Geology, geochemistry, and geochronology of the Märjamaa rapakivi granitoid intrusion [Magistritöö. Juhendaja: A. Soesoo; kaasjuhendaja: J. D. Solano Acosta]

Käesolevas lõputöös käsitletakse Märjamaa rapakivi intrusiooni geoloogiat, geokeemiat ja geokronoloogiat kasutades puursüdamikke F303, F305, F306, F314 ja F323. Huvi Eesti geoloogia põhjalikuma iseloomustamise vastu on viimasel ajal suurenenud selleks, et saada täpsemat ülevaadet Eesti maavarade majanduslikust potentsiaalist. Märjamaa rapakivi intrusioon asub ligikaudu 190-290 m sügavusel ja seda katavad Fanerosoikumi settekivimid. Antud rapakivi intrusiooni iseloomustab selle väga magnetiline südamik.

Uuringu jaoks koguti 64 proovi puurdsüdamikest F303, F305, F306, F314 ja F323. Kõikidest proovidest 62 analüüsiti ICP-MS abil, et iseloomustada keemilist varieerumist intrusioonis. Kahe proovi puhul teostati U-Pb tsirkooni kristallide dateerimine, kasutades LA-ICPMS analüüsi. Lisaks valiti seitse proovi õhiku mikroskoopiliseks uuringuks rapakivi mineraloogiliste omaduste analüüsimiseks.

Tulemuste põhjal tekkis Märjamaa rapakivi intrusioon mandrisisese magmatismi tulemusena kolmes intrusiooni faasis, mille vanuseks on dateeritud 1629-1622 Ma. Uuring on esimene, mille käigus on dateeritud Kloostri satelliidi vanus (1622 ± 4,9 Ma), mida loetakse ühtlasi intrusiooni kolmandaks faasiks. Märjamaa rapakivi on rikas haruldaste muldmetallide poolest võrreldes teiste Svekofennia intrusioonidega. Eriti kõrgelt on rikastunud intervall sügavusega 290-315 m. Lisaks on intrusioon läbinud vaid kerge metasomatismi, mille tõttu on geokeemiline koostis jäänud sarnaseks tema protoliidiga. See on täenäoliselt toonud Märjamaa rapakivi graniidis kaasa madala Rb ja Ga sisalduse ning kõrge Ba ja Sr sisalduse.

Abstract

This thesis addresses the geology, geochemistry, and geochronology of the Märjamaa rapakivi granitoid intrusion using drill cores F303, F305, F306, F314, and F323. Interest towards a better characterization of Estonian geology has lately increased to obtain a more accurate picture of the economic potential of the Estonian mineral resources. The Märjamaa rapakivi intrusion lies approximately at a depth of 190-290 m and is covered by Phanerozoic sedimentary rocks. The rapakivi intrusion is characterized by its highly magnetic core.

For the study, 64 samples were collected from drill cores F303, F305, F306, F314, and F305. Out of all the samples 62 were analysed using ICP-MS to characterize the chemical variations within the intrusion. Two samples were used for U-Pb zircon dating using LA-ICPMS analysis. Additionally, seven selected samples were used for thin section microscopy to analyse the mineralogical characteristics of the rapakivi.

Based on the results, the Märjamaa rapakivi intrusion formed as a result of intraplate magmatism over the course of three intrusive phases dated back to 1629-1622 Ma. The study is the first to determine the age of the Kloostri satellite (1622 ± 4.9 Ma) considered to be the third phase of the intrusion. The Märjamaa rapakivi can be characterized as rich in rare earth elements compared to its Svecofennian counterparts, with a highly enriched interval at a depth of 290-315 m. The intrusion has also been subjected to little metasomatism due to which the geochemical composition has remained similar to its protolith. This has possibly resulted in low concentrations of Rb and Ga, and high concentrations of Ba and Sr in the Märjamaa rapakivi granite.