Metalljakt fra havets overflate

Gruvedrift på metaller hører landjorden til. Det var i alle fall det vi trodde. Nå foreligger imidlertid konkrete planer om gruvedrift langt til havs og på dypt vann. Om bare et par år vil det bli produsert gull, sølv, kobber og sink fra rike forekomster på 1700 meters dyp langt vest i Stillehavet.

Rike malmer er funnet, store reserver har blitt kartlagt, produksjonsplaner er godkjent, miljøstudier er satt i gang, og byggingen av nødvendig utstyr er påbegynt. Om ikke lenge blir det gruvedrift på dypt vann.

Det canadiske selskapet Nautilus Minerals er på god vei til å realisere visjonen om å produsere metaller fra havbunnen. I følge de offisielle planene skal produksjonen starte om drøye to år, i siste halvdel av 2010. At det er mer enn flyktige vyer vet vi, fordi den første kontrakten på bygging av det nødvendige utstyret, en “Seafloor Mining Tool” (SMT), allerede er inngått. Vi er med andre ord på full fart inn i en tid med en ny type gruveindustri. Vi kan gjøre en sammenligning med oljevirksomheten som forsiktig etablerte seg ute i havet for drøye 50 år siden. Få ville den gangen ha spådd at grensen for oljeboring ville flytte seg fra noen få meters dyp til flere tusen meter. Derfor er det nok like greit å unngå spådommer om hvordan gruvedriften i dyphavet vil fortone seg om nye 50 år.

Nautilus er ledende innenfor leting etter metaller på havbunnen, og selskapet har mineralrettigheter som dekker mer enn 300.000 km2 utenfor Papua New Guinea (PNG), Fiji, Tonga, Salomonøyene og New Zealand. Det britiske selskapet Neptune Minerals har rettigheter over et nesten like stort areal i omtrent den samme delen av Stillehavet. Også Neptune har planer om å starte produksjon, men britene ligger et år eller to etter canadierne i løypa.

Bakgrunnen for den planlagte gruvedriften er den intense forskningsinnsatsen i dyphavene de siste 20-30 årene. Ny kunnskap om osean skorpe har gitt oss mye bedre forståelse av de platetektoniske prosessene og hvordan metaller dannes i nærheten av plategrensene. De høye metallprisene er selvsagt også medvirkende til å gi gruveselskapene et insitament til å presse de teknologiske grensene. Prisene er som kjent en funksjon av det økende forbruket i vekstland som Kina, India, Brasil og Indonesia, samt fortsatt sterk etterspørsel i mange industriland.

1977: Ny kunnskap

Kunnskapen om geologien på havbunnen er svært ny i forhold til kunnskapen om geologien på land. Menneskene har drevet med gruvedrift på gull, sølv, kobber, jern og andre nødvendige metaller i flere tusen år, og i Norge i minst 400-500 år. Men det er først etter at den detaljerte kartleggingen av havbunnen kom i gang etter den andre verdenskrig at kunnskapen vår om dyphavene og den oseane skorpen har skutt fart (GEO 01/2008, side 34-35). Først og fremst har dette altså ført til teorien om platetektonikk som var et paradigmeskifte innen geologisk tenkning (GEO 08/2006, side 16-19).

Et annet gjennombrudd i forståelsen av de geologiske prosessene på osean skorpe kom i 1977. Da ble det for aller første gang oppdaget såkalte sulfidskorsteiner (“black smokers”) øst i Stillehavet (East Pacific Rise). Ut av skorsteinene strømmer flere hundre grader varmt vann med oppløste metaller. Siden er det funnet mange slike skorsteiner, også nord for Jan Mayen i norsk territorialfarvann, samt på Gakkelryggen i Polhavet nord for Svalbard.

Funnet nord for Jan Mayen ble gjort på 600 meters dyp på et tokt i Norskehavet i 2005 i regi av Universitetet i Bergen med Rolf Birger Pedersen, nå leder for Senter for geobiologi (GEO 08/2007), som toktleder. Ved hjelp av moderne ekkolodd og den fjernstyrte miniubåten “Bathysaurus” påviste forskergruppen to store hydrotermale felt på havbunnen langs Mohnsryggen nord for Jan Mayen. Forskerne sperret øynene opp da miniubåten gled inn i en eventyrskog av 5-10 meter høye “skorsteiner” som det strømmet 250-300 °C varmt vann ut av. Rundt skorsteinene observerte de et rikt dyreliv med blant annet sjøanemoner, rørormer, sjøedderkopper og reker. Det var som å se inn i en eventyrverden, og det ene feltet ble derfor gitt navnet “Soria Moria”. Rolf Birger Pedersen var for øvrig den første nordmannen som i 1998 gjorde et dypdykk ned til Den midtatlantiske ryggen (se omtale i GEO 02/1998, side 12-16).

Vi finner sulfidskorsteinene i vulkansk aktive områder, altså helst i plategrensene, og de varme fluidene strømmer opp under høyt trykk på steder hvor flytende magma ligger like under havbunnen. En annen betegnelse på skorsteinene er hydrotermale kilder. Nå, mer enn 30 år etter det første funnet, vet vi at slike geotermale, rykende kilder kommer i mange farger, ikke bare sort, men også hvit og grå, og det er innholdet av mineraler i hvert enkelt tilfelle som er bestemmende for fargen.

Samme år (1977) som gruvedriften på Røros ble nedlagt, ble det for første gang funnet rykende skorsteiner (”black smokers”) som gir opphav til massive sulfidforekomster på osean skorpe (”seafloor massive sulfide deposits”, forkortet SMS-forekomster). Varme fluider strømmer opp av skorsteinene med en hastighet på 1-5 m/s. Det er altså store volumer det dreier seg om, og skorsteinen kan vokse så mye som 30 cm/dag.  Foto: Nautilus Minerals

Samme år (1977) som gruvedriften på Røros ble nedlagt, ble det for første gang funnet rykende skorsteiner (”black smokers”) som gir opphav til massive sulfidforekomster på osean skorpe (”seafloor massive sulfide deposits”, forkortet SMS-forekomster). Varme fluider strømmer opp av skorsteinene med en hastighet på 1-5 m/s. Det er altså store volumer det dreier seg om, og skorsteinen kan vokse så mye som 30 cm/dag.
Foto: Nautilus Minerals

Det første funnet

Det var under et dypdykk ned til 2500 m i det østlige Stillehavet i 1977 at miniubåten Alvin med tre forskere ombord plutselig kjørte inn i tett, sort røyk som steg opp fra skorsteinslignende formasjoner (derav navnet ”black smoker”). Senere analyser viste at skorsteinsrøyken bestod av fluider med temperatur rundt 350 °C. Fluidene inneholder svarte, finkornige partikler som felles ut og sedimenteres på havbunnen når det oppadstrømmende varme vannet møter det kalde havvannet (temperatur ned mot 0 °C). I løpet av de drøyt 30 årene som er gått siden dette overraskende funnet har det blitt kartlagt flere hundre lignende skorsteiner, har vi kommet langt i å forstå hvordan de dannes. Senere har forskerne forstått at avsetningene fra disse hydrotermale systemene (”seafloor massive sulfide deposits, SMS) er moderne analoger til noen av verdens rikeste malmforekomster (vulkanske massive sulfider, VMS). Vi finner for eksempel VMS-forekomster i ofiolitter på Kypros (Kypros har navn etter metaller kobber), hvor gammel havbunn har blitt skjøvet opp på land. Også forekomsten som Løkken verk drev på mellom 1654 og 1987 er dannet som en SMS-forekomst.

Dannelsen

Sulfidskorsteiner kan dannes på to prinsipielt forskjellige måter. Den ene prosessen er knyttet til spredningsrygger, mens den andre er knyttet til subduksjonssoner. I begge prosessene strømmer “kokvarme” fluider (hydrotermale fluider) ut på havbunnen, hvorpå metaller, sulfider og andre forbindelser blir avsatt. Dannelsen av sulfidskorsteiner har sammenheng med at vann fritt kan strømme gjennom bergartene i skorpen. Det har igjen sammenheng med at den oseane skorpen er porøs og oppsprukket.

La oss se på hva som skjer under spredningsryggene (se figuren). Det er denne prosessen som er mest aktuell for oss, etter som Den midtatlantiske ryggen delvis ligger innenfor vårt eget territorialfarvann.

(1) Prosessen starter med at kaldt havvann synker ned gjennom skorpen. (2) Temperaturen stiger når vannet nærmer seg de glovarme magmakamrene, og det oppstår en reaksjon mellom vannet og bergartene det strømmer gjennom. Dermed løses metaller i vannet. (3) Samtidig med at vannet blir varmere, felles leir- og sulfatmineraler i skorpebergartene, og magnesium fjernes fra vannet. (4) Etter som vannet synker enda lenger ned i skorpen, og temperaturen stiger ytterligere (350-400 °C), løses metaller som kobber, sink, sølv og gull, samt silica og sulfider. Resultatet er at vi får sure fluider (lav pH) rike på silica, metaller, hydrogensulfid og metan. (5) Når fluidene kommer nær varmekilden (magmaet), blir de presset tilbake til overflaten. (6) Fluidene når opp til havbunnen og skyter med stor fart ut i det iskalde havvannet, hvorpå metallene felles ut fordi temperaturen faller dramatisk.

I tilknytning til subduksjonssonene (mange steder i Stillehavet) frigjøres vann fra granittsmelter som størkner under havbunnen (magmatisk vann). Konsekvensen er at SMS-forekomstene i slike geologiske miljøer vil ha en annen sammensetning enn ved spredningsryggene.

Fluidene som strømmer ut av skorsteinene er rike på bl.a. hydrogensulfid og gir grunnlag for komplekse økosystemer med mange underlige former for liv. Fordi det på så store dyp ikke er tilgang på sollys, og dermed ingen fotosyntese, kommer energien fra oksidasjon i bakterier (kjemosyntese, GEO 08/2007, side 14).

Et yrende liv – kimen til konflikt

Vi skjønner nå at dyphavene ikke er en død verden uten livsformer, langt i fra. I løpet av de siste 10-15 årene har vitenskapelige undersøkelser vist at det lever mikroorganismer i de fleste undergrunnsmiljøene, betinget av at det er tilgang på vann, og at temperaturen ikke er for høy.

Også rundt hydrotermale systemer er det påvist liv. Mikroorganismene i dypbiosfæren er såkalt ekstremofile organismer, det vil si at de lever under ekstreme forhold med hensyn til ulike miljøparametre som trykk, temperatur, pH og næringstilgang. Den øvre temperaturgrensen for liv er nå flyttet til rundt 120 °C.

Slike ekstreme miljøer finner vi over spredningsryggene i Norskehavet (Knipovichryggen og Mohnsryggen mellom Island og Polhavet), og det er bl.a. her Senter for geobiologi ved Universitetet i Bergen driver forskning på livets opprinnelse (GEO 08/2007).

Kjennskapen til disse økosystemene skaper selvsagt også diskusjoner om hvorvidt de kan bli skadet av gruvedrift. For livsformene nede i det mørke dypet har ikke bare vitenskapelig interesse. Her kan det finnes biologiske samfunn som har både farmasøytiske og bioteknologiske anvendelsesmuligheter. Det er litt av årsaken til at gruveselskapene må ta miljøundersøkelsene på alvor, og Nautilus Minerals har i tråd med denne tankegangen finansiert flere forskningstokt i Stillehavet med bred internasjonal deltakelse.

En løsning som diskuteres er å begrense gruvedriften til forekomster hvor den hydrotermale aktiviteten er dødd ut.

Vi kan bare krysse fingrene for at vestlige, børsnoterte selskaper kjenner sitt ansvar, også når de opererer i såkalte utviklingsland, hvor lovverket ofte ikke er like godt utviklet som her hjemme. For de mange forekomstene som ligger i dyphavene utenfor kyststatenes forvaltningsrett, vil “International Seabed Authority” ha forvaltningsansvaret (www.isa.org.jm).

Med den kunnskapen vi nå har om hvordan miljøorganisasjonen jobber, skal det likevel ikke mye fantasi til for å spå at gruvedrift på dyphavet vil bli en kilde til konflikt i fremtiden. Aksjoner vil ha potensial til å få stor oppmerksomhet, nettopp fordi denne type gruvedrift er svært spektakulær. Og miljøvernorganisasjonene har, som vi vet, gjort seg selv helt avhengig av oppmerksomhet.

En spennende fremtid

På samme måten som reservene av lett tilgjengelig, konvensjonell olje avtar fordi det gjøres for få store funn, opplever også gruveindustrien at tilgjengeligheten av enkelte sterkt etterspurte metaller blir mindre. Dermed blir det dyrere både å lete og utvinne slike metaller, noe som igjen har en prisforsterkende effekt i et marked hvor etterspørselen øker år for år.

Fremtidens gruvedrift vil derfor skifte arena. Det vil bli færre dagbrudd, og gruvene på land vil trenge dypere og dypere ned i undergrunnen. Vi har allerede i dag gruvedrift ute i havet (for eksempel opptak av diamanter på kontinentalsokkelen utenfor Namibia), og nå står vi på startstreken av en ny epoke hvor “havbrudd” – gruvedrift på dypt vann i de aller øverste lagene – ventelig vil bli mer og mer alminnelig.

Mark Twain ville helst ikke spå om fremtiden. Det var sikkert lurt. Derfor skal vi heller ikke her spå om fremtiden når det gjelder gruvedrift på verdifulle metaller. Men det er ikke nødvendig å lese Mark Twains bøker for å få litt spenning i hverdagen. Det er nok å følge den raske utviklingen som nå skjer i dyphavet, både mht til geologisk kunnskap, livets opprinnelse og fremtidig gruvedrift.

Store verdier

SMS-forekomster kan være store, opp til ti millioner tonn, og den samlede metallverdien kan utgjøre 2000- 10.000 kroner per tonn. Hvis vi antar at den gjennomsnittlige gullgehalten er 10 g/tonn, kan en slik malmkropp inneholde 100 tonn gull. Med dagens gullpriser som nærmer seg 6000 dollar per unse (ca. 30 gram) tilsvarer bare gullverdien et titalls milliarder kroner.

Kilde: Neptune Minerals

SMS-avsetninger 
Gjennomsnittlige gehalter
Gull2-20 g/tonn
Sølv12-200 g/tonn
Kobber5-15 %
Sink5-50 %
Bly3-23 %

Først i løypa

Det canadiske selskapet Nautilus Minerals satser hovedsakelig i det vestlige Stillehavet og har sikret seg lisens til å lete utenfor Papua New Guinea (PNG), Fiji og Tonga over et areal på 276.000 km2. Lengst er selskapet kommet i PNG med prosjektet Solwara 1 som ligger ca. 50 km fra nærmeste landområde.

Det første funnet av hydrotermale kilder utenfor PNG ble gjort under et forskningstokt i 1985. Senere undersøkelser har oppgradert funnet til et prosjekt som går under navnet Solwara 2 hvor bunnprøvene også her forteller om en rik malm. I følge analysene er gullgehaltene på hele 226 g gull/ tonn. Til sammenligning kan en god forekomst på land ha bare noen få gram gull per tonn.

Solwara 1 ble oppdaget i 1996 av den australske vitenskapelige organisasjonen CSIRO (noe tilsvarende SINTEF her hjemme). Etterfølgende leteprogram i 2005, 2006 (det siste i samarbeid med Woods Hole Ocenaographic Institution) og 2007 (som inkluderte miljøstudier) oppgraderte forekomsten. Aktivitetene i 2007 førte også til oppdagelsen av flere nye SMS-forekomster.

Produksjonstart er planlagt i 2010 basert på en malm med gjennomsnittlige gehalter som er målt til 6,8 % kobber, 4,8 g gull /tonn, 23 g sølv/tonn, 0,4 % sink og 1,2 % bly. PNG var i 1997 for øvrig det aller første landet i verden som tildelte lisenser for å lete etter SMS-forekomster på havbunnen.

Kilde: Nautilus Minerals

Leter ved øybuer

Det britiske selskapet Neptune Minerals (grunnlagt i 1999 og børsnotert fra 2005) har sikret seg rettigheter til å lete etter mineraler over et 60.000 km2 stort område nord for New Zealand (tilsvarer ti kvadranter i Nordsjøen). I følge selskapet dekker dette alle SMS-forekomstene utenfor New Zealand.

I 2005 utførte Neptune verdens første kjerneboring inn i sulfidavsetninger i dyphavet. Til sammen 103 m ble kjernetatt med 23 borehull. Forut for boringen ble det gjort detaljerte flerstråle ekkoloddmålinger med en fjernstyrt undervannsbåt (ROV). Det gjennomsnittlige metallinnholdet i prøvene er 11,2 g/tonn gull, 122 g/tonn sølv, 8,1 % kobber, 5 % sink og 0,5 % bly. Selskapet har gjort forsøk som viser at malmen kan oppkonsentreres gjennom kjente metallurgiske prosesser.

SMS-forekomstene utenfor New Zealand ligger i tilknytning til det bortimot 10.000 m dype Kermadectrauet nordøst for New Zealand. Stillehavsplaten synker her ned under Den australske platen, og det dannes et vulkansk øybuekompleks vest for trauet (Kermadecryggen). Alle forekomstene ligger grunnere enn 1800 m.

Neptune oppdaget i 2007 to nye SMS-forekomster nordøst for New Zealand og vil nå søke om lisens til gruvedrift på disse.

Neptune Minerals har et verdensomspennende program for leting etter SMS-forekomster. Utgangspunktet er funn gjort gjennom internasjonale forskningstokter langs midthavsryggene og i tilknytning til vulkanske øybuekomplekser.

Selskapet har sikret seg rettigheter til å lete på et areal som dekker 278,000 km2 utenfor New Zealand, Papua New Guinea, Micronesia og Vanuatu. I tillegg har det søkt om leterettigheter over 434,000 km2 utenfor New Zealand, Japan, Marianaøyene, Palay og Italia (til sammenligning er Norges landareal 324.000 km2).

Kilde: Neptune Minerals

Volumer og gehalter

I prosjektet Solwara 1 skal det drives på metallene kobber, gull, sølv og sink. Gehaltene er svært høye, og for de sikre reservene (”indicated mineral resources”) regnes 870.000 tonn med 6,8 % kopper, 4,8 g gull/tonn, 23 g sølv/tonn og 0,4 % sink. Reservene (”inferred mineral resouces”) kan imidlertid være hele 1.300.000 tonn hvis grensene for gehaltene strekkes til 7,5 % kopper, 7,2 g gull/tonn og 37 g sølv/tonn og 0,8 % sink.

Kobberreservene er altså anslått til 59.000 tonn med muligheter for ytterligere 97.500 tonn. Fra Storwartzfeltet og Nordgruvene ble det mellom 1644 og 1977 til sammenligning produsert 117,000 tonn kobber. Dette blir likevel lite hvis vi sammenligner med en av verdens største kobbergruver, Bingham Canyon Mine i Utah, hvor den daglige (!) produksjonen er ca. 4000 tonn.

For gullets vedkommende ser vi at de sikre reservene tilvarer i overkant av fire tonn, mens de usikre reservene er estimert til i underkant av ti tonn. Til sammenligning ble det mellom 19xx og 19xx tatt ut 5, 5 tonn gull i Bidjovagge.

Reservene i Solwara 1 tilsvarer 20 tonn sølv, mens de usikre reservene utgjør 48 tonn. I gruvene på Kongsberg ble det mellom 1623 og 1958 produsert 1350 tonn sølv.

Mange av dagens kobbergruver drives på gehalter under 1 %. Dypvannsavsetninger kan inneholde så mye som 15 %. Dette betyr selvsagt mye for både økonomi og mengden med gråberg (avfall).

Det viktigste fra de siste dagene

Vil stikke kjepper i hjulene

Gruveskam?

Tar tak i klimadebatten


geo365 Nyhetsbrev

* = required field

0 Comments