I östra Värmland, särskilt inom Filipstads kommun, finns ett stort område där gruvdrift, hyttor och hamrar bedrivits i nära 1000 år. Förutsättningen har varit den unika berggrunden – en del av Bergslagen, Sveriges industriella vagga. Denna vulkaniska berggrund innehåller rikliga mineralförekomster som gjort metallutvinning möjlig. Järn, mangan, koppar och silver ur dessa mineral gav verktyg, vapen och välstånd – grunden för Sveriges utveckling.

Det finns drygt 6000 kända mineral på jorden, och cirka 100 nya upptäcks varje år. I Filipstads kommun har 451 mineral identifierats, varav 118 har sin typ-lokal här. Långban har 80 typmineral och är därmed världens mineralrikaste plats. På andra plats kommer Tsumebgruvan i Namibia med 76 typmineral.

Detta är unikt i Norden – ingen annan region uppvisar så hög mineraldiversitet. Så varför har denna plats förärats denna geologiska naturgåva? Det är förstås en inte helt enkel fråga att besvara – men den har fascinerat forskare i snart 200 år och gör så än idag.

Headerfoto: Torbjörn Lorin

Lär dig mer om geologin bakom Mineralriket

Många planeter är täckta av basalter, men om dessa smälts underifrån då en planet kan generera tillräckligt med inre värme som jorden, kan lättare silikat- och alkalirika granitiska bergarter bildas, vilka stiger upp mot ytan som intrusioner. Dessa smältor kan bilda många hundra nya mineral, eftersom de anrikat sällsynta grundämnen som bor, litium, beryllium,
cesium och tantal i komplexa granitpegmatiter. Forskningen har visat att processen för att koncentrera grundämnena i de mest vanliga pegmatitmineralen kräver mer än 1 miljard år. Dessutom verkar många mineraliseringar bildas i olika episoder som sammanfaller med bildandet av superkontinenter, då landmassorna – kontinentalblocken – bildande en enda stor kontinent. Detta gav upphov till en dynamisk miljö för varma och cirkulerande lösningar, där sällsynta grundämnen först gick i lösning och koncentrerades för att sedan fällas ut som nya malm- och mineralförekomster.

Plattektoniken gav upphov till nya typer av vulkanism, där mineralrika fluider kunde transporteras till jordens yta. Metall-rika lösningar gav upphov till massiva malmförekomster med hundratals nya sulfid- och sulfosalt-mineral som resultat. Likaledes gav de plattektoniska processerna upphov till att exotiska högtrycksmineral som staurolit, kyanit, jadeit och diamant kom upp till jordytan. Men fortfarande kan vi bara räkna in ca 1500 olika mineral, bildade med de nu välkända olika kemiska och fysikaliska processerna. Vilka andra processer krävs för att vi ska komma upp i de drygt 6000 olika mineral vi hittills identifierat i vårt solsystem? Svaret är förstås liv!

Mineralogi och biologi ses numera som två i grunden intimt sammanlänkade vetenskaper och att vi har en pågående samevolution av jordens biosfär och geosfär är helt klarlagt. De flesta vetenskapliga modellerna för livets ursprung inkluderar numera mineral i några av
processerna för att t ex syntetisera viktiga biomolekyler och för att skydda och bygga om dem.

De tidigaste biologiskt förmedlade mineralen bildades för nästan fyra miljarder år sedan, då primitiva mikrober började utnyttja basalter och andra vulkaniska bergarter som var kemiskt reducerade. Mineral i dessa bergarter hade ett överskott av elektroner, jämfört med jordytans miljö och kunde på så sätt påskynda oxidations-reduktions-reaktioner, genom att använda energin och samtidigt avsätta andra nya mineral som fosfater, karbonater och oxider. Mikroberna fungerar som små batterier genom vilka elektroner transporteras. Många av världens största järn-, mangan- och fosforfyndigheter bildades på detta sätt. Den stora förändringen kom dock i samband med att cyanobakterier utvecklades och spreds över jorden för omkring 2,5 miljarder år sedan. En biologisk händelse som fick vår planet att bli den färggranna planet den är idag. En evolution där tillräckligt många cyanobakterier bildades och spreds över jorden, och vilka genom fotosyntes kunde bilda syre, gav upphov till en jordyta där successivt tusentals olika mineral kunde bildas. Uppskattningsvis bildades två tredjedelar av alla idag kända mineral tack vare syret i atmosfären.

Under jordens första två miljarder år fanns inga fria syremolekyler i atmosfären. Det vanliga grundämnet järn fanns i tvåvärt tillstånd och allt syre som bildades av cyanobakterier reagerade med detta järn som oxiderades till trevärt järn – som ger den bekanta rostgula färgen. Det innebar att den s k syre-fugaciteten – i princip tillgången på fritt syre var extremt låg och väldigt få nya mineral bildades. Till sist nåddes dock en punkt när det mesta av det lättillgängliga tvåvärda järnet hade oxiderat och det blev ett överskott av fritt syre i atmosfären – den stora oxidationsperioden inleddes. Det tog hundratals miljoner år för jordytans miljö att anpassa sig till en högre och högre syrehalt, utan tvåvärt järn i haven och fritt syre i atmosfären, den miljö som vi nu lever i.