Hitta hit:
T-bana: Universitetet
Frescativägen 40

Ordinarie öppettider:
Tisdag-söndag 10-18


  • Huvudmeny

Malmer och malmbildning

Alltsedan de första mänskliga civilisationernas uppkomst har människan utnyttjat metaller utvunna ur mineral i berggrunden till verktyg och prydnadsföremål. I vår tid utgör malm-brytning och metallutvinning en bas för den tekniska och industriella utvecklingen. Men de gäller att hushålla med de geologiska naturresurserna.

Malmer, metaller och malmmineral

Med malm menar man en bergart som innehåller en sådan koncentration av metaller att den är ekonomiskt brytvärd. Är malmkroppen för liten för att vara brytvärd talar man om en mineralisering. I äldre tider krävdes oftast en ytnära och mycket koncentrerad malm för att den skulle gå att bryta med dåtidens enkla metoder, däremot var inte storleken så viktig. Med dagens storskaliga brytningsmetoder är storleken desto viktigare, däremot behöver metallhalterna inte vara lika höga, särskilt inte för mer sällsynta och värdefulla metaller.

De flesta metaller, med undantag av järn och aluminium, förekommer normalt endast i mycket små mängder i jordskorpan, utspridda som så kallade spårämnen i olika silikatmineral. I en malm eller mineralisering är de kraftigt anrikade och koncentrerade till särskilda mineral. Oftast är de oxider, det vill säga föreningar med syre, exempelvis järnmalmsmineralen hematit och magnetit, eller sulfider, det vill säga föreningar med svavel, exempelvis kopparkis, zinkblände och blyglans. Dessa mineral känns ofta igen på sin metalliska glans och färg, de är också betydligt tyngre än vanlig sten, och när det gäller magnetit kraftigt magnetisk.

I vissa typer av malmer bildar malmmineralen en massiv malmkropp, ofta med en skarp avgränsning mot omgivande sidoberg. I andra typer av malm förekommer de som en finkornig impregnering i en vanlig bergart, eller sitter i tunna ådror och sprickfyllnader vilka genomsätter berget.

Järn och aluminium

Även om järn och aluminium är vanliga beståndsdelar i jordskorpan kan inte heller dessa på ett effektivt sätt utvinnas ur vanliga bergarter, utan de måste utvinnas från särskilda malmkroppar. Järn utvinns från hematit- eller magnetit-järnmalmer, aluminium från bauxit. Bauxit är en blandning av järn- och aluminium-oxider och hydroxider vilka bildas vid vittring av aluminium-rika bergarter i tropisk miljö.

Guld och silver

Ädelmetallerna silver och guld finns endast i mycket små halter i jordskorpan, och även i många malmer förekommer de endast i låga halter och utvinns som biprodukter vid brytning. Silver finns ibland i små mängder ihop med blymalm (till exempel i Sala), guld ihop med kopparmalm (till exempel i Falun, Boliden, Aitik). Endast vid kraftig koncentration bildar dessa metaller egna mineral (silver) eller uppträder i gedigen form som ren metall (silver eller guld). Kongsbergs historiska silvergruvor i södra Norge är kända för de stora och ofta märkligt formade prov av gediget silver som påträffats där.

Olika typer av malmbildning

Malmbildning kopplad till magmatism

Metaller kan koncentreras genom såväl magmatiska som metamorfa och sedimentära processer. Vissa järnmalmer (troligtvis bland annat Kiruna-malmerna) liksom malmförekomster med titan, vanadin, krom, nickel eller platina kan bildas genom att malmmineralen direkt kristalliserar från en magma. I många fall samlas de sedan genom sin tyngd i botten av magmakammaren och bildar lager i den stelnade magmatiska bergarten.

Vanligt är annars att metallerna koncentreras i varma, salthaltiga vattenlösningar (hydrotermala lösningar), vilka antingen kan härstamma direkt från magman eller utgöras av grundvatten som uppvärmts av en underliggande magmakropp, och som lakat ut metaller ur omgivande berggrund.

Metallerna kan sedan fällas ut i det uppspruckna berget ovanför magmaintrusionen. Detta gäller till exempel flera stora förekomster av koppar, molybden och tenn i Anderna och Klippiga bergen, som bildar malmer av så kallad porfyr-typ (porphyry copper etc på engelska).

Andra malmtyper bildas när lösningarna träffar på kalksten i omgivningarna, så kallade skarnmineraliseringar (gäller en del koppar-bly-zink-malmer i Bergslagen och i Oslo-området). Ibland fälls bly, zink, silver och guld ut i kvarts- eller kalcitgångar längs förkastningssprickor på större avstånd från magmaintrusionen, i vissa fall utan något uppenbart samband med magmatisk aktivitet. Möjligen kan i senare fall de malmbildande lösningarna ha bildats genom metamorfa processer (omvandling av berggrunden), då vatten kan frigöras ur berggrunden genom uppvärmningen.

Vulkanisk malmbildning på havsbottnen

En vanlig malmtyp är sulfidmalmer med koppar, bly, zink, silver och guld vilka avsatts i samband med vulkanism på havsbottnen. Stora mängder havsvatten cirkulerar i sprickor i berggrunden, värms upp av underliggande magma och tar upp metaller ur berget. När vattnet sedan strömmar ut på havsbottnen fälls metallerna ut och bildar en linsformad malmkropp som bäddas in i omgivande sediment.

Flera exempel på sådan pågående hydrotermal malmbildning, så kallade black smokers, har påträffats längs de mittoceana ryggarna på senare år. Sker malmbildningen i en vulkanisk öbåge kan malmen bevaras, veckas och deformeras ihop med omgivande vulkaniska och sedimentära bergarter, och inkorporeras i den kontinentala jordskorpan.

Huvuddelen av malmerna i Bergslagen och Skelleftefältet har troligen bildats på detta sätt, liksom en del malmer i fjällkedjan högre delar (exempelvis Stekenjokk). Även många järnmalmer har troligen bildats genom utfällning på havsbottnen, såsom Bergslagens kalk- eller kvartsbandade järnmalmer.

Malmbildning i anslutning till vulkanism på havsbottnen

Principskiss av malmbildning genom utfällning av metaller från varma lösningar som strömmar ut på havsbottnen i vulkaniskt aktiva områden. Utfällning av metaller kan också ske längs sprickor nere i berggrunden. Infällt foto på aktiv s.k. black smoker med sulfidutfällning på havsbottnen från NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory's Vents Program (foto Dr. Michael Perfit).

Profil genom berggrunden runt en deformerad malmförekomst

Principskiss med profil genom berggrunden, vilken visar hur motsvarande malmtyper ser ut efter det att berggrunden veckats och deformerats, och ovanliggande berg sedan eroderats bort. Malmkroppar i svart. Det är på detta sätt många av våra svenska malmer uppträder idag.

Malmbildning utan magmatism

Vissa malmtyper har bildats genom utfällning från varma vattenlösningar utan något uppenbart samband med magmatism. Det gäller bly-zink-malmer i kalkstenar i centrala USA, liksom impregnationer med bly och zink i sandsten längs fjällranden i Sverige, till exempel Laisvall.

Lösningarna kan härstamma från djupa bassänger med sediment från vilka de pressats ut vid kompakteringen. När de når en porös bergart på mindre djup fälls metallerna ut i hålrum i denna. Eventuellt kan reaktioner med organiska rester i bergarten spela en roll. Kopparförande skiffrar är ett annat exempel på sådana processer, liksom en del uranmineraliseringar.

En viktig typ av järnmalmer, s.k. bandade järnmalmer (banded iron formations, BIF, på engelska) bildades genom utfällning av järnoxid (magnetit eller hematit) på havsbottnen, mot slutet av Arkeikum eller början av Proterozoikum, för mellan 3 och 1,8 miljarder år sedan. Syreproducerande mikroorganismer som uppstod i haven vid denna tid gjorde att det järn som tidigare varit löst i havsvattnet oxiderades till järnoxid och fälldes ut på botten, växellagrat med lera eller finkristallin kiseldioxid. En del av dessa malmer har bevarats till vår tid i områden med äldre berggrund, bl.a. är Bergslagens järnmalmer åtminstone delvis av denna typ.

Slutligen kan vissa malmer bildas genom rent sedimentära processer. Detta kan ske genom att tidigare bildade malmmineral anrikas genom sin tyngd i samband med erosion, transport och sedimentation, och därigenom koncentreras till vissa tungmineralhorisonter i sedimenten. Detta gäller t.ex en del guldförekomster, som kan uppträda som avlagringar i flodbäddar och som kan utvinnas genom vaskning. De guldkorn som kan påträffas vid guldvaskning i åar och bäckar har alltså sitt ursprung i guldförekomster i fasta berggrunden, och har genom erosionen förts ut i vattendragen där de genom sin tyngd gärna samlas på vissa platser.

Malmprospektering - att leta efter malm

Gruv- och prospekteringsbolag söker hela tiden efter nya malmtillgångar i jordskorpan. Det första villkoret för att systematiskt kunna leta efter malm är tillgång till geologiska kartor. I Sverige producerar Sveriges Geologiska Undersökning (SGU), som är en statlig myndighet, kartor över berggrund och jordarter i olika skala. Vidare behövs kunskap och förståelse för hur olika malmer bildas, i vilken geologisk miljö och i vilken typ av bergarter de kan påträffas, något som malmgeologisk forskning kan bidra med.

Malmkroppar i dagen

Malmkroppar som går i dagen kan ofta påträffas rätt lätt, genom att de avviker i utseendet från omgivande berggrund, och de flesta sådana malmkroppar har säkerligen redan påträffats under århundradenas gång. Är malmens utgående täckt av morän eller andra lösa avlagringar finns ofta en geokemisk anomali i form av förhöjda halter av olika metaller i omgivande jordarter, vilken kan upptäckas genom systematisk provtagning. I Sverige har ofta inlandsisen fört med sig lösa block från malmen, vilka kan påträffas i moränen, och genom att spåra sådana blocksvansar bakåt mot isrörelseriktningen kan malmens fasta utgående i berget ibland påträffas.

Malmer under jordytan

Malmer som inte når upp till jordytan är svårare att upptäcka. Ofta ger de dock upphov till olika geofysiska anomalier: de är tyngre än omgivande berg och ger därmed upphov till avvikelser i gravitationen, de är ofta elektriskt ledande och ger därför olika elektriska anomalier, och magnetit-järnmalmer ger upphov till starka magnetiska anomalier. Genom olika geofysiska mätmetoder kan därför även sådana malmer upptäckas.

Många malmer omges också av geokemiska anomalier i omgivande berggrund genom att denna påverkats av genomströmmande heta och metallhaltiga vattenlösningar. Sådana omvandlingszoner kan alltså vara en viktig ledtråd när man söker efter malm.

För att säkert kunna bestämma en malms form, storlek och halt av olika metaller måste man sedan borra flera borrhål, något som är tidsödande och kostsamt, och som därför görs först när man har säkra indikationer från andra metoder. Sedan vidtar eventuellt provbrytning, och slutligen brytning i full skala, antingen i dagbrott eller i underjordsgruva, om detta bedöms vara lönsamt.

Lönsamhet

Lönsamheten beror inte bara på geologiska faktorer, som malmkroppens storlek och metallhalt, utan också på kostnader för brytning och transporter, metallprisernas variation etcetera. En malmkropp som ligger avlägset och otillgängligt till kanske inte är brytvärd på grund av de stora investeringskostnader som uppbygget av vägar och annan infrastruktur skulle medföra.

Malm i Sverige

Sverige har lång tradition vad det gäller gruvbrytning och metallutvinning, ända sedan medeltiden. Silver från Sala och koppar från Falun betydde mycket för att bekosta stormaktstidens krig, och i modernare tid har utvinning av järn och andra metaller varit en av grunderna för Sveriges industriella utveckling och ekonomiska välfärd.

Några av landets malmförekomster, såsom Kiruna, Aitik, Boliden, Laisvall och Falun, är välkända och är, eller har varit, betydelsefulla även i ett internationellt perspektiv. Även om många gruvor lades ner under 1960- och 70-talen är malmproduktionen från de gruvor som återstår idag jämförbar eller större. Sverige är Europas största producent av järn och en betydande producent av flera andra metaller, som basmetallerna koppar, bly och zink, och ädelmetallerna silver och guld. Dagens höga metallpriser har dessutom inneburit en boom för gruvbrytning och malmprospektering.

Stora Stöten vid Falu koppargruva

Falu koppargruva - Stora Kopparberget - hade brutits på malm i nästan 1000 år när driften lades ner 1992. Fortfarande produceras Falu rödfärg av den vittrade pyriten från varphögarna runt gruvan. Annars är Falu koppargruva numera museum och finns med på UNESCO:s världs-arvslista. På bilden Sora Stöten, bildad vid ett ras år 1687. Foto: Åke Johansson.

Bergslagen

I den mellansvenska Bergslagen har malm brutits sedan tidig medeltid, kanske ännu tidigare. Här finns en rad metallförekomster knutna till 1900 miljoner år gamla vulkaniska bergarter i en båge som sträcker sig från norra Uppland och Gästrikland via södra Dalarna, Västmanland och östligaste Värmland (Bergslagens hjärtland) till Närke, Östergötland och Södermanland. Såväl järnförekomster (exempelvis Dannemora, Grängesberg) som komplexa sulfidmalmer med koppar, zink, bly och andra metaller (ex. Sala, Falun, Garpenberg, Zinkgruvan) förekommer i detta område.

Det finns otaliga nedlagda gruvor och skärpningar i Bergslagens skogar, men de enda förekomster som bryts för närvarande (2017) är sulfidmalmerna i Garpenberg i södra Dalarna och Zinkgruvan vid Åmmeberg i Närke, samt Lovisagruvan vid Stråssa i Västmanland. För några år sedan gjordes också försök att återuppta järnmalmbrytningen i Dannemora i norra Uppland, men när järnmalmspriserna på nytt sjönk gick företaget i konkurs. Av speciellt vetenskapligt intresse är järn-mangan-förekomsten Långban i östra Värmland, med sin rikedom på ovanliga och delvis unika mineral.

Aktiva gruvor och större malmförekomster i Sverige
Malmprovinser i Sverige, med aktiva gruvor och större numera nedlagda gruvor, inlagda på en mycket förenklad geologisk karta över Sverige.

Västerbotten

Sulfidmalmförekomsterna i Skelleftefältet i Västerbotten upptäcktes inte förrän på 1920-talet, med början i Boliden. Det rör sig om komplexa sulfidmalmer med koppar, zink och bly samt mindre mängder guld och silver, liksom mellansveriges malmer knutna till 1900 miljoner år gamla vulkaniska bergarter. Förutom Boliden kan nämnas förekomster som Långsele, Långdal, Näsliden, Renström, Rakkejaur och Kristineberg. En avvikande malmtyp består av guldförande kvartsgångar, brutna bl.a. i Björkdalsgruvan.

Norrbotten

Malmfälten i Norrbotten består framför allt av de jättelika järnmalmfyndigheterna i Kiruna och Malmberget, en av grundpelarna för Sveriges ekonomi, men därtill kommer ett flertal fyndigheter av koppar och guld. I synnerhet bör den aktiva koppargruvan Aitik utanför Gällivare nämnas. Kopparhalten är visserligen låg i Aitik, men malmkroppen är mycket stor, och brytningen sker i ett väldigt dagbrott.

Kiruna-malmernas bildning har varit omdiskuterad: antingen utfällning från järnhaltiga lösningar på havsbotten, eller kristallisation direkt från en järnrik magma. Mycket talar idag för det senare alternativet. Åldern på dessa förekomster är densamma som i Mellansverige och Västerbotten, ca 1900 miljoner år.

Fjällkedjans malmer

Av betydligt yngre datum är fjällkedjans malmer. Längs den så kallade Fjällranden finns impregnationer av bly och zink i sandsten, med en ålder någonstans i intervallet 400 till 700 miljoner år. Denna typ av malm har brutits i Vassbo i norra Dalarna och i Laisvall nära Arjeplog i Norrbottensfjällen. Laisvall var innan gruvbrytningen lades ner för några år sedan Europas största blygruva.

I Fjällkedjans högre delar, framför allt inom den så kallade Köli-skollan (se senare text om fjällens geologi), finns ett flertal vulkaniskt bildade sulfidmineraliseringar med koppar, bly och zink, med en ålder på ca 500 miljoner år. Den mest betydande, Stekenjokk i Västerbottensfjällen, bröts i en period på 1970- och 80-talet.

Andra geologiska naturresurser

Människan använder sig ju också av många andra naturresurser med geologiskt ursprung.

Mineral

Kristaller av vackra och ovanliga mineral har sedan urminnes tider använts som smyckestenar. Kvarts används för glasframställning och för att producera kisel till datorindustrin, fältspat och kaolin används till porslin, och en lång rad andra så kallade industrimineral bryts för ytterligare användningsområden inom industrin.

Kalksten, marmor, gatsten, grus och salt

Kalksten och marmor, som är relativt mjuka och lättbearbetade bergarter, har sedan länge används till byggnadsändamål, och bryts nuförtiden i stor skala för framställning av cement,men även för andra industriella ändamål. Många andra bergarter som är hållbara och dekorativa bryts och används som golv- och fasadbeklädnader, och hårda bergarter som granit används som gat- och kantsten utomhus. Andra bergarter lämpar sig bättre att krossa ned till grus, makadam och annat fyllnadsmaterial. Salt har på många håll utvunnits ur saltavlagringar i berget.

Kol, olja och naturgas 

Till de geologiska naturresurserna räknas också kol, olja och naturgas, bildade genom nedbrytning av växt- och djurrester som begravts i sedimenten. Kolavlagringarnas ursprung är ofta sumpskogar som svämmats över och begravts av sand och lera, och där avtryck av stammar och blad ger information om den ursprungliga vegetationen på platsen.

En stor del av världens stenkolsavlagringar bildades under karbontiden för ca 300 miljoner år sedan, de svenska stenkolslagren vid Höganäs dock under jura-tid för ca 200 miljoner år sedan. Olja och naturgas bildas också ur organiskt material i en sedimentär miljö, men eftersom de har en tendens att strömma uppåt i berget påträffas de ofta inte i samma bergart där de bildats.

För att oljan eller gasen skall bevaras måste den fångas upp av en lämplig struktur, där den porösa värdbergarten överlagras av en tät "cap rock" som inte släpper igenom oljan eller gasen. Bildar denna "cap rock" ett uppåtgående veck eller en dom, formas en struktur där stora mängder olja eller gas kan samlas. I många oljefält utgörs den täta "kappan" av salt, vilket bildat saltdomer runt vars kanter lämpliga fickor för olja och gas ofta påträffas.

Kol, olja och naturgas har alltsedan industrialismens barndom varit vår viktigaste energikälla. Oljan är emellertid inte bara energikälla, utan också en viktig råvara för den petrokemiska industrin. All den plast som numera omger oss har ju sitt ursprung i olja, och är alltså ytterst också en geologisk produkt.

Uran

En annan energikälla med geologiskt ursprung är det uran som driver våra kärnkraftverk. Uran är det tyngsta naturligt förekommande grundämnet i det periodiska systemet, och kan liksom andra metaller anrikas av geologiska processer till brytvärda malmförekomster.

Att hushålla med resurserna

Upptäckten och användandet av alla dessa geologiska resurser är den grundbult som den tekniska och industriella utvecklingen och det moderna samhället vilar på. Men de flesta av de geologiska naturresurser människan använder är inte förnyelsebara, åtminstone inte i ett mänskligt tidsperspektiv.

Under några mansåldrar har vi använt kol och olja, metaller och mineralresurser som det tagit naturen årmiljoner eller årmiljarder att ansamla. Medan vanligt berg finns i nästan obegränsad mängd finns många av de andra resurserna i starkt begränsade mängder, och den nybildning som kan tänkas ske av malm runt vulkaner på havsbottnen, eller av fossila bränslen djupt ner i sedimenten, kan knappast hålla jämn takt med människans förbrukning.

All utvinning av metaller och mineral, av kol, olja och naturgas innebär också en påfrestning för miljön, och förbränning av fossila bränslen frigör dessutom koldioxid som varit bunden i miljontals år, med de effekter det kan tänkas ha på klimatet. Det gäller alltså att hushålla med naturresurserna, använda dem förnuftigt, och återanvända så mycket som möjligt.

Text och bilder: Åke Johansson
Kjell Billström vid Enheten för Geovetenskap har bidragit med faktagranskning av detta avsnitt.

Externa länkar

Bild på black smoker: NOAA Vents Programlänk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster