Förekomster med ceriummineral i stråket Möklinta, Norberg, Riddarhyttan och Nora Mikael Jansson Fakta om grundämnet cerium Kemiskt tecken: Ce Atomnummer: 58 Atommassa: 140,115 u Densitet: 6,657 g/cm 3 Smältpunkt: 799 C Kokpunkt: 3426 C Stabila isotoper: 136 Ce (0,19%), 138 Ce (0,25%), 140 Ce (88,48%), 142 Ce (11,08%) Radioaktiva isotoper (halveringstid) bl.a.: 139 Ce (140 dygn), 141 Ce (32,5 dygn), 143 Ce (33 tim) Cerium är ett metalliskt grundämne som tillhör lantaniderna i periodiska systemet. Dessa utgörs av grundämnena: Cerium (Ce 58 ), Praseodym (Pr 59 ), Neodym (Nd 60 ), Prometium (Pm 61 ), Samarium (Sm 62 ), Europium (Eu 63 ), Gadolinium (Gd 64 ), Terbium (Tb 65 ), Dysprosium (Dy 66 ), Holmium (Ho 67 ), Erbium (Er 68 ), Tulium (Tm 69 ), Ytterbium (YB 70 ) och Lutetium (Lu 71 ). Lantaniderna är i sitt kemiska uppträdande mycket närbesläktade med lantan (La 57 ), trots att den metallen saknar F-elektroner. Lantan och lantaniderna sägs därför tillsammans bilda lantanoiderna. Lantanoiderna samt grundämnena Skandium (Sc 21 ) och Yttrium (Y 39 ) utgör i sin tur de sällsynta jordartsmetallerna (Rare Eart Elements = REE). Cerium är det vanligaste grundämnet av de sällsynta jordartsmetallerna. I jordskorpan utgör den c:a 66g/ton. Metallen är därmed lika vanlig som koppar och c:a 5ggr vanligare än bly. Cerium är metallglänsande, järngrå och mjuk som tenn, samt lätt smidbar. Naturligt förekommande cerium är en blandning av de fyra stabila isotoperna 136 Ce, 138 Ce, 140 Ce och 142 Ce. I naturen finns cerium endast i form av kemiska föreningar med oidationstalen +3 och +4 och skiljer sig därigenom från de övriga lantaniderna som ofta är trevärda. Historiskt om cerium Ceriumoid upptäcktes 1803 i ceriumsilikatet cerit från Nya Bastnäs, Riddarhyttan i Västmanland av Jöns Jacob Berzelius och Wilhelm Hisinger samt oberoende av de, Martin Heinrich Klaproth i Berlin. Berzelius föreslog namnet cerjord eller ceroid för oiden, cerium för den motsvarande metallen och cerit för mineralet, efter den 1801 upptäckta asteroiden Ceres. Man trodde länge att cerjorden var en oid av en ren metall, men Carl Gustaf Mosander fann 1839-43 att den bestod av flera metalloider med mycket lika egenskaper. 1875 framställdes rent cerium av W.F. Hillebrand och T.H. Norton i USA.
Användningsområden för cerium Cerium används tillsammans med kobolt i permanenta magneter med sammansättningen CeCo5, som används t.e. i klockor och högtalare, där små dimensioner eftersträvas. Magnesium och 3%-ig inblandning av cerium ger en lättmetallegering som tål mycket höga temperaturer, t.e. i jetmotorer. Den viktigaste ceriumföreningen är den hårda gulvita cerium (IV) oiden CeO2 som används som polermedel för speglar, linser och annan precisionsoptik. Tillsats av ceriumoid till platina-cerium-katalysatorer för rening av bilavgaser har visat sig ge kraftigt minskade utsläpp av kolmonoid. Bildningsperiod för ceriummineralen Enligt Geijer (1961) är ceriummineraliseringen knuten till den omfattande metasomatiska omvandlingen, mera känd som magnesiummetasomatismen, som ägde rum när leptitformationen blev veckad och undanträngd av den tidigare gruppen av Svekofenniska graniter. Sträckning av malmtrakterna De områden som här ska beskrivas sträcker sig från nordost till sydväst i Bergslagen. Från NO till SV ligger malmtrakterna i tur och ordning; Möklintas-, Norbergs-, Riddarhyttans- och Noras malmtrakt. Möklintas malmtrakt Berggrunden inom denna malmtrakt tillhör urberget, bortsett från en liten grupp av diabasgångar och ett mindre massiv av diabasartade bergarter. Leptitformationen är äldst. Den uppbyggs av olika typer av leptit och kalksten och innehåller ett flertal malmförekomster. Närmast yngre är gnejsgranitgruppen och med dem samhörande grönstenar. Som smälta massor från djupet har dessa bergarter trängt in i leptitformationen. Följande ceriummineral har påträffats inom området: Allanit- (Ce), cerit-(ce), dollaseit-(ce) och törnebohmit-(ce). Ceriummineral har påträffats vid Knutsbogruvorna (Daniels-, Hag- och Patrongruvan) och Sjögruvan. Vid Danielsgruvan har dollaseit-(ce) iakttagits som enstaka bruna korn eller mer sällan som hela klumpar i ett svagt grönaktigt järnmagnesiaamfibolskarn (gedrit?). Detta amfibolskarn uppträder som ett band i malmskikten. Sällsynt uppträder törnebohmit- (Ce) i dollaseiten. Vidare förekommer allanit-(ce) som svarta korn i en vit till gråvit leptit. Haggruvan kan uppvisa allanit-(ce) som mörka sprickfyllnader i ett amfibolskarn (cummingtonit eller gedrit). Vidare uppträder troligtvis dollaseit- (Ce) och cerit-(ce) i en skiffrig magnetit med talk. Vid Patrongruvan har allanit- (Ce) påträffats som korn i ett hornbländeskarn med magnetitmalm. Slutligen har dollaseit-(ce) iakttagits vid Sjögruvan. Norbergs malmtrakt Berggrunden inom detta område kan karakteriseras såsom ett delvist malmförande bälte av leptitformationens bergarter, på ömse sidor flankerat av urgranit-
massiv, vilkas gränser i stort sett går parallellt med leptitformationens allmänna strykningsriktning. Kvantitativt sett, helt underordnade led i berggrunden, är gångar, dels till urberget hörande amfiboliter, dels yngre diabaser. De ceriummineral som påträffats inom området är: Allanit- (Ce), bastnäsit-(ce), cerit-(ce), dissakisit- (Ce), dollaseit-(ce) och törnebohmit-(ce). Inom denna malmtrakt har ceriummineral påträffats vid Bondgruvan, Södra Hackspikgruvan, Johannagruvan, Kallmoragruvan, Långgruvan, Malmkärragruvan, Stripåsens koppargruva, Tallgruvan, Åsgruvan och Östanmossagruvan. Vid Bondgruvan har allanit-(ce) iakttagits som ett millimeterstort aggregat med måttligt stark färg och dubbelbrytning av dollaseit- (Ce) karaktär i albitgranit. Den sedan länge otillgängliga Södra Hackspikgruvan har ibland kunnat uppvisa en mineralsammansättning enligt följande. I magnetit uppträdde ibland vit tremolit och fluorit (ofta färglös), samt något med norbergit, biotit och molybdenglans. I denna paragenes förekom cerit-(ce), törnebohmit-(ce), allanit-(ce) och bastnäsit-(ce). Särskilt anmärkningsvärt var fyndet av ett decimeterstort stycke som huvudsakligen bestod av törnebohmit-(ce). Vid Johannagruvan uppträder dollaseit-(ce) som mörkt chokladbruna körtlar och klumpar i ett filtartat tremolitskarn tillsammans med klumpar eller ränder av norbergit och magnetit, ibland uppträder även cerit- (Ce). Dollaseiten innehåller ofta små korn av molybdenglans. Kallmoragruvan har en gång i tiden uppvisat allanit-(ce) och dollaseit-(ce). Allanit-(Ce) uppträdde som korn (0,1-0,5 mm) i amfibolskarn (kompositionen för amfibolen är mellan aktinolit och tremolit) och i magnetit-aktinolitskarn. Dollaseit-(Ce) förekom som mycket små korn (upp till 0,4 mm) i hålrum i talk tillsammans med aktinolit-nålar, flogopit, samt något kvarts och små korn av magnetit. Allanit-(Ce) har påträffats vid Långgruvan som korn i magnetitmalm tillsammans med aktinolit och underordnat kvarts. Vid Malmkärragruvan förekommer allanit-(ce) som korn i dolomit i övergången mellan skarnjärnmalmen och ofikalcit. Har även påträffats som svarta massiva partier tillsammans med cerit- (Ce). Dollaseit-(Ce) uppträder som chokladbruna klumpar i kalksten tillsammans med något cerit-(ce). Cerit-(Ce) förekommer som brunröda eller rödgråa massiva partier tillsammans med allanit-(ce), ofta associerat med svavelkis och kopparkis. Törnebohmit-(Ce) har sällsynt observerats i en serpentin- och flogopitrik magnetit-malm i kontakt med dolomit. Stripåsens koppargruva kan uppvisa allanit- (Ce) som åderliknande strimmor i malmkvartsit som innehåller granat, antofyllit och fluorit. Ett mineral som troligtvis är bastnäsit-(ce) har sällsynt påträffats tillsammans med allanit-(ce). Allanit-(Ce) har iakttagits som svarta korn i magnetitmalm vid Tallgruvan. Vid Åsgruvan har ljusbrun dollaseit-(ce) påträffats i kalksten och kalkmalm, associerat med tremolit, chondrodit och mikroskopiskt påvisbar cerit-(ce). Slutligen är Östanmossagruvan hemvist för följande ceriummineral. Dollaseit-(Ce) förekommer som chokladbruna korn eller klumpar i ett tremolit-kalkstensskarn med magnetit och rödaktiga korn och fläckar av norbergit, ibland uppträder även cerit-(ce) och bastnäsit-(ce). Dissakisit-(Ce) förekommer som svarta korn i tremolitskarn i nära anslutning till kalcit. Har även påträffats i magnetitmalm tillsammans med cerit-(ce). Troligtvis upp-
träder även allanit-(ce) vid Östanmossagruvan. Förekomster mellan Norberg och Riddarhyttan Vid Godkärra pegmatitbrott förekommer enligt muntliga uppgifter brun monazit- (Ce) i pegmatit, ibland tillsammans med andalusit. Svavelberget (Svavelgruvan) kan uppvisa allanit-(ce). Riddarhyttans malmtrakt I mycket nära anslutning till leptiterna uppträder här och var metamorfa kvartsiter och skiffrar. Områdets karbonatbergarter är uteslutande kalkstenar, vilka är bundna till såväl skiktade plagioklasleptiter, som skiktade kalileptiter. Järnmalmen uppträder ofta i kalkstenslagren eller är skiktade, mestadels kvartsrandiga eller leptitrandiga. Följande ceriummineral förekommer inom området: Allanit- (Ce), bastnäsit-(ce), cerit-(ce), törnebohmit-(ce), fluocerit-(ce), lanthanit-(la) och monazit-(ce). Inom denna malmtrakt har ceriummineral påträffats vid Nya Bastnäsfältet (Cerit-, Sankt Görans-, Lilla Skarpbergsoch Stora Skarpbergsgruvan), Gamla Bastnäsfältet, Högforsfältet, Källfallsgruvan, Lerklockans järnvägsstation, Persgruvan, Storgruvan nr 4 och Östergruvan. Vid Cerit- och Sankt Göransgruvan förekommer cerit-(ce) som rödaktiga till gråröda massiva partier tillsammans med svart massiv allanit-(ce), även en grå cerit- (Ce) uppträder. Kristaller av cerit-(ce) är sällsynt, men har iakttagits som små, tillrundade kristaller invuna i vismutglans. Ceriten vid Nya Bastnäsfältet har en beigefärgad omvandlingsprodukt på ytan. Denna omvandlingsprodukt ses inte på cerit-(ce) från de andra fyndplatserna, beskrivna i denna artikel. Allanit-(Ce) förekommer som svarta massiva klumpar i antofyllitskarn ofta tillsammans med cerit-(ce). Allanit-(Ce) påträffas ibland som platta kristallindivider i ett kloritamfibolskarn. Bastnäsit-(Ce) uppträder som vagula till ljust rödbruna fetaktiga korn, klumpar eller grovt kristalliserade massor i mellanrummen mellan allanitindivider. Törnebohmit-(Ce) påträffas som ljust gröna till olivgröna korn, utspridda i cerit- (Ce), ofta angränsande till allanitådror. Kornen uppträder ibland ansamlade till fläckar. Fluocerit-(Ce) förekommer som vita korn (0,2-1,5 mm), påminnande om oglaserat porslin, i cerit-(ce), ibland tillsammans med törnebohmit-(ce). Lanthanit-(La) förekommer som ett glimmerliknande kristallint överdrag på cermalm. Färgen är vit till grå eller svagt rosa till svagt lila, och mineralet uppvisar pärlemorglans. Lanthanit-(Ce) uppträder även som tavelformade kristaller på sprickväggar eller i drushål tillsammans med bruna kvartsdodekaedrar, pärlgråa kloritfjäll och malakit i ett skarn bestående av cerit, allanit, kopparkis, strålsten, klorit och kvarts. Vid Lilla- och Stora Skarpbergsgruvan har allanit-(ce) påträffats som mikroskopiska korn. Gamla Bastnäsfältet kan uppvisa allanit-(ce), där den har påträffats som svarta korn i aktinolitskarn. Vid Lilla Högforsgruvan har allanit-(ce) påträffats. Vid Stora Högforsgruvan uppträder cerit-(ce) i kvartsrandig hematitmalm, som är antofyllitskarnig. Även allanit-(ce) förekommer. Allanit-(Ce) har iakttagits mikroskopiskt i magnetit-antofyllit-biotitskarn vid Källfallsgruvan. Vid den sedan länge
rivna järnvägsstationen, söder om Lerklockan, förekom vid en skärning allanit- (Ce) och törnebohmit-(ce) i antofyllitförande kvartsit. Vid Persgruvan har allanit-(ce) påträffats som mikroskopiska korn i kvartsit, magnetitmalm och kopparmalm. Monazit-(Ce) har också iakttagits mikroskopiskt i kopparmalm. Vid Storgruvan nr 4 har cerit-(ce), törnebohmit-(ce) och allanit-(ce) påträffats i tremolitskarn tillsammans med något magnetit och kopparkis. Lanthanit-(La)? har påträffats i cerit-(ce). Slutligen så förekom allanit-(ce) vid Östergruvan i en fluoritförande magnetitmalm tillsammans med svavelkis och koboltglans. Noras malmtrakt Genom Nora och Vikers socknar går från sydändan av Fåsjön över Åsbosjön och sjöarna Vikern och Älvlången ett mäktigt stråk av dolomit och kalksten. Närmast intill dolomit-kalkstenskroppen är bergarterna finkorniga eller täta och kan närmast betecknas som hälleflintor. Följande ceriummineral har påträffats inom området: Allanit-(Ce) och cerit-(ce) Inom denna malmtrakt har ceriummineral påträffats vid Rödbergsgruvorna och Östra Gyttorpsgruvan. Vid Rödbergsgruvorna har allanit-(ce) iakttagits som svarta massiva partier i ett tätt amfibolskarn. Cerit-(Ce) vid Rödbergsgruvorna har påträffats som rödgråa massiva partier i ett amfibol-allanit-magnetitskarn. Östra Gyttorpsgruvan är en klassisk fyndplats för allanit-(ce). Mineralet har påträffats som svarta till grönsvarta linser eller smala ränder, ibland även som nästan klotformade partier. Vanligtvis är allaniten inbäddad i en mörkbrun till svart, ofta storbladig, glimmer. Mellan glimmern och allaniten uppträder ofta en rand av kvarts samt något molybdenglans. Sammanfattning Mö- Nor- Riddarklinta berg hyttan Nora Allanit-(Ce) Bastnäsit-(Ce) Cerit-(Ce) Dissakisit-(Ce) Dollaseit-(Ce) Fluocerit-(Ce) Lanthanit-(La) Monazit-(Ce) Törnebohmit-(Ce) Riddarhyttans- och Norbergs malmtrakt är de områden som uppvisar flest ceriummineral. Av ovanstående tabell kan man se att allanit-(ce) och cerit-(ce) uppträder inom alla fyra malmtrakterna. Geijer (1936) visade att ceriummineralen i Norberg kan hänföras paragenetiskt till humitgruppens mineral, fluorit och tremolit. Molybdenglans verkar också ansluta sig till paragenesen. Listan nedan har kompletterats med senare rön och egna iakttagelser. Enligt Grew m.fl. (1991) så ökar fluorhalten i dissakisit och dollaseit beroende på hur fluorhalten i associerade humitmineral ökar. Östanmossagruvan: Humitmineral (norbergit, chondrodit), ceriummineral (dollaseit, cerit, dissakisit, allanit, bastnäsit), tremolit, ofikalcit. Åsgruvan: Humitmineral (chondrodit), ceriummineral (dollaseit, cerit), tremolit, fluorit. S:a Hackspikgruvan: Humitmineral (norbergit), ceriummineral (cerit, allanit, törnebohmit, bastnäsit), tremolit, fluorit, flogopit, molybdenglans.
Johannagruvan: Humitmineral (norbergit), ceriummineral (dollaseit, cerit), tremolit, molybdenglans, kopparkis. Malmkärragruvan: Humitmineral (chondrodit), ceriummineral (dollaseit, cerit, allanit, törnebohmit), tremolit, ofikalcit, flogopit, kopparkis, svavelkis. Sammanställning för ceriummineral Vid BGS klubblokal finns att köpa ett kompendium om ceriummineralen i Möklintas-, Norbergs-, Riddarhyttans- och Noras malmtrakt. Kompendiet innehåller ovanstående fyndplatser med kartor för respektive lokal, samt koordinatangivelser. Dessutom finns en beskrivning till varje fyndplats. Kompendiet kan köpas vid klubblokalen eller genom att ni tar kontakt med någon i styrelsen, så skickas det till er, men då tillkommer portot. Priset för kompendiet är 65 kr. Tack Tack Ingemar Johansson, Kopparberg för ditt stöd och din uppmuntran samt din hjälp med litteratursök. Tack Håkan Ruuth, Borlänge för din hjälp med litteratursök. Utan din GPS hade fyndplatserna ej kunnat angetts med koordinater. Ingvar Gustavsson Avesta har varit min ständige resekamrat, det har varit många skratt tillsammans med Ingvar.. Utan hans hjälp hade många fyndplatser ej lokaliserats. Alla trevliga människor som arbetat i gruvorna hade jag aldrig träffat utan Ingvars hjälp. Referenser 1. Flink G. (1910): Bidrag till Sveriges mineralogi II. AKMG, bd 3, h 6. 2. Flink G. (1917): Bidrag till Sveriges mineralogi IV. AKMG, bd 6, h 5. 3. Geijer P. (1921): The cerium minerals of Bastnäs at Riddarhyttan. SGU, ser C, nr 304. Årsbok 14, 1920, nr 6. 4. Geijer P. m.fl. (1923): Riddarhytte malmfält i Skinnskattebergs socken, Västmanlands län. Kungl. Kommerskollegium, nr 1. 5. Geijer P. (1923): Till diskussionen om malmbildningen vid Riddarhyttan. GFF, bd 45, h 3-4. 6. Geijer P. (1927): Some mineral associations from the Norberg district. SGU, ser C, nr 343. Årsbok 20 (1926), nr 4. 7. Geijer P. (1936): Norbergs berggrund och malmfyndigheter. SGU, ser Ca, nr 24. 8. Geijer P. (1939): The Paragenesis of Ludwigite in Swedish Ores, s 19-33. GFF, bd 61, h 1. 9. Geijer P. (1961): The geological significance of the cerium mineral occurrences of the Bastnäs type in Central Sweden, s 99-105. AMG, bd 3, nr 4. 10. Geijer P. & Magnusson N.H. (1944): De mellansvenska järnmalmernas geologi. SGU, ser Ca, nr 35. 11. Grew S. m.fl. (1991): Dissakisite-(Ce), a new member of the epidote group and the Mg analogue of allanite-(ce), from Antarctica, s 1990-1997. AmMin, vol 76. 12. Gustavsson B. (1992): Sällsynta jordartsmetaller Regional fältkontroll 1991 av arkivuppslag. SGAB, PRAP 91047. 13. Hammergren P. (1989): Fältbesöksprotokoll, Bergslagens Mineraljakt 1989. Mineraljaktsfynd, Kjell Gatedal, 3 poäng. IRAA 89003 14. Holmqvist A. (1975): Low-2V allanite and Mg-bearing allanite from the Kallmorberggruvan, s 162-166. GFF, vol 97, pt 2. 15. Högbom A. & Lundqvist G. (1930): Beskrivning till kartbladet Malingsbo. SGU, ser Aa, nr 168. 16. Högrelius B. (1996): Tideströms anteckningar rörande Riddarhytte malmfält. Sammanställda och redigerade 1996 av Bengt Högrelius, Fagersta. 17. Lindström G. (1910): Om lantaniten, s 206-214. GFF, bd 32, h 1.
18. Lundqvist G. & Hjelmqvist S. (1946): Beskrivning till kartbladet Avesta. SGU, ser Aa, nr 188. 19. Nationalencyklopedin Multimedia 2000, ver 2.0. Bokförlaget Bra Böcker AB, Höganäs. 20. Nordenström G. (1890): Fynd af Allanit (Cerin) vid Gyttorp i Nora Bergslag, s 540-544. GFF, bd 12, h 6. 21. Peacor D.R. & Dunn P.J. (1988): Dollaseite- (Ce) (magnesium orthite redefined): Structure refinement and implications for F + M 2+ substitutions in epidote-group minerals, s 838-842. AmMin, vol 73. 22. Sandegren R. & Asklund B. (1946): Beskrivning till kartbladet Möklinta. SGU, ser Aa, nr 186. 23. Shen J. & Moore P.B. (1982): Törnebohmite, RE2Al(OH)[SiO4]2: crystal structure and genealogy of RE(III)Si(IV) Ca(II)P(V) isomorphisms, s 1021-1028. AmMin, vol 67. 24. Tegengren F.R. m.fl. (1924): Sveriges ädlare malmer och bergverk. SGU, ser Ca, nr 17.