Mineralrikedomen i Långban

Långban som mineralogiskt och geologiskt forskningsobjekt

Långban är ett intressant och levande forskningsområde, i alla fall om man vänder sig till mineraloger och mineralsamlare i världen och frågar om deras åsikt. Intresset beror främst på den ovanlig stora mineralrikedomen. Cirka 70 för världen tidigare helt okända mineral har beskrivits härifrån, och för varje årtionde tillkommer det ytterligare några nya.

En grov uppskattning säger att det finns 100 000 aktiva eller övergivna gruvor i världen (möjligen en underskattning) och då framstår Långban, vilken ensamt står för en dryg 1 % av alla världens typmineral, som en fyndighet i särklass. Naturligen är det beskrivningar av sällsynta mineral som dominerar den vetenskapliga litteraturen om Långban. Det har vid det här laget skrivits hundratals artiklar som helt eller delvis meddelar resultat från undersökningar av material som hämtats från gruvorna, och det kommer fler i en genomsnittlig takt om ca fyra per år. 

En guldgruva för forskning

Den första publikationen (med en mineralanalys) om Långban kom redan år 1800, men det var runt 1880 som gruvornas vetenskapliga berömmelse tog fart, när en mängd nya mineral beskrevs. Det sammanhänger främst med att manganet då börjat brytas i större omfattning. De mer mineralrika delarna är manganoxidmalmerna och tillhörande skarn samt sprickmineraliseringar. Det skulle här leda för långt att mer i detalj förklara orsakerna till Långbans särskilt rika mineralflora (och varför inte många fler av Bergslagens gruvor är lika lyckligt lottade), med bl.a. sällsynta arsenater, arseniter, blysilikater, berylliumsilikater och borater, men de två viktigaste förutsättningarna bör nämnas: 1. Anrikning av en specifik uppsättning grundämnen (bly, arsenik, antimon, bor, beryllium) har ägt rum i direkt anslutning till bildningen av manganmalmernas förstadium för ca 1,9 miljarder år sedan i samband med submarin vulkanisk aktivitet i en syrerik miljö. 2. En därpå följande långdragen regional geologisk utveckling, som inneburit ett brett temperaturintervall över tid samt deformation av berggrunden (sammanpressning och uppsprickning). 

Ett mineral definieras, enkelt uttryckt, av sin kemiska sammansättning (de grundämnen som ingår) och kristallstruktur (hur atomerna av dessa grundämnen är arrangerade i tre dimensioner). Alla yttre egenskaper som kan beskrivas därtill (kristallformer, färg, hårdhet etc.) är funktioner av sammansättningen och strukturen. De metoder som finns idag för att karakterisera ett nytt mineral är ganska effektiva, och instrumenten har hög kapacitet, så begräsningarna ligger närmast i vilket material som finns att tillgå, samt inte minst forskarnas tid och intresse för att arbeta med det. Fram till för femtio år sedan krävdes större kvantiteter av ett nytt mineral för en fullständig kemisk analys, i storleksordningen ett gram; idag kan en provmängd motsvarande en miljondel av detta vara tillräcklig. Genom elektronmikroskopi och utnyttjande av synkrotronstrålkällor är det i dag möjligt att karakterisera ytterst små mineralkorn, ner till en tusendels millimeterstora. Även om den allra mest avancerade tekniken ännu inte kommit till användning inom Långbanforskningen, visar detta på potentialen för nya upptäckter. 

För Långbans del har stora museisamlingar länge varit en viktig källa till fräscht material för forskningen, där icke närmare undersökta prover varit en närmast outsinlig resurs, men även i gruvvarpen har det gjorts intressanta fynd. I det senare fallet är det ofta god samverkan mellan professionella mineraloger och mineralsamlande privatpersoner som burit frukt. 

Forskarna och framtidsperspektivet

Många svenska forskare med särskilt intresse för mineral har ägnat sig åt Långban under någon period av sin karriär, och för en del av dem har det varit en central del av deras vetenskapliga gärning. I den senare kategorin kan nämnas Hjalmar Sjögren, Gregori Aminoff, Gustaf Flink, Bengt Lindqvist och Ulf Hålenius, samtliga verksamma på Naturhistoriska riksmuseet. Men Långbanforskningen idag är inte endast en nationell angelägenhet, utan författarna bakom artiklarna under senare år har hemadresser på institutioner i bl.a. Sverige, USA, Kanada, Ryssland, Italien, Österrike och Storbritannien. Några av de tidiga namnen är betydligt mer kända för prestationer inom andra områden, som t.ex. polarforskaren A.E. Nordenskiöld, malmgeologen N.H. Magnusson eller Nobelpristagaren Linus Pauling. Paul B. Moore och Pete J. Dunn, två välrenommerade amerikanska mineraloger, gjorde stora insatser för Långban från slutet av 1960-talet och ett par decennier år framåt, och är de som leder ligan med flest nya Långbanmineral på sina meritlistor (Flink torde vara nummer tre). 

Forskningen har alltså till större delen handlat om specifika minerals kemi och kristallografi. I mindre omfattning har Långban studerats för att försöka förstå mineralbildningsprocesser (ca en tiondel av det som skrivits de senaste trettio åren). Man kan nog hävda att fyndigheten är en underutnyttjad resurs i det avseendet. Här finns det tillgång till unikt material i samlingarna (25 000 prover bara på Naturhistoriska riksmuseet), som erbjuder en palett med stor variation. Till viss del kan provernas geologiska läge rekonstrueras när information om djup och brytrum i gruvorna finns bevarad. Mer forskning av det slaget kan ge fundamentalt ny kunskap om hydrotermala system (uppvärmt vatten av geologiskt ursprung med innehåll av lösta ämnen i jonform, som transporteras och slutligen kan fällas ut som mineral). Även effekterna av metamorfos (omvandling genom förändringar av tryck och temperatur) på bergarter med ”udda” sammansättning vore intressant att studera mer ingående än vad som skett hittills. Man har idag tillgång till metoder som till exempel erbjuder möjligheter att analysera grundämnen (eller enskilda isotoper av dem) som bara ingår i små mängder i mineralen, och även som komponenter i vätska och gas i form av bubblor inneslutna i mineralkorn. Tolkning av data från spårämnesanalyser och isotopbestämningar kan ge information om bildningsmiljön för enskilda mineral (temperatur, oxidationsförhållanden, pH etc.), deras åldersrelationer och ursprungliga källor för de ingående beståndsdelarna. 

Långbanforskning – till vilken nytta?

På frågan ”Varför?” om Långbanforskningen kan olika svar formuleras, alltifrån vilket perspektiv som väljs. Utforskningen av Långban som mineralfyndighet bedrivs primärt med den mänskliga nyfikenheten som drivkraft. Att kartlägga och beskriva naturen i en linnéansk anda (vilket också innebär att namnge påträffade ”arter”) är än idag en verksamhet som inte särskilt brukar behöva motiveras. Trots att blickarna alltmer riktas mot andra himlakroppar i solsystemet och världar ännu längre bort, är vår hemplanet långt ifrån helt utforskad. Jorden har en geologisk historia omfattande 4,5 miljarder år; lokala förekomster av mer  

exotiska mineral har en särskild innebörd, som kan tolkas för att öka kunskapen om utvecklingen av jordliknande planeter. I den mindre skalan är naturligtvis östra Värmlands och Bergslagens geologiska utveckling angelägna forskningsområden med potentiell ekonomisk betydelse. 

I den mänskliga historien är det för övrigt lätt att finna exempel på ”nytta” med grundläggande, beskrivande mineralogi. Betydelsen av god kännedom om malm- och mineralförekomster och deras bildningssätt kan knappast överskattas då vår civilisation bygger på användning av metaller, för vilka en omfattande kompetens om hur man hittar och utvinner dem började byggas upp redan i neolitisk tid. Idag råder en stadig efterfrågan på olika högteknologiska material för effektivare energiutvinning och -lagring (t.ex. i solceller, batterier) och dataöverföring (smarta telefoner) där ett antal mer eller mindre sällsynta grundämnen ingår. Naturen själv fungerar också som ett svåröverträffat laboratorium, där en mängd kemiska föreningar producerats i jordskorpan genom geologiska processer (flertalet av de ca 5 000 idag kända mineralen plus alla oupptäckta) och kan undersökas och tjäna som inspiration för materialforskare. Notera att endast en minoritet av alla beskrivna mineral hittills kunnat framställas på syntetisk väg. 

Ett intressant och näraliggande exempel på en praktisk tillämpning av en mineralupptäckt är magnetoplumbit, som beskrevs från Långban av Aminoff 1925, och vars kristallstruktur klarlades av Volrath Adelsköld 1938. Det visade sig ha unika magnetiska egenskaper, och under 1950–60-talen utvecklades (främst i Philipskoncernens laboratorier) en mängd nya kommersiellt gångbara material, s.k. hexagonala ferriter (hexaferriter), där magnetoplumbitstrukturen är den fundamentala komponenten. Under lång tid var sådana ferriter basen i de viktigaste medierna för lagring av data (på magnetband, disketter) och de är alltjämt betydelsefulla som permanentmagneter för tillämpningar i mikrovågsområdet. 

Helhetssyn och samarbete för fortsatt framgång

Typiskt för Långbanforskningen är att den inte karakteriseras av en språngvis utveckling med stora genombrott, eller följer en genomtänkt plan. Det genomgående mönstret är närmast att en pusselbit i taget läggs, i ojämnt tempo. Detta är inte helt oproblematiskt då kunskapen och litteraturen om Långban på så sätt blivit förhållandevis fragmenterad och svåröverskådlig. Dock har några mer övergripande arbeten kommit ut under de senaste decennierna, främst som doktorsavhandlingar. En utmaning för Långbanforskningen nu borde vara att i en liknande anda ta ett större helhetsgrepp. Förmodligen skulle också den vetenskapliga produktionen gynnas, avseende både kvantitet och kvalitet, av samverkan bland forskare i lite större grupperingar; historiskt har många ”ensamvargar” varit aktiva. Det förtjänar även att nämnas att deskriptiv mineralogi är ett av de få områden inom modern naturvetenskap där amatörforskaren kan spela en roll; med ett tränat öga och uthållighet kan man komma långt och bidra till vetenskaplig framgång. 

Text: Dan Holtstam (senioranalytiker, Vetenskapsrådet/docent i mineralogi, Stockholms universitet) 

Utdrag ur Värmland Förr och Nu / Värmlands Museums Årsbok 2015.