I denna studie utfördes petrologisk beskrivning av mineral, U-Pb geokronologi av zirkon, kemisk analys av mineral och bulkkomposition av bergarter, samt termodynamisk modellering. U-Pb dateringen av zirkon resulterade i en ursprungsålder på 609±2,5 Ma och 614±2,3 Ma för metagabbro från Aurek. Detta indikerar att metagabbro i Aurek inte är en del av det magmatiska Vássačorru-komplexet, något som tidigare antagits. Åldern kan istället korreleras till Kebnekaise-gångkomplexet med en ålder på ca 607 Ma. Huvud- och spårelement i Aureks metagabbro tyder på assimilering av kontinentalskorpa, vilket föreslår att ursprungsbergarten till metagabbro i Aurek bildades i en kontinental spridningszon. Den termodynamiska modelleringen resulterade i metamorfiska förhållanden på mellan 11,8 – 12,6 kbar och 480 – 565 oC för bergarterna, vilket påvisar att den tektoniska miljön som senare präglat bergarterna förmodligen var associerad med en subduktionszon.