Jordprøver fra enkelte kystøyer i Troms har et forhøyet innhold av litium med sannsynlig opprinnelse i berggrunnen. Geofysiske data indikerer at litiumanomaliene også strekker seg ut på sokkelen. Her fra Ringvassøya med Skogfjordvannet i forgrunnen. Foto: Harald Groven, CC BY SA 2.0
Skiftet fra karbonintensiv til fornybar energiproduksjon og mer elektrisk mobilitet krever metaller. Store mengder metaller. Ett av metallene som vies mye oppmerksomhet, er litium.
Litium bidrar til høy energiintensitet i batterier, og inngår blant annet i produksjonen av elbilbatterier. Ifølge Det internasjonale energibyrået IEA er etterspørselen etter det sølvhvite metallet ventet å mangedoble seg frem mot 2040.
Det meste av litium utvinnes i dag ved gruvedrift i fast fjell (blant annet i Australia) eller ved fordamping av litiumrikt saltvann i store anlegg i dagen (blant annet i Sør-Amerika). Begge metoder byr på miljøutfordringer.
Nye teknologier er under utvikling som har betydelig mindre miljøavtrykk. Målet er å produsere litium fra litiumrike løsninger ved å filtrere for litiumsalt i et lukket system. Dette testes for eksempel i den fransk-tyske Rhindalen, der vannet som produseres fra brønner for geotermisk energi filtreres for litiumsalt, før vannet sendes tilbake til undergrunnen gjennom en annen brønn i nærheten (geo365.no: «Stort litium-funn – nok til 400 millioner elbiler!»).
Nå har filterteknologien for litium kommet så langt at utvinning kan realiseres i små anlegg. Dermed kan offshore installasjoner for litiumutvinning bli en realitet. Kanskje kan utvinningen kombineres med produksjon av hydrokarboner, CO2-lagring eller annen industri til havs.
Men om dette en dag skal bli en realitet i Norge, må vi først få klarhet i om og hvor vi kan finne litiumrikt saltvann i de sedimentære bergartene på norsk sokkel.
Forskere ved Institutt for geovitenskap ved NTNU ga oppmerksomhet til temaet under et foredrag ved Norsk Geologisk Forenings Vintermøte i Bergen i januar.
Som et petroleumssystem
Med analogi til blant annet Rhindalen, vet vi hvilke nøkkelelementer som bør være til stede:
- En kildebergart som er rik på litium
- Et salint fluidsystem som luter ut, transporterer og oppkonsentrerer litium
- Et reservoar der litiumet kan felles ut, bevares og eventuelt ytterligere oppkonsentreres
En slik inndeling ligner på den vi kjenner fra leting etter olje og gass, der geologer og geofysikere jakter et petroleumssystem. I begge tilfeller må ethvert nøkkelelement bli kartlagt og deres effektivitet forstås.
Kildebergarter for litium finnes i de krystalline bergartene (grunnfjellet) under sedimentbassengene. Kartlegging skjer ved hjelp av geofysikk, hvor en samtolker magnetiske data, tyngdedata og seismiske data for å finne magnetiske egenskaper og tetthetsvariasjoner, samt fordelingen av bergartene i undergrunnen.
Felsiske bergarter, som f.eks. granitt, gneis og glimmerskifer kan være gode kildebergarter for litium, og i de geofysiske dataene kjennetegnes disse av lav tetthet, lav seismisk hastighet og noe varierende magnetiske egenskaper. Om mulig, kan en sammenlikne bergartene offshore med nærliggende krystalline bergarter på land.
I figur 1 viser vi et eksempel fra Troms der bergarter på land med høyt litiumpotensial ved hjelp av seismiske og magnetiske data tolkes til å fortsette ut på sokkelen.
Å få litium ut av kildebergartene og mobilisert er en langvarig prosess. Det forutsetter at saltholdige væsker trenger inn i de krystalline bergartene gjennom aktive forkastninger og åpne sprekker for å lute ut litium og danne en litiumrik væske.
Overtrykk og seismisk pumping ved jordskjelv kan bidra til migrasjon. Dette skjer mest effektivt i de første fasene av bassengdannelsen. Om det dannes saltlag i bunnen av bassenget, er dette den første muligheten til å anrike og avsette litiumsalt.
Når saltet er begravet under sedimentene, kan det lutes ut igjen og anrikes på nytt i væsker. Med overtrykk, tektonisk aktivitet og seismisk pumping kan væskene bevege seg videre oppover og fanges i et reservoar i grunne sedimentære lag.
Et litiumreservoar på norsk sokkel kan bestå av porøse sandsteiner med innslag av leirlag hvor litium kan anrikes ved at den legger seg inntil leirmineralene (ved adsorpsjon) eller bli innebygd i mineralstrukturen. Et slikt reservoar vil være målet for en boring etter litiumrike væsker.
Forhøyede verdier av litium i sedimentene på havbunnen kan indikere et dypere reservoar. Figur 2 viser innholdet av litium i havbunnssedimenter samlet inn gjennom MAREANO-prosjektet. Ettersom innholdet av litium relateres til leirmineraler, må dataene korrigeres for leirinnhold. De gule sirklene i figur 3 viser hvor det er høye litiumverdier etter korrigering.
Potensial vest for Tromsø
Alle elementene i «litiumsystemet» ser ut til å være til stede ved havbunnsanomali «G» i Harstadbassenget vest for Tromsø. Figur 1B viser mineraljord med høyt innhold av litium på land som kan ses i sammenheng med den høye magnetiske anomalien offshore vist i rød farge. Dette kan tyde på høyt litiuminnhold i grunnfjellet.
Basert på samtolkning av magnetiske og seismiske data (figur 1C) foreslås det at det magnetiske komplekset (West Troms Basement Complex) med dets potensielt litiumrike omkringliggende bergarter strekker seg mot nordvest inn i Harstadbassenget. Der er det relativt høy jordskjelvaktivitet og dype forkastninger (figur 3).
Dypereliggende saltlag i Harstadbassenget er påvist med geofysikk, og dermed er alt på plass for et varmt, aktivt og saltholdig fluidsystem. Reservoarbergarter kan tenkes å finnes i de grunne lagene av sedimentærbergartene, med magmatiske lagganger (engelsk: sills) som mulige takbergarter.
Flere litiumanomalier på havbunnen som er avmerket i figur 3 har blitt tolket til å ha nøkkelelementene for litiumrike væskesystemer til stede. De finnes i de store saltbassengene som Nordkappbassenget og Tiddlybankenbassenget, og enda lengre nord på Sentralbankenhøyden.
Videre arbeid bør adressere Norskehavet og Nordsjøen, men her mangler det inntil videre en god dekning med geokjemiske havbunnsdata som vanskeliggjør kartleggingen.
CHRISTINE FICHLER OG STEINAR LØVE ELLEFMO
NTNU
Denne populærvitenskapelige fremstillingen refererer til vår artikkel i Norwegian Journal of Geology:
https://dx.doi.org/10.17850/njg104-2-4
Christine Fichler, Rune Berg-Edland Larsen, Bjørn Eske Sørensen, Steinar Løve Ellefmo, 2024, Initial search for lithium-rich brines in sedimentary basins of the Norwegian Barents Sea shelf integrating geology, geophysics, and seabed geochemistry, Norwegian Journal of Geology, 104, 2.
