Karbonatbergarter og omgivelser

Transkript

1 NORSK KALKFORENING MEDLEMSBEDRIFTENES GEOLOGI Karbonatbergarter og omgivelser Akselberg ved Brønnøy, Hustadkalk AS (foto: Hustadkalk AS) GEOLOGISK SKRIFT FRA NORSK KALKFORENING NOVEMBER 2005

2 Den kaledonske fjellkjedefoldningen skjøv eklogitt innover marmorene på Nordmøre (foto: Karl-Jan Erstad) Ladning klar til skyting av marmor Nordisk Hvit, Langnes Marmorbrudd ANS, Eide (foto: Karl-Jan Erstad) - 2 -

3 KARBONATBERGARTER LIVETS STEIN Det finnes karbonatbergarter av vulkansk opprinnelse (kjemisk felling). Eksempel på dette fra Norge er søvitt ved Ulefoss (Søve) i Telemark. Ellers er danning av karbonat knyttet til det levende liv. En teknikk finner vi hos mattedannende blågrønnalger allerede fra ca. 3,5 milliarder år siden. Disse medvirket til inneslutning og kjemisk felling av CaCO 3, og vi ser også i dag disse bølgende, laminære strukturene i subtropiske områder som Florida og østkysten av Australia stromatolitter. Stromatolitt er navnet på avsetningen/bergarten som er bygget opp av matter med kalk og gjerne iblandet en del andre mineraler som blir fraktet inn med strømmer i grunne hav. Med en artseksplosjon ved inngangen til Jordens Oldtid for ca. 540 millioner år siden fikk vi en fauna med mange ulike livsformer som dannet kalkskall. Den dag i dag dannes også karbonater ved våre kyster og innsjøer som skjellsand, og i mindre omfang som tynne avsetninger av krittslam, som vi ser når fjordene våre farges grønne av coccolith-alger på forsommeren. Organisk danning av karbonat avhenger av tilstrekkelig tilgang på Ca (kalsium), evt. litt Mg (magnesium), passe tilgang til karbonsyre (H 2 CO 3 ) i vannmiljøet, og høy nok ph. ph i havet bør være på minst 8,2, og presses gjerne ytterligere opp ved organismenes utskillelse av ammoniakk (NH 3 ). Dersom biosfærens økning av CO 2 holder fram, eller vi kommer til å deponere store mengder CO 2 i havet som klimatiltak, vil H 2 CO 3 kunne senke ph til kritisk nivå 7,7 som vil hemme karbonatdanningen i havet. Ved primær karbonatbygging har vi 2 krystallformer for CaCO 3 : kalsitt (kalkspat mest vanlig term på norsk) og aragonitt. Enkelte organismer bygger dessuten lav-mgkalsitt (Mg <1%), mens andre bygger høy- Mg-kalsitt (1-4% Mg). Det er organismeavhengig, men også avhengig av temperatur. Derfor ser vi at andelen høy-mg-kalsitt øker med forekomsten av rødalger (Litothamnion) fra Trøndelag og nordover, og dessuten til lenger nord vi kommer. Kun lav-mg-kalsitt er stabil, og organismer som er bygget opp av denne bevarer sin struktur og setter gode fossile spor, slik som krittorganismene (coccolither). Aragonitt og høy-mg-kalsitt omdannes til lav-mg-kalsitt under bergartsdanningen (diagenesen), og Mg tvinges ut av krystallstrukturen fra høy-mg-kalsitt. Utpresset Mg kan enten forlate karbonatsedimentet eller forårsake en punktdolomittisering, slik vi finner det i deler av Mjøskalken. Dolomittisering krever forhøyet temperatur (>50 o C) og trykk (gjerne m under havnivå) under diagenesen, og rikelig tilgang på magnesium. Dolomittisering kan skje både i sterkt saltholdige og i saltfattige miljø; blandingssoner i kystnære områder ser ut til å oppfylle sentrale kjemiske betingelser. De store og rene dolomittmassivene i Nord-Norge har blitt dannet ved en omfattende gjennomsiving av magnesium, kanskje med havet som hovedkilde, ned i karbonatenes poresystem. Karbonatgeologer studerer danning av korallrev i varme områder av verden. Beskrivelse av kalkdannende miljøer er sentralt for den vitenskapelige forståelse. Selv om det bare finnes et fåtall forskjellige sedimentasjonsmiljøer, vil faktorer som endringer i havnivå, artsevolusjon, erosjon, avsetning av andre materialer, og platetektonikk (metamorfose ved jordskorpebevegelser) gi en stor variasjon i sedimentasjonsmønstre. I vårt land analyserer oljegeologer de yngre karbonatavsetningene på den norske kontinentalsokkelen, og gjør sammenligninger på Svalbard, som er av samme tidsperiode (Jordens middeltid). De yngre avsetningene har den primære porøsiteten intakt, og disse karbonatene er reservoarbergarter for olje og gass. De eldre avsetningene på det norske fastlandet har - 3 -

4 porene fylt med sekundære karbonater, og disse er temmelig massive. Kalkindustrien vår driver på disse mer eller mindre omdannede (metamorfe) kalkbergartene. Karbonatene benyttes til ei lang rekke formål: Sement (portlandskvalitet, med noe leirmineral), landbruks- og vassdragskalk, kalk til drikkevannsrensing, glassindustri, filler til asfalt, mikroniserte produkter til papir, maling og gummi, marmor til pryd og fasade, dolomitt som kilde til Mg-metall. Så direkte kunne kalksteinen (marmoren), med alderindikasjon millioner år, sitte på datidens havbunn, amfibolitt av alder millioner år, Breivik Kalkverk AS. (foto: Ivar Tangen, Breivik Kalkverk AS) Krystaller av kalkspat fra marmor på Nordmøre (foto: Karl-Jan Erstad) - 4 -

5 Ionebytte magnesium mot kalsium ved høyt trykk og høy temperatur har gitt oss Nordlands store dolomittmassiver, her hos Hammerfall Dolomitt AS (foto: Tor A. Karlsen) Dolomitt fra Norwegian Holding i Salten er fundamentet for Microdol hos Norwegian Talc AS, OMYA, i Knarrevik ved Bergen (foto: Karl-Jan Erstad) - 5 -

6 HOVEDTREKK I NORGES GEOLOGI Norge består for det meste av metamorfe bergarter, som er harde etter røffe geologiske påkjenninger. Etter landhevingen for 60 millioner år siden er inntil meter fjell slitt ned, mest langs kysten i vest, mot Nordsjøen og Norskehavet. Det er de eldre bergartene som står igjen, fra Jordens Urtid (prekambrium) og Oldtid (kambrium-perm). De yngre bergarter finner vi litt på Andøya, på Spitsbergen og ikke minst på kontinentalsokkelen

7 Det meste av berggrunnen består av såkalte sure (dvs. silikarike) bergarter: Gneiser, granitter og sandsteiner som kvartsitt. Disse gir liten motstand mot forsurende prosesser, og naturen i Norge har liten bufferevne dens tålegrense er lav. I enkelte områder har vi likevel næringsrike bergarter som leirskifer, glimmerskifer og fyllitt. I noen soner og regioner finner vi karbonatbergarter, f.eks. det minst omdannede Oslofeltet (Mjøsa-Oslo-Grenland), grunnfjellsområdene på Nordvestlandet, kalksteinene ved Trondheimsfjorden, og de store, metamorfe kalksteins- og dolomittfeltene i Nord-Norge. Blokkbrudd i Løgavlen Dolomitbrudd, Fauske, Norwegian Holding (foto: Roar Hansen, Hammerfall Dolomitt AS) Til venstre står tegnforklaringen som vil gå igjen i detaljkart utover i dette geologiske skriftet

8 OSLOFELTETS KARBONATER DE FOSSILRIKE AVSETNINGER I SØRØST Mjøskalken i Fureberget viser nederst en kraftig lagpakke fra mellom-ordovicium, så en landheving som medførte at over-ordovicum og undre silur mangler men så med øvrige silur på toppen (foto: Karl-Jan Erstad) GEOLOGISK PROSESS OG EVOLUSJON Jordens Oldtid består av kambrium ( mill. år), ordovicium ( mill. år), silur ( mill. år), devon ( mill. år), karbon ( mill. år) og perm ( mill. år), og er preget av eksplosjonen av nye livsformer, sterkt preget av overgang fra bare encella til flercella organismer med de flercella kom døden inn i verden. Det første livet oppstod trolig for over 3,5 milliarder år siden (prekambrium), og eukaryoter (celler med egen cellekjerne) er minimum 1,2 milliarder år gamle, men de store endringene i livsformer kom i begynnelsen av kambrium. Det er sterkt omdiskutert om det virkelig var en artseksplosjon, eller om endringen skjedde gradvis fra vel 1 milliard år siden. Det er indikasjoner på at den første primære deling av den morfologisk enkelt bygde dyrerekka i protostomer (bare én åpning for munn og ekskresjon) og deuterostomer (tarmkanal) inntraff for 1,2 milliarder år siden. Derimot oppstod det et plutselig, flercella og skalldannende artsmangfold i seneste underkambrium ( mill. år). Noen arter av mark, svamper og mollusker (muslinger) uten kalkskall finnes imidlertid med en alder på inntil 600 mill. år. De såkalte Ediacara-fossilene frå sørlige Australia (600 mill. år) er derimot ikke av dyrefauna, men lavarter med et - 8 -

9 ytre av hard chitin som tålte senere metamorfose på store dyp (5 km). Utviklingen av dyrerekker i form av planløsning i underkambrium var så omfattende at mange forskere vil si det har skjedd lite nytt siden den tid, med 2 hovedformer: radiærsymmetri og bilateral symmetri. Først fikk vi ytre skjeletter og seinere indre skjeletter, alt etter samme konsept. Biodiversiteten kan også ha ytre årsaker i miljøet: Oppbryting av den store platestrukturen (Pangea), med flere miljøer for biologisk liv, økning av det tidligere begrensende oksygeninnholdet i atmosfæren, og en lang istid som har gitt oppstrømming av næringsstoff i havområder. Indre biologiske årsaker er nevnt: Danning av foster for flercella organismer i form av embryo, og den evolusjonære utvikling av brytergen som satte i gang prosesser for spesialiserte vev, som for eksempel syn gjennom svært spesialisert øye. OSLOFELTET Mjøsa-Oslo-Grenland Mot slutten av prekambrium var grunnfjellet slitt ned til et sletteland, et såkalt peneplan, og Skandinavia ble dekket av et grunt hav der det ble avsatt tjukke lag av sedimenter i kambrosilur. I Mjøsområdet (og Oslo) finner vi i den eldste lagrekken alunskifer som vitner om avsetning av fint slam med mye organisk materiale. Lagrekkene videre oppover viser vekslende avsetninger av skifer, kalkstein, knollekalk og sandstein (særlig i silur) Det er en økende andel av karbonatiske materialer utover i perioden. Mjøskalken fra ordovicium har en gjennomsnittlig tykkelse på 100 meter. I Mjøsområdet oppstod det øygrupper i over-ordovicium, og på disse stoppet sedimenteringen opp. Først i midten av silur kom disse under havet igjen som ved Furuberget, og vi finner nye kalkavsetninger. I denne perioden flyttet grunnfjellsskjoldet Baltika seg nordover mot ekvator samtidig som kontinentet roterte mot klokka. Det ble et varmere klima, og det ser vi av de fossilrike korallrev som ble dannet i varme og grunne havområder fra den tiden. Sent i silur og videre ut i devon kolliderte Baltika med Laurentia (Grønland og Nord- Amerika), og deretter ble kontinentene liggende sammen helt til den moderne Nord-Atlanteren åpnet seg for 55 millioner år siden. Kollisjonen skapte den kaledonske fjellkjeden som strekker seg fra Irland og Skottland og gjennom hele Skandinavia. Det finnes ikke bevarte avsetninger fra øvre silur i Mjøsregionen, men lengre sør i Oslofeltet finnes det derimot tykke sandsteiner (Ringerikssandstein) som er avsatt oppå de marine avleiringene. Sanden kom fra elver som rant sørover og kan komme fra nedslitning av den kaledonske fjellkjeden som tårnet seg opp. I Grenlandsområdet ble kambrosilurlagene liggende ganske i ro under kollisjonen, mens i Mjøsregionen ble Hedmarksgruppen og den kambrosilurske lagpakken tett sammenfoldet og skjøvet i sør til sørøstlig retning. Dette forklarer lagenes utstrekning i øst-vestretning og de tallrike skyveforkastningene i nord. Det er vurdert at lagpakkene ved dagens Hamar opprinnelig hadde sin avsetning på Dovre. SPESIFIKKE KALKORGANISMER Ordovicium i Oslofeltet Under-ordovicium ble innledet med en del kraftige lagpakker av leirskifer mellom kalksteinslagene. I denne ganske mørke skiferen finner vi graptolitter, som var noen kolonidyr med kremmerhusliknende beger, med greinliknende armer, og disse finner vi som en slags grove fingeravtrykk i skiferen. De var - 9 -

10 planktoniske, noen viser bevarte flyteblærer, og kan minne litt om maneter. Etter hvert kom det inn mer og mer av blekkspruter med kalkskall, med sylindriske rør og spiralsnodde skall, og dette har gitt navnet til de kjente avsetningene Orthocerkalk. I mellomordovicium dominerte også trilobittene, og det finnes en stor artsrikdom. Den mest kjente ved Mjøsa er den flotte Totenprinsessen (Ogygiocaris). Det kom også inn flere kalkalger midt i ordovicium. Så i over-ordovicium inntraff den midlertidige landhevingen, og derfor mangler denne delen av lagpakken i Furuberget. Silur i Oslofeltet Havet dekket nå på nytt Østlandsområdet, og i dette silurhavet ble det særlig avsatt kalk som vi finner som tykke kalksteiner i dag. Disse framviser et utrolig rikt dyreliv. En 40 meter tykk kalkstein er nesten bare bygget opp av forsteinede skjell. Disse kommer fra såkalte brachiopoder eller på norsk armfotinger, som satt festet til havbunnen med en fot. De minner om dagens muslinger, men har rygg- og bukskjell. De var der allerede fra kambrium, men ble særlig tallrike i silur. I dag er denne skjellbanken blitt til en 40 meter tjukk lagpakke av kalkstein som strekker seg fra Langesund til Mjøsa. Av andre arter finner vi sjøliljer, som hadde en leddelt stilk som var festet til bunnen ved røtter (festeorgan). Disse hadde også kalkforsterket stilk, som endte i en begerformet krone med mangegreina fangarmer. Det er som regel sirkelformede tverrsnitt av stilken vi ser i kalksteinen. I siste del av silur dominerte korallene. De bygget opp svære korallrev ute i det grunne og klare silurhavet som dekket Østlandet på den tida. Korallene levde enkeltvis eller i kolonier. Hornkorallene minner om et krummet lite kuhorn, med langsgående striper. Hos bikakekorallene var de enkelte sekskantete beboelsesrørene bygd sammen som en hvelvet bikake. Kjedekorallene hadde rørene ordnet i rekker, og i tverrsnitt i kalksteinen i dag ser de ut som fine kjeder. VULKANSK AKTIVITET OG DIAGENESE I ordovicium og silur var det en stor vulkansk aktivitet, men opphavet er usikkert, muligens fra områder som i dag ligger langs det nordamerikanske kontinentet. Det drev en gulaktig aske utover silurhavet, og vi finner flere steder denne som en forsteinet, men mjuk, såpeaktig masse mellom kalksteinsbenkene. I slutten av silur ble sandsteinslag av seinprekambrisk alder (ca. 600 mill. år) skjøvet sørover som en flere hundre meter tjukk plate, og denne sparagmitten har en sørlig grense i Trysilfjell, ved Elverum, Høsbjørkampen nord for Hamar, Randsfjorden mot Fagernes, og Gol. Avsetningshastigheten av kalkmateriale fra denne tiden har variert. Et grovt gjennomsnitt kommer fram gjennom dette tankeeksperimentet: Vi kan kalkulere med 1 mm seinere komprimert kalkstein pr år. De ordovicisk-silurske lagene ved Mjøsa er ca. 100 meter tjukke, og representerer en avsetningshistorie på omtrent 100 mill. år. I senere geologiske perioder har magnesiumrikt porevann sirkulert i kalkavleiringene under diagenesen (bergartsdanning), og Mjøskalken er delvis dolomittisert, varierende i området 5-30%. I Furuberget er dolomittiseringsgraden på ca. 8-10%, på Bøverbru ved Gjøvik 10-15%, og i Vestre Gausdal inntil 30%. Dolomitten finner vi som små korn mellom lav-mg-kalsitten, i Gausdal-kalken som egne dolomittsoner

11 FRANZEFOSS KALK AS Avd. Sandvika, Bærum i Akershus VERDIFULL KALKSTEIN RETT VED BYEN Franzefoss Kalk sitt anlegg ved Sandvika i Bærum ligger sentralt til ved de store ferdselsårer og kan betjene store og sentrale kundegrupper (foto: Franzefoss Kalk AS) Franzefoss Kalk AS, Avd. Sandvika, med sin start ved Franzebråten i Bærum, vel plassert i silursk lagpakke Denne forekomsten er starten på kalkdrift for tidligere Franzefoss Bruk. Kalksteinen som brytes ligger i hovedsak i de silurske lagpakkene øverst, men det drives også utstrakt i de ordoviciske lagene under. Kalken har mye gått til landbruk, kalk til kraftfôr, asfaltfiller og bygnings- og anleggsformål

12 FRANZEFOSS KALK AS Avd. Hole på Toten KALKDOLOMITTEN VED TOTENPRINSESSENS HJEMSTED Franzefoss Kalk sitt anlegg Hole på Bøverbru på Vestre Toten befinner seg i et av de rike landbruksområdene og har spesielt bøndene som stor kundegruppe (foto: Franzefoss Kalk AS) Franzefoss Kalk AS, Avd. Hole, ligger i de sterkt foldete ordovicisksilurske lagpakkene på Bøverbru, Vestre Toten Ved Vestre Toten finner vi forkastningssonen mot grunnfjellet i vest, og langs denne som vestgrense har Oslofeltet med sine kambrosilurbergarten sunket inn som en graben, inntil meter. Hole Kalk ligger i en foldingssone der det skifter mellom kalkstein, skifer og sandsteiner. Området er svært fossilrikt, og er berømt for sine store og fine trilobitter - deriblant Totenprinsessen. Mineralogisk er det soner som er punktdolomittiserte Holekalken svinger mellom kalkdolomitt og kalkstein, men har i hovedsak over 2% Mg grensenivået mot dolomitt

13 STEENS KALKVERK AS, Furnes på Hedmarken SKATTEN I FURUBERGET Staben ved Steens Kalkverk AS 2004 (foto: Steens Kalkverk AS) Steens Kalkverk AS i ordovicisk-silurske formasjoner i Furuberget ved Hamar Steens Kalkverk AS ligger på Jessnes i Furnes, tidligere Ringsaker kommune, i 1992 regulert inn i Hamar kommune. Når det gjelder fossiler, dominerer her brachiopoder (armfotinger). Geologisk er kalksteinen i denne forekomsten viden kjent for å vise prosessene i Oslofeltet gjennom ordovicium og silur: landheving i over-ordovicium, øydannelser, nedsynkinger på nytt i silur, brå overganger mellom kalkstein, lag av skifer og soner med kvartsitt. Derfor er det også krevende å kjenne, sortere og styre kvaliteten ved drift i forekomsten, slik det alltid vil være i variable, sedimentære kalksteiner. Steenskalken svinger mellom kalkstein og kalkdolomitt, men har i det meste av perioden vært i underkant av 2% Mg, altså er den en kalkstein med punktvis dolomittisering

14 MØREKALKENE MARMOR FRA JORDENS URTID DET HVITE GULLET Rett under regnbuen ligger det hvite gullet fra Visnes Kalk AS (foto: Kai Helge Andersen, Kristiansund) GEOLOGISK PROSESS De prekambriske bergartene på Nordvestlandet og videre nedover i Sogn og Fjordane tilhører alle Det vestlige gneiskomplekset, bestemt ved radiometriske målinger til en alder på mill. år. Granittisk gneis ved Molde er målt til mill. år, migmatisk gneis ved Tingvoll til mill. år. Dette kalles den gotiske perioden, og bergarter fra denne tiden kan følges fra den svenske vestkysten (Götaland), gjennom østlige Norge over til Nordvestlandet. Granittiske bergarter og amfibolitt/ eklogitt/gabbro (eruptiver) har i enkelte områder kommet igjennom disse gneisene i løpet av den svekonorvegiske (svensknorske) bergartsdannelsen ( mill. år). De sistnevnte eruptivene antas å være ulike metamorfe facies av havbunnsbasalt. Disse dannet den havbunn som karbonatene ble avsatt på. Sr/C-dateringer fra Visnes indikerer alder fra til millioner år. I en del eldre litteratur er lagpakkene kalt Møre-suiten, og I. Hernes (1965) studerte gneisene omkring den fingerformete utløper fra Trondheimsfeltet mot vest, Surnadalssynklinalen. Kalkforekomstene ligger alle innenfor de bergartene som ble innskjøvet over grunnfjellet i kaledonsk tid. De ofte omtalte fingerformete utløpere fra Trondheimsfeltet er tynne soner med skyvedekker som er foldet ned i det underliggende grunnfjellet. Først i senere år har de tidlige geologiske vurderingene blitt avløst av radiometriske metoder med eksakte aldersbestemmelser

15 Geologi sentralt i Romsdal og Nordmøre, med de sentrale Møre-verkene i kalkklyngen

16 Den påfølgende store geologiske begivenheten var Den kaledonske fjellkjedefoldning, da Skandinavia kolliderte med Grønland og Nord-Amerika (til sammen kalt Laurentia) for ca. 400 millioner år siden. I dag ser vi rester etter denne fjellkjeden fra Finnmark til Sør-Norge, og videre gjennom Skottland og Irland. Lukking av havet mellom Grønland og Norge førte til kollisjon mellom kontinentene. I illustrasjonen er Baltikum (Baltiske skjoldet) på venstre side og Laurentia på høyre side av Iapetus-havet. I denne prosessen ble Det baltiske skjoldet skjøvet under Laurentia, og bergarten ble for en kort periode trykket dypt ned i mantelen der vi fikk dannet den karakteristiske bergarten eklogitt. Bevis for ekstremt høye trykk finner vi nå i form av bevarte mikrodiamanter og mineralet koesitt (en høytrykkutgave av kvarts) som er funnet flere steder i Nordfjord og på Møre. Kalksteinen i berggrunnen ble rekrystallisert og omdannet til marmor (metamorfose) pga. av økt trykk og (opp til 800 C og mer enn 20 kbar). Sør-Atlanteren begynte å åpne seg for rundt 100 millioner år siden, mens Nord-Atlanteren åpnet seg for omkring 55 millioner år siden. Samtidig hevet Norge seg og fikk sin hovedform mot det omkringliggende havet slik vi kjenner det i dag. Den kraftige hevingen, påfulgt av erosjon har brakt marmorlagene tilbake til fjelloverflaten. S KALKORGANISMER I motsetning til kalken i Brønnøy-området ser Mørekalkene ikke ut til å være stromatolittiske, men må være bygd opp av de samme organismer som vi finner i de kambrosilurske områdene på Østlandet og i Trøndelag: Blekkspruter med kalkskall, trilobitter, brachiopoder (på norsk armfotinger), sjøliljer og et utall av koraller (hornkoraller, bikakekoraller og kjedekoraller). Det er ytterst sjelden vi kan finne spor av organismene etter metamorfosen. Men kvartskorn i marmoren gir oss indikasjon på minerogene (silikatiske)

17 avsetninger i området, og små mengder grafitt (karbon) i marmoren viser også spor av organisk liv. METAMORFOSE Kalksteinen inneholdt lite magnesium, og under bergartsdanning (metamorfose) i Den kaledonske fjellkjedefolding har det ikke vært merkbar gjennomstrømming av magnesium. Derfor finner vi her ingen dolomittisering; fysikalske og kjemiske betingelser har ikke vært til stede. All Mørekalken er derfor lav-mg-kalsitt. Rekrystallisering fører også til at urenheter rekrystalliseres til større korn, som så kan fjernes under industriell oppredningsprosess. Dette kan være følgemineral (mørke silikater, sulfider) og tungmetaller som anrikes som tydelige prikker, bånd og soner, og som greitt kan skilles ut. På den andre siden får vi også fylling av nesten alle hulrom (sekundær kalsitt), porøsiteten er lav, og for reaktivitet må marmor males finere enn ikke-omdannet kalkstein. Men som monument blir marmor langt mer bestandig mot vær og vind. Enkelte steder har det vært noe jern, og vi kan finne gulaktig og ofte vakker rosa marmor. Hos Visnes Kalk er det litt karbon (rundt 0,1 % C) i en del partier, og vi får da blå til grå marmor, likeså hos Breivik Kalkverk AS, der også rødlig marmor er ettertraktet til fasadestein. Ellers er rein, hvit marmor dominerende. VISNES KALK AS, Lyngstad på Eide, Nordmøre DEN STØRSTE MARMORPRODUSENT PÅ NORDVESTLANDET Slippsonene og overdekning av eklogitt (omdannet amfibolitt) må sorteres ut, Visnes Kalk AS (foto: Kai Helge Andersen, Kristiansund) Som eneste kalkverk i Romsdal-Nordmøre driver Visnes Kalk i dagbrudd. Et problem er likevel overdekningene av eklogitt i skyvedekket. Et eget selskap, Visnes Eklogitt AS, er etablert for å finne bruksområder for dette materialet. Visnes Kalk produserer landbrukskalk, vassdragskalk, fôrkalk, asfaltfiller, kalk til drikkevannsrensing og fasadeaggregater. Dessuten går marmor til flotasjon hos Hustadmarmor AS

18 Marmor og overdekning (eklogitt) som ressurs og ved dagens drift hos Visnes Kalk AS (grafisk framstilling / blokkmodell: Consilium AS) HUSTADMARMOR AS HUSTADKALK AS, Romsdal HVITT PAPIRFYLLSTOFF SOM SPESIALITET Kalkgruver i Tverrfjellet på Hustad (foto: Hustadkalk AS)

19 DRIFT OG HISTORIKK Hustadkalk AS begynte sin drift i Ytre Romsdal ved Tverrfjellet kort tid etter 2. verdenskrig (1948). Bruksområdene for marmorkalken var også mer tradisjonelle i starten: Jordbrukskalk (dyrking av Hustadmyrene), og til klassisk industri som f.eks. cellulose og metallforedling. I 1978 ble Hustadmarmor AS dannet med det sveitsiske OMYA-konsernet som deleier, og det ble satset for fullt på produksjon av drivende hvit, flytende kalsiumkarbonat, produsert ved flotasjon. Det brukes som fyllstoff og i bestrykningsmidler av papir. I avispapir tilsettes 20-25% CaCO 3, ved bestrykning ca. 50%. Bedriften har vokst sterkt, og har tatt ut det meste av nyttbar marmor fra Tverrfjellet. De andre bedriftene i området har levert til Hustadmarmor sin produksjon. I tillegg har Hustadkalk åpnet nye brudd ved Velfjord i Brønnøy (Nordland), for skiping til Elnesvågen. Disse bruddene er sterkt voksende som råstoffleverandør. HUSTADKALK AS BRØNNØY KALK AS, Brønnøy på Helgeland DE STORE MARMORRESERVENE I NORDLAND Forbergskog ved Brønnøy, Hustadkalk AS (foto: Hustadkalk AS) GEOLOGISK OVERSIKT Dagbruddene på kalk på Helgelandskysten representerer en annen geologi enn på Møre, men presenteres i dette kapitlet fordi forekomstene sorterer under Hustadkalk AS. Kalksteinsmarmoren i Brønnøy-området er aldersbestemt til å være ca millioner år gammel (seinprekambrisk alder, bygd opp av stromatolitter), men kan også være litt yngre. De er dannet på

20 kontinentalsokkelen, før innskyving under Den kaledonske fjellkjedefoldningen (ca. 400 millioner år siden). Ved denne prosessen var temperaturen svært høy (inntil 800 o C), likeså trykket (opptil 8 kbar), og sedimentær kalkstein ble omdannet til marmor. Det meste av Nordland utgjør altså en kaledonsk geologisk provins, og av det geologiske kartet over Brønnøy-området ser vi at metamorfe leirsedimenter (glimmerskifer), med innslag av amfibolitt og litt grønnstein dominerer, i tillegg til de mektige marmorene av kalkstein. Et viktig trekk i Nordland er videre de store granittiske massiver. Dette er kaledonske granitter som har trengt opp gjennom jordskorpa og krystallisert i over-ordovicisk til under-silursk tid. De ble dermed dannet før den kaledonske hovedfase, og utgjør en del av et stort skyvedekke (Helgelandsdekket) som ble skjøvet inn da Skandinavia kolliderte med Laurentia.. Inn mot riksgrensen finner vi også de andre kjente grunnfjellsvinduer (bl.a. Børgefjell) der de stedegne (autotoktone) prekambriske bergarter bryter igjennom skyvedekkene. Geologi sentralt i regionen omkring Hustadkalk AS Brønnøy Kalk AS Akselberg, Brønnøy, sett mot nordvest, Hustadkalk AS (foto: Hustadkalk AS)

21 MARMORTYPER Av hensyn til foredling er forekomstene i Brønnøy nøye kartlagt og karakterisert. Den prikkede marmoren til venstre har fått sitt navn av de karakteristiske svarte prikkene, som i mikroskopet avsløres som små ansamlinger av grafitt. Denne grafitten fjernes ved flotasjon. Normalt er det over 95% CaCO3 i denne marmortypen. Den båndede marmoren til venstre har grafitt konsentrert i sjikt, og dette gir marmortypen et karakteristisk båndet utseende. Generelt er CaCO 3 -innholdet på 90-95%, og den går også til flotasjonsprosessen. Denne marmortypen er uren med et høyt innhold av silikater. Den er ikke brukar som råstoff til flotasjon for papirfiller. Vanligvis er CaCO3-innholdet under 90%. Utskipningshavn Remman ved Brønnøy, Hustadkalk AS, sett fra sørvest (alle foto denne side: Hustadkalk AS)

22 GLÆRUM KALKSTEINSGRUVE AS, Surnadal på Nordmøre DEN BLÅAKTIGE MARMOREN PÅ INDRE NORDMØRE Oversikt havn, siloer og produksjonsanlegg, Glærum Kalksteinsgruve AS (foto: Geir Brauten, Glærum Kalksteinsgruve AS) GEOLOGISK OVERSIKT Marmorgruvene ligger i en sone der selve karbonatbergarten er omgitt først av amfibolitt og glimmerskifer, deretter charnokittiske til anothosittiske dypbergarter. Marmorsonen er relativt smal, men svært lang, og dette er ganske typisk for Mørekalkene. Marmoren har en blåaktig til blågrå farge, og som fasadestein på Kontinentet går den under varemerket Supergletscher, Bedriften eies i dag av det belgiske selskapet LHOIST, til liks med det danske Faxe. Geologi langs og nord for Surnadalsfjorden Glærum Kalksteinsgruve AS

23 BREIVIK KALKVERK AS, Larsnes på Sunnmøre MARMOREN I HAVKANTEN PÅ SØRE SUNNMØRE DRIFT OG GEOLOGISK OVERSIKT Det har vært kalkdrift på denne forekomsten siden 1884, og i tidlig fase lå der her 3 bedrifter rett ved siden av hverandre. I de første tiårene ble det levert mye brent kalk, og fordi marmoren ikke hadde de beste kalsineringsegenskaper, var dette et omfattende manuelt håndverksarbeid. Skipning som løs vare i båt var samtidig forbundet med betydelig risiko. Seinere fikk vi forbedret knusnings- og formalingsteknikk, og produksjonen endret karakter. Ett kalkverk ble til slutt igjen ved utvikling og rasjonalisering. Breivik Kalkverk AS driftes som dagbrudd like ved kommunesenteret Larsnes i Sande kommune på Sunnmøre. Bruksområde for marmoren er landbrukskalk, fôrkalk og aggregater til fasadestein. Breivik-marmoren kan ha flere farger: hvit, jevn svak lysegrå og svakt blågrå. I tillegg forekommer det en m bred rosa kalk i nordre del av forekomsten, og denne er i kontakt med et tykt bånd av amfibolitt. All denne marmoren er grovkornet, med 2-5 mm store kalkspatkrystaller. Omgivende berggrunn er for øvrig glimmerskifer og amfibolitt. Videre ut i området dominerer diorittisk til granittisk gneis, og migmatitt. Nærheten til havet viser de sterke utvaskingskrefter i den tertiære strandflaten. Det fins flere grotteganger som er nøye beskrevet av geolog Ulrik Søvegjarto. Disse er fylt med leire og rullesteiner, og kan forstås som et kalktap i forekomsten, trolig på et par hundre tusen tonn. Marmoråren fortsetter på øya Voksa i vest. Skarp overgang fra marmor til amfibolitt og skifer, Breivik Kalkverk AS (foto: Ivar Tangen, Breivik Kalkverk AS)

24 Marmorgang ved Larsnes, forlenget over Hallefjorden til øya Voksa Breivik Kalkverk AS VERDALSKALK AS, Verdal i Nord-Trøndelag DEN RENE KALKEN VED TRONDHEIMSFJORDEN Verdalskalk AS sitt anlegg i Tromsdalen utgjør sammen med Hylla-anlegget produksjonsstedene i den svære kalkforekomsten i Verdal (foto: Franzefoss Kalk AS)

25 GEOLOGISK OVERSIKT Kalkforekomstene i Verdal ligger i Trondheimsfeltet, som har fått sin utforming under Den kaledonske fjellkjedefolding. Disse formasjonene innen denne kaledonske provinsen er ganske komplekse. Kalksteinene i dette området tilhører de såkalte Hovin-gruppene. Alder er i hovedsak ordovicisk. Avsetningene er beskrevet og parallellført i den såkalte Horgsynklinalen med utgangspunkt i Midtre Gauldal. I den såkalte Hølonda-kalken er det i lite metamorfe områder funnet mange lokaliteter med stor rikdom på fossiler, spesielt brachiopoder og trilobitter. I Verdal er imidlertid omdanningen gått langt, og utseendet kan veksle fra blekgrå organisk kalkstein til stein av lys marmoraktig karakter. Bergarten er gjerne mellomkrystallin (1-5 mm enkeltkrystaller). Den øverste synklinal av sandsteiner og svarte skifrer forløper som en skarpt svingende fold på østsiden av Kjølhaugene nord for Verdal, og her fant A. Getz i 1890 graptolitter som må parallelliseres med Oslofeltets etasje 7, altså fra undre del av silur. Dette er de yngste lag i den kaledonske lagpakken i Trondheimsfeltet. Kalkforekomstene som Verdalskalk driver på, er svært reine, fullt på høyde med Mørekalkene mht. innhold av CaCO 3 (98-99%), og med svært lite Mg (0,2-0,3%). Krystalliniteten gjør at de egner seg svært godt til brenning, og det er kalk herifra som i dag nyttes til produksjon av brentkalk, både hos Verdalskalk og MoKaDo i Rana. Men finfordelte urenheter hindrer oppredning. Nordvest for Verdal Havn ligger Hylla på én kalksone, i sørøst Tromsdalen på en enda større, begge som enheter i Verdalskalk AS

26 NORD-NORGE MARMORENS & DOLOMITTENES RIKE DET VERDIFULLE MAGNESIUMET GEOLOGISK OVERSIKT Det meste av Nordland fylke utgjør en ny, stor kaledonsk provins. Den typiske Nordlandsutvikling brytes i Tysfjord-strøket, der en ny korridor av prekambriske bergarter går tvers igjennom de kambrosilurske fjellkjedebergarter. I Nordland dominerer metamorfe leirsedimenter klart over sandsteiner og grønnsteiner, mens vi på den annen side har mektige kalksteiner og dolomitter i flere felt. Karbonatene er hovedsakelig omdannet til marmor, og har lokalt tykkelse opp i flere tusen meter. De eldste er minst 600 millioner år gamle og til silursk alder (yngst). Mot riksgrensen bryter de såkalte grunnfjellsvinduer igjennom, f.eks. ved Nasafjäll og Rombak. Grunnfjellet er stedegent (autoktont), mens de kambrosilurske bergarter er langtransporterte dekker (alloktone). Hattfjelldal-Røsvatn-strøket har karakter og facies av Trondheimsfeltet. Nordenfor finner vi Dunderlandsdalen som er så godt kartlagt p.g.a. jernmalmhorisontene. Men hovedbergartene er her glimmerskifere og marmorer. I Salten kommer vi til Sulitjelma-lagfølgen, Fauske marmorgruppe, og endelig den øverstliggende enheten, Beiarn-dekket, som også inneholder mektige marmorer. Marmorene i Fauske er både av kalkstein og dolomitt, og regnes for å være ordoviciske. Lagrekken vestover til Bodø (mest glimmerskifere) er en tektonisk overlagring av Sulitjelma-lagpakken. Tysfjord-Ofoten-Sør-Troms er et kaledonsk nøkkelområde. Spesielt fremheves Håfjeldmulden, synklinalen i Ballangen med så mange lagpakker av karbonatbergarter. Blokkbrudd i Løgavlen Dolomitbrudd, Fauske, Norwegian Holding (foto: Roar Hansen, Hammerfall Dolomitt AS)

27 NORWEGIAN HOLDING AS, Fauske og Sørfold i Salten DOLOMITTMARMOR I FLERE FOREKOMSTER Hammerfall Dolomitbrudd, Norwegian Holding AS, i drift siden 1934 (foto: Roar Hansen, Hammerfall Dolomitt AS) GEOLOGI OG DRIFT I FAUSKE Kalksteinsmarmor dominerer i Fauskeområdet. Fauskemarmor har lenge vært kjent, og denne drives stadig av ulike kvaliteter, farge og struktur. Den rosa er kanskje mest karakteristisk. Norwegian Holding AS har lengst drevet i Hammerfall i Sørfold, men har de siste årene også gjenopptatt store uttak i Løgavlen. Begge disse er dagbrudd Hammerfall de siste 5 år bare i gruve, og det vil fortsette i nærmeste framtid. Kvitblikk Dolomittgruve ble startet i begynnelsen av 1980-åra, men kom på det tidspunktet ikke i varig drift, og representerer i dag en reserve for framtiden. På basis av kartlegginger på svensk side er karbonatene i Fauskeområdet antatt å være av samme type som Pieske-dekket øst for Sulitjelma, altså fra underordovicium (Kautsky 1953). Lagpakkene omkring karbonatene inneholder en rekke ulike bergarter, som glimmergneis, glimmerskifere, metasandstein og amfibolitt. Der kan også være næringsrike fyllitter med overgang til glimmerskifere, så vel som ekstremt næringsfattig kvartsitt. Røyrvasseidet, med Sisodalen og Løytadalen, består av kvartsdioritt. Dolomitten i Fauske-området har svært stabil kjemisk kvalitet, med et støkiometrisk 1:

28 forhold mellom Ca og Mg, en ideal dolomittstruktur. Dette gjør den spesielt egnet til produksjon av glass. Høy og stabil hvithet gjør den egnet som filler for malingsindustrien ved foredling (Microdol). Omsvøpt av kalksteinsmarmor ligger bedriftene under Norwegian Holding AS på forekomsten av dolomittmarmor: Hammerfall Dolomitbrudd, Kvitblikk Dolomittgruve og Løgavlen Dolomitbrudd. Boring av salve, Hammerfall Dolomitbrudd, Sørfold, Norwegian Holding (foto: Roar Hansen, Hammerfall Dolomitt AS)

29 FRANZEFOSS KALK AS Avd. Ballangen Dolomittbrudd i Ofoten DOLOMITTFOREKOMSTENE VED OFOTFJORDEN GEOLOGI OG DRIFT I BALLANGEN Håfjellsmulden, med en mektighet på meter, er den store synklinalen som kulminerer mot sør. Det er en relativt typisk Nordlandsutvikling med dominerende glimmerskifere og noen store kalker, samt mange tynne kalkhorisonter. Det er spesielt Ballangen glimmerskifer med sine mange lag av trondhjemitt, hornblendeskifer eller amfibolitt, kislag og jernmalmlag som har gjort at enkelte geologer har sammenlignet denne med Støren-gruppen i Trøndelag. Øst for denne synklinalen, ved Råna og Arnesfjellet, finner vi ellers ultramafiske bergarter (noritt og andre djupbergarter) og malmer (nikkelanrikning i liggen av noritt), der det inntil nylig var drift på nikkel og olivin. De tektoniske forhold i Håfjellsmulden er meget kompliserte. Foldningen er meget vekslende og stedvis intens. Minst to foldefaser kan påvises, og lagrekken er innskjøvet (allokton) over underliggende prekambrisk Tysfjord-granitt. Det er flere skyvedekker, øverst Niingen-gruppen, så kalkene og Ballangen-gruppen, derunder skifrene med noritt osv. Da Franzefoss i 1970 ikke lenger fikk kjøpe dolomitt av Norwegian Talc pga. ressursbehov til egen formaling, fikk gamle rettigheter i Ballangen ny aktualitet, og prøvedrift ble startet i Fra 1980 kunne det fullt utbygde anlegget levere dolomitt til landbrukskalking, Mg-kilde i gjødsel, til mikronisering for malingsindustri, Mgmetall, glassprodukter m.m. Drift på Hekkelstrand-dolomitten, Ballangen Dolomittbrudd, Franzefoss Kalk AS (foto: Franzefoss Kalk AS)

30 Håfjellsmulden, med mektige kalksteins- og dolomittmarmorer og Ballangen Dolomittbrudd (Franzefoss Kalk AS) på Hekkelstranda. Havneanlegg, Ballangen Dolomittbrudd, Franzefoss Kalk AS (foto: Franzefoss Kalk AS)

31 Formalingsanlegget Hustadmarmor Elnesvågen Anlegg for flytende kalk til papirproduksjon, det største anlegget i OMYA-konsernet. (foto: Hustadmarmor AS) Formalingsanlegget Hustadmarmor, Elnesvågen, ved natt (foto: Hustadmarmor AS)

32 NORSK KALKFORENING PRODUSENTER AV BERGVERKSKALK I NORGE Dette er en bransjeforening for kalkindustrien, der de fleste kalkbedrifter er medlemmer. Pr er følgende firma medlemmer: Franzefoss Kalk AS, Steens Kalkverk AS, Breivik Kalkverk AS, Hustadmarmor AS, Visnes Kalk AS, Glærum Kalksteinsgruve AS og Hammerfall Dolomitt AS. Sekretariatet holdes av Carl S. Østberg, Jessnes, 2320 FURNES. Dette skriftet er forfattet av dr.scient. Karl-Jan Erstad, Rådgivande Agronomar AS. Øystein Nordgulen ved NGU og Trond Watne ved Hustadkalk AS takkes spesielt for fagbidrag. Gruvedrift i Tverrfjellet, Hustad, Hustadkalk AS (foto: Hustadkalk AS) Dette skriftet er trykket på finsk Sappi-papir, som består av ca. 50% CaCO 3 fra Hustadmarmor AS