Bedriven forskning

Under mer än 200 år har Ytterby intresserat forskare från hela världen. Denna nyfikenhet har ännu inte avtagit. Nedan finns en sammanställning från 2017 över vad som pågått kring gruvan under modern tid. Kontakta oss gärna om du vill komplettera listan.

 

 

Pågående forskning

År 2012 genomfördes ett magisterarbete med anknytning till Ytterby gruva (Sjöberg, 2012). Vatten- och mineraldata sammanställdes, och förekomsten av svarta utfällningar i vattenförande sprickor i den underjordiska tunneln noterades. Analys av denna tidigare ej observerade utfällning blev två år senare huvudsyftet med ett magisterarbete (Sjöberg, 2014), vilket i sin tur blev upptakten till det forskningsprogram som nu pågår kring Ytterby gruva.

 

Detta program finansieras av medverkande parter, hittills utan riktade anslag från forskningsråd, stiftelser eller andra finansiärer.

Mineralogi/mineralkemi

Syfte: Identifiering och karakterisering av den svarta utfällning (benämnd YBS) som observerats i Ytterby gruva: Kemisk sammansättning, mineralfas, bildningsprocessen.

 

Kemisk och mineralogisk analys av YBS visar, att detta är en variant av mineralet birnessit, som är en manganoxid som normalt även innehåller natrium och kalcium. Ytterby-birnessiten innehåller dock upp till 2 vikt-% REE. Detta kan vara den högsta REE-halt som någonsin observerats i sekundära mineral innehållande REE (utfällningsprodukter, ofta med järn). Pågående detaljkarakterisering skall visa om Ytterby-birnessiten kan klassas som ett nytt mineral (”Ytterit”?).

Mikrobiologi

Syfte: Identifering av mikroorganismerna (bakterier, arkéer, eukaryoter) bakom den biogeokemiska process som leder till utfällning av birnessit i Ytterby

 

Organiska produkter av mikrobiellt ursprung och associerade med Ytterby-birnessiten har analyserats och klassificerats. Flera olika mikroorganismer har isolerats och identifierats. Analys och tolkning av processerna, som leder till en omfördelning av REE från huvudsakligen silkatmineral i pegmatiten till en manganoxidfas genererad av mikroorganismer, pågår.

Geokemi/hydrokemi

Syfte: Kartläggning och karakterisering av den hydrokemiska miljön i Ytterby gruva med vatten från olika geologiska miljöer (grundvatten, ytvatten, gruvvatten, Östersjövatten etc). Identifiering av transportvägarna för REE och mangan som slutligen förenas genom utfällning i vattenförande luftexponerade sprickmynningar

 

Detaljanalyser av vatten från olika miljöer i och kring Ytterby gruva pågår.

Kemisk speciering

Syfte: Utveckling av teknik för identifiering av organiska metallformer genom sekvensiell lakning med organiska lösningsmedel

 

Lakning av YBS med organiska lösningsmedel med varierande polaritet (definerad av löslighetsparametern, [ångbildningsentalpin/molvolymen]0,5) testas med avsikten att ta fram en ny karakteriseringsmetod. Av särskilt intresse är om den mikrobiella process som leder till bildning av Ytterby-birnessiten även genererar metallorganiska föreningar.

 

 

Planerad forskning

De pågående projekten kommer att drivas vidare under 2016-17. Under 2017 planeras även ett nytt projekt med mikrobiologisk inriktning.

Mikroorganismtillväxt

Syfte: Karakterisering av mikroorganismer (svampar) som växer i den kolvätepåverkade miljön i gruvvattnet, Ytterby

 

Prover har tagits på de biologiska flockar som växer i ytskiktet av det vattenfyllda gruvschaktet, där halten av kolväten från det tidigare bränsleförvaret är hög. Dessa svampar skall identifieras, och deras förmåga att bryta ner kolväten detaljstuderas.

 

 

Utbildning

Upptakten till det pågående forskningsprogrammet var en kandidatuppsats, följd av en magisteruppsats. De projekt som därefter påbörjats erbjuder goda möjligheter till biogeokemiska platsstudier lämpliga inom ramen för geologprogrammet vid Stockholms universitet, liksom för examensarbeten.

 

De pågående studierna kommer närmast att vara temat för i en licentiatavhandling (2017) och till valda delar ingå i en kommande doktorsavhandling (Sjöberg; 2019).

5 Parter i pågående forskningsprogram

I programmet medverkar (2016-17)

•Stockholms universitet (SU), inst. f. geologiska vetenskaper, kontakt: Susanne Sjöberg

•Örebro universitet (ÖU), Människa-Teknik-Miljö (MTM), inst. f. naturvetenskap o. teknik, kontakt: Bert Allard

•Naturhistoriska riksmuseet (NRM), avd. f. paleobiologi, kontakt Magnus Ivarsson

Samarbete bedrivs även med grupper vid Linköpings universitet och Friedrich Schiller Universität, Jena (Tyskland)

 

De tre forskningsmiljöer som primärt medverkar i programmet (SU, ÖU, NRM) har god kompetens inom berggrundsgeologi, geokemi/biogeokemi, hydrokemi, mikrobiologi (bakterier, arkéer, mikro-eukaryoter (svamp) i djupbiosfären), och forskargrupperna har tillgång till infrastruktur i form av laboratorier för kemisk- mikrobiologisk- och mineralogisk analys.

 

 

Summering

Ytterby gruva erbjuder en unik geologisk miljö med möjligheter till biogeokemiska studier av mineralbildning såväl som mikrobiella processer, vilket kommer att leda till en ökad förståelse för djupbiosfärens processer och artificiella underjordsmiljöer.

 

En fördjupad kunskap om processer och mekanismer bakom mikroorganismers förmåga att mobilisera och ackumulera metaller kommer att erhållas, och mikroorganismernas roll för nedbrytning av kolväten (petroleum) i en berggrundsmiljö kan analyseras.

En ansökan om anslag för fortsatta studier av spårelementens omfördelningsprocesser i vatten- berggrundsmiljö planeras (till Vetenskapsrådet, april 2017). Sannolikt fokus blir mot de sällsynta jordartsmetallerna (REE), och flera lokaler kan anges som lämpliga för dessa studier (Ytterby, liksom Kvarntorp; möjligen Bastnäs och Norra Kärr?). Samarbetet kan utökas till att omfatta forskare från Linnéuniversitetet (National Geological Laboratory NGL; forskning kring processer i djupa grundvatten i Östersjöns kustområden). Möjligheten att utvinna REE från grundvattensystem (låga halter) genom en kontrollerad mikrobiell utfällningsprocess skall beaktas.

 

Framtiden

Vision 1 (utopisk?): Kontrollerad odling av mikroorganismer med förmågan att ackumulera REE i mycket låga halter (från grundvatten) genom att bilda en manganutfällning med hög REE-halt – en potentiell utvinningsmetod?

Vision 2 (trolig?): Kontrollerad odling av mikroorganismer (svampar) med förmågan att bryta ner oljerester i en berggrundsmiljö

 

 

BILAGA Publicering sedan 2012

Avhandlingar, examensuppsatser

Sjöberg S, 2012. The Ytterby mine – A historical review and an evaluation of its suggested spatial coupling to multiple sclerosis (MS). Bachelor Thesis, Stockholm University (70 p)

 

Sjöberg S, 2014. Characterization of an REE-enriched black substance in fractured bedrock in the Ytterby mine. Master Thesis, Stockholm University (65 p)

 

Under 2017 kommer en licentiatavhandling att presenteras kring Ytterby-systemet (Sjöberg, SU; oktober 2017).

Artiklar i vetenskapliga tidskrifter och proceedings med refereebehandling

Sjöberg S, Allard B, Rattray JE, Sjöberg V, Karlsson S, 2016. REE-enriched Mn-oxide precipitates in water-bearing fractures in the Ytterby mine, Sweden. In Drebenstedt C, Paul M (Eds), Mining Meets Water – Conflicts and Solutions. Proc. IMWA 2016, Leipzig. TU Bergakademie Freiberg, p 346-352

 

Sjöberg S, Allard B, Rattray JE, Callac N, Grawunder A, Ivarsson M, Sjöberg V, Karlsson S, Skelton A, Dupraz C, 2017. Rare earth element enriched birnessite in water-bearing fractures, the Ytterby mine, Sweden. Applied Geochem. 78, 158-171

 

Under 2017 kommer ytterligare två artiklar publiceras:

•Beskrivning av de mikrobiella processerna bakom utfällningen av YBS; identifiering av mikrobsamhällena (våren 2017)

•Detaljanalys av YBS; koppling till den lokala grundvatten-sprickvattenkemin, utbytbarheten av spårmetaller i YBS: Na, Ca, REE (sommaren 2017)

Presentationer på vetenskapliga konferenser

Sjöberg S, Rattray JE, Callac N, Allard B, Skelton A, Dupraz C, Ivarsson M, Karlsson S, Sjöberg V, 2015. Putative biogenic signature found in extremely REE enriched black substance, Ytterby mine, Sweden. Goldschmidt 2015, Prague, August 16-21 (Abstract)

 

Sjöberg S, Allard B, Rattray JE, Callac N, Skelton A, Dupraz C, Ivarsson M, Karlsson S, Sjöberg V, 2015. Characterization of an REE-enriched black substance in fractured bedrock in the Ytterby mine, Sweden. 14th Symp. on Remediation/14. Sanierungskolloquium Jena, Sept. 30-Oct. 10 (Summary, 1 p)

 

Sjöberg S, Allard B, Rattray JE, Callac N, Skelton A, Dupraz C, Ivarsson M, Karlsson S, Sjöberg V, 2016. Microbially mediated formation of a new REE enriched Mn-oxide, Ytterby mine, Sweden. European Geoscience Union General Assembly EGU, Vienna, April 17-22 (Abstract)

 

Sjöberg S, Allard B, Rattray JE, Sjöberg V, Karlsson S, 2016. REE-enriched Mn-oxide precipitates in water-bearing fractures in the Ytterby mine, Sweden. Internat. Mine Water Assoc. IMWA 2016, Leipzig, July 11-15 (Abstract and Proc.)

 

Allard B, Sjöberg S, 2016. On the formation of an REE enriched manganese oxide precipitate (birnessite) in the fractured crystalline bedrock at Ytterby, Resarö Island (Baltic Sea) – a biogeochemical process. National Geol. Lab. NGL Conf. 2016, Kalmar, Nov. 10- 11 (Abstract)

Tekniska rapporter

Rapporter från Remedy BSAB

 

Allard B, 2014. Vatten från Ytterbygruvan, Resarö. Analys av vattenprover. RBS 14-05 P (4 s)

 

Allard B, 2015. Sequential extraction (leaching) methods. RBS 15-01 R (10 p)