Alunskifer er bergartenes sorte får

Syredannende svart leirskifer ødelegger bygninger og avgir miljøskadelige stoffer. Ny forskning sikrer en objektiv, presis og effektiv kartlegging som både kan gi store økonomiske besparelser og beskytte miljøet.

Stortinget, Domkirken, Regjeringskvartalet, ja store deler av Oslo sentrum er bygd på Norges kanskje mest skadelige bergart; Alunskiferen.

Denne svarte leirskiferen var for 500 millioner år siden en blanding av leirslam, planter og smådyr som ble presset sammen av stadig flere lag med avsetninger.

Det spesielle med alunskiferen var at det hele foregikk i havområder med stillestående, oksygenfritt vann slik at det organiske materialet ikke råtnet opp.

Under disse forholdene ble tungmetaller og svovel fra vann og organismer konsentrert opp og med tiden hermetisk lagret inne i steinen. Helt til gravemaskinene kom i det 20. århundre.

Når alunskiferen ser dagens lys og blir eksponert for oksygen og vann, begynner svovelforbindelsene (sulfidene) å oksidere, og det dannes svovelsyre som gjør vannet surt.

Og ikke nok med det: De kjemiske reaksjonene driver ubønnhørlig på og produserer nye mineraler som er større enn de gamle, slik at hele bergmassen utvider seg med enorm kraft.

Syra løser opp mineralene og frigjør miljøskadelige tungmetaller samt det radioaktive grunnstoffet uran i samme slengen. Og forresten, når uranet i alunskiferen spaltes siver det kreftfremkallende radongass ut i omgivelsene.

Det sier seg selv at litt planlegging er på sin plass før man begynner å bygge i alunskifer, slik at ikke stålbjelkene ruster vekk eller grunnmuren smuldrer opp i ettertid.

Problemet er bare at det er en hel del svarte leirskifere som ligner ganske mye på alunskiferen, men som ikke på langt nær er like skadelige.

Så man ender ofte opp med å kjøre bort lastebillass på lastebillass med svart skifer som man er redd er av den verste sorten. Dette er dyrt og helt unødvendig, og det fyller opp deponiene for farlig avfall altfor fort.

Men heldigvis er tidligere kunnskapshull nå tettet.

En ny, omfattende rapport som beskriver hvordan man identifiserer og karakteriserer svart leirskifer er nettopp ferdigstilt og utgitt på Miljødirektoratets nettsider.

Rapporten gir oversikt over mylderet av leirskifere og kalkstein man kan treffe på, og ikke minst beskriver metoder for hvordan man finner ut om en skifer er skadelig.

Tidligere var inndelingen av bergartene basert på fossiler og ble utført av kyndige paleontologer. Men bergartene er svært vanskelige å skille med det blotte øye, og ikke sjelden fikk kartleggingen dermed et subjektivt preg.

Forskningsarbeidet som har pågått de siste årene har derfor fokusert på å etablere en objektiv metodikk der skiferens fysiske og kjemiske egenskaper legges til grunn. Metodikken blir således en oppskrift som kan adopteres i flere tekniske miljøer.

Det «geokjemiske fingeravtrykket», altså den nøyaktige sammensetningen av grunnstoffer, avgjør presist hvilken bergart en prøve tilhører ut fra en referansedatabase.

Og sammensetningen bestemmer fysiske og kjemiske egenskaper som for eksempel mekanisk bæreevne eller potensiale til å produsere syre.

For eksempel fører mye sulfider til mer svovelsyre som igjen fører til at mineralene går i oppløsning og skiferen forvitrer raskere.

Men kalkmineraler, slik som kalsitt, er derimot basiske og vil nøytralisere noe av svovelsyren. Dermed kan forholdet mellom kalk og svovel si noe om skiferens reelle potensial til å danne syre.

Figur 1: Geofysiske målinger av grunnens elektriske ledningsevne. Kalkbenkene 3ca og 3c skiller seg ut med lav ledningsevne (rødt), mens svartskiferen har høy ledningsevne (blått).

Mineralsammensetningen er også med på å bestemme skiferens elektromagnetiske egenskaper. Først og fremst har sulfidmineralene eksepsjonelt høy elektrisk ledningsevne, slik at svart leirskifer kan påvises ganske enkelt ved å skanne grunnen med geofysiske verktøy.

Slike verktøy kan både stikkes rett i bakken for en detaljert kartlegging (figur 1), eller de kan monteres på helikopter for å dekke flere kvadratkilometer.

Ikke nok med det – siden sulfidinnholdet har direkte sammenheng med ledningsevnen kan skanningen også si noe om hvor skadelig skiferen er.

Videre har helt nye tester vist at sammensetningen av kalk- og sulfidmineraler kan påvirke i hvor stor grad elektriske ladninger kan bygges opp i skiferen.

Denne polariseringen av ladninger kan også måles med geofysikk – og kan således muliggjøre en rask kartlegging av det syredannende potensialet før gravingen begynner.
   
Vi har altså per i dag en så god forståelse av hvordan man skal kartlegge, karakterisere og håndtere svarte leirskifere at det ikke skal være nødvendig å støte på store, uforutsette problemer med grunnmuren eller på byggeplassen.

Miljødirektoratet utarbeider i øyeblikket veiledere basert på denne forskningen.