Vulkan dannet Europas kanskje største forekomst

I Fensfeltet i Telemark ligger forekomsten som kan dekke Europas etterspørsel etter sjeldne jordartsmetaller.

Bildet viser en kjerne fra Fensfeltet med forhøyet innhold av sjeldne jordartsmetaller (brunt). Foto: Sven Dahlgren

– Fensfeltet inneholder metaller for det grønne skiftet, og forekomsten er muligens Europas største hva gjelder sjeldne jordartsmetaller (REE), sa regiongeolog i Vestfold og Telemark fylkeskommune Sven Dahlgren i forbindelse med lanseringen av en rapport som ble publisert våren 2019.

Rapporten var basert på flere års arbeid som ble avsluttet med to dype boringer i det fem kvadratkilometer store området kjent som Fensfeltet i Nome kommune.

Boringene ble utført av GeoDrilling på vegne av Norges geologiske undersøkelse (NGU) som prosjektansvarlig.

Kritiske metaller

Fensfeltet inneholder betydelige mengder sjeldne jordartsmetaller. Dette er en gruppe metaller med en lang rekke bruksområder og svært varierende utbredelse (noen av dem er ikke så sjeldne som navnet skulle tilsi).

De sjeldne jordartsmetallene, som gjerne forkortes REE (Rare earth elements), er viktige i geopolitisk sammenheng, og vårt moderne liv er avhengig av dem. Flere av dem anvendes også i materialer og konstruksjoner som er relevant for det grønne skiftet.

På tidlig 2000-tallet stod Kina for godt over 90 prosent av den globale produksjonen av REE, og da de i 2010 besluttet å stoppe eksporten til industrikjempen Japan, steg prisene til skyhøye nivåer.

Kinas tilnærmede monopol på de strategiske metallene var til stor bekymring for blant andre EU og USA, og i de senere år har flere land begynt å øke sin produksjon. Ifølge Statista hadde Kinas andel av verdensproduksjonen sunket til 57 prosent i 2020.

Per i dag har ikke Europa egen produksjon av sjeldne jordartsmetaller, og REE står på listen over det EU-kommisjonen regner som kritiske metaller.

Både EU og Norge har derfor stor grunn til å heie frem nye gruveprosjekter, og Fensfeltet kan bli en viktig bidragsyter for å sikre etterspørselen etter metaller som kreves i det grønne skiftet og til vårt høyteknologiske samfunn generelt.

Minst 1 000 meter dyp

Kartet viser utbredelsen av bergartene i Fensfeltet. De sjeldne jordartsmetallene opptrer i den mørkeblå karbonatitten. Kartografi: Sven Dahlgren

Basert på boringene som ble avsluttet i 2019 vet vi at forekomsten strekker seg dypt ned i bakken. Begge borehullene bekreftet REE-holdige bergarter ned til 1 000 meters dyp, og NGU utelukker ikke at forekomsten kan gå enda dypere.

Ifølge NGU-forsker Tom Heldal er ikke forekomsten drivverdig med dagens priser om man ser på hele forekomsten under ett. Til det er gehaltene for lave.

Men de sjeldne jordartsmetallene opptrer ikke homogent – enkelte soner har forhøyede konsentrasjoner som kan være drivverdige.

I kjerneprøvene ble det påvist mest av metallene lantan og cerium som har relativt lav markedsverdi. Det ble imidlertid også påvist flere av de mer kritiske og verdifulle metallene neodym, dysprosium og europium.

Mediangehalten i de to kjerneprøvene var henholdsvis 1,08 og 1,70 vektprosent TRE2O3 (Totale Rare Earth Oxide). Maksimalverdiene var henholdsvis 10,17 og 5,18 vektprosent.

I diagrammet under er størrelsen og gehalten til Fen-forekomsten sammenliknet med andre forekomster i verden.

Diagrammet viser norske REE-forekomster (rødt) fordelt på størrelse og gehalter sammenliknet med internasjonale forekomster. Fensfeltet utmerker seg der de mest økonomiske forekomstene gjerne vil ligge mot øvre høyre hjørne. Illustrasjon: eurare.org

Bildet viser noen av kjerneprøvene som ble boret i 2018. Foto: NGU / Sven Dahlgren

Vulkanen i Telemark

Bergartene i Fensfeltet ble dannet av en gammel kalksteinsvulkan. Vulkanen har i ettertid blitt erodert ned, og Fensfeltet representerer vulkanens røtter.

NGU påpeker at gravitasjonsmålinger utført på 1970-tallet indikerer at den runde Fen-strukturen fortsetter helt ned til 14 kilometers dyp.

Utnyttelsen av Fenfeltets ressurser startet lenge før noen tenkte tanken på at de representerer restene av en gammel vulkan. Fra ca. 1650 til 1927 ble det utvunnet jernholdig malm, og i perioden 1953 til 1963 ble søvitt og dolomitt brutt for produksjon av niob ved Norsk Hydro.

I mellomtiden, i 1921, foreslo geologen Waldemar Brøgger at kalksteinene ved Fen kunne ha vulkansk opprinnelse. Han fikk lite gehør for denne hypotesen, før det på 1960-tallet ble bekreftet av engelske geologer at vulkaner faktisk kan spy ut kalkholdig lava.

Kalksteinsvulkanen ved Ulefoss oppsto for 580 millioner år siden. På denne tiden ble Baltika og tilstøtende kontinenter brukket opp, og havet trengte inn over det den gangen flate slettelandskapet.

Magma steg opp mot overflaten, og skapte underveis flere unike dyp- og gangbergarter som melteigitt, vipetoitt, søvitt og damtjernitt. Den gamle gneisen i høyere lag ble omdannet under oppstigningen av magmaen, og gruppen av de omvandlede bergartene kalte Brøgger fenitt.

I dag vet vi at de fleste store forekomster av sjeldne jordartsmetaller finnes i nettopp vulkanske kalkbergarter (karbonatitter).

Thorium

Fensfeltet inneholder også store mengder thorium, et radioaktivt grunnstoff som i fremtiden potensielt kan brukes som brensel i kjernekraftverk.

Det har blitt anslått at thoriumforekomstene i Fensfeltet kan være 180 000 tonn, noe som ifølge NGU gjør dem «globalt signifikante». Konsentrasjonene er imidlertid lave.

Thoriumforekomsten er atskilt fra REE-forekomstene. De sjeldne jordartene opptrer primært i karbonatittbergartene, mens de høyeste konsentrasjonene av thorium opptrer i bergarten rødbergitt i øst (se kartet).

Ny kartlegging

Det siste kartet over Fensfeltet ble publisert i 1957. Dahlgren har siden 2015 arbeidet med et nytt kart i ulike målestokker som er forventet å være klar i 2023 eller 2024.

– Den nye kartleggingen har allerede vist at yttergrensene for Fensfeltet blir nokså annerledes enn det som er kjent fra tidligere, sier Dahlgren til NGU.no.

I forbindelse med arbeidet har det blant annet blitt utført målinger av magnetisme. Målingene kan gi bedre tolkninger av bergartsgrensene, og det er ventet at Fensfeltet blir noe utvidet.

To dype boringer ble utført på Fensfeltet i 2018. Foto: Sven Dahlgren