Mineralogien af ler fra Sønderstrømfjord

Transkript

1 11426 Arktisk Teknologi juni til december 2007 Mineralogien af ler fra Sønderstrømfjord Udarbejdet af: Thomas Blok s s s DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET E 2007

2 Indholdsfortegnelse Forord... 2 Indledning... 3 Baggrund... 3 Søndre Strømfjord... 5 Teori... 5 Erosion... 6 Flokkulering... 8 Kolloid... 9 Jordkolloid... 9 Humus... 9 Saltholdighed... 9 Sedimentering Vanderosion Mineraler og bjergarter Smeltevandsoprindelse og opland Prøvetagning Fremgangsmåde Problemer Forsøgsbehandling Vandindhold og glødetab Kornstørrelsesbestemmelse Beregningsteori for kornstørrelsesbestemmelse Korrektioner Beregning af masseprocent Beregning af kornstørrelse Bulkmineralogi Lermineralogi Suspension Fraktionering Røntgenoptagelser Programmering ved røntgen Resultater Resultater Mortens data Vandindhold og glødetab Beskrivelse af kornstørrelser Mineralogi fra bulk- og lermineralogianalyse A D F A F C C C Konklusion Referenceliste Bilagsliste...46 Side 1 af 45

3 Forord Denne rapport er skrevet i forbindelse med faget Arktisk Teknologi. Rapporten er udført med hjælp fra Sanaartornermik Ilinniarfik, bygge- og anlægsskolen i Sisimiut i Grønland. Tak til de ansatte på Sanaartornermik Ilinniarfik for god og venlig behandling samt for et interessant og oplysende opholdet i Grønland. Tak til Morten Holtegård Nielsen fra AU og andre for deres tid og vejledning under vores Grønlandsophold. Tak til vores vejleder professor Arne Villumsen (AV) for råd og vejledning. Og tak til de folk som har været behjælpelige med diverse laboratoriearbejde, her en særlig tak til laborant Caroline Burger (CAB), laboratorieoverassistent Vita Ruth Larsen (VL) og laboratoriefuldmægtig Sinh Hy Nguyen (SHN), alle fra DTU. Billedet på forsiden forestiller Søndre Strømfjord der, hvor fersk- og saltvand mødes og flokkuleringen finder sted. Billedet er taget i forbindelse med ophentning af lerprøverne. Side 2 af 45

4 Indledning På baggrund af et eksamensprojekt om Fremstilling af letklinker ud fra grønlandsk ler fra 2004/2005 fra DTU ønskes sammensætningen af leret på bunden af Søndre Strømfjord undersøgt. Søndre Strømfjord er ca. 180 km lang og går fra byen Kangerlussuaq til Baffinbugten. De lerprøver, som behandles i denne rapport, er hentet fra bunden af fjorden på forskellige lokationer i de øverste 80 km af fjorden. 1 I det omtalte eksamensprojekt blev det fundet, at produktion af letklinker fra grønlandsk ler kun er mulig, såfremt der tilsættes forskellige stoffer. Man ender dog med at konkludere, at et bedre produkt kan opnås ved at opsamle ler fra andre grønlandske lokationer, hvor lermineralsammensætningen er anderledes end den anvendte. 2 På denne baggrund undersøges for de tagne lerprøver vandindhold, glødetab, kornstørrelsesdistribution og mineralogi. Desuden beskrives teorien og udførslen af diverse undersøgelser. Baggrund Brugen af letklinker og mursten i Grønland gøres meget dyr af den lange og kostbare transport fra fabrikkerne i f.eks. Danmark. Det er derfor ønskeligt at producere disse produkter i Grønland af materialer fra omgivelserne. Fra tidligere forsøg foretaget af DTU er det antydet, at det er muligt at producere letklinker ved brug af grønlandsk ler. Det anvendte ler blev hentet fra kysten i Kangerlussuaq, som ligger helt oppe i bunden af Søndre Strømfjord. Se Figur 1. Side 3 af 45

5 Figur 1 Udmundingen ved Kangerlussuaq 3 Kornstørrelsen og den kemiske sammensætning af leret fra Kangerlussuaq lignede til forveksling plastisk ler, hvorimod mineralogien ikke gjorde. Leret viste sig at indeholde en del kvarts (14,7 %), hvilket havde en negativ effekt på letklinkernes styrke og tæthed. Leret viste sig ligeledes at indeholde en del bordsalt (1,3 %). Dette skyldes, at fordampningen i området er større end nedbøren, og at saltet således ikke udvaskes. NaCl vil give en negativ effekt ved større produktioner af letklinker, idet, det formodes, at der vil dannes saltsyre. Det forventes at være muligt, uden store problemer, at finde en anden lokalitet til udvinding af ler, hvor saltindholdet ikke skaber problemer. Selve produktionen af letklinker gav problemer, idet sammensætningen af det grønlandske ler gjorde det umuligt at smelte materialet. Ved tilsætning af natrium (9,5 % Na 2 CO 3 ) lykkedes det at smelte ca. 40 % af materialet. Selvom jernindholdet var tilstrækkeligt, var det ikke muligt at få dette til at oxidere og give den karakteristiske smelteskorpe. 2 Side 4 af 45

6 Søndre Strømfjord Søndre Strømfjord er ca. 180 km lang og strømmer fra byen Kangerlussuaq til Baffinbugten. Figur 2 viser en skitse over fjordens dybde ved de sidste 80 km op imod Kangerlussuaq. Figur 2 Dybde skitse over de øverste 80 km af Søndre Strømfjord Fjorden er knap 4 km på det bredeste sted. Tilledningen af smeltevand til fjorden sker primært fra bunden af fjorden ved Kangerlussuaq men også fra bunden af den gren af fjorden, som ligger ca. 20 km syd for Kangerlussuaq. 4 Teori Ler er en finkornet jordtype, som vægtmæssigt består af mere end 15 procent partikler med en diameter på mindre end 0,002 mm. Ved teksturanalyser af jordtyper er lerfraktionen den mest finkornede. Når ler kvælder, sker der en omfordeling af elektroner på lerpartiklernes overflade, sådan at hver partikel får en negativ ladningssum. Dette gør, at ler kan fastholde kationer på overfladen. Man taler i den forbindelse om lerets kationadsorptionskapacitet. Når leret fastholder kationer, vil partiklernes samlede ladning nærme sig nul, og partiklerne frastøder derfor ikke længere hinanden. Derfor sker der i stedet en samling af partiklerne i større fnug, hvormed der opstår flokkulering. Ved flokkulering opstår en jordstruktur, som kaldes krummestruktur. Ler er det sidste produkt, der kommer ud af nedbrydningen af bjergarterne (se erosion). Det næste, der sker, er, at leret nedbrydes til sine kemiske bestanddele (se grundstoffer). Da ler indeholder ret betydelige mængder af kalium, magnesium og jern vil en lerjord altid være meget frugtbar. 5 Side 5 af 45

7 I det følgende er defineret inddelingerne for de forskellige kornstørrelser: Sten >20 mm Grus 2-20 mm Grovsand 0,2-2 mm Finsand 0,02-0,2 mm Silt 0,002-0,02 mm Ler 0,0002-0,002 mm 6 Erosion Erosion er en proces, hvor partikler i naturens jord og sten rives løs og transporteres ved hjælp af vand, is eller vind. Selv de hårdeste stenarter vil med tiden vise tegn på erosion. Dette ses ved blødt udformede fordybninger. Ved bløde jordarter kan erosion endda danne skarpe og dybe kløfter. I Søndre Strømfjords opland stammer erosionen fra bevægelser af gletsjere og strømmende vand fra gletsjere og kilder. Gletsjere eroderer overvejende ved to forskellige processer: afslidning/skuring og rykning. I en afslidende proces skraber løse sten i grundisen langs lejet og polerer og udhuler dermed de underliggende sten svarende til sandpapir på træ. Denne pulveriserende sten kaldes stenmel og er dannet af stenkorn med en størrelse fra 0,002 til 0,00625 mm. Når gletsjeren glider over grundfjeldets brudne overflade, penetrerer vandet under gletsjeren i grundfjeldets sprækker. Da den efterfølgende frysning får vandet til at udvide sig, fungerer dette som en løftemekanisme, der løsner sten ved at løfte dem, og på den måde separerer dem fra grundfjeldet. Dette kaldes en rykningsproces, og den resulterer i et sediment, som indeholder partikler i alle størrelser. Figur 3 Glacial erosion Side 6 af 45

8 En anden af gletsjerens synlige erosionskarakterer er glaciale fuger. Disse dannes, når bundisen indeholder store stykker sten, som laver grøfter i grundfjeldet. Den glaciale erosions hastighed varierer og afhænger af seks faktorer: Den hastighed, med hvilken gletsjeren bevæger sig Isens tykkelse Form, mængde og hårdhed af de sten fragmenter, som isen indeholder i bunden af gletsjeren Relativ lethed, med hvilken overfladen under gletsjeren eroderer Termiske betingelser ved den glaciale base Gennemtrængeligheden og vandtrykket ved den glaciale base Materiel, der bliver indbefattet i en gletsjer, bliver typisk båret meget langt, før det bliver deponeret. Glacial aflejring består af to forskellige typer: Glacial till: materiel, som direkte aflejres fra isen. Till inkluderer en blanding af uadskilleligt materiel rangerende fra ler størrelse til kampesten. Flod- og udvask: sedimenter aflejret af vand. Disse aflejringer er blevet lagdelt igennem forskellige processer. De store stykker sten som er belagt med till eller som aflejres på overfladen, kaldes vandreblokke. De rangerer i størrelse fra småsten til kampesten, og da de kan flyttes over store afstande, kan de være af en helt anden type end det materiel, som ellers findes på lokation. Nedenunder gletsjer isen befinder sig et netværk af vand, som udover at bidrage med erosion også transporterer materiale fra fjeldene til Søndre Strømfjord. På sin vej mod fjorden medriver vandet mere materiel, og resultatet er, at særdeles mudret vand løber ud i fjorden. 7,8,9 Side 7 af 45

9 Flokkulering Flokkulering er en proces, hvor partikler i en opløsning udfælder i form af fnug eller flager. Dette udtryk benyttes også i kolloid kemi, hvor det refererer til den proces, med hvilken fine partikler påvirkes til at klumpe sammen i fnug. Fnugget kan enten flyde oven på væsken, bundfælde eller filtreres fra. I geologi er flokkulering en tilstand hvor ler, polymerer og andre små ladede partikler sætter sig sammen og danner en skrøbelig struktur, et fnug. Flokkulering og sedimentering har en meget bred anvendelse inden for rensning af drikkevand, spildevand og industriel spildevand. 10 Flokkulanter, eller flokkulerings agenter, er kemikalier, der bevirker, at flokkulering finder sted ved at få kolloider og andre suspenderede partikler i væsker til at aggregere, danne fnug. Flokkulanter benyttes i vandbehandlings processer for at forbedre sedimenteringen eller effektiviteten ved frafiltrering af små partikler. Flokkulanter benyttes for eksempel i swimmingpools og ved filtrering af drikkevand som hjælp til at fjerne de mikroskopiske partikler, som ellers ville bevirke, at drikkevandet var grumset, og som ville være meget problematiske eller umulige at fjerne ved filtrering alene. Mange flokkulanter er multivalente kationer som aluminium, jern, calcium eller magnesium. Disse positivt ladede partikler og molekyler påvirker negativt ladede partikler og molekyler for at reducere barrieren for sammenhobning (aggregation). Men flokkulanter kan også være naturligt forekommende, som den monovalente kation af natrium der findes i store mængder havvand på grund af dissociering af natriumchlorid. Dette er forklaringen på, at sedimentet i vandet i Søndre Strømfjord flokkulerer meget kraftigt ved mødet med havvand. Grænsen for mødet imellem fersk og saltvand er dynamisk, idet den påvirkes væsentligt af tidevandet. 11 Side 8 af 45

10 Kolloid Kolloider er stoffer, der kan findes i tre tilstandsformer: i fast form, i gele og i opløsning. Stofferne er faste og sprøde, når de tørrer ind, men bliver til gel, når de optager en vis mængde vand, og de danner kolloide opløsninger, når der er tilstrækkeligt vand. 12 Jordkolloid I jordbunden findes der nogle stoffer, der er kolloide: Ler og humus. Disse jordkolloider har de samme egenskaber som "husblas": de kan optage vand (kvælder), de kan blive til gelé og de kan tørre ind til fast stof. Begge jordkolloider bliver elektrisk negativt ladede, når de kvælder, idet de optager anioner. 13 Humus Humus er dannet ved organisk nedbrydning af f.eks. blade og træ ved hjælp af bakterier og svampe. Humus' halveringstid er ca. 20 år og er slutproduktet af dødt, organisk materiale. 14 Saltholdighed Havvands saltholdighed i verdens have er i gennemsnit ca. 3,5 %, størstedelen men ikke hele mængden er dissocieret. Den gennemsnitlige densitet for havvand ved overfladen er 1,025 g/ml, hvilket er noget tungere end fersk vand, som ved 4 C når de maksimale 1,000 g/ml. Langt det meste havvand har en saltholdighed på mellem 3,1 % og 3,8 %, men i områder, hvor der tilføres fersk vand fra floder eller nær smeltende gletsjere, kan saltholdigheden være betydelig mindre saltholdigt.(se afsnittet om mortens data side 35). 15 Side 9 af 45

11 Sedimentering Sedimentering er beskrivelsen af molekylers bevægelse i opløsninger eller partiklers i en opslemning, når bevægelsen skyldes en ekstern kraft som tyngdekraften, centrifugalkraft eller elektrisk kraft. Sedimentering kan forekomme for objekter af forskellige størrelser, fra opslemning af støv og pollen partikler til opløsninger med molekyler som proteiner og peptider. 16 I Søndre Strømfjord sker sedimenteringen udelukkende på grund af tyngdekraften, men da en del af partiklerne er uhyre små, er det ikke tydeligt, at der overhovedet sker nogen form for sedimentering. Først når det ferske vand møder det saltholdige havvand og flokkulering finder sted, vil en voldsom sedimentering finde sted. Dette betyder, at de få store partikler såsom sten, grus, sand og store dele af siltindholdet vil bundfælde, så snart floden når fjorden og strømningshastigheden falder. Det formodes derfor, at netop disse partikelstørrelser dominerer sedimentet i bunden af fjorden. Når partiklen falder gennem vand, accelereres den af tyngdekraften, hvormed modstanden vokser, indtil den er lige stor som tyngdeaccelerationen. Herefter er faldhastigheden konstant. Denne hastighed kan beregnes ud fra Stokes lov V 2 g 2 s 9 v r hvor faktorer som væskens densitet, sedimentets densitet, sedimentets radius r v og væskens viskositet er de variable parametre. Tyngdeaccelerationen g er konstant. s Vanderosion Strømhastigheden, mængden af opslæmmet materiale og bunden er erosionens start for en given kornstørrelse afhængig af. Sammenhængen mellem middelstrømhastigheden i 1 m dyb kanal med ensartet kornstørrelse beskrives ved hjælp af Hjülströms diagram. Hjülströms diagram afspejler 5 vigtige forhold i forbindelse med vandtransport af sedimenter: Side 10 af 45

12 1. Der skal en højere vandhastighed til at sætte erosionen af en given kornstørrelse i gang end til at holde erosionen i gang. 2. Kornstørrelser, som kan transporteres og som er større end groft sand, vil vægten vokse med 4-6 potens af vandhastigheden. 3. Mellemsand eroderes ved den laveste strømhastighed. 4. Ved højere strømhastighed eroderes ler og silt først, da de enkelte partikler er så små, at bunden virker hydrodynamisk glat, dels at lerholdige sedimenter er bundet sammen af hohæsive kræfter. 5. Vandet skal være meget roligt, når først leret er eroderet, før det aflejres igen. 17 Figur 4 Hjulstrøms Diagram 18 Mineraler og bjergarter Et mineral defineres som et grundstof eller en kemiske sammensætning af grundstoffer. Ofte findes mineraler kun som kemisk sammensætning, da grundstoffer sjældent findes i ren form. Mineralet dannes i naturen og er et uorganisk stof. Det karakteristiske ved mineraler er, at de danner et rummeligt mønster kaldet en gitterstruktur eller krystalgitter. Mineralets krystallinske opbygning afhænger af sammensætningen i form af grundstoffer og grunderstoffernes placering. På nedenstående figurer ses et eksempel på 3 forskellige typer feldspat. Figur 5 og Figur Side 11 af 45

13 6 indeholder de samme grundstoffer men har forskellig struktur, da de har forskellige forhold imellem atomerne. Dette vil også give et andet mineral samt fysiske og kemiske egenskaber. Sidste figur tilhører også gruppen feldspat, men er et tredje mineral pga. strukturen og grundstofferne. Figur 5 Feltspat nr. 26 ( (Ca.2 Sr.8) Si2 Al2 o8 ) Figur 6 Feltspat nr. 28 ( (Ca.2 Sr.8) Si2 Al2 O8) Figur 7 Feltspat nr. 18 ( Pb.5(Si1.42 Al.58) O4 ) Side 12 af 45

14 Grøn = Pb (Bly), Pink = Al (Aluminium), blågrå = O (Ilt), lilla = Ca = (Calcium) og brune = Si (Silicium) 19 Mineralets gitterstruktur er afgørende for mineralets kemiske og fysiske egenskaber såsom hårdhed, optiske forhold, opløselighed osv. Der kendes i dag til 3910 forskellige mineraler, hvoraf 150 er ofte forekommende, 50 er jævnligt forekommende, og resten er sjældent eller meget sjældent forekommende. De 150 oftest forekommende mineraler, også kaldet de bjergartsdannende mineraler, udgør alene over 95 % af jordskorpens materiale. 20 Disse kan ses i nedenstående Tabel 1. Mineraler Vigtigste grundstoffer Vægtprocent [%] Feldspater O, Si, Al, Ca, Na, K 58 Pyroxen, Oliven, Amfibol O, Si, Al, Mg, Fe, Mn, Ti 16 Kvarts O, Si 13 Jernmalme O, Fe, Ti, Cr 4 Glimmer O, Si, Al, Mg, Fe, K, H 3 Kalkspat O, C, Ca, Mg, Fe 1,5 Lermineraler O, Si, Al, K, H 0,3 Tabel 1 De vigtigste grundstoffer i de almindelige mineraler 21 Bjergarterne, som er at finde i området omkring Søndre Strømfjord og smeltevandstilstrømningen fra indlandsisen vil blive beskrevet i det følgende. Granit er en almindelig gruppe af magmatiske bjergarter, der dannes på store dybder og under stort tryk under kontinentet. Granit er en blanding af forskellige mineraler og har ofte et rødligt skær. På Bornholm ses for eksempel en blå granit, og visse steder er granitten sort. Ordet granit er fra latin granum, hvilket betyder korn, som henfører til den grovkornede struktur i bjergarten. Granit er blevet indført i jordskorpen igennem størstedelen af jordens historie. Og dermed består kontinentpladerne primært af granit og afledede bjergarter. 22 Et eksempel på en sammensætning af granit. Side 13 af 45

15 Figur 8 Eksempel på sammensætning af granit 23 Gnejs er en metamorf bjergart, hvilket betyder, at gnejs oprindeligt var primære bjergarter og som på et tidspunkt er blevet udsat for høje temperaturer og tryk og derved omdannet til gnejs. Gnejs er sædvanligvis dannet af feldspat, kvarts og en lille smule glimmer. Gnejsens ingredienser kan både være af magmaoprindelse (ortognejs) eller sedimentæroprindelse (paragnejs). 24 Feldspat er en vigtig gruppe af klippeingredienser, som udgør 60 % af jordskorpen. Feldspats kemiske formel er (Na,K,Ca,Ba)(Al,Si) 4 O 8, hvor grundstofferne i parenteserne er mulige atomer. 25 Tektosilikat af bruttoformel SiO 2 (siliciumdioxid), som også kaldes kvarts. Et af de almindeligste mineraler i jordskorpen og betydningsfuldt for lavas viskositet. 26 Smeltevandsoprindelse og opland Den største vandtilførsel i Søndre Strømfjord sker i bunden af fjorden. Vandet kommer fra Indlandsisen, der smelter så hurtigt, at der opstår en stærk strøm. Strømmen fragter sedimenter fra de omkringliggende bjerge med sig ud i fjorden. Bjergene omkring denne tilførsel er en blanding af granit og gnejs, og det formodes derfor, at leret på bunden af fjorden vil indeholde disse 2 bjergarter. Det forventes, at de grove sedimenter aflejrer tidligst i fjorden, og at de finere sedimenter bæres længere ud. I starten af fjorden skifter oplandet karakter til forholdsvis at være gnejs. Det forventes, at vi kan se dette karakterskifte i leret. Side 14 af 45

16 Et stykke ude i fjorden bliver der tilført smeltevand fra et bugtet sideløb. Starten af denne smeltevandsflod snor sig gennem et bjergområde af granit og derefter et bjergområde af gnejs. I granitområdet snor smeltevandsfloden sig mere end i gnejsområdet, så det må formodes, at erosionen er kraftigst i granitområdet, hvilket forventes at afspejle sig i leret. Nedenstående kort viser, hvordan smeltevandstilstrømningen til fjorden er for de væsentlige smeltevandsfloder. Figur 9 Kort over smeltevandstilstrømninger 3 Side 15 af 45

17 Prøvetagning Figur 10 Kort over Grønland, hvor Søndre Strømfjord er vist I den rode firkant 3 På overstående kort af Grønland er der indtegnet en rød firkant, som er forstørret op på næste side. Det forstørrede kort viser, hvor i Søndre Strømfjord prøverne ønskes taget, samt hvor prøverne er blevet taget. De ønskede prøve er markeret med gule knappenåle på Figur 11. Røde knappenåle er stationer, hvor der er blevet indsamlet målinger af temperatur, saltvandskoncentration, dybde og sedimentkoncentration. Og de grønne knappenåle er udtagende prøver, hvor prøvestederne kan indeholde flere udtagende prøver. Side 16 af 45

18 Figur 11 Søndre strømfjord med prøvetagningerne 3 Fremgangsmåde Der benyttes en haps til udtagning af prøvematerialet. Prøven opsamles i en cylinder, som er 10 cm i diameteren med en højde på 30 cm. Denne cylinder, hvorpå der er monteret et låg på toppen, fastgøres på hapsen, således at vandet kan løbe igennem ved sænkning af hapsen mod bunden. Dette låg kan maksimalt løfte sig med 1 cm fra cylinderen. Når prøven er indsamlet lukkes låget tæt på cylinderen, hvor der efterfølgende klappes en skovl under cylinderen, så prøven ikke skyldes ud ved hejsning af hapsen. Skovlen udløses ved et tryk på cylinderen, når den sænkes ned i prøvematerialet. Denne udløsning justeres ved at montere/afmontere vægtskiverne på hapsen, som bevirker til modstanden på låsemekanismen. Hapsen hejses op og fires ned vha. en hydraulisk kran. Hapsen har i dette tilfælde været firet ned til ca. 250 meters dybde. Se hapsen på vej ned på Figur 12. Side 17 af 45

19 Figur 12 Haps sænkes ned mod bunden 27 Når prøven er taget, og hapsen er hejst op, tages prøven ud af hapsen. Dette gøres ved at fjerne skovlen under cylinder, hvorefter der straks placeres en plade under, således prøven ikke falder ud. Se Figur 13. Cylinderen fjernes fra hapsen, og låget afmonteres, og cylinderen skubbes efterfølgende over på et stativ, som kan presse prøven ud i et ønsket antal centimeter ad gangen. Dette gøres ved at dreje håndtaget rundt, hvormed cylinderen følger med ned, hvorefter prøven presses opad. Se Figur 14. Figur 13 Indsættelse af plade under cylinder samtidig med, at skovlen fjernes Side 18 af 45

20 Figur 14 Overflyttelse af prove til stativ Når den ønskede prøvemængde er fundet, fjernes materialet vha. 2 stk. murskeer, og prøven anbringes i en pose. Posen lukkes tæt og navngives med lagtykkelse og placering vha. koordinater, tid, fotobillede samt beskrivelse af prøven. Figur 15 Deling af prove fra cylinder Herunder ses 3 stk. prøver, som er taget i Søndre Strømfjord, hvor de tre prøvers konsistens ses at være vidt forskellige. Første prøve er taget i toppen, som er meget Side 19 af 45

21 smattet og mudderet, hvilket indikeret meget små partikler/sedimenter i prøven. Anden prøve er taget i midten af cylinderen og ses at være væsentlig mere fast men med en blanding af meget fine sedimenter og større korn. Sidste prøve er udtaget i bunden af cylinderen. Her ses det også, at der er meget grove korn i blandingen af partikler/sedimenter. Indsamlet data fra togtet ses i bilag 1. Figur 16 Prøve 5A med en meget mudderet konsistens Figur 17 Prøve 5D med en fastere konsistens Figur 18 Prøve 5F, der er udtaget I bunden af cylinderen med de groveste korn Side 20 af 45

22 Problemer Undervejs opstod der flere problemer med prøvetagningen. Blandt andet viste det sig, at cylinderen ikke blev fyldt op eller kun var fyldt med vand. Det viste sig, at nogle af prøver blev skyllet ud under optagning, eller at skovlen har været klappet i, inden den nåede bunden. Ved andre forsøg var hapsen sunket så langt ned, at der var materiale ovenpå hapsen, hvilket betyder, at prøven ikke er taget i de øverste 30cm men under bundeoverfladen. Ved nogle af prøveudtagningerne udløste låsemekanismen ikke, hvilket gjorde, at skovlen ikke lukkede til. Andre gange kunne skovlen ikke komme under cylinderen, hvilket gjorde, at prøven ikke blev i cylinderen. Forsøgsbehandling I det følgende gennemgås fremgangsmåderne til bestemmelse af lerprøvernes vandindhold, glødetab, kornstørrelse og mineralogi. Vandindhold og glødetab Der udføres indledningsvis undersøgelser til bestemmelse af vandindhold og glødetab. Vandindholdet bestemmes ved at veje en tom skål, hvorefter der tilsættes prøvemateriale i skålen, og denne vejes igen. Herefter sættes skålen med prøvematerialet i varmeskab ved 105 C i 12 timer. Derefter vejes skål med materiale, og vandindholdet kan nu beregnes ud fra materialets tørvægt. Prøven anbringes i en exicator for at undgå fugtoptagelse i prøven fra luften under nedkøling, da prøven skal vejes ved stuetemperatur. Figur 19 Billede af varmeovn 28 Side 21 af 45

23 Ved glødetabsbestemmelse ønsker man at bestemme indholdet af oxiderbare organiske kulstofforbindelser. Dette gøres ved at sætte den tørre prøve fra vandindholdsbestemmelse i et glødeskab ved 550 C i mindst 2 timer indtil konstant vægt. Herved forbrænder de organiske stoffer til kuldioxid og aske. Herefter vejes prøven. 29 Derefter sættes prøverne i glødeskab ved 950 C i 20 min., hvorved karbonat (CO 2-3 ) omdannes til kuldioxid og oxid. Figur 20 Billede af glødeovn 28 Herefter vejes prøven igen. Glødetabene kan nu beregnes ud fra prøvens tørvægt. Til sidst udføres en føleprøve af materialet, hvor det kontrolleres for udseende, hårdhed og konsistens, hvor der lægges vægt på, hvor let det knuses og hvor finkornet materialet er. Figur 21 Billede af materiale til føleprøve 28 Side 22 af 45

24 Kornstørrelsesbestemmelse Kornstørrelsesbestemmelsen foregår ved en hydrometeranalyse og en sigtning. I det følgende beskrives fremgangsmåden for kornstørrelsesbestemmelse samt en beskrivelse af de enkelte dele i processen. Ved hydrometeranalyse bestemmes kornstørrelsesfordelingen for den del af et materiale, hvis korn er mindre end 0,063 mm. Materialet opslemmes og bundfældes i en væske, og opslemningens koncentration til forskellige tidspunkter måles med et hydrometer (flydevægt). Ved anvendelse af Stokes lov beregnes prøvens indhold af korn i en række fraktioner, idet kornene regnes for at være kugleformede. Følgende apparatur skal bruges til hydrometeranalysen. - Et hydrometer af typen 152 H med dimensioner som angivet i ASTM E Hydrometret skal opbevares i demineraliseret vand. - Et cylinderglas med højde ca. 450 mm og rumfanget 1000 cm 3 angives med en indgraveret cirkel. Cylinderglassets indvendige diameter skal være ca. 60 mm, således at højden fra den indvendige bund til 1000 cm 3 mærket er 360 ± 20 mm. Cylinderglasset skal endvidere være forsynet med en tætsluttende prop. - En vægt, hvorpå prøven kan vejes med en nøjagtighed på 0,1 %. - Et termometer med en målenøjagtighed på ± 0,5 C. - Peptisatorvæske: En 0,005 molær Na 4 P 2 O 7, 10H 2 O opløsning (natriumpyrofosfatopløsning). En 0,05 molær lageropløsning fremstilles ved at opløse 22,3 g Na 4 P 2 O 7, 10H 2 O i demineraliseret vand og fylde op til én dm 3. 0,005 molær brugsopløsning fremstilles ved fortynding af lageropløsningen til 10 dm 3. - Centrifuge og diverse: Stopur, sprøjteflaske, skål, ske. Hydrometret er kalibreret til måling ved 20 C i en opslemning af partikler med korndensitet 2650 kg/m 3 i vand med densitet 998 kg/m 3. endvidere er skalaen beregnet til aflæsning ud for underside af meniskus. Da forsøgsomstændighederne afviger de ved kalibreringen forudsatte, er det nødvendigt at korrigere hydrometeraflæsningen. Prøven anbringes i en skål og røres op med lidt demineraliseret vand. En 0,063 mm vaskesigte anbringes over karret, og en portion af prøven hældes op på sigten og spules med demineraliseret vand under stadig bearbejdning med pensel, således at Side 23 af 45

25 partikler mindre end 0,063 mm vaskes ud i karret. Vaskningen fortsættes, indtil skyllevandet er klart, hvorefter de renvaskede partikler hældes bort, og en ny portion af prøven anbringes på sigten. Størrelsen af de enkelte portioner afpasses således, at der kun tilbageholdes ca. 25 g materiale på vaskesigten ad gangen. De partikler, som ikke er blevet udvasket på 0,063 mm vaskesigten, udtørres i varmeskab, hvorefter det tørre materiale vejes. Det tørre materiale lægges i en sigtesøjle, som har følgende maskevidder: 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm og 0,063 mm. I sigtesøjlen rystes prøven i 20 min., hvorefter det afvejes, hvor meget materiale der er af de forskellige kornstørrelser. Skulle der være noget bundmateriale, som er materiale med kornstørrelse mindre end 0,063 mm, vejes dette og føjes til det udvaskede materiale. Det udvaskede materiale sættes i en centrifuge for at få partiklerne til at bundfælde, så vandet kan hældes fra. Det tilberedte materiale omrøres grundigt, og en delprøve udtages til bestemmelse af vandindholdet. Hvis det udvaskede materiale i tør tilstand udgør mere end 10 % af den totale tørre prøve, er det nødvendigt at udføre en hydrometeranalyse til kornstørrelsebestemmelse mindre end 0,063 mm. Til hydrometeranalyse afvejes en delprøve på ca. 75 g i skålen. Der tilsættes ca. 25 cm 3 peptisatorvæske, og ved hjælp af penslen røres prøven ud til en homogen opslemning og hældes over i cylinderglasset. Skålen og penslen skylles efter med peptisatorvæske fra sprøjteflasken, således at intet prøvemateriale bliver tilbage. Der fyldes peptisator i cylinderglasset til 1000 cm 3 stregen og står natten over. Cylinderglasset tilproppes, og cylinderen rystes forsigtigt ca. 2 min, således at opslemningen homogeniseres. Derefter anbringes cylinderen på et solidt bord, hvorigennem der ikke overføres rystelser fra omgivelserne til opslemningen, og tidspunktet noteres. Efter 1 minuts forløb måles opslemningens koncentration med hydrometret, der forsigtigt sænkes ned til flydedybde ca. 20 sekunder inden aflæsningen. Aflæsningen foretages til overkant af meniskus. Umiddelbart efter trækkes hydrometret forsigtigt op og sættes tilbage i cylinderglasset med vand, hvor hydrometret skylles rent. Der foretages aflæsninger til tidspunkterne 2, 4, 8, 15, 30 min samt 1, 2, 4 og 24 timer. Cylinderglasset skal under forsøget være anbragt i et lokale, hvori temperaturen højst varierer ± 1 C. Temperaturen måles efter hver aflæsning af hydrometret. 30 Side 24 af 45

26 Beregningsteori for kornstørrelsesbestemmelse I det følgende vil beregningerne på bilag 2-9 for hydrometeranalysen beskrives. Korrektioner k 1 er en korrektionsfaktor for korndensitet. Hvis korndensiteten afviger væsentligt fra 2650 kg/m 3, er det ikke nødvendigt at korrigere for hydrometeraflæsningen af temperatur, peptisator og meniskus. Korrektionsfaktoren k 1 beregnes af udtrykket: k k k idet relationen mellem hydrometeraflæsningen og materialets korndensitet er givet ved 0 q q opsl p k k p hvor q er hydrometeraflæsning i kg/m 3 δ opsl er opslemningens densitet i hydrometrets måleniveau i kg/m 3 δ p er peptisatorvæskens densitet, der kan regnes lig 1000 kg/m 3 δ k er materialets korndensitet i kg/m 3 Beregning af masseprocent Masseprocent y d beregnes af udtrykkene y d q q k y 0 1 0,063 m d m d m w Side 25 af 45

27 hvor m d er den totale delprøves tørmasse i g m er den totale delprøves vådmasse i g w er delprøvens vandindhold i % y 0,063 er gennemfaldsprocenten på sigte 0,063 mm i henhold til en sigteanalyse Beregning af kornstørrelse Kornstørrelsen d i mm beregnes af Stokes lov hvor 0,1h d K t K er en faktor, der varierer med opslemningens temperatur og prøvens korndensitet h er faldhøjden (den effektive dybde) i mm t er faldtiden i min K = 0,01365 for temp. 20 C og δ k = 2650 kg/m 3 For andre temperaturer og korndensiteter kan K beregnes ved at multiplicere 0,01365 med en korrektionsfaktor k 2, der beregnes af udtrykket k , k idet K i Stokes formel findes som hvor K 3000 g k η er peptisatorvæskens viskositet, der varierer med temperaturen og kan regnes lig viskositeten af vand g er tyngdeaccelerationen p Side 26 af 45

28 Faldhøjden h kan aflæses i venstre side af Tabel 2. I højre side af Tabel 2 er beregnet kornstørrelser d ukorr, der svarer til en række forskellige ukorrigerede hydrometeraflæsninger q foretaget til aflæsningstiderne. Hvis temperaturen og korndensiteten afviger fra henholdsvis 20 C og 2650 kg/m 3, skal de aflæste kornstørrelser multipliceres med korrektionsfaktoren k q h Faldtid t min timer kg/m 3 mm ,1 5,0 3,6 1, ,6 4,9 3,5 1, ,8 4,8 3,4 1, ,3 6,5 4,6 3,3 1, ,0 6,4 4,5 3,2 1, ,7 6,2 4,4 3,1 1, ,4 5,9 4,2 3,0 1, ,1 5,7 4,1 2,9 1, ,8 5,5 3,9 2,7 1, ,4 5,3 3,7 2,6 1, ,0 5,0 3,5 2,5 1, ,7 4,8 3,4 2,4 1, ,2 6,3 4,5 3,2 2,2 0,9 Tabel 2 Faldhøjder og kornstørrelser 30 Side 27 af 45

29 Bulkmineralogi Indledningsvis udtages en prøve, som udtørres ved 50 C. Herefter pulveriseres prøven i en agatmorter. Nedenstående billede viser remedierne til prøveforberedelsen, som består af et prøveforberedelsesbord, et stempel, et barberblad og en pensel. Figur 22 Remedier til prøveforberedelse Dertil benyttes en prøveholderring, som ses af nedenstående billede. Proceduren af prøveforberedelsen beskrives i det følgende. 1. Prøveholderringen sættes på prøveholderbordet, og det kontrolleres, at ringen sidder rigtigt på bordet. Figur 23 Prøveholderringens placering på prøveholderbordet Side 28 af 45

30 2. Den pulveriserede prøve fordeles i ringen, så ringen er lidt mere end fyldt op. Figur 24 Fordeling af prøvemateriale i prøveholderringen 3. Pulveret presses med stemplet ned i ringen ved håndkraft. Figur 25 Sammenpresning af materialet Side 29 af 45

31 4. Ved hjælp af barberbladet skrabes det overskydende pulver væk fra ringen. Nyt pulver hældes på, og der stemples på ny. Dette gøres, indtil prøven er fast og tæt konsistens. Figur 26 Fjernelse af overskydende materiale 5. Det overskydende pulver, som er over ringen, fjernes først med barberbladet og dernæst med penslen, så prøven kommer til ligne prøven på nedenstående billede. Figur 27 Den færdige prove Side 30 af 45

32 6. Bundpladen placeres ovenpå prøveholderringen og trykkes på plads. Dette gøres forsigtigt for at undgå, at prøven bliver løs eller går i stykker. Figur 28 Placering af bundplade 7. Den komplette prøveholder fjernes fra prøveholderbordet ved at vende dette på hovedet og frigøre holderen ved at trykke på knappen på siden af bordet, som løsner holderen fra bordet. Figur 29 Den komplette prøveholder Prøven er nu klar til at blive beskrevet i Røntgendifraktometret. Side 31 af 45

33 Lermineralogi I det følgende er en beskrivelse af, hvordan prøven analyseres for lermineraler. Suspension En passende prøvemængde overføres til en plastflaske, hvortil der tilsættes demineraliseret vand. Prøverne omrystes og stilles i en periode for at kontrollere, hvorvidt prøverne flokkulerer eller ej. Hvis dette sker, dekanteres vandet, og der tilsættes nyt demineraliseret vand for at reducere saltindholdet i prøvens væske. Prøverne stilles herefter i et skvalpeapparat i ca. 18 timer for at løsrive partiklerne fra hinanden. Fraktionering Sigtning Efter suspensionen sættes flasken i ultralyd i 10 min. for at sikre, at alle partikler er løsrevet fra hinanden. Derefter vådsigtes igennem en 0,063 mm sigte, demineraliseret vand benyttes til skylning af både flaske og sigte. Lerfraktionering Fraktionen < 0,063 mm hældes i en Andreasen cylinder. Derefter fyldes op med demineraliseret vand til 20 cm mærket. Cylinderen omrystes og opslemningen henstår i 15 timer og 20 min. ved stuetemperatur for at få partiklerne større end 0,002 mm til at falde ned under 0-stregen i Andreasen cylinderen. Side 32 af 45

34 Figur 30 Andreasen cylinder 32 Fraktionen < 0,002 mm aftappes til 0-stregen ved pumpning over i en beholder. Fremstilling af lerpasta til røntgenoptagelse 0,002 mm fraktionen centrifugeres i 15 min. ved 3000 omdr./min. Væsken hældes bort. Ca. 100 ml demineraliseret vand tilsættes, og efterfølgende centrifugeres i 25 min. ved 3000 omdr./min. Bundfaldet overføres til et 50 ml centrifugeglas, lidt demineraliseret vand bruges ved overførslen. Der centrifugeres i 45 min. ved 2500 omdr./min. Lerpastaen opbevares i en lille plastbeholder. Lerpastaen er nu klar til at blive undersøgt med røntgendiffraktometri. Side 33 af 45

35 Røntgenoptagelser Lerpastaen omrøres grundigt, og 0,5 ml lerpasta opblandes med 3 ml demineraliseret vand. 1,5 ml af denne blanding fordeles på et objektglas med en pipette, hvorefter prøven udtørres ved stuetemperatur. Hvis prøven krakelerer, skal lerpastaen fortyndes yderligere, og derefter fordeles en ny prøve på objektglasset. Vandmættet præparat Efter udtørring ved stuetemperatur undersøges dette med et Phillips 1730/10 Røntgendiffraktometer. Der benyttes program nr. 31 (se nedenstående programmeringsoversigt). Ætylenglykol behandlet præparat Efter den første røntgenoptagelse, anbringes præparatet, uanset om det er blevet syrebehandlet eller ej, i en exicator med mættede ætylenglykoldampe i mere end 2 døgn ved 60 C. Bagefter gennemføres en røntgenoptagelse på program nr. 32. Opvarmet præparat Præparatet opvarmes nu til 350 C i 2 timer og derefter gennemføres en røntgenoptagelse på program nr. 32. Herefter foretages samme manøvre med opvarmning til 550 C Programmering ved røntgen Program nr. 31 Program nr. 32 Scan Θ Θ Step 0,100 0,100 Tællertid 2 sek. 2 sek. 33 Side 34 af 45

36 Sedimentkoncentration [Voltage 0] Density [kg/m3] Thomas Blok Danmarks Tekniske Universitet 30. November Resultater I det følgende gennemgås de resultater som blev fundet dels af Morten Holtegård Nielsen fra AU og dels ud fra egne forsøg. Morens Holtegård Nielsens resultater omfatter målinger af vandets densitet, sedimentkoncentration, temperatur og saltholdighed (bilag 10), og egne resultater omfatter vandindhold, glødetab, kornstørrelsesdistribution og lermineralogi. Mortens data Ved udtagning af prøverne blev der foretaget andre målinger heriblandt densitet, sedimentkoncentration, temperatur og saltvandsforhold. Det kan konkluderes ud fra de forskellige prøvestationer, at forholdene stort set er de samme. Stationernes placering ses på Figur 10 under afsnittet Prøvetagning. Målingerne er indsamlet af Morten Holtegård Nielsen fra Århus Universitet Station 1 Station Dybde [meter] Figur 31 Variationen af vandets densitet mod væskedybden Station 1 Station Dybde [meter] Figur 32 Variation i sedimentkoncentration som funktion af væskedybden Side 35 af 45

37 Saltvandindhold [PSU] Temperatur [Celsius] Thomas Blok Danmarks Tekniske Universitet 30. November Station 1 Station 2 Station Dybde [meter] Figur 33 Vandets temperatur som funktion af væskedybden Saltvandsindhold (salinitet) ses at være meget lavt i havoverfladen, hvor den efterfølgende daler og bliver konstant ved en dybde på ca. 70m. Herunder saltindholdet være konstant på 25 gram pr. 1 kg væskemasse. Se Figur Station 1 Station 2 Station Dybde [m] Figur 34 Vandets saltvandsindhold som funktion af væskedybde Side 36 af 45

38 Prøve sted 3 Prøve sted 2 Prøve sted 1 Våd ler tør ler Vandindhold ift. Tørstofindhold vægt efter 550 C Glødetab 550 C Tab efter 550 C i % vægt efter 950 C Glødetab 950 C Tab efter 950 C i % Thomas Blok Danmarks Tekniske Universitet 30. November Vandindhold og glødetab Prøve nr. [g] [g] [%] [g] [g] [%] [g] [g] [%] 1A 21, , , ,0708 0,1133 0,9 11,9637 0,1071 0,9 1B 19,5459 9, ,3270 9,3869 0,1325 1,4 9,2779 0,1090 1,2 1C 23, , , ,0846 0,1542 1,4 10,9622 0,1224 1,1 1D 22, , , ,9070 0,1556 1,4 10,7865 0,1205 1,1 1E 28, , , ,7858 0,1613 1,1 14,6690 0,1168 0,8 1F 22, , , ,7362 0,0415 0,2 18,6929 0,0433 0,2 2A 23, , , ,4464 0,0402 0,2 19,4085 0,0379 0,2 2B 24, , , ,6630 0,0357 0,2 20,6222 0,0408 0,2 2C 23, , , ,1730 0,0315 0,2 20,1274 0,0456 0,2 2D 21, , , ,7642 0,0307 0,2 18,7351 0,0291 0,2 2E 27, , , ,0859 0,0386 0,2 24,0503 0,0356 0,1 2F 43, , , ,1602 0,0897 0,2 36,0787 0,0815 0,2 2G 31, , , ,1454 0,1884 0,9 22,0215 0,1239 0,6 AA 19, , , ,4924 0,1512 1,2 12,3977 0,0947 0,8 CRIK ,3564 4, ,1640 4,4690 0,0878 2,0 4,3823 0,0867 2,0 CRIK , , , ,9395 0,1092 0,6 18,8246 0,1149 0,6 3A 20, , , ,3132 0,1305 0,9 14,1952 0,1180 0,8 3B 20, , , ,6396 0,1746 1,4 12,4923 0,1473 1,2 3C 20, , , ,5858 0,1987 1,7 11,4257 0,1601 1,4 3D 18,0764 9, ,1382 9,1488 0,1623 1,8 9,0384 0,1104 1,2 3E 21, , , ,7864 0,2142 2,0 10,6447 0,1417 1,3 3F 21, , , ,5566 0,2049 1,9 10,4255 0,1311 1,3 4A 17, , , ,3935 0,0887 0,7 12,3234 0,0701 0,6 4B 22, , , ,8340 0,1309 0,9 14,7297 0,1043 0,7 4C 17,2776 9, ,7810 9,4252 0,1320 1,4 9,3169 0,1083 1,2 4D 28, , , ,0261 0,1253 0,6 20,9119 0,1142 0,5 4E 29, , , ,8945 0,1474 0,7 21,7416 0,1529 0,7 4F 22, , , ,1804 0,1514 1,1 14,0610 0,1194 0,8 5A 14,4837 8, ,1332 8,2516 0,0660 0,8 8,1799 0,0717 0,9 5B 14,5711 9, ,2837 9,7749 0,0516 0,5 9,7171 0,0578 0,6 5C 20, , , ,1696 0,0886 0,6 14,0943 0,0753 0,5 5D 26, , , ,0393 0,1003 0,5 19,9506 0,0887 0,4 5E 34, , , ,4619 0,1044 0,4 26,3378 0,1241 0,5 5F 26, , , ,3358 0,1270 0,7 19,2340 0,1018 0,5 Tabel 3 Vandindhold og glødetab Side 37 af 45

39 Det ses i Tabel 3, at jo højere vandindhold, des højere bliver glødetabet. I Tabel 3 er de værdier, som har høje glødetab i forhold til resten af prøverne markeret med fed skrift. Prøvesøjle 2 har alle sammen lave glødetab, som også kan forklares af det lave vandindhold. Dette kan skyldes, at vandet indeholder organisk kulstof samt saltindholdet i havvandet, som forbrænder ved glødetabsbestemmelsen. Ud fra prøvestedsplaceringer har prøvested 2 de laveste glødetab, som ligger tættest på fjordens munding. Prøvested 1 og 3 har større glødetab, og de ligger begge længere væk fra fjordens munding end prøvested 2. Se placeringer på Figur 11. På bilag ses billeder af lerprøverne før og efter glødetabsmålingerne samt føleprøver og diverse beskrivelse af prøverne efter målingerne. Beskrivelse af kornstørrelser Som det ses af bilag 13, er kornstørrelserne i alle prøverne meget små. For prøverne 1A, 1D, 1F, 2A og 2F er der ingen korn med diameter større end 2 mm. For prøverne1a, 1D, 1F, 2A, 3C 0g 4C falder over 50 % af sedimenterne igennem sigten med maskevidden 0,063 mm, mens der i de sidste to prøver falder % igennem 0,063 mm sigten. For samtlige prøver falder mere end 10 % igennem 0,063 mm sigten, hvilket er grænsen mellem, om det er nødvendigt både praktisk og økonomisk at udføre en hydrometeranalyse for at bestemme kornstørrelserne mindre end 0,063 mm. Det ses af hydrometeranalyserne på bilag 2-9, at for prøverne 1F, 2A, 2F, 4C og 5C er mindre end halvdelen af slemmematerialet under 0,020 mm, mens der for prøverne 1A, 1D og 3C er mere end halvdelen af slemmematerialet, som er under 0,020 mm. Det kan også ses, at der for prøverne 1A, 1F, 2A, 2F, 4C og 5C er under 40 % og for prøverne 1F, 2A, 2F og 5C er disse yderligere under 20 % af prøvematerialet, som har kornstørrelser på 0,006 mm eller mindre. Da der ikke måles i mindre kornstørrelser, er det ikke til at sige, hvor stor en del af materialet, som er under 0,002 mm, hvilket så vil være betegnet som ler. Det kan ses, at det ikke ud fra disse prøver kan generaliseres et mønster over, hvilke kornstørrelser, der er mange eller få af jo længere ned i havbunden vi kommer. Dette kan skyldes, at havbunden har en flydende konsistens, og dermed kan der ske en blanding af lagene af evt. små havstrømme eller pga. problematikken med udtagning af prøverne. Side 38 af 45

40 Mineralogi fra bulk- og lermineralogianalyse I det følgende de mineraler, som røntgendifraktometret har analyseret frem til, at prøverne med stor sandsynlighed indeholder. 1A Prøve 1A indeholder følgende mineraler: Dolomite, ferroan Ca(Mg,Fe)(C O3)2 Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)(Si,Al)4 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Anorthite, sodian (Ca,Na)(Si,Al)4 O8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 1D Prøve 1D indeholder følgende mineraler: Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 1F Prøve 1F indeholder følgende mineraler: Dolomite Ca Mg(C O3)2 Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthite, sodian (Ca,Na)(Si,Al)4 O8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Orthoclase KAlSi 3 O 8 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Side 39 af 45

41 2A Prøve 2A indeholder følgende mineraler: Dolomite Ca Mg(C O3)2 Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Anorthite CaAl 2 Si 2 O 8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Orthoclase KAlSi 3 O 8 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 2F Prøve 2F indeholder følgende mineraler: Dolomite, ferroan Ca(Mg,Fe)(C O3)2 Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Anorthite CaAl 2 Si 2 O 8 Orthoclase KAlSi 3 O 8 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 3C Prøve 3C indeholder følgende mineraler: Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Side 40 af 45

42 4C Prøve 4C indeholder følgende mineraler: Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Anorthite CaAl 2 Si 2 O 8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 5C Prøve 5C indeholder følgende mineraler: Quartz SiO 2 Albite, calcian (Na,Ca)Al(Si,Al)3 O8 Anorthoclase KAlSi 3 O 8 og NaAlSi 3 O 8 Anorthite, sodian (Ca,Na)(Si,Al)4 O8 Biotite K(Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F, OH) 2 Chlorite (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Resultaterne af røntgendifraktometret kan ses på bilag Når røntgendifraktometret har analyseret prøverne, udskrives en graf, hvorefter denne grafs analyseres manuelt. Dette gøres ud fra, at maskinen foreslår nogle mineraler, som lerprøven kan indeholde. Ud fra disse forslag udvælges manuelt dem, som lerprøven sandsynligvis vil indeholde. De resultater, der er vist i bilag 14-21, er vist en masse mineraler, som ikke kan godkendes som sandsynlige. De er derfor ikke med i ovenstående liste. Desuden fremgår nogle mineraler nogle steder under processen og ikke andre steder. Dette er ikke sandsynligt, da mineraler ikke kan frem- eller bortkomme af sig selv. Dette kan f.eks. ses for lerprøve 1A, at dolomit kun fremkommer af den udstrygede prøve og ikke efter behandling i varmeskab og videre frem. For lerprøve 5C er kvarts også benævnt som silica, hvilket i princippet er det samme men ikke fremkommer i naturen. Dog har det samme kemiske formel. Derfor benævnes kvarts i ovenstående liste i stedet for silica. Side 41 af 45

43 En anden årsag til, at der fremgår utænkelige mineraler skyldes, at 2μm fraktionen ikke er blevet udtaget korrekt, og det har resulteret i en ujævn flade på glaspladen, som benyttes i røntgendifraktometret. Og det har uden tvivl gjort mineralbestemmelsen problematisk. Det kunne have set ud som om, at der er strøet korn ud på glaspladen. På bilag medfølger nogle grafer, som beskriver prøvens sammensætning i form af toppe. Graf 1 til 4 er en beskrivelse af lerfraktionerne, mens graf 5 beskriver bulkmineralogien. På graf 1 har lerprøven i tør tilstand blevet analyseret i røntgendifraktometret. Her kan man identificere prøvens indhold af illit og feldspat, som ikke fremgår af listen over mineraler, og det er en fejl, da disse skal være til stede. De to mest intensive toppe beskriver henholdsvis kvarts og kaliumfeldspat. Derudover findes der flere små toppe, som formentlig er andre former for feldspat. På graf 2 har lerprøven stået 2 døgn i varmeskab ved 60 C i en boks med mættede ethylenglycoldampe og derefter blevet analyseret i røntgendifraktometret og på den måde drives alt evt. resterende vand ud af prøven. Dette resulterer i intensiverede toppe, og især for illits vedkommende. På graf 3 har lerprøven været 2 timer i ovn ved 350 C, hvorefter prøverne igen analyseres i røntgendifraktometret. Her intensiveres toppene yderligere. Til højre for toppen over illit ses nu tydeligt to små toppe ved 10,5 og 12,5 Å. På graf 4 har lerprøven været 2 timer i ovn ved 550 C, hvorefter prøverne endnu engang analyseres i røntgendifraktometret. Her ses det, at den ovenfornævnte top ved 12,5 Å forsvinder, hvilket indikerer, at der er chlorit i lerprøven. Hvis denne top ikke var forsvundet, havde der været caolin i prøven i stedet for chlorit. På graferne 1 til 4 er der et stort udsving fra 0 1 Å, hvilket kan skyldes, at røntgendifraktometret har været forkert indstillet. For samtlige lerprøver er der en minimal afvigelse i indhold af mineraler, så det må konkluderes, at samtlige prøver har det samme indhold af de væsentlige mineraler, som er bestemt ud fra toppene på graferne. Det har ikke været muligt at få en mængdebestemmelse af de forskellige mineraler, men det kunne være en interessant undersøgelse i fremtidige projekter. Side 42 af 45

44 Konklusion Forholdene i Søndre Strømfjord i et begrænset område er blevet beskrevet ved nogle målinger af vandtemperatur, densitet af vandet, sedimentkoncentration i vandet og saltindhold i vandet på forskellige dybder. Disse målinger har vist, at når man kommer under 70 meters dybde, forbliver saltindholdet konstant på 25 gram pr. kg væskemængde. Ved første behandling af de udtagende prøver viste det sig, at højt vandindhold medfører højt glødetab. Dette kan skyldes indhold af organisk kulstof i havvandet eller at saltet fordamper ved 550 C i glødeovnen. Sigteanalysen af samtlige prøver viste, at kornstørrelserne i samtlige prøver er meget små. De er så små, at mere end 10 % af prøvematerialet har mindre kornstørrelser end 0,063 mm. Og for 3 ud af 4 prøver var denne mængde mellem 50 og 100 %. Dermed er det nødvendigt at udføre hydrometeranalyse af samtlige prøver for at få bestemt kornstørrelser mindre end 0,063 mm. Her var der en fin fordeling af kornstørrelser, men for 80 % af prøverne er mængden af partikler med kornstørrelse mindre end 0,006 mm under 40 %. Og af denne mængde er det uvist, hvor stor en del der har kornstørrelse mindre end 0,002 mm, hvilket er grænsen for, om det er lerpartikler. Dermed er forholdet mellem lerpartiklerne og resten af sedimenterne i prøven ikke særlig stort. Derfor er det et dårligt sted at udtage materiale, hvis man er interesseret i lerpartikler. Det skal dog siges, at der kun er undersøgt de første 30 cm af bunden, så hvordan forholdene er længere nede i fjordbunden er uvis. Mineralogianalyserne af prøverne i røntgendiffraktometret gav næsten identisk indhold af mineraler, som er som følger: Dolomit ferroan, kvarts, albit calcian, anorthoclase, biotit, chlorit, anorthit sodian, anorthit og orthoclase. Dette betyder, at det ikke har den store betydning, hvor i det undersøgte område man vælger at optage materiale. Mineralerne, som er fundet i prøverne, var forventelige at finde, da det er typiske mineraler i ler fra Grønland. Der er dog ikke foretaget mængdebestemmelse af mineralerne i prøverne, hvilket betyder, at det ikke kan specificeres, hvor der er meget eller lidt af det enkelte mineral. Så på nuværende tidspunkt kendes der kun til områder, hvor mineralerne er en del af havbunden, men ikke koncentrationen. Og dette vil i den kommende fremtid være en meget vigtig problemstilling, som skal opfyldes, hvis man ønsker at optimere kvaliteten af den ler, man vil benytte til fremstilling af letklinker. Side 43 af 45