Hva et naturvitenskap? - Norges geologiske undersøkelse 3 mai 2016... · Hva er et atom? Proton ....

Hva et naturvitenskap?

Vi kan godt stille spørsmål ved hva disse personene mente….

….men ikke denne gjengen!

”Brevet” fra NGU

”Brevet” fra NGU

Nå er kunnskapen om global oppvarming omtrent like etablert som kunnskapen om tyngdekraften. Man har sluttet å lete etter målinger for å forsøke å falsifisere den, fordi man ikke tror at slike målinger finnes. ̶ Rasmus Benestad, Met. Inst.

”Brevet” fra NGU

Nå er kunnskapen om global oppvarming omtrent like etablert som kunnskapen om tyngdekraften. Man har sluttet å lete etter målinger for å forsøke å falsifisere den, fordi man ikke tror at slike målinger finnes. ̶ Rasmus Benestad, Met. Inst.

Google ”MOND” eller ”MOdified Newtonian Dynamics” for et alternativt syn på tyngdekraft!

Mineral vs. bergart

Mineral vs. bergart Mineral • Bestemt kjemisk sammensetning, SiO2 (kvarts) • Bestemte fysiske egenskaper • Ordnet atomstruktur

Bølgediffraksjon

Hvor kommer grunnstoffene fra?

Lette atomkjerner, 3 min etter Big Bang Temp. 1 mrd grader

Første atomer 380,000 år etter Big Bang Temp. 4000 grader

Dagens univers 13,7 mrd år etter Big Bang Temp. -268 grader

Hvor kommer grunnstoffene fra?

Universets sammensetning har endret seg mye siden The Big Bang for 13,7 milliarder år siden

75% hydrogen (H) 25% helium (He)

73% hydrogen (H) 25% helium (He) 2% tyngre grunnstoffer

Hvor kommer grunnstoffene fra?

Hvor kommer grunnstoffene fra?

Kan produsere grunnstoffer opp til jern…. …men for de tyngre grunnstoffene skal det mer til!

Pb

Hf

U

La

Th Rb

Ba

Ta

Re

Sn

Cu

Ag

Au

Hvor kommer grunnstoffene fra? 98%

Store stjerner Supernovaer

Aluminium, 8%

Jern, 5%

Kalsium, 4%

Natrium, 3%

Kalium, 3%

Magnesium, 2%

Andre, 1%

Hvor mye gull finner vi på jorda?

2% av det synlige universet består av grunnstoffer tyngre enn He. Den synlige massen utgjør 4% av massen i universet. Det blir 0.08% grunnstoffer >He. Jorda er en av hundrevis av milliarder planeter i én av hundrevis av milliarder galakser.

”Superpit”, Kalgoorlie, Australia

Vi finner alle grunnstoffer overalt, men de er ikke jevnt fordelt

Fordelingen er kontrollert av geologiske prosesser

Hvor finner vi gull i Norge?

Molybden i Sør-Norge

MAGMATISKE, METAMORFE OG SEDIMENTÆRE BERGARTAR

Montserrat Karibiske hav

Plymouth, Tidligere hovedstad

Ny lavadom under oppbygning

Island Krafla

Foto: Fredrik Høgaas

Hundeidvik Møre og Romsdal

Grande-Terre Karibiske hav

Ulike magmatiske, metamorfe og sedimentære bergarter dannes i ulike tektoniske miljø

De inneholder derfor spor om hvordan jorda så ut før

Klassifikasjon av djupbergartar: Bygger på det relative innhaldet av kvarts og feltspat

QAPF-diagram

Klassifikasjon på grunnlag av mineralogi

Granitt Granite Γρανίτης 花崗岩 화강암

Hvorfor har magmatiske bergarter ulik sammensetning? Ulike prosesser (trykk, temp, fluider)

Hvorfor har magmatiske bergarter ulik sammensetning? Ulike kilder

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T)

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T) ……og fluider (H2O eller CO2)

H2O

Eklogitt

Granulitt

Granulitt

Holsnøy

CO2

Granulitt

Granulitt Granulitt

Migmatitt

Migmatitt

Granulitt = tørr, høy-T metamorf bergart Eklogitt = tørr, høy-P metamorf bergart

Ontario

Hva skjer når en bergart metamorfoseres? Mineraler reagerer og danner nye mineraler Granat → plagioklas (synkende P)

Ulike tekoniske miljø gir opphav til ulike trykk-, temperatur- og fluidforhold

Putelava, 150 Ma

Unkonformitet

Basalkonglomerat

Kalkstein, 5 Ma

La Desirade Karibiske hav

Englands eldste pub (AD1189) i Nottingham Bygd inn i sandstein (ca. 250 Ma)

Hva får jorda til å ”gå”

Hva får jorda til å ”gå”

Varmen som driver geologiske prosesser (tektonikk) kommer fra atomer som fikk sin energi fra supernovaeksplosjoner. På overflata spiller sola også en stor rolle.

Tilføre fjerne materiale

Tilføre fjerne materiale

Hvor finner vi gull i Norge?

Sediment :

Klassifiserisering sedimentære bergarter : klastiske - karbonat - (bio)kjemiske - pyroklastiske

Fra sediment til sedimentær bergart

Fin

Grov

Leire, silt Siltstein, leirstein, leirskifer,

Sand Sandstein

Grus, stein Konglomerat

Bergart:

Klastiske sedimentære bergarter :

Består av kvarts, feltspat og leirmineraler.

Konglomerat Sandstein Leirskifer Grotzinger et al. 2007 Grotzinger et al. 2007 Grotzinger et al. 2007

Dannes ved at overflaten av bergarter forvitrer og eroderes til bruddstykker og mineralkorn, som transporteres, avsettes, begraves og forsteines.

Kollisjon

Bergartssyklusen vitner om og bevarer spor etter tektoniske prosesser

Hva er et atom?

Proton Nøytron

Elektron Atomnummer (Z) Nukleontall / Massetall

Hva er et atom?

Proton Nøytron

Elektron Atomnummer (Z) Antall protoner Grunnstoff Nukleontall / Massetall

Hva er et atom?

Proton Nøytron

Elektron Atomnummer (Z) Antall protoner Grunnstoff Nukleontall / Massetall Antall protoner+nøytroner

H 2H

3H

Hva er et atom?

Proton Nøytron

Elektron Atomnummer (Z) Antall protoner Grunnstoff Nukleontall / Massetall Antall protoner+nøytroner

H 2H

3H

Isotoper

I jordskorpa

”Superpit”, Kalgoorlie, Australia

Mineral vs. bergart

Mineral vs. bergart Mineral • Bestemt kjemisk sammensetning, SiO2 (kvarts) • Ordnet atomstruktur • Bestemte fysiske egenskaper

Mineral vs. bergart

Mineral vs. bergart Mineral • Bestemt kjemisk sammensetning, SiO2 (kvarts) • Ordnet struktur • Bestemte fysiske egenskaper

Bergart • Sammensatt av flere mineraler

Granitt

Mineral vs. bergart

Mineral vs. bergart Mineral • Bestemt kjemisk sammensetning, SiO2 (kvarts) • Ordnet struktur • Bestemte fysiske egenskaper

Bergart • Sammensatt av flere mineraler

Granitt

G-R-A-N-I-T-T

kvarts + feltspat

Mineral vs. bergart

Granitt

G-R-A-N-I-T-T

kvarts + feltspat

G-A-B-B-R-O

feltspat + pyroksen

Gabbro

Goldschmidts inndeling I a 01 2

H He1.01 II a III a IV a V a VI a VII a 4.00

3 4 5 6 7 8 9 10

Li Be B C N O F Ne6.94 9.01 10.81 12.01 14 15.99 18.99 20.1811 12 13 14 15 16 17 18

Na Mg Al Si P S Cl Ar22.99 24.31 III b IV b V b VI b VIII I b II b 26.98 28.09 30.97 32.06 35.45 39.95

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr39.10 40.08 44.60 47.90 50.94 51.99 54.94 55.85 58.98 58.71 63.54 65.37 69.72 72.59 74.92 78.96 79.91 83.80

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe85.87 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 99.00 101.97 102.91 106.40 107.87 112.40 114.82 118.69 121.75 127.60 126.90 131.30

55 56 57-71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn132.91 137.34 176.49 180.95 183.85 186.20 190.20 192.20 195.09 196.97 200.59 204.37 207.19 208.98 210 210 222

87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118

Fr Ra Rf Ha Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo223 226 261 260 263 270 269 278 281 281 285 286 289 289 293 294 294

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yo Lu136.91 140.12 140.91 144.24 147.00 150.35 151.96 157.24 158.92 162.50 164.93 167.26 168.93 173.04 174.97

89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr227 232.04 231 236.03 237 242 243 247 247 251 254 253 256 254 257

Silikater Jern Kobber LuftLitofile Siderofile Chalcofile Atmofile Syntetiske

Victor Goldschmidt 1888 - 1947

Hvor finner vi grunnstoffene?

Overalt !

Hvor finner vi grunnstoffene?

Overalt ! …men de er ikke jevnt fordelt!

Hvor finner vi grunnstoffene?

Overalt ! …men de er ikke jevnt fordelt! Fordeling kontrollert av geologi

Hvor finner vi gull i Norge?

Hvor finner vi gull i Norge?

Bruk av mineraler og bergarter

Hva kan man bruke mineraler og bergarter til? • Som byggeråstoffer • Til energiformål • Til metallformål • Og veldig mye mer (industrimineraler)

Kull

Byggeråstoffer

Dette tilsvarer 845 tonn pukk og grus gjennom et helt liv!

8 2

Forbruk pr. innbygger i Norge: 10 tonn årlig

Hvor blir alt dette materialet av?

Metaller

– Edelmetaller (gull, sølv, platina)

– Jern og jernlegeringsmetaller (jern, titan, krom, nikkel)

– Basemetaller (kobber, sink, bly, tinn, nikkel og kobolt)

– Spesialmetaller (sjeldne jordarter, uran, thorium)

Metaller

• Norge produserer både

• jern og molybden.

Jern

Molybden

Metaller

Wolfram

Kobber

…men ikke wolfram og kobber.

Metaller

Bruksområde METALLER Ledninger, kabler Cu, Be Vindmøller Nd (Man trenger 1 t Nd/MW) Katalysatorer Ce, La Jetmotorer Nb, Pr Kretskort Cu, Sn, Au Batterier, vanlig Co, Ni, Mn Prius batteri Ni, Li, 10-15 kg La Prius motor 1 kg Nd ,Te, Dy LCD skjerm In, Y, Eu Hard drive Co, Ni, B, Nd Mobil – ledninger, kretskort

Cu, Mg, Pb, Au, As, Be, Pt, Ag

Mobil –batterier, kondensator

Co, Li, C, Hg, Cd, Nd, Nb, Ta

Spesialmetaller i hverdagen (Sjeldne jordarter/REE uthevet)

Metaller

• Hvor mange ulike metaller finner vi i en mobiltelefon?

• I telefonen: ca 30 • I batteriet: 25 - 30

• Ett tonn mobiltelefoner

inneholder i snitt mer gull enn ett tonn gullmalm.

• Husk å levere gammel elektronikk til resirkulering

Djupbergartar •Langsom avkjøling •Middels- til grovkorna bergart

Gangbergartar •Middels rask avkjøling •Fin- til middelskorna bergart

Dagbergartar •Rask avkjøling •Finkorna bergart

Gang Pluton, batolitt

Klassifikasjon - dagbergartar

Geokjemisk klassifikasjon – vulkanske bergartar

Foto bergartar/figurar: http://bc.outcrop.org/images/rocks/igneous/lutge8e/ http://bc.outcrop.org/images/rocks/igneous/press4e/

H2O

Fe + Mg

Bymarka

Amfibol

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T) ……og fluider (H2O eller CO2)

Forvitring ved overflata • Lav T (0 - 30°C), lavt P (noen

hundre meters dyp)

Diagenese • Ganske lav T (<200°C),

ganske lavt P (<3 km dyp)

Metamorfose • Høy T (200 - 1000°C), høyt

trykk (opptil 150 km dyp)

Bergarter i forandring

Forvitring ved overflata • Lav T (0 - 30°C), lavt P (noen

hundre meters dyp)

Diagenese • Ganske lav T (<200°C),

ganske lavt P (<3 km dyp)

Metamorfose • Høy T (200 - 1000°C), høyt

trykk (opptil 150 km dyp)

Bergarter i forandring

Forvitring ved overflata • Lav T (0 - 30°C), lavt P (noen

hundre meters dyp)

Diagenese • Ganske lav T (<200°C),

ganske lavt P (<3 km dyp)

Metamorfose • Høy T (200 - 1000°C), høyt

trykk (opptil 150 km dyp)

Bergarter i forandring

Forvitring ved overflata • Lav T (0 - 30°C), lavt P (noen

hundre meters dyp)

Diagenese • Ganske lav T (<200°C),

ganske lavt P (<3 km dyp)

Metamorfose • Høy T (200 - 1000°C), høyt

trykk (opptil 150 km dyp)

Bergarter i forandring

Mineraler reagerer og danner nye mineraler • Granat → plagioklas

(synkende P)

Mineraler endrer struktur • Al2SiO5 → Al2SiO5

(Andalusitt) → (Kyanitt)

Tilføre/fjerne materiale • Kan danne malmer ved at

enkelte elementer oppkonsentreres

Hva skjer når en bergart metamorfoseres?

Mineraler reagerer og danner nye mineraler • Granat → plagioklas

(synkende P)

Mineraler endrer struktur • Al2SiO5 → Al2SiO5

(Andalusitt) → (Kyanitt)

Tilføre/fjerne materiale • Kan danne malmer ved at

enkelte elementer oppkonsentreres

Hva skjer når en bergart metamorfoseres?

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T)

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T)

Ulike materialer endrer oppførsel/egenskaper når trykk og

temperatur forandrer seg.

Dette er metamorfose!

…..samt én viktig ingrediens til:

Metamorfose handler om trykk (P) og/eller temperatur (T)