MAGNESIUM

Forfatter: B. Bølviken og medarbeidere. Se rapp. s.2 Råhumus (Ao,285 prøver), humus (ah, 107 prøver), blekjord (Ae, 112 prøver), utfellingslag (B, 227 prøver) og undergrunn (C, 50 prøver) ble samlet inn fra 70.000 km2 i Sør-Norge. Fraksjonen mindre enn 2 mm ble slemmet opp i vann og 3 fortynninger av svovelsyre (0.00001N, 0.0001N og 0.001N). Forsuringsstatus (pH i vannoppslemming), følsomhet for pH endring fra vannoppslemming til hver av de 3 syreoppslemminger og innhold av Mg, Ca, Na og K i oppslemmingene ble bestemt. Resultatete er rapportert som (1) statistiske parametre for gjennom- snitt og spredning, (2) korrelasjonskoeffisienter mellom målte og avledede data og (3) geokjemiske kart. De målte og beregnede parametre varierer på en systematisk måte. Resultatene indikerer at sur nedbør i visse områder kan føre til en skadelig økning i utvasking av Mg fra de øvre jordsjikt. Det anbefales å videreføre undersøkelsene ved (1) ytterligere bearbeiding av eksisterende data, (2) gjennomføring av flere typer kjemiske analyser av de innsamlede prøver og (3) gjentagelse av undersøkelsen i et område som er mindre påvirket av sur nedbør.

En forekomst av skifrig serpentinitt med 15 % brucitt i store partier er undersøkt. Serpentinitten er 4,5 km lang, 2 km bred og har en mektighet opptil et par hundre meter. Brucitt er utviklet i skyvefronten ved den progressive tektoniske bevegelse i forbindelse med innskyvningen av dekkene her. Brucittdannelsen medfører en kraftig volumøkning av serpentinitten. Vi har her sannsynligvis å gjøre med en tectonic low-Al alpine-type ultramafitt av ofiolittisk opprinnelse. Forekomsten er en potensiell fremtidig magnesium- ressurs med et MgO-innhold på rundt 39 % som er lettløselig i syren. Innen forkomsten er det obsertvert flere typer konglomerat som tidligere ikke er beskrevet. Massiv kromitt er dessuten påvist flere steder i området.

I dette vedlegget til rapporten: Jordsmonnets motstand mot forsuring i Sogn og Fjordane fylke, er det gitt forklaring til endel definisjoner som er brukt i rapporten. Videre inneholder vedlegget tilsammen 69 kartbilag og 118 tekstbilag. Alle rådatakart, statistiske parametre og analyseresultater er vist i tabeller, diagrammer og analyselister.

I 1983-96 gjennomførte NGU i samarbeid med Sogn og Fjordane fylkeskommune en kartlegging av den geokjemiske fordeling av opptil 40 grunnstoffer i fylket. Hovedhensikten med kartleggingen var å klarlegge mulighetene for funn av mineralske råstoffer. Denne rapporten tar for seg hvordan materialet er forsøkt nyttet i miljø- kjemisk sammenheng. De tidligere innsamlete jordprøver ble i 1989/90 analysert på nytt for å bestemme jordsmonnets surhetsgrad (pH), evne til å motstå for- suring og mengde utløste kationer og anioner. Variasjonene i de øverste 2-10 ca. av jordlaget (råhumuslaget) og forholdene i undergrunnen (på ca. 50cm. dyp) er vist ved kart og tabeller, hvorav de fleste grunnlagsdata er samlet i et eget vedlegg til rapporten. Overflatejordas surhetsgrad og forsuringsfølsomhet varierer regionalt med systematiske mønstre. Det er flere faktorer i tillegg til berggrunnen som virker inn på disse fordelinger. Store områder synes å ha liten evne til å nøytralisere sur nedbør, og økt utvasking av bl.a. magnesium fra overflate- jorda kan på sikt være en uheldig konsekvens av dette. Resultatene er bl.a. sammenholdt med lignende undersøkelser i Sør-Norge, tidligere geokjemisk kartlegging i fylket og registrert forsuringsskade på fisk og bunndyr i elver.

700 prøver fra Sør-Norge, fra 6 ulike sjikt, ble brukt i dette arbeidet. pH i vann og saltoppslemming (0.01M CaC12), kationbyttekapasitet (CEC) basemetningsgrad (Bmg) og utbyttbar aciditet (H) ble bestemt etter ekstrak- sjon med 1N NH4NO3. Aciditeten ble bestemt ved titrering av saltekstraktet med 0.05M NaOH. De samme prøvene ble slemmet opp i destillert vann og tre fortynninger av svovelsyre med pH henholdsvis 5, 4 og 3. pH og innholdet av A1, Ca, Fe, K, Mg, Mn og Na i oppslemmingene ble bestemt og følsomhetsprosen- ter ble beregnet. Det er god korrelasjon mellom pH-verdier bestemt ved de ulike prosedyrene (r=0.8-0.95). Gode korrelasjoner fås også mellom kation- konsentrasjonene i saltoppslemming og de samme kationene i vann- og syreopp- slemming. Følsomhetsparametrene beregnet etter oppslemming med pH 3 syre (Fa3 of Fr3) viser signifikant negativ korrelasjon med CEC, Bmg, summen av basekationer (Bases) beregnet etter ekstraksjon med 1N NH4NO3. Fa3 og Fr3 viser også signifikant korrelasjon med innholdet av kationer i vann- og syre- oppslemminger. Korrelasjonene for Fa og Fr beregnet med pH 4 og pH5 syre, versus CEC, Bmg, og Bases er ikke signifikante.

Jordprøver fra sjiktene O+LFH, Ah, Ae, B og C ble slemmet opp i vann og fortynnet svovelsyre (pH3 og pH4). pH og innholdet av Ca, Mg, K, Na, Al, Fe og Mn ble bestemt i ekstraktene. Mengde tilsatt syre som ikke reagerer med jorda (Fa3) og mobiliteten av basekationer ( M. H-1) og aluminium ( Al. H-1) ved syretilsetning kan relateres til innholdet av utbyttbare basekationer (SEB) i jorda. Utvaskingen av basekationer er størst i prøvene med høyt innhold av SEB, mens mobiliteten av aluminium er størst ved lave og moderate konsentrasjoner av SEB. Fa3 viser bare svake sammenhenger med SEB. Regionale variasjoner i mobiliteten av basekationer og aluminium faller sammen med regionale variasjoner i innholdet av H+, labilt aluminium og sulfat i overflatevann i det undersøkte området. Tålegrenser beregnet ved MAGIC viser en signifikant sammenheng med relativ følsomhet, definert som 5 følsomhetsklasser, og også signifikante sammenhenger med mobiliteten av basekationer og aluminium ved syrepåvirkning ( M. H-1 og Al. H-1) Tålegrenser beregnet ved PROFILE modellen viser ingen sammenheng med relativ forsuringsfølsomhet. Store lokale variasjoner i jordsmonnets kjemiske egenskaper gjør prøvetettheten til en viktig faktor i beregningen av tålegrenser og relativ forsuringsfølsomhet. PROFILE modellen som beregner forvitringen represen- tativ for bare et prøvepunkt, er avhengig av større prøvetetthet i beregningen av regionale tålegrenser enn tilfellet ved dagens beregninger.

542 humusprøver og 456 undergrunnsprøver er tidligere samlet inn fra hele Norge (Steinnes, 1985) Fraksjonen mindre enn 2 mm av disse prøver ble slemmet opp i henholdsvis destillert vann og 0.0001 H2SO4. Ledningsevne og pH ble bestemt i oppslemmingene. For et utvalg prøver ble vann- og syreløselige kationer i oppslemmingene bestemt ved ICP-emisjonsspektroskopi. Følgende parametre ble bestemt på grunnlag av måleresultatene: 1) Relativ endring i ledningsevne fra vann- til syreoppslemming, 2) relativ og 3) absolutt endring i (H+) fra vann- til syreoppslemming og 4) relativ økning i utluting av kationer fra vann- til syreoppslemming. Resultatene er rapportert som statistiske parametre for gjennomsnitt og spredning, korrelasjoner mellom målte og beregnede parametre og som geokjemiske kart. Resultatene viser at data for pH og ledningsevne kan brukes til å bestemme parametre som tilnærmer utluting av basekationer. Tilnærmingene vil ha stor usikkerhet, men antas å være god nok til å beskrive regionale forskjeller i utluting av basekationer ved fremstilling på geokjemiske kart. Kompliserte sammenhenger mellom de ulike parametre kompliserer tolkningen, men resultatene indikerer at Vestlandet, Sørlandet og de indre deler av Østlandet vil være mest utsatt ved økt forsuring av nedbøren i Norge

Det er utviklet en metode for å finne likhetstrekk og kvantifisere eventuell samvariasjon for ulike geoparametre innenfor eller mellom prøvetakingsmedia fra samme geografiske område. Metoden bygger på beregning av korrelasjons-koeffisient for de aktuelle parametre med systematisk utvalg av delområder fra det totale geografiske område. Kalsium og magnesium er valgt som geokjemiske parametre, men andre f.eks. geomedisinske eller geofysiske, vil like gjerne kunne brukes. Prøvetakingsmedia har vært bekkevann, bekkesedimenter og løsmasser. Undersøkelsen omfatter 1028 lokaliteter jevnt fordelt i Nordland og Troms, og med prøver fra alle tre media. Rundt hver lokalitet er det definert et delområde bestående av enten de 21 nærmeste nabolokaliteter, eller av alle nabolokaliteter innenfor 40 km. radius. Metoden gir et tallmessig konkret uttrykk for en eventuell statistisk samvariasjon, samtidig som den viser eksisterende variasjon mellom de aktuelle områder. Metoden gir også tydelige geografiske mønstre på kart. Resultatene er presentert med kart, tabeller og figurer. Eksempler på kildekode skrevet i Fortran for beregning av delområder og korrelasjonskoeffisienter er gitt i vedleggene 1-3. Med 1 % signifikansnivå er det signifikant samvariasjon for kalsium for 21 % av delområdene som omfatter de 21 nærmeste nabolokaliteter i bekkesedimenter-løsmasser, 10 % av delområdene for bekkevann-løsmasser, 8 % av delområdene for bekkevann-bekkesediment. Videre arbeid bør omfatte optimalisering av delområdenes størrelse og bruk av fargeskala, bruk av ikke parametrisk korrelasjonsberegning og anvendelse av metoden på flere kombinasjoner av geoparametre og større geofaglige datasett.