Geologisk hodebry er over

Av Nina E. Tveter

Åtte intense måneder i et laboratorium i Australia ga NTNU-geologen Henrik Schiellerup grunnlag til å påvise at bergarten anortositt er dannet i jordskorpen, ikke i mantelen. Dette kan ha betydning for utvinningen av superstoffet titan.

Slik ser Tellnes-anortositt ut 50 ganger forstørret. Bildet er tatt med dobbeltpolarisert lys gjennom en tynn gipsplate. Foto: Henrik Schiellerup

La oss komprimere 4,5 milliarder år til et par timer og tenke oss at vi lytter til en symfoni. Fioliner, celloer, trompeter, horn, slagverk, klarinetter, kontrabass og triangel er alle grunnstoffer i musikkstykket. Bølger av vellyd og lyd som krever mye av øret, fyller oppmerksomheten. Klarinettene knerter på temaet som sakte forvitrer, fiolinene pisker storm og regn, oboen presser fram tynne striper av toner under trykk. Paukene varsler tidenes vulkanutbrudd, og triangelet markerer krystallklart sitt budskap. Temaet tygges så på nytt av andre instrumenter, i andre tonearter. Mange instrumenter har mye på hjertet og diskuterer stadig med medspillerne, andre er innom bare en enkelt gang.

Med litt godvilje kan denne analogien være et bilde på hvordan jordens mineraler og bergarter har blitt dannet. Noen er dannet i øvre delen av mantelen, noen i nedre del av jordskorpa, noen i øvre del av jordskorpa av rester fra dypbergarter eller i kjemiske prosesser med luft og vann.

Mange bergarter har vært gjennom flere omdanningsprosesser ettersom kontinentalplatene har beveget seg mot hverandre og flak har blitt presset nedover mot mantelen igjen for senere å dukke opp på overflaten med ny personlighet. De fleste bergarter skriver seg fra flere geologiske tidsperioder - akkurat som de fleste instrumenter i orkesteret er med og danner musikk i hver sats. Triangelet, derimot, opptrer sjelden mer enn én gang i en symfoni. Dette gjelder også for noen få bergarter. En av dem heter anortositt og har forvoldt verdens geologer såpass hodebry at dannelsen av den blir betegnet anortositt-problemet.

Antatt i Nature

Tellnes i Rogoland er en av de største fastfjell-gruvene i verden som utvinner titan. Gruva utvinner ca. sju prosent av den totale verdensproduksjon. Foto: Henrik Schiellerup

Store anortositt-massiver ble kun dannet i perioden fra 2500-900 millioner år siden (i den proterozoiske perioden). Hvordan, hvorfor og hvor i jordkloden den ble dannet, har vært et livlig diskusjonstema i de geologiske kretser i flere tiår. Ble bergarten dannet i mantelen eller i jordskorpen? Og hvorfor finnes det så mange ilmenittforekomster i anortositten?

NTNU-stipendiat Henrik Schiellerup ved Institutt for geologi og bergteknikk fattet interesse for anortositt-problemet. Med midler fra Forskningsrådet reiste Schiellerup til Monash University i Australia. Her studerte han isotop-sammensetningen til de eksotiske grunnstoffene osmium (Os) og rhenium (Re) i anortositt-bergarter fra Rogaland, ved hjelp av en avansert teknikk og utstyr som få universitet i verden er i besittelse av.

Etter åtte måneder i laboratoriet lyktes det ham å påvise at bergarten faktisk er dannet i nedre del av jordskorpen, ikke i mantelen slik de fleste geologer hevder. Resultatet er så interessant at det prestisjetunge, internasjonale fagbladet Nature sist høst antok Schiellerups artikkel om temaet. NTNU-professor Tore Prestvik var medforfatter. Prestvik var Schiellerups veileder under hans doktorgradsarbeid, som ledet til resultatene. Medforfattere i artikkelen er også Brian Robins ved Universitetet i Bergen, Rune B. Larsen ved NGU og David D. Lambert fra universitetet i Australia.

- Hvorfor er det nå så viktig å ha kunnskap om denne bergarten har sin opprinnelse to eller tjue mil under jordoverflaten?

I tillegg til vitenskapelige fordeler ved å ha flest mulig brikker på plass i "puslespillet" om jordens geologiske utvikling, ser Schiellerup økonomiske fordeler for gruvedrift og næringsliv:

- I anortositten finnes forekomster av mineralet ilmenitt. Av ilmenitt utvinnes titan (Ti og TiO2). Titan er et moderne råstoff og brukes for eksempel i hvitmaling, flymotorer, stekepanner, proteser, plast, papir, sminke, tabletter og til militære formål. Titan har et høyt smeltepunkt og gode styrkeegenskaper i forhold til vekten. Dessuten er det motstandsdyktig mot korrosjon, forklarer han.

De to største fastfjell-gruvene i verden som utvinner titan, er Lac Tio i Canada og Tellnes i Rogaland. Sistnevnte står alene for rundt sju prosent av den totale verdensproduksjon. Norge er verdens fjerde største titanmalmprodusent.

Lettere å velge kvalitet

Forskning ved NTNU viser at bergarten anortositt ikke er dannet i mantelen slik mange har trodd, men i nedre del av jordskorpen. Presis kunnskap om dannelsesprosessene gjør det enklere for gruveselskaper å finne fram til forekomster av den kvalitet de ønsker.

Schiellerup forklarer at selv om forekomstene i Rogaland og i Canada er ganske enorme og meget rike på ilmenitt, er kvaliteten på ilmenitten veldig varierende. Kunnskapen om dannelsesprosessene gjør at gruveselskapene lettere kan finne fram til forekomster av ønsket kvalitet.

- Den videre utvinningen av titan og TiO2 fra ilmenitt kan foregå ved hjelp av to metoder. Den eldste metoden, den såkalte sulfatprosessen, stiller ikke store krav til kvaliteten på startmaterialet - bortsett fra at det ikke må inneholde for mye krom. Men metoden gir en del uønskede produkter, som svovelsyre og jernsulfat. Mindre miljøbelastende er kloridprosessen. Ulempen er at denne stiller større krav til startmaterialet (malmen).

Uønskede sporelementer som magnesium skaper problemer for denne metoden. Med kunnskap om hvor i jordkloden anortositt ble til, samt viten om de geologiske prosessene knyttet til anortositter, kan gruveselskaper og smelteverk velge de best egnede kvaliteter og metoder for utvinning av titan og dermed få bedre betalt for råstoffet.