Dette bildet fra Gnitahei, en fossil sulfidforekomst, viser den indre delen av forekomsten som er blottlagt i et bratt parti av en rasgrop. Blotningen eksponerer et nettverk av årer bestående av massive sulfider som krysser gjennom en tidligere fase av mineralisering. Foto: Senter for dyphavsforskning
Dette er et utdrag av artikkelen «Malmfabrikkene på havets bunn» som kan leses i sin helhet i GEO 2023 (kan bestilles her).
Les del 1 av artikkelen her: Et spektakulært syn
Den midtoseaniske spredningsryggen strekker seg 65 000 km gjennom verdenshavene og er verdens desidert lengste fjellkjede. Om lag fem prosent av denne fjellkjeden ligger i norske farvann (økonomisk sone) og omfatter i hovedsak Mohns- og Knipovichryggene mellom Jan Mayen og Svalbard.
Ryggene markerer hvor havbunnsplatene skiller lag. Spredningen gjør det mulig for varme masser fra mantelen å bevege seg oppover mot havbunnen, og resultatet er høy vulkansk og hydrotermisk aktivitet.
Den hydrotermiske aktiviteten kan i noen tilfeller observeres på havbunnen i form av varme kilder der kokhett, mineralrikt vann strømmer ut av skorsteiner og sprekker, men også gjennom sedimenter.
Håvard Hallås Stubseid, stipendiat ved Senter for dyphavsforskning og Institutt for geovitenskap ved UiB, opplyser at skorsteinene i hovedsak består av sulfidmineraler (forbindelser som inneholder svovel og andre grunnstoffer, fortrinnsvis metaller som jern) og sulfater (forbindelser som blant annet inneholder svovel og oksygen). Bindemiddelet silika gjør skorsteinene mer solide.
Men skorsteinene lever ikke evig. Vokser de seg store nok, kan de bli ustabile og kollapse. Hurtigvoksende skorsteiner lever som regel kortere enn mer saktevoksende skorsteiner.
Skorsteinene, og de kollapsede restene – grushaugene, inneholder metaller som kobber, sink, kobolt, gull og sølv. I rikelige konsentrasjoner, om vi sammenlikner med mineralforekomster på land. Det er de høye gehaltene som gjør sulfidforekomstene økonomisk interessante som mineralressurs.
Oljedirektoratet, som de seneste årene har gjennomført flere tokt i dyphavet – noen sammen med Senter for dyphavsforskning, andre med UiT Norges arktiske universitet – begynte i 2022 å publisere flere av datasettene de har skaffet til veie. Blant datasettene var analyser av mineralsammensetningen av sulfider.
To skorsteinsprøver fra forekomsten Mohnsskatten på Mohnsryggen viste at én prøve (S88) inneholdt mer enn 14 prosent kobber og 0,1 prosent kobolt, mens en annen (S34) hadde betydelig lavere kobbergehalt (0,7 prosent), men derimot interessante gehalter av gull (11 gram per tonn) og sink (12,2 prosent, geo365.no: «Slipper mineraldata fra dyphavet»).
Til sammenlikning drives flere kobbergruver på land på forekomster med gehalter på ned mot 0,5 prosent.
I denne sammenheng er det også verdt å nevne at oljeselskapet Aker BP, som er en av flere norske interessenter når det kommer til mineralleting i dyphavet, har gjort kalkulasjoner som viser at utvinning av sulfider innenfor et én km2 stort område ved Mohnsryggen kan gjøre Norge mer enn selvforsynt av kobber, kobolt, gull og sølv (geo365.no: «1 km2 kan gjøre Norge selvforsynt»).
Ifølge Rolf Birger Pedersen, professor og leder for Senter for dyphavsforskning ved Universitetet i Bergen (UiB), kontrolleres metallinnholdet i sulfidavsetningene av en rekke faktorer, hovedsakelig temperatur, pH og type bergarter vannet sirkulerer gjennom.
– Vi ser ofte at væsker som har relativt høye temperaturer, for eksempel over 300 °C, tenderer til å felle ut mer kobber enn væsker som holder noe lavere temperaturer.
Det kan også innebære at sulfidavsetninger generelt vil være mer kobberrike under havbunnen, der temperaturene er høyere, enn på havbunnen.
Professoren forteller også at det er vist indikasjoner på at vann som strømmer gjennom peridotitt (mantelbergarter), er rikere på kobber enn vann som har strømmet gjennom havbunnsplatebergartene basalt og gabbro.
Ikke minst vil havdypet spille en faktor. Dypet – altså den totale høyden av vannkolonnen – kontrollerer trykket på havbunnen, som igjen bestemmer vannets kokepunkt. På store havdyp vil vannet kunne varmes opp til høyere temperaturer før det koker, og kan dermed potensielt løse opp og transportere metaller i høyere konsentrasjoner enn i grunnere havområder.
– Vi ser at avsetningene på rundt 100 meters dyp er metallfattige. På 600 – 700 meters dyp får vi gjerne sinkrike avsetninger, og på flere tusen meters dyp blir kobberinnholdet mer dominerende, opplyser Pedersen.
Det er stille i graven
I et ressursperspektiv er det de inaktive, utdødde feltene («fossile forekomster») som er mest interessante, både fordi det er teknisk krevende å operere i ekstreme temperaturer, men også fordi det eksisterer betydelig mer liv rundt kildene. Dyphavet ellers har sparsomt med liv.
– Men inaktive kilder er mye vanskeligere å finne. De anomaliene som vi har utnyttet for å finne de aktive kildene, vil ikke være til stede om det ikke er noen utstrømming av varmt, mineralrikt vann.
Han påpeker at noen forekomster langs Mohnsryggen er i et slags mellomstadium. De er utdøende, med kraftig redusert, men fortsatt målbar utstrømming.
– Vi trodde lenge at Mohnsskatten var død, men under et UiB-tokt i 2020 observerte vi tegn til utstrømming og liv i området som vitner om pågående aktivitet.
En annen utfordring med inaktive kilder er at de kan være såpass gamle at de har begynt å bli tildekket, enten av sedimenter som avsettes kontinuerlig, eller av lavastrømmer som avsettes sporadisk.
– Det er mye vulkansk aktivitet langs de norske spredningsryggene. Forskningsarbeidet jeg tar del i, har vist at det i snitt skjer ett utbrudd per år langs den 500 km lange Mohnsryggen. Utbruddene er med på å danne ny havbunn og begrave gamle sulfidforekomster, forteller Stubseid.
Mineralavsetninger som er dekket av sedimenter og/eller lava, vil være svært krevende å finne og å utnytte.
Men forskerne har altså allerede påvist noen inaktive kilder. Mohnsskatten, som riktig nok ikke er helt inaktiv, men utdøende, ble funnet ved å skrape havbunnen og samle inn og analysere prøvene, som viste seg å være sulfidholdige.
Pedersen konstaterer at også høyoppløselige batymetriske data basert på kartlegging med en AUV kan være til stor nytte for å spore opp fossile forekomster.
– I de grunne områdene av Mohnsryggen like nord for Jan Mayen finner vi de tre feltene Soria Moria, Trollveggen og Perle & Bruse (Jan Mayen-feltene). Vi påviste nærliggende inaktive mineralhauger i dette området ved å identifisere gjenkjennbare strukturer i batymetriske kart.
Den inaktive kilden Gnitahei ble funnet av en annen UiB-stipendiat ved hjelp av en geofysisk metode som kalles selvpotensial. Selvpotensial er kort fortalt et mål på elektriske spenningsforskjeller i bergarter, og slike forskjeller kan for eksempel oppstå i bergarter som inneholder konduktive mineraler og metaller, deriblant sulfider.
UiB-forskerne oppdaget Gnitahei ved å la en AUV fly over terrenget og måle styrken og retningen av de elektriske spenningsforskjellene. Dataene «pekte» kort og godt i retning forekomsten (geoforskning: «En egnet letemetode»).
Stubseid kan informere at Gnitahei er en unik fossil forekomst fordi den trolig ikke står i fare for å bli begravd med det første.
– Den sitter på en stor forkastning som løfter den opp. Derfor er den ikke dekket av sedimenter eller lava, men ligger eksponert på forkastningens overflate. Dette gjør også at vi kan se ned i de dypere delene av et hydrotermisk system, altså det som normalt ligger under de aktive skorsteinene på havbunnen.
En slik setting er altså gunstig. Også fordi store forkastninger representerer stabile kanalveier for hydrotermiske væsker, noe som potensielt kan bygge større forekomster. I tillegg vil disse væskene kunne ledes mer direkte fra dypere områder. Om de har sitt opphav i mantelbergarter, vil de kunne gi mer kobberrike avsetninger.
Dette er et utdrag av artikkelen «Malmfabrikkene på havets bunn» som kan leses i sin helhet i GEO 2023 (kan bestilles her).
Deep Sea Minerals 2023
Licence to Operate – Securing Minerals for the Green Shift – Technology & Innovation
Bergen 5. – 7. desember 2023
