TU Tungmetallinnhold

I naturen finnes stor grad av samvariasjon mellom mengder av, og tilgjengelighet på ulike mineralnæringsstoffer. Hovedgradienten i mineralnæringstilgang, det vil si den ’normale’ sammensetningen av mineralnæringsstoffer som er uavhengig av stofferenes totale mengde, beskrives som variasjon langs økoklinen kalkinnhold (KA). Økoklinen tungmetallinnhold (TU) fanger opp viktige systematiske avvik i bergartenes grunnstoffsammensetning i forhold til ’normalen’, som gir opphav til avvikende artssammensetning. To kategorier av bergarter med avvikende kjemisk sammensetning er identifisert; ultramafiske og kis-rike (jern- og/eller kopper-rike) bergarter. Begge disse kjennetegnes ved høyt innhold av tungmetaller.

Tungmetallinnhold (TU) er relevant for inndeling på naturtypenivåene livsmedium og natursystem.

Variabeltype: N (naturlig trinndelt variasjon; økoklinal variasjon i vid forstand)

Variabelformel: FE3 (ikke-ordnet faktorvariabel med envalgsavkryssing; 3 trinn).

Tungmetallinnhold (TU) har ett økoklinuttrykk og deles i tre ordinære trinn på grunnlag av kjemisk sammensetning (innhold av ulike tungmetaller) i berggrunn og mark (Tabell 1).

Det største sammenhengende området som er dominert av ultramafiske bergarter i Norge [tungmetallinnhold (TU) trinn Y2 ultramafisk] utgjøres av størsteparten av øyene Leka (Leka kommune i Nord-Trøndelag) og Rødøy (Rødøy kommune i Nordland). Hovedtyngden av norske olivinsteinsforekomster finnes imidlertid i Møre og Romsdal og tilgrensende områder, der hundrevis av større og mindre olivinsteinsforekomster finnes innsprengt som øyer i gneis, den dominerende bergarten på Nordvestlandet (Ramberg et al. 2006; se også Holtan 2008). Utstrekningen på disse ’øyene’ varierer mellom 100 m og 10 km (10²–10⁴ m).

Kis-rikt berg [tungmetallinnhold (TU) trinn Y3 kis-rik] forekommer først og fremst som ganger i dypbergarter. De største forekomstene av kis-rikt berg finner vi i Nordland, i kontaktsoner mellom ulike dekkeenheter hvor kis-rike bergarter kan dekke sammenhengende arealer på flere km (Ramberg et al. 2006). Forekomster av kis-rikt berg har knapt noen nedre utstrekningsgrense, og et variasjonsområde fra 10 cm til 10 km (10^–1–10⁴ m) kan antydes. Forekomster av annet jern-rikt berg utgjør oftest bare små flekker; inntil 10 m lineær utstrekning er typisk (10^–1–10¹ m).

Samvariasjonsmønstrene i innholdet av og tilgangen på ulike mineralnæringsstoffer i naturen er svært komplekse, og det er ikke opplagt hvor mange økokliner som trengs for å beskrive de viktige, uavhengige variasjonretningene. Dette er grundig drøftet i Artikkel 27, som konkluderer med at fem lokale basisøkokliner er nødvendig og tilstrekkelig for å beskrive hovedtrekk i variasjonen i innhold av og tilgang på mineralnæringsstoffer. Kalkinnhold (KA) uttrykker det ’normale’ samvariasjonsmønsteret mellom viktige mineralnæringsstoffer, mens tungmetallinnhold (TU) og arid terrestrisk salinitet (AS) sorterer ut to ulike kategorier av avvikende og relativt sjeldent forekommende forhold sammenliknet med ’normalsituasjonen’.

Tungmetallforurensning fanges opp av enkeltvariabelen uorganiske gifter (MG–2) i den sammrnsatte tilstandsøkoklinen miljøgifter og annen forurensning (MG).

Tungmetallinnhold (TU) trinn Y2 ultramafisk og trinn Y3 kis-rik skiller bergarter med avvikende kjemisk sammensetning (og høyere innhold av tungmetaller som for eksempel kopper, bly, jern, sink) i forhold til ’normale’ bergarter (se Artikkel 19 for oversikt over det geologiske grunnlaget for økokliner relatert til mineralnæringsinnhold, og Artikkel 27 for drøfting og karakterisering av de tre trinnene).

Ultramafiske bergarter har høyt innhold av en del tungmetaller som jern, krom, kobolt, magnesium og nikkel, mens kalsium mangler. I Norge er peridotitter de kvanititativt viktigste ultramafiske bergartene. Peridotitter er størkningsbergarter med høyt innhold av mineralet olivin (= peridot), et enkeltsilikat med magnesium og/eller jern (se Artikkel 19). Magnesiumdominert olivin kalles forsteritt mens jerndominert olivin kalles fayalitt. Hele variasjonsspekteret fra magnesiumdominert til jerndominert olivin er vanlig i Norge. Peridotitter med > 90 % innhold av olivin kalles olivinstein (dunitt). Et omdanningsprodukter fra olivinstein er serpentinstein (serpentinitt). Serpentinstein er dominert av serpentin, som er et magnesium-jern-nikkeldominert sjiktsilikat. Fordi metamorfosegraden varierer mye finnes ofte serpentinitt sammen med peridotitt. Begge er typiske ultramafiske bergarter som inngår i trinn Y2 ultramafisk (berggrunn). Både olivinstein og serpentinitt har en karakteristisk gulbrun–rødbrunbrun overflatefarge; distinkte landformer (åser, topper) dominert av ultramafiske bergarter som har mye nakent berg og har derfor ofte en karakteristisk rødbrun farge (forstavelsen ’raud-’ inngår ofte i navn på disse, jf. stedsnavnene Rødøy og Raudeberg; se Bilde 1).

Naken olivinstein huser oftest en relativt artsfattig karplante- og moseflora, men inneholder noen arter som ikke er vanlige på bergarter med ’normal’ kjemisk sammensetning. Eksempler på slike arter er blankburkne (Asplenium adiantum-nigrum; Bilde 2) og brunburkne (Asplenium adulterinum). Fastmarksskogsmark på olivinstein spenner over betydelig variasjon i pH og innhold av grunnstoffer som varierer langs økoklinen kalkinnhold (KA). Artssammensetningen (og jordprofiltypen) i fastmarksskogsmark på olivinstein spenner fra kalkinnhold (KA) trinn 3 moderat kalkfattig til trinn 5 kalkrik. Bjørndalen & Brandrud (1989) inkluderte furuskoger på olivinstein blant ’kalkfuruskoger’. Seinere har Gaarder et al. (2005) og Holtan (2006, 2008) vist at furuskog på olivinstein i Møre og Romsdal, særlig de som kan karakteriseres som kalkrike,  har en artsrik og særpreget soppflora med mange rødlistete arter.

Den andre hovedkategorien av avvikende grunnstoffsammensetning, som utgjør tungmetallinnhold (TU) trinn Y3 kis-rik, er knyttet til bergarter som kan inneholde rike forekomster av sulfid- eller kismineraler, for eksempel alunskifer, kleberstein, fyllitter og glimmerskifer. Pyritt eller svovelkis (FeS₂) er den kvantitativt viktigste blant kismineralene, men også kobberkis eller chalkopyritt (CuFeS₂) og andre tungmetall-sulfider, for eksempel blyglans (PbS), forekommer relativt frekvent i Norge. Mindre vanlige sulfidmineraler er vismutglans (Bi₂S₃), molybdenglans (MoS₂), kobberglans (Cu₂S) og sinkblende ((Zn,Fe)S). Kisbergarter er ofte knyttet til kobberrike årer, synlige som små grønne oksyderte flekker i berg som kan være ekstremsure enklaver med pH rundt 3 og en karakteristisk moseflora med kismoser (Mielichhoferia spp.) som typiske innslag.

Sulfidmineralrike bergarter favner et betydelig spekter av variasjon langs økoklinen kalkinnhold (KA), fra (surt) berg særlig rikt på jern til (mindre surt) berg som er rikere på kobber. Denne variasjonen innenfor sulfidmineralrikt berg er mer eller mindre uavhengig av variasjonen i innholdet av sulfidmineraler, og beskrives derfor som variasjon langs økoklinen kalkinnhold (KA) innenfor ett og samme trinn langs tungmetallinhold (TU).

En rekke lavarter er knyttet til jernrikt, kalkfattig (silikatrikt) berg: rustsprekklav (Acarospora sinopica), A. wahlenbergii, Bellemerea diamarta, Lecanora epanora, Lecidea silacea, Miriquidica atrofulva, Rhizocarpon oederi, skorpesaltlav (Stereocaulon tornense), mønjelav (Tremolecia atrata) og malmskjold (Umbilicaria dendrophora)(E. Timdal. pers. medd., Purvis & Halls 1996). Blant typiske arter for kobberrikt berg kan nevnes Acarospora rugulosa, Aspicilia mashiginensis, Bellemerea alpina, B. subsorediza, Lecidea inops, Psilolechia leprosa, Rhizocarpon intersitum og kobbersaltlav (Stereocaulon leucophaeopsis) (H. Bratli pers. medd., Purvis & Halls 1996).

Inndelingen korresponderer med hovedgrupper av mineraler og bergarter.