Så bildades svenska mineraliseringar rika på sällsynta jordartsmetaller

2019-10-28

REE-karbonaten bastnäsit, idag ett av världens viktigaste malmmineral för utvinning av sällsynta jordartsmetaller, upptäcktes och beskrevs ursprungligen 1838 av Wilhelm Hisinger i prov från Bastnäsgruvorna i Bergslagen. Foto: C. Rewitzer, Wikimedia
REE-karbonaten bastnäsit, idag ett av världens viktigaste malmmineral för utvinning av sällsynta jordartsmetaller, upptäcktes och beskrevs ursprungligen 1838 av Wilhelm Hisinger i prov från Bastnäsgruvorna i Bergslagen. Foto: C. Rewitzer, Wikimedia

Mycket av dagens moderna teknik kräver sällsynta jordartsmetaller och en nyckel till att hitta mer är att förstå hur de kan koncentreras i jordskorpan. Genom Bergslagen går ett stråk med anrikningar av sällsynta jordartsmetaller av så kallad ”Bastnästyp” och i en ny studie visar forskare från Uppsala universitet och Sveriges geologiska undersökning (SGU) hur denna typ av malmer en gång bildades.

Det kraftigt ökande behovet av sällsynta jordartsmetaller (”REE”, efter engelskans Rare Earth Elements) i modern teknik, inte minst för olika tillämpningar inom grön och klimatvänlig energiproduktion och elektromobilitet, har lett till globala ansträngningar för att hitta mer av dem. Idag står Kina för mer än 90 procent av världsproduktionen och risken för tillgångsbrist driver sökandet efter REE i övriga världen. De räknas därför till de allra mest kritiska metallerna för EU. En viktig nyckel till att finna nya mineraliseringar av dem är att förstå hur de en gång bildades.

Bastnästypens gruvor har haft en nyckelroll i upptäcktshistorien av sällsynta jordartsmetaller. Det var till exempel här man först träffade på cerium och lantan och flera REE-rika mineral, som bastnäsit. Gruvorna uppträder längs ett över 100 km långt stråk i Bergslagen, den så kallade REE-linjen. Dessa förekomster utgjorde också de första malmerna i världen som bröts i fast berg specifikt för att utvinna just dessa kritiska metaller. Bastnästypförekomsterna är paleoproteroziska, alltså ungefär 1,90-1,89 miljarder år gamla järn-REE-skarnmineraliseringar.

För att bättre kunna förstå och karakterisera de processer och fluider som sannolikt genererat mineraliseringarna av Bastnästyp genomfördes en studie av fördelningen av stabila isotoper i deras mineral. Forskare från Uppsala universitet, Sveriges geologiska undersökning (SGU) och University of Cape Town, Sydafrika, tog fram syre- och kolisotopdata från tio sådana förekomster i Bergslagen, ett dataset som gjorde det möjligt att beräkna sammansättning och ursprung hos de fluider - som visade sig vara magmatiska vattenlösningar - som ursprungligen bildade de REE-rika malmerna. Resultaten har publicerats i Nature Research-tidskriften Scientific Reports.

Genom att jämföra sina nya data med tidigare genomförda geologiska observationer kunde forskarna visa att malmerna bildats under havsbotten i anslutning till aktiva vulkaner, där metallhaltiga och heta vattenlösningar av magmatiskt ursprung reagerade med lokala kalkstenshorisonter i en tjock packe av vulkaniska avlagringar. Reaktionerna mellan lösningarna och kalkstenen ledde till utfällning av både metaller i form av järnoxid (magnetit) och REE-mineral, liksom de olika silikater som utgör det så kallade skarnet (ansamlingar av kalciumsilikatmineral).

Resultaten ger grundläggande och ny förståelse för hur malmer rika på sällsynta jordartsmetaller kan bildas.

För mer information, kontakta:
Erik Jonsson, Sveriges geologiska undersökning (SGU) e-post: erik.jonsson@sgu.se tel: 070-222 88 51
Fredrik Sahlström, Uppsala universitet, e-post: fredrik.sahlstrom@geo.uu.se tel: 079-3401535
Karin Högdahl, Uppsala universitet, e-post: karin.hogdahl@geo.uu.se tel: 070-6525951

Sahlström, F., Jonsson, E., Högdahl, K., Troll, V. R., Harris, C., Jolis, E. M. & Weis, F. (2019) Interaction between high-temperature magmatic fluids and limestone explains ‘Bastnäs-type’ REE deposits in central Sweden. Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-019-49321-8

Studien har stötts av Vetenskapsrådet, Sveriges geologiska undersökning (SGU) och Uppsala universitet.

Nyheter från institutionen för geovetenskaper