Norges nasjonalbergart Larvikitt – Vann i ørsmå porer forvandler grå larvikitt til rød tønsbergitt

Du ser bergarten larvikitt i bygninger i inn- og utland, den er kostbar og finnes kun i Norge. Den er mest kjent i en gråblå farge, men kan også ha andre farger. Forskerne har nå funnet ut hvordan den skifter farge ved å studere naturlige transportprosesser på nanoskalanivå.

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

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

Det blinker blålig i den flotte steinfasaden til Universitetsbiblioteket på Universitetet i Oslo på Blindern. 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 bygningssten. Bergarten finnes kun i Vestfold og Telemark, og er etterspurt og eksporteres til utlandet i stor skala. 

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 forskerne 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 dette nærmere:

— 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.

Litt overraskende er det også at transporten av oppløste bestanddeler i vannet transporteres raskere gjennom mange små kanaler enn gjennom en 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 videre.

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

Hvordan er det mulig å forske på dette?

— 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

Grunnlaget ble gjort av den av tidligere ph.d.-studenten ved SFF senteret PGP, nå førsteamanuensis i Utrecht, Oliver Plümper. Han oppdaget bittesmå sylindriske porer i steinprøver innsamlet fra et område ved Husøy i Vestfold hvor 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 5 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.

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 tidene. 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 årlige eksportverdi på over 500 millioner kroner. Som dette studiet viser, kan larvikitt også være viktig for forskning på naturlige transportprosesser på nanoskala der gjennomstrømming av vann kan føre til at den omdannes og skifter farge til tønsbergitt. Tønsbergitt ble også brukt som bygningssten og finnes blant annet i grunnmuren til Det konglige slott i Oslo.

 

Referanse til artikkel i Nature Geoscience

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.

Av Hilde Lynnebakken og Gunn Kristin Tjoflot
Publisert 14. aug. 2017 17:45 - Sist endret 23. aug. 2017 18:40