Stor variasjon i gehalter

Hydrotermale, sulfidholdige felter langs midthavryggen på norsk sokkel er rike på metaller og mineraler. Norsk forskning gir et innblikk i hvordan metallene er fordelt.

Prøvetaking av en aktiv skorstein ved Lokeslottet. Centre for Deep Sea Research/NORMAR/UiB

Denne saken ble først publisert i april 2021.

Under Norsk Geologisk Forenings (NGF) Vinterkonferanse i januar presenterte Sabina Strmic Palinkas, førsteamanuensis ved Institutt for geovitenskap ved UiT Norges arktiske universitet og førsteamanuensis II ved Senter for dyphavsforskning ved Universitetet i Bergen (UiB), nye data fra to tokt i Norskehavet.

Gjennom K.G. Jebsen-senter for dyphavsforskning ønsker Strmic Palinkas og hennes kolleger å komme til bunns i hvilke prosesser som finner sted ved hydrotermale felter langs midthavsryggen og få en bedre forståelse av anatomien til og mineral- og metallinnholdet i slike områder.

Under toktene med G.O. Sars, og ved hjelp av den fjernstyrte undervannsfarkosten Ægir 6000, har det blant annet blitt prøvetatt material fra skorsteiner som er typiske for aktive hydrotermale felter.

På engelsk er skorsteinene kjent som «black smokers» fordi de spyr ut kokhett, mineralrikt vann fra dypere lag. Når dette vannet møter det kalde sjøvannet, utfelles mineraler inkludert sulfider av sink, bly og kobber.

Regjeringen har de seneste årene spyttet stadig mer midler inn i kartlegging av norsk sokkel med hensyn på mineralforekomster ved slike hydrotermale felter. Samtidig har flere selskaper begynt å vise interesse og gjøre grunnleggende undersøkelser. 12. januar meldte Olje- og energidepartementet at de har sendt et forslag til konsekvensutredningsprogram for mineralvirksomhet på norsk sokkel på offentlig høring.

Om noen år kan Norge potensielt iverksette gruvedrift på havbunnen, gitt at vi har tilstrekkelig oversikt over ressursene som finnes der, i tillegg til at en rekke teknologiske og miljømessige utfordringer må løses. Den største motivasjonen er å kunne levere mange av metallene som det grønne skiftet krever stadig mer av og å skape en ny, maritim industri for Norge.

Sabina Strmic Palinkas på laboratoriet. På dataskjermen ser vi væskeinnslutninger fra en prøve fra Lokeslottet. Foto: Privat

Under foredraget viste Strmic Palinkas frem nye resultater og analyser av prøver hentet fra det hydrotermale feltet Lokeslottet, som ble oppdaget av professor Rolf Birger Pedersen og hans UiB-kolleger i 2008.

– Lokeslottet er ett av flere kjente hydrotermale felter langs Mohnsryggen. De ulike feltene varierer med hensyn på metallinnhold og mineralogi. Dette styres blant annet av vertsbergarten, sedimentene i området og dybden av hydrotermale felter.

Tidligere forskning ved UiB har avslørt at Lokeslottet i hovedsak består av to «sulfidhauger» som ligger omtrent 100 meter fra hverandre. Blant disse haugene er det i dag fire aktive skorsteiner som vitner om varme væskestrømmer i undergrunnen. Haugene er rester av tidligere skorsteiner som har kollapset.

Avdekket variasjoner

– Vi tok prøver av de aktive skorsteinene med Ægir 6000 og har analysert metallinnholdet. Det var interessant for oss å se en stor variasjon i gehaltene innad i skorsteinene, fortalte førsteamanuensisen.

De foreløpige resultatene viser nemlig at skorsteinenes metallinnhold varierer betydelig fra innerst (der det varme vannet strømmer ut) til ytterst (der kaldt sjøvann dominerer).

Batymetrisk kart over en del av Mohnsryggen sørvest for Bjørnøya. Det hydrotermale feltet Lokeslottet ligger i midten. Illustrasjon: Pedersen med flere, 2010

Den innerste delen av skorsteinen var svært rik på kobber (opptil 2,4 prosent), bly (opptil 2,2 prosent) og sink (opptil 9,5 prosent). Også sporstoffer som kadmium, selen og tellur var representert i høyere konsentrasjoner i de innerste delene.

De ytterste delene var derimot beriket på stoffer som blant annet arsen, antimon, kvikksølv og gull sammenliknet med indre del av skorsteinen.

– Å vite nøyaktig hvor man har hentet prøvene sine fra, vil altså være veldig viktig når det kommer til å kalkulere ressurser for selskaper som en dag potensielt skal drive marin gruvedrift, hevdet Strmic Palinkas.

Skissen viser systematiske forskjeller i metallinnholdet i en aktiv skorstein ved Lokeslottet. De indre delene er generelt beriket på kobber, bly og sink, mens de ytre delene holder mer gull, samt giftige grunnstoffer som arsen, antimon og thallium. Illustrasjon: Sabina Strmic Palinkas

Mer kobber i dypet

I laboratoriet ved UiT har forskerne også gjort analyser av små væskeinnslutninger i prøvene. Analyser av innholdet og egenskapene til væskene har sammen med tidligere kjente data gitt mer informasjon og fysiske og kjemiske parametere.

– Basert på dette har vi gjort modelleringer av hvordan metaller transporteres og avsettes ved slike hydrotermale felter. For eksempel har vi beregnet at miljøet ved skorsteinene (pH = 5,5, temperatur = ~320 °C og normalt saltinnhold) ikke er i god stand til å transportere kobber.

Med andre ord viser den geokjemiske modelleringen at mer kobber kan bli funnet under havbunnen, men hvor mye og hvor dypt kan bare besvares med en kombinasjon av geofysiske studier og boringer.

Giftige metaller

Strmic Palinkas påpekte også at noen av metallene som opptrer i skorsteinene er svært giftige, spesielt flere av de som var mest konsentrerte i de ytterste delene av skorsteinene. Derfor er god kunnskap om «anatomien» til skorsteiner også viktig med hensyn på miljøpåvirkning ved fremtidig utvinning av malm.

– Thallium er blant de mest giftige metaller i verden, og kan opptre i de hydrotermale feltene på ppm-skala (parts per million). Ved Lokeslottet opptrer de i form av to typer jernsulfider som er stabile i basiske miljøer som sjøvann. Gruvedrift kan endre miljøforholdene og gjøre dem mer biotilgjengelige, påpekte Strmic Palinkas.

Førsteamanuensisen avsluttet foredraget med å understreke viktigheten av at det blir gjort mer forskning og tatt flere prøver på disse feltene langs Mohnsryggen.

– Vi har en del kunnskap fra tilsvarende, men mye eldre, forekomster på land (såkalte VMS-forekomster, volcanogenic massive sulphide), men mer informasjon om moderne, aktive hydrotermale felter er nødvendig. Vi er spesielt interessert i å skaffe til veie borekjerner og prøver fra under havbunnen, for så langt har vi kun pirket i toppen av disse systemene, avsluttet Sabina Strmic Palinkas.

Prosjektet er støttet av Equinor gjennom Akademiaavtalen, som har en varighet frem til 2023, og av K.G. Jebsen-senter for dyphavsforskning.