Foredrag, NGU 5 6. februar 2009 Karbonatforekomster Are Korneliussen, NGU Hovedpunktene i foredraget Karbonater er komplekse bergarter Mineralogi og mineralkjemi Norge har store ressurser som en bør ha kunnskap om mht ressursforvaltning og framtidige muligheter Viktig med godt samspill geologi teknologi miljø
Karbonatbergarter i forskjellige varianter opptrer i store mengder i visse deler av landet Geologisk kartblad Misvær Bodø Hammerfall Kvitblikk Løvgavlen Fauske Misvær Beiarn
Store lokale variasjoner Karbonater kan være ganske forskjellige fra sted til sted i samme området Komplekst pga kombinasjoner av forskjellige geologiske prosesser (sedimentære og metamorfe prosesser, skyvedekkeproblematikk) 1 km
Karbonatbergarter er vanlige i store deler av landet I forskjellige varianter Men kun noen steder egnet for utnyttelse Karbonatforekomster registrert i NGUs industrimineral database 452 kalkforekomster (kalsiumkarbonat) 106 dolomittforekomster Vurdering 25 svært viktige 85 viktige
Noen fotografier av karbonatlandskap
Spektakulært dolomittlandskap Porsangerfjorden, Finnmark Men er ikke av økonomisk interesse fordi dolomitten er for urein
Breivoll Rolla, Troms Lite kjent, men representerer en betydelig ressurs av hvit kalkspatmarmor
Breivoll Rolla, Troms Lite kjent, men representerer en betydelig ressurs av hvit kalkspatmarmor
Fjelldalsheia Tjeldsund, Troms Velkjent forekomst av hvit kalkspatmarmor
Kuriositet Offersøy karbonat i UV-lys Lag i marmoren med jernfattig diopsid som fluoriserer blått
Noe om anvendelser, produksjon, marked, etc.
Anvendelser KARBONATER (1) Brent kalk og dolomitt (lime) brukes i prosessindustri og som råstoff for PCC produksjon (2) GCC og PCC brukes som fyllstoff og hvitt pigment i papir mm (3) Andre anvendelser bl.a. til sement og i landbruket GCC (Ground Calcite Carbonate) Kalkspatkonsentrat for eksempel produsert ved oppredning av kalkspatmarmor PCC (Precipitated Calcite Carbonate) er et syntetisk mineral laget fra brent kalk og CO 2 CaO + CO 2 CaCO 3
GCC og PCC priser Utvalgte produktkvaliteter, Des. 2008 Based on data kindly provided by Industrial Minerals Prisen avhenger av Kornstørrelse Hvithet Andre faktorer 3,500 3,000 Kr/t 2,500 2,000 PCC syntetisk mineralprodukt laget fra brent kalk/dolomitt PCC: Kontroll med kvalitetsparametre som kornstørrelse og kjemisk renhet Høg pris 1,500 1,000 500 GCC GCC: Kvaliteten avhenger av de geologiske karakteristika; optimal kvalitet er uoppnåelig Lavere pris jfr. PCC GCC uc GCC 5 7μ GCC c GCC 2 5μ GCC 1.5μ PCC 0.4 1μ PCC 0.02 0.36μ PCC c
450 % 400 % PRISTRENDER 5 ÅR 2004 2008 70.0 % 60.0 % 50.0 % 40.0 % 30.0 % 20.0 % 10.0 % 0.0 % Noen råvarer Global økning (%) fra 2000 til 2006 Kilder: (1) USGS og (2) Roskill Information Services web site (PCC & GCC, 2003 2007) 7 Mt PCC 271 Mt Lime 57 Mt 1800 Mt GCC Fe Feldspar 15 Mt 178 Mt Bauxite 9 Mt 2 Mt 1 Mt Ni 350 % 300 % 250 % 200 % 150 % 100 % Graphite 15 Mt 14 Mt 142 Mt Cu Timinerals Mgminerals Phosphat e 9 Mt PCC Lime GCC Fe Feld Baux Ti Ni Graph Cu Mg Phos Talc ore spar ite minerals ite minerals phate 50 % 0 % Kopper (World) 0 2004 1 2005 2 2006 3 2007 4 2008 5 Sources: GCC and PCC price information is kindly provided by Industrial Minerals; Copper: INFOMINE website; Norway industrial minerals: NGU Talc Norge Industrimineraler gjennomsnitt KARBONATER GCC og PCC God balanse etterspørsel / tilbud Noe å tygge på: Norsk industrimineralproduksjon (tonnasje) er REDUSERT med 1% i løpet av den samme perioden! Redusert ertterspørsel Store reserver med velutviklet produksjonskapasitet Konkurranse Stabile priser
3000 Production value INDUSTIAL MINERALS Price index adjusted (1998-level) 2500 Mill. NOK 2000 Dolomitt Dolomite Limestone 1500 1000 Kalk Limestone er stor hovedsakelig pga Hustadmarmor Gruvedrift Prosessering GCC EXPORT 500 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Graphite Feldspar, anorthosite Talc, soapstone Silica Nepheline syenite Olivine Kilde: Neeb & Brugmans (2008)
Norge GCC Ca. 5 % av verdens produksjonen av GCC Ca. 15 % av Europeisk produksjon 80 % 70 % GCC 60 % Deposit types WORLD 50 % 40 % 30 % 20 % GCC Produksjon i Europa 10 % 0% Calcite marble Limestone Chalk FOREKOMSTER Source: Industrial Minerals, January 07 Marmor Norge, Finland Tyrkia, Italia, Spania Kritt Sentral Europa Kalkstein Middelshavslandene
18 karbonatgruver 4 dolomitt 6 kalkstein 8 kalkspatmarmor Hustadmarmor Prosessering GCC Visnes Tverrfjellet Langnes Akselberg Hestvika Lavmetamorf Kalkstein Diverse anvendelser Hekkelstrand Dolomitt Sement Kjøpsvik Hammerfall og Seljeli Dolomitt Relativt lavmetamorf Kalkstein Brent kalk eksport Eksport brenning PCC Verdal (2 gruver) Spektrum av kvaliteter og anvendelser Kalkstein SEMENTPRODUKSJON Brent kalk og dolomitt Eksport Jordbrukskalk mm Dolomitt Forskjellige anvendelser, hovedsakelig eksport Kalkspatmarmor Prosessering GCC (eksport) GCC direkte eksport (Hestvika) Diverse andre anvendelser Sement Brevik
HVORFOR GJØRE NOE MED KARBONATER? Karbonater er allerede viktig for bergverksnæringen ca 2 MRD kr/år Av nasjonal videreforedling er sementproduksjon spesielt viktig Norge har store karbonatressurser Karbonater får øket betydning internasjonalt på lang sikt Globalt 50 60% økning på 7 år Kan NGU bidra til at ressurstypen får øket betydning i framtiden for Norge?
Vi mener at samfunnet ikke har tilstrekkelig oversikt over hvilke ressursene som kan få betydning i framtiden NGU har en rolle mht Identifisering av områder og enkeltforekomster med NYE MULIGHETER PÅ LANG SIKT (> 10 år, gjerne 50 100 års perspektiv) Bidra til at viktige forekomster tas hensyn til i OFFENTLIG PLANLEGGING mht eventuell drift i framtiden
Registrerte forekomster av kalkspat (blå) og dolomitt (rød) i NGUs industrimineral database Basert på omfattende arbeider i årenes løp HVA GJØRES? Karbonatbergarter har i årenes løp vært kartlagt som del av NGUs generelle berggrunnskartlegging geologiske kart En god del punktinformasjon foreligger i databasen FOKUS er nå i første rekke videre karakteriseringen av karbonater med vekt på KJEMI og MINERALOGI Egnede forekomster mht forskjellige anvendelser
Noe om de undersøkelser som gjøres
Geologisk kart Feltundersøkelser Prøvetaking Bearbeiding Kjemiske analyser Prøve Tabeller Figurer Tynnslip Mikroskopbilde Bearbeiding Mineralogi Vurdering SEM bilde
Prøve for videre bearbeiding SEM bilde Tynnslip av prøven for mineralogiske undersøkelser Optisk mikroskopering og SEM (elektronmikroskop) Grafitt Kalkspat Apatitt Muskovitt Kvarts
Mineralogi SEM bilde av grovkornet kalkspatmarmor Kalkspat Mineralenes opptreden er avgjørende for egnetheten mht forskjellige anvendelser Kornstørrelse Inneslutninger av andre mineraler (grafitt, kvarts, glimmer o.a.) i karbonatmineralet Grafitt Apatitt Muskovitt Kvarts
Kjemisk og mineralogisk sammensetning Kalkspat CaCO 3 Dolomitt (Ca,Mg)CO 3 Grafitt Kalkspat Muskovitt Kvarts 60 % 50 40 30 Kalkspatmarmor Grafitt (krystallin karbon) SiO 2, Al 2 O 3. Silikatmineraler kvarts, muskovitt, m.fl. 20 10 0 Dolomitt Typiske ureinheter Jern (Fe 2 O 3 ) Karbonatbundet jern Jern i sulfidmineraler Jern i oksidmineraler Jern i silikatmineraler CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3
Karbonatbundet jern jfr. jern bundet i andre mineraler Karbonatbundet jern er avgjørende for karbonatets hvithet Lavt innhold av karbonatbundet jern Høg hvithet Kalkspat Gitterbundet jern 0.800 % Fe 2 O 3 totalt 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 Karbonatbundet jern Jern bundet i andre mineraler 0.100 0.000 4 ulike prøver av kalkspatmarmor
Metamorfosen har en rensende effekt Påvirkning ved høyt trykk og temperatur og ved deformasjon Øket kornstørrelse Både mht karbonat og andre mineraler Kjemisk og mineralogisk renere karbonatkorn Lavere karbonatbundet jern Andre effekter 0.45 0.40 Fe 2 O 3 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Lav metamorfose Økende metamorfose Høg metamorfose Grafitt Kvarts Kalkspat Muskovitt
Karbonatbundet jern jfr. jern bundet i andre mineraler 0.2500 0.2000 Karbonatbundet jern Venstre akse Jern bundet i andre mineraler % Fe 2 O 3 (karbonat) 0.1500 % Fe 2 O 3 0.1000 HØG HVITHET 0.0500 0.0000 % Fe 2 O 3 (ikke karbonat) Prøver fra forskjellige forekomster av kalkspatmarmor i Nordland og Sør Troms
Det er ingen sammenheng mellom karbonatbundet jern og mengden av andre mineraler i bergarten Så lenge jerninnholdet er lavt kan en ha kalkspatmarmor med 10 15 % andre mineraler (trolig enda mer) og samtidig ha svært hvit kalkspat 24 0.450 % Andre mineraler ikke karbonat mineraler 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Innhold av andre mineraler (% uløst) Venstre akse Karbonatbundet jern Høyre akse Kalkspat med høg hvithet % Andre (ikkekarbonat) mineraler % Fe 2 O 3 (karbonat) 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 Fe 2 O 3 syreløselig 0 Prøver fra forskjellige forekomster av kalkspatmarmor (Nordland og Sør Troms) 0.000
Lavt innhold av jern i karbonat Høg hvithet selv om bergarten inneholder mye av andre mineraler Silikatmineraler
Marmor med spesielt lavt innhold av syreløselig jern Flere områder og en rekke enkeltforekomster bør sees på med nye øyne Noen av forekomstene er godt kjent fra før mens andre er nye DETTE ER UFULLSTENDIG og i stor grad basert på nye analyser av gamle prøver Ny informasjon er? Offersøy Akselberg (i drift) og nærliggende forekomster Fjelldalsheia Evenes flere forekomster Aldra Finnfjell Breivoll Nevernes Røsså Hekkelstrand (i drift) Tegnforklaring under utvikling Fe 2 O 3 < 0.01% 0.01% < Fe 2 O 3 < 0.02% 0.02% < Fe 2 O 3 < 0.05% 0.05% < Fe 2 O 3 < 0.1% Fe 2 O 3 > 0.1% Forekomster uten analysedata Forekomster i drift
Eksempel Breivoll Rolla, Troms Harstad Narvik Foto
Eksempel Fjelldalsheia Tjeldsund, Troms Harstad Foto Narvik
Eksempel Offersøy, Alstadhaug Bonholmen Mosjøen Brønnøysund 1 km
KARBONATER Storskala geologisk hovedtrekk Kambrium 542 488 m.år (1) SEDIMENTASJON Passiv kontinentrand (Laurentia og Baltica; bl.a. i kambrium), rolige sedimentære forhold Karbonatbergartens KJEMISKE SAMMENSETNING Store variasjoner (1). (2) METAMORFOSE Kontinentkollisjon Den Kaledonske Fjellskjeden (silur devon) Rekrystallisasjon ved høg temp. og trykk RENSENDE EFFEKT Silur 444 416 m.år Figurer fra Geokalender 2008
Karbonater Hovedsakelig i Kaledonidene METAMORFOSE Kontinentkollisjon SEDIMENTASJON Passiv kontinentrand og i sedimentasjonsbassenger Samspill av geologiske prosesser PRIMÆRE (sedimentasjon) SEKUNDÆRE (metamorfose og deformasjon) Forskjellige kvaliteter mht Kjemi Mineralogi Opptreden forøvrig
Vi utvikler NY INFORMASJON om Mineralogi og Mineralkjemi Er også opptatt av (men ikke nærmere omtalt i foredraget) Dolomitt problematikk Endring av bergartens karakter under metamorfosen Lokale og regionale variasjoner, bl.a. sporelementkjemi (ICP syreløselig bergart; laserablasjon ICP MS på mineralkorn; bruk av bærbart XRF feltanalyseinstrument) Stratigrafiske variasjoner (og skyvedekkeproblematikk)
STORE POTENSIELLE VERDIER Forekomster av kalkspatmarmor Det er en rekke potensielle 100 Mt situasjoner som kan få betydning PÅ LANG SIKT Høg in situ verdi ( ~ 500 1000 kr/t) 100 Mt x 500kr/t 50 MRD kr 100 Mt x 1000kr/t 100 MRD kr MEN KAN NOE AV DETTE NOENSINNE LA SEG REALISERE?
Har dessverre ingen mulighet til å gå nærmere inn på, men PROSESSERING ER AVGJØRENDE for å fjerne uønskede mineraler verdifulle produkter Productionvalue (relative) PRODUCTS Raw material PROCESSING
Geologi er viktig, men. Geologi NGU Miljø, areal Teknologi Synergieffekter mot annen industri Muligheter relatert til naturgass Konkurransedyktighet Marked Komplekst Konkurranse
Det Europeiske Perspektivet Karbonatråstoffer Norske bedrifter er sterkt knyttet til det Europeiske markedet Betydelig utenlandsk kontroll (direkte og indirekte) Samtidig stor Europeisk produksjonskapasitet med mange produsenter (Omya dominerer GCC ) og BETYDELIG KONKURRANSE Framtiden Må ha GODE RESSURSER (NGU har en viktig rolle å spille kartlegging, etc.) Trenger bedre RESSURSFORVALTNING (50 100 års perspektiv) Trenger bedre IDENTIFIKASJON AV NATURGITTE KONKURRANSEFORTRINN som utnyttes bevisst. Fordel med lang kyst, kystnære forekomster, nærhet til EUmarkedet, etc. Mulighet til avgangsdeponering i sjø/fjord kan være avgjørende. Synergieffekter mot annen industri kan være avgjørende Muligheter til å koble karbonat industriutvikling mot bruk av NATURGASS
Hovedpunktene i foredraget har vært Karbonater er komplekse bergarter Mineralogi og mineralkjemi er spesielt viktig Norge har store ressurser Viktig med godt samspill Geologi Teknologi Miljø Takk for oppmerksomheten