Dette er noen fortellinger om geologi, gruvedrift og den faglige utviklingen innen geologifaget i Norge fram til oljealderen.
Fortellingene har som mål å formidle den historiske utviklingen på en lettfattelig måte sett med øynene til en geolog og en bergmann, uten ambisjoner om å være helt faghistorisk korrekt på detalj-nivå. Teknologi og kunnskap har gått hånd i hånd med menneskets bruk av stein, mineraler og metaller. Også i dag, ved overgangen til et fossilfritt samfunn, står forsyningen av metaller sentralt.
Del 1: Steinalderen
Del 2: Gull og jern
Bronsealderen 3300 – 1200 f.Kr.
Bronsealderen har fått sitt navn av en legering av kobber og tinn. Bruk av kobber var kjent under steinalderen, men for å lage legeringer måtte metallene smeltes.
Kobber har et smeltepunkt 1 084 °C, gull har 1 063 °C, og sølv 961 °C. Dette til forskjell fra jern som har et smeltepunkt på hele 1 563 °C. Lavere smeltepunkt og tilgangen på gedigent kobber i naturen, var årsaken til at bronsealderen kom før jernalderen.
Kobberet har fått sitt navn av -aes cupriumn, som betyr metallet fra Kypros (Hellas) hvor det var kobberforekomster av samme type som på Løkken i Norge, og vi kaller denne forekomsttypen «Kypros/Cyprus-type».
Malmen på Kypros ble dannet på en spredningsrygg i det som ble Middelhavet. Kobberet ble utfelt som kobberkis (CuFeS2) i klumper og de rikeste områdene i malmforekomstene var tilførsel- (feeder) sonene hvor malmløsningene kokte.
På slutten av steinalderen begynte menneskene sannsynligvis å plukke gedigent kobber som finnes i naturen i forvitringssoner. Smeltepunktet for kobber er 1 085 oC, og gedigent kobber kunne smeltes ved hjelp av trekull. Men det meste av kobberet i forvitringssonen besto av oksider og karbonater, og forekomstene av oksider måtte reduseres til rene metaller.
Hemmeligheten for å få til dette, var å danne karbonmonoksid fra trekullet som reagerte med metalloksidene (CuO + CO = Cu + CO2). Når de hadde lært å omdanne kobberoksider til kobber, kunne de bruke teknologien på andre metaller, som tinn og sink og lage legeringene bronse og messing.
Men bronsealderen kom aldri til Nord-Europa på grunn av at forvitringssonene med metalloksider i stor grad var fjernet av isbreer.
Den tidligste produksjonen av kobber for 5 500 år siden var ikke basert på kobberkis, men gedigent kobber og malakitt (kobberkarbonat) som var forvitringsprodukter av den kobberrike delen av sulfidforekomster.
Forvitringen skjer nær overflaten hvor oksygen og bakterier bryter ned sulfidene. I Norden ble det meste av forvitringssonene som nevnt fjernet under istidene, og bronse måtte importeres fra Sør-Europa.
Falungruva i Sverige er sannsynligvis den eldste kobbergruva i Norden (700 e.kr.). På samme måte som på Kypros, så er det forvitring av sulfidmalmen som var grunnlaget for den første kobberproduksjonen.
En viktig grunn til at malmproduksjonen foregikk i forvitringssonen var at bergarten under forvitring skapte svovelsyre som omdannet harde bergarter til løse masser som en kunne grave ut.
Flere kilder til kobber:
Forvitringssone (oksidasjon)
4CuFeS2 + 17O2 + 10H2O = 4 Fe(OH)3 + 4Cu2+ + 8SO4 2- + 8H–
Utfellingssone
Kobberkarbonat, gedigent kobber, kobberoksider
Grunnvannsspeil
Sekundær sulfidutfelling
2 Cu2+ + HS– = Cu2S + H+
Med bronsealderen kom også kunnskapen om å lage legeringer. Det ble eksperimentert med forskjellige metallblandinger, men i dag er bronse (kobber og tinn) og messing (kobber og sink) best kjent. I noen malmforekomster opptrer tinn og kobber sammen, som i Cornwall, og i noen forekomster av vulkanske kismalmer, som i Falun i Sverige, opptrer sink og kobber sammen. Det var naturlig å forsøke å lage legeringer av metallene fra samme forekomst.
I Norge er gedigent kobber kjent blant annet fra hydrotermale kvartsganger i Telemark og i Repparfjord-forekomsten i Finnmark. Kobberet opptrer her ofte sammen med andre kobbermineraler som sulfider, sulfater, oksider og karbonater.
Under påvirkning av luft og regnvann dannes det et tynt, grønt lag av kobberkarbonat (malakitt) på kobbertak. Den sterke grønnfargen gjør at det er lett å se malakitt. Men før en fikk jernredskaper som hammer (feisel) og meisel var det vanskelig å få kobberet ut av fjellet.
I Norge var det lite kobberproduksjon før på 1500-tallet, og da ved hjelp av fyrsetting, hammer og meisel. Da kom også kunnskapen om røsting av kobberkis, det vil si fjerning av svovelet ved brenning med god tilførsel av oksygen, slik at det ble dannet kobberoksid. Kunnskapen om røsting av kobberkis kom trolig til Norge via Sverige (Falun?), men da hadde røsting av myrmalm allerede vært i bruk i flere hundre år.
Ved siden av gull og kobber, var også sølv ettertraktet. Blyglans (PbS) kan inneholde opptil 1 prosent sølv og ved oksidasjon av blyglansen vil blyet oksidere, men ikke sølvet. Det oksiderte blyet fjernes, og en sitter tilbake med rent sølv.
Slagg/avfall fra denne prosessen i Lilleasia (Tyrkia) viser at prosessen med å utvinne sølv fra blyglans var kjent allerede 3000 f.Kr., altså ved begynnelsen av bronsealderen. Innholdet av bly i jordprofiler rundt Middelhavet viser at produksjonen av sølv fra blyglans har vært omfattende.
I neste del ser vi på jernalderen – perioden da teknologien for fremstilling av jern ble etablert som den viktigste metoden for produksjon av våpen og redskaper.
ARNE BJØRLYKKE OG HÅKON RUESLÅTTEN