Artikkel

Vann forvandler grå larvikitt til rød tønsbergitt

Universitetsbiblioteket UiO - Blindern
Universitetsbiblioteket holder til i Georg Sverdrups hus på Blindern. Hele bygningen er dekket av den kostbare og eksklusive steinen larvikitt. Foto: Gunn Kristin Tjoflot/UiO

Vann forvandler grå larvikitt til rød tønsbergitt

Du ser bergarten larvikitt i bygninger i inn- og utland, den er kostbar og finnes kun i Norge. Forskerne måtte helt ned på molekylnivå for å finne ut hvordan den kan skifte farge og bli en annen type stein.

Det blinker blålig i den flotte steinfasaden til Universitetsbiblioteket på Universitetet i Oslo. Steinen er larvikitt, en magmatisk dypbergart som kun finnes i Oslofeltet i Norge.

Larvikitt er spesiell fordi feltspatkrystallene i bergarten spalter lyset og gir en eksklusiv og dekorativ bygningsstein. Bergarten finnes kun i Vestfold og Telemark, den er etterspurt og eksporteres til utlandet i stor skala. 

Bjørn Jamtveit og Anders Malthe-Sørenssen
Bjørn Jamtveit (t.v.) og Anders Malthe-Sørenssen forsikrer at biblioteket ikke kan bli rødt med det første. – Prosessene i naturen har foregått ved helt andre temperaturer enn på Blindern.  Dessuten er biblioteket omgitt av luft og ikke vann, sier de. Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

Denne bergarten har interessert forskere ved blant annet UiO, og de har undersøkt hvilke geologiske prosesser som har gjort at larvikitten lokalt omdannes til den rødlige tønsbergitten.

Når dette skjer i naturen, blir mineralene i larvikitten oppløst og omdannet til en blanding av andre mineraler. Tønsbergittens røde farge skyldes at små mengder jern i larvikitten oksideres. Professor i geologi Bjørn Jamtveit forklarer:

— Vi fant ut at omdanningsprosessen skjer på nanonivå der vann transporteres i bittesmå porer eller kanaler i steinen helt nede på atomnivå, mindre enn 50 nanometer.

Smått går raskere enn stort

Litt overraskende er det også at transporten av oppløste bestanddeler i vannet går raskere gjennom mange små kanaler enn gjennom én stor, noe som skyldes at transporten skjer svært nær vann-mineral-overflatene. En liten kanal eller sprekk har større overflate i forhold til volum enn en stor, forklarer Jamtveit.

— Hvordan er det mulig å forske på dette?

Tønsbergitt vs Larvikitt
Dette bildet viser dannelse av rød tønsbergitt rundt sprekker og årer i grå larvikitt. Foto: Bjørn Jamtveit/UiO

— Vi har lenge vært opptatt av hvordan tilførsel av vann kan føre til omdannelsesprosesser i bergarter og visste at larvikitten omdannes til tønsbergitt ved slike prosesser. Dermed samlet vi prøver og begynte å lete etter tegn på hva som kan ha skjedd - det likner litt på etterforskning, sier fysikkprofessor Anders Malthe-Sørenssen.

Les mer om OslofeltetHar fått plass til hele Oslofeltet i ett rom

Kunne ikke skjedd for fem år siden

Grunnlaget ble gjort av den av tidligere doktorgradsstudenten Oliver Plümper ved SFF-senteret PGP (Geologiske prosessers fysikk), som nå er førsteamanuensis ved universitetet i Utrecht. Han oppdaget bittesmå sylindriske porer i steinprøver innsamlet fra et område ved Husøy i Vestfold, der overgangen mellom larvikitt og tønsbergitt kan studeres.

Prøvene ble undersøkt med en visualiseringsteknikk som kan oppdage strukturer på nanonivå. Forskerne ved PGP utviklet så datamodeller for transport i nano-porer for å undersøke om de kunne forstå mekanismene bak denne omvandlingsprosessen.

— Vi kunne ikke ha gjort dette for fem år siden, forteller Malthe-Sørenssen. — Både fordi visualiseringsteknikken er ny og fordi vi ikke hadde kunnskapene som trengs for å lage datamodeller av prosessene på molekylnivå.

Jamtveit utdyper funnet:

— Med studien har vi åpnet opp for en helt ny måte å forstå grunnleggende geologiske prosesser på. Det er fascinerende hvordan fenomener på nanonivå kan ha noe å si for endringer på kilometerskala, fordi de påvirker transporthastighetene til og fra områdene der reaksjoner mellom stein og vann finner sted.

Interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Viktig for forståelse av naturlige prosesser

Forskerne forventer at studien vil inspirere en rekke liknende undersøkelser. Resultatene deres gir viktige bidrag til en mer fundamental forståelse av hvilke prosesser som styrer hvordan jordskorpens ulike bergarter endres over tid ettersom denne type prosesser ser ut til å gå raskere enn tidligere antatt.

Larvikitt er undersøkt av en rekke geologer opp gjennom tiden. Den første som innså dens viktige betydning, var geologen Waldemar Brøgger, som i en avhandling fra 1890 gav den navnet «laurviktitt».

Bergarten er en skattet fasadestein med en årlig eksportverdi på over 500 millioner kroner. Tønsbergitt ble også brukt som bygningsstein og finnes blant annet i grunnmuren til Det kongelige slott i Oslo.

Kontakt:

Se også forskergruppen: Physics of Geological Processes (PGP)

Vitenskapelig artikkel:

Plümper O., Botan A., Los C., Liu Y., Malthe-Sørenssen A., Jamtveit B. (2017). Fluid-driven metamorphism of the continental crust governed by nanoscale fluid flow. Nature Geoscience, doi: 10.1038/ngeo3009

Artikkelen er et samarbeid mellom forskere ved UiO og universitetet i Utrecht og ble publisert i Nature Geoscience 14. august 2017.

Mer på Titan.uio.no:

Kategori: 

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Sykt barn i senga

Feilmedisinering av barn kan unngås med 3D-printede tabletter

Foreldre flest kjenner problemet: Minsten er syk og trenger en kvart tablett av en medisin som er tilpasset voksne, men den blir til pulver når du prøver å dele den. Om noen år kan problemet løses ved hjelp av 3D-printere som lager en tablett med nøyaktig riktig dose. Også vanlige printere kan brukes til fremstilling av persontilpasset medisin. 

Henrik Svensen

Steinbra formidler

Henrik Svensen ble tidlig bergtatt av steiner og Jordens eldgamle mysterier. Nå er han hedret for sitt arbeid med å bringe denne kunnskapen ut til folk.