Kategorier
Uncategorized

Mineraler kan gløde!

Du vet kanskje at enkelte dyr kan gløde i mørket, for eksempel sankthansormer og ildfluer, og at noen fisker (dyphavsmarulker) som lever på havets dyp, har lysende lykter. Det du kanskje ikke visste er at mineraler også kan gløde under bestemte omstendigheter. Hvordan kan dette oppstå? Velkommen til temaet luminescens.

Hva er luminescens?

Luminescens er definert som utsendelse av lys av andre grunner enn varmestråling. Man kan kalle det «kaldt lys». Det må ikke forveksles med inkandescens, som er lysutsendelse som følge av opphetning (f.eks. rødglødende eller hvitglødende metall). Den typen luminescens man kan observere i levende organismer kalles bioluminescens. I mineralriket er det mange måter luminescens kan oppstå på. Den mest kjente typen er antakelig den som kalles fluorescens. Ut fra hva man skulle tro av navnet har det ingenting med grunnstoffet fluor å gjøre, annet enn at fluormineralet fluoritt (flusspat) var det mineralet man først oppdaget dette fenomenet i. Fluorescens opptrer ved at man bestråler et mineral med ultrafiolett lys (UV-lys), det kan være kortbølget, mellombølget eller langbølget UV-lys. Da vil noen mineraler gløde, ofte i en helt annen farge enn det som er fargen i naturlig lys. UV-lys er usynlig elektromagnetisk stråling som har kortere bølgelengde og mer energi enn synlig lys. Det som skjer er at elektronene som tar opp denne energien hopper ut til et skall lengre ut fra atomkjernen, vi sier at de blir eksiterte. Dette er en meget ustabil tilstand, og elektronet vil raskt falle tilbake til grunntilstanden. Idet dette skjer sendes det ut lys (fotoner) med en bestemt bølgelengde i spekteret for synlig lys. Det er denne fargen vi ser når mineralet gløder. Så lenge man bestråler mineralet vil elektroner hoppe frem og tilbake og gløden vedvarer. Tar man bort UV-kilden vil gløden umiddelbart forsvinne (egentlig varer den noen nanosekunder). Noen mineraler kan likevel fortsette å gløde etter at kilden er tatt bort. Dette kan vare noen hundredeler av et sekund opp til et par timer. Da snakker vi om egenskapen fosforescens. Grunnstoffet fosfor er kjent for å gløde i mørket og har navngitt fenomenet, men paradoksalt nok er ikke fosforets glød et resultat av fosforescens, men noe som heter kjemiluminescens, som skyldes langsom oksidasjon under utsendelse av lys. Fluorescens og fosforescens er to typer fotoluminescens, som er den typen luminescens som oppstår når man bestråler et objekt med elektromagnetiske bølger.

Fluorescens i willemitt (grønn) og kalsitt (rødoransje). Mineralene har egentlig henholdsvis en lys brun og hvit farge. © Tor Sigvald Johansen

Elektroner påvirker mineralenes glød

Fosforescens er litt vanskeligere å forklare enn fluorescens. Hvorfor vedvarer gløden en tid etter at man har tatt bort energikilden? Hvorfor er svekningstiden, som det heter, lenger? Svekningstiden under fluorescens er identisk med levetiden til eksiterte atomer, det vil si så å si lik null (det er snakk om ca. 10-8-10-7 s). Ved fluorescens er hvert elektron paret med et elektron av motsatt spinn (↑↓), de får spinnverdiene ½ og -½, slik at spinnkvantetallet er null. Dette kalles en singlett-tilstand. Ved bestrålingen med UV-lys hopper elektroner fra en singlett-grunntilstand (S0) til en eksitert singlett-tilstand (som vi kan kalle S1), og deretter tilbake til S0 under utsendelse av lys. Det som skjer under fosforescens er at elektronene eksiteres til en såkalt triplett-tilstand (som vi kan kalle T1), der elektronpar har elektroner med parallelt spinn (↑↑), altså skjer det en endring av spinnkvantetallet, før elektronene faller tilbake til grunntilstanden (S0) under utsendelse av lys. Overgangen fra triplett-tilstanden tilbake til singlett-grunntilstanden er ifølge kvantemekanikken å regne som en såkalt «forbudt» overgang. Slike overganger forløper over lengre tid, og dette manifesteres ved en etterglød som kan vare alt fra mikrosekunder (fortsatt lengre tid enn ved fluorescens) til minutter. Hvorfor hender det da at gløden kan vare i timer?

Jablonski-diagram som viser de forskjellige mekanismene (med og uten lysutsendelse) når et atom blir eksitert. De horisontale svarte linjene er energinivåer. Bølgepilene indikerer overganger uten lysutsendelse, de gule er vibrasjonsrelaksasjon (tap av vibrasjonsenergi til omgivelsene). Intern konversjon (IC, grå bølgepiler) er overganger uten endring av elektronspinn, mens systemkryssing (ISC, fiolette bølgepiler) innebærer overgang fra singlett- til triplett-tilstand, og en forutsetning for at fosforescens kan finne sted.

Det er to forskjellige mekanismer som kan produsere fosforescens. Den første, som involverer triplett-tilstand med endring i elektronspinn, har jeg beskrevet. Den andre kalles vedvarende fosforescens (eller bare vedvarende luminescens) og kan oppstå når eksiterte elektroner fanges inn i en krystalldefekt. En slik defekt kan være et tomrom i krystallgitteret som kan oppstå ved at et atom forlater sin opprinnelige posisjon og plasserer seg et annet sted i krystallgitteret. Et slikt tomrom kan fange et eksitert elektron i en felle som lagrer elektronets energi inntil den blir utløst av termiske bevegelser (for eksempel vibrasjoner som følge av varme). Mineralet kan da stråle ut lys som gradvis svekkes i intensitet i alt fra noen få sekunder til flere timer etter at strålingskilden er fjernet.

Andre typer luminescens

Fluorescens og fosforescens er ikke de eneste typene luminescens mineraler kan fremvise. Termoluminescens opptrer når noen mineraler varmes opp, men man behøver ikke varme opp til høyere temperaturer enn ca. 450 °C for at mineralet skal gløde i en karakteristisk farge som forandres lite om temperaturen økes. Fluoritt er et mineral som ofte fremviser fenomenet. Årsaken til termoluminescens er at tidligere absorbert energi fra elektromagnetisk eller annen ioniserende stråling gjenutsendes som lys ved oppvarming av mineralet. Man kan faktisk datere arkeologiske gjenstander (keramikk) ved hjelp av termoluminescens fordi intensiteten av strålingen kan korreleres til hvor lenge siden materialet er blitt utsatt for sollys eller oppvarming. Det vil over tid ha bygget seg et lager av frastøtte elektroner fra radioaktive isotoper, som gir en høyere intensitet jo lengre tid som er gått.

Triboluminescens er en type lysutsendelse som opptrer som følge av friksjon når mineraler gnisses mot hverandre, utsettes for støt eller knuses. Man kan eksperimentere med dette i mørket ved for eksempel å ha to rullesteiner av kvarts, én i hver hånd, presse dem hardt mot hverandre og dra den ene langs overflaten til den andre omtrent som man tenner en fyrstikk, mens man opprettholder trykket. Da kan man av og til se et lysglimt i kvartsen. Mange mineraler kan vise denne egenskapen, men man kan også bruke sukkerbiter til å demonstrere fenomenet. Årsaken til triboluminescens er ikke fullt ut forstått, men har trolig å gjøre med frigjøring av energi som følge av at kjemiske bindinger brytes.

Luminescens omgir oss

Luminescens er noe som omgir oss i dagliglivet og i naturen. Tenk på neonlys, glowsticks, selvlysende tall og visere på armbåndsur eller fyrverkeri. I gammeldagse fjernsynsapparater ble det utnyttet en type luminescens, katodeluminescens, for å få lys i skjermen. Når du ser nordlys er det fordi elektroner fra solvinden kolliderer med elektroner i nitrogen- eller oksygenatomene i den øvre del av atmosfæren. Elektronene sendes til et høyere energinivå (eksiteres) før de faller tilbake til grunntilstanden og sender ut lys, akkurat som i eksemplene med fluorescens og fosforescens. Det dominerende lyset i nordlys er gulgrønt, men det kan også være toner i rødt eller fiolett.

Bruk av luminescens i identifikasjon og søk etter mineraler

Tabellene nedenfor indikerer at forskjellige mineralers luminescens er avhengig av bølgelengden på UV-lyset man bruker i bestrålingen, både hva angår intensitet og farge. Flere av mineralene, ikke minst kalsitt, kan ha mange forskjellige fluorescensfarger. Dette kan variere mye fra lokalitet til lokalitet, og det er sporstoffer som ofte styrer hvilken farge mineralet gløder med eller om det i det hele tatt gløder. Fluorescens og fosforescens er dermed ofte ikke til å stole på i mineralidentifikasjon, men kan i noen tilfeller være nyttige egenskaper. Hvis man har en prøve der det er små korn av et fluorescerende mineral som kanskje ikke er så lett å få øye på i vanlig lys, kan bestråling med UV-lys lett bekrefte tilstedeværelsen. Man kan også ha god nytte av en UV-lampe hvis man leter etter særskilte mineraler i en mørk gruvegang eller etter mørkets frembrudd.

Tillegg: Luminescens-tabeller.

MineralFarge i kortbølget UV-lys (254 nm)Farge i mellombølget UV-lys (320 nm)Farge i langbølget UV-lys (365 nm)
AdamittGulgrønn (sterk)GulgrønnGulgrønn
Agat (variant av kvarts)Gulhvit, blekgul, grønn Grønn, blåhvit, gulhvit
AlbittRød (svak)Rød (meget svak)Rød (meget svak)
AlunittGulhvit Gulhvit
AmblygonittGulhvit Gulhvit
AnalcimGrønn, blåhvit, gulhvitGrønn, blåligGrønn, gul, hvit
AnglesittOransjegul Gul
AntofyllittRosa (sterk)RosaRosa (sterk)
Apatitt-FOransjegul (sterk)Fiolett (middels)Blekgul (svak)
Apofyllitt-FGrønnligBlåGulhvit
Apofyllitt-OHHvit (svak) Grønn
AragonittBlåhvit (middels)RosaGulhvit (sterk)
AutunittGulgrønn (middels)Gulgrønn (sterk)Gulgrønn (sterk)
Axinitt-MgRød Rød
Axinitt-MnRød (middels)Rød (meget svak)Rød (svak)
BaryttGulhvit (middels)Gulhvit (middels)Gulhvit (middels)
BenitoittBlåhvit (meget sterk) Rød (svak)
BrucittBlåhvit (svak)BlåhvitBlåhvit (svak)
CerussittGul (middels)Gul (middels)Gulhvit (svak)
ChondrodittGul (sterk) Gulaktig (meget svak)
ColemanittBlåhvit Blåhvit
CølestinBlåhvitBlåhvitBlåhvit
DatolittBlekgulGulhvitGulhvit
Diamant  Blå (sterk)
DiopsidBlå (sterk) Blå (svak)
DumortierittBlåhvit (middels) Gulhvit
EttringittBlåhvit Gulhvit
FluorittBlå (middels)Blå (middels)Blå (meget sterk)
FosgenittOransje Gul
GipsBlåhvit (middels) Gulhvit (middels)
Halitt (steinsalt)Rød (middels)Rød (middels)Oransjerød (middels)
HardystonittBlåfiolett (middels)Blåfiolett (middels)Blåfiolett (svak)
HemimorfittBlåGulhvitGulhvit
HowlittOransje Oransje
HydrosinkittBlåhvit (meget sterk) Oransje (svak)
KalsittBlå (sterk)Rød (sterk)Rosa (sterk)
LaumontittGulhvit Gulhvit
MagnesittBlåhvit Gulhvit
MesolittGul Hvit
MikroklinRød (middels)Blå (svak)Grønn (svak)
NatrolittGrønn (sterk)Grønn (middels)Grønnhvit (svak)
NorbergittGul (middels)GulOransjegul
OpalGulgrønn Gulgrønn
PektolittOransje (svak)Rosa (sterk)Gulhvit (sterk)
PowellittGulhvit (meget sterk) Gulhvit (svak)
PyrofyllittGulhvit Gulhvit
PyromorfittOransjeOransjegulGulaktig
RavGulhvit (middels) Blåhvit (middels)
ScheelittBlåhvit (meget sterk)Rød (middels)Rosa (meget svak)
SerpentinBlåBlåhvit 
Sfaleritt (sinkblende)Oransje (middels)Oransje (sterk)Oransje (sterk)
SkapolittRød, gulOransjerød, oransjegulRødfiolett, gul
SmithsonittRød Gulhvit
SodalittGulhvit (middels) Oransje (meget sterk)
SpodumenOransje Oransjerød
StilbittGulhvit Gulhvit
StrontianittBlåhvitBlåhvitBlåhvit
TalkGulhvitGulhvitGulhvit
ThomsonittBlålig (svak) Gulhvit
TitanittMørk oransje, brun  
TremolittOransjerød Oransje
UlexittHvit (svak) Hvit (svak)
WavellittBlåhvitGrønnBlåhvit
WillemittGrønn (meget sterk)Grønn (sterk)Grønn (middels)
WitherittBlåhvit (middels)BlåhvitBlåhvit (sterk)
WollastonittOransjegul (sterk)Oransjegul (middels)Gul (middels)
WulfenittGrønn Rød (meget svak)
ZirkonOransjegul (sterk)Oransjegul (middels)Blekgul (svak)
Tabell 1. Fluorescens i et utvalg mineraler. Kun hovedfarger er tatt med.

MineralFosforescensTermoluminescensTriboluminescens
Albitt Ja 
AmblygonittBlåhvit (SW, LW)JaJa
Apatitt Ja 
Apofyllitt-OHHvit (svak, SW)  
AragonittGrønnhvit (sterk, SW, MW, LW)Ja 
Axinitt-MnRød (meget svak SW)  
BaryttGulhvit (SW, MW, LW)  
BrucittGrønnhvit (sterk SW, MW), blåhvit (sterk LW)  
ColemanittGrønnhvit (SW, LW)  
CølestinBlåhvit (middels, SW, LW)  
DiamantRød (sterk SW), blåhvit (sterk LW)JaJa
FluorittGrønnhvit (SW, MW, sterk LW)JaJa
GipsBlåhvit (sterk SW), gulhvit (sterk LW)  
HemimorfittHvit (svak SW, MW, LW) Ja
KalsittBlåhvit (sterk SW), grønnhvit (sterk LW)JaJa
KvartsHvit (meget svak SW, MW, LW)JaJa
MagnesittBlåhvit (SW), gulhvit (LW) Ja
OpalGrønngul (sterk SW)  
Pektolitt JaJa
RavGulhvit (LW)  
Scheelitt Ja 
SfalerittBlekgul (SW, MW, LW)JaJa
SodalittBlåhvit (meget sterk SW, sterk LW)Ja 
SpodumenOransje (SW, MW, LW)Ja 
StrontianittGrønnlig (SW, MW, LW)  
TremolittRød (SW)JaJa
UlexittHvit (svak SW, LW)  
WavellittHvit (middels SW), blåhvit (middels LW)  
WillemittGrønn (meget sterk SW, sterk LW)Ja 
WitherittBlålig hvit (sterk SW, LW)  
WollastonittOransje (sterk SW)Ja 
Zirkon   
Tabell 2. Andre typer luminescens i et utvalg mineraler. SW=kortbølget, MW=mellombølget og LW=langbølget UV-lys.

Kilde til tabellene: Online Database of Luminescent Minerals, http://www.fluomin.org/uk/accueil.php

Kategorier
Uncategorized

Jerngruvene i Arendalsfeltet

Undertegnede holdt et foredrag om jerngruvene i Arendalsfeltet for Sørlandets Geologiforening onsdag 11. mars, et foredrag som var ment å gjentas som et onsdagsforedrag ved Naturmuseet 1. april, men har blitt satt på vent i disse koronatider.

Innledning

Jerngruvedriften i Arendalsområdet er et av de viktigste kapitlene i norsk bergverkshistorie. Driften varte nesten 400 år, og totalproduksjonen av rent jern var ca. 1,3 millioner tonn. Det var lensherren Erik Munk som startet det hele. Han holdt til på Barbo gård og fikk i 1574 kongens tillatelse til å opprette ei «jernhytte» i lenet. Drift tidligere enn 1600-tallet er trolig bare sporadisk. Hovedperioden var fra midten av 1600-tallet til de fleste trekullfyrte jernverkene ble nedlagt i 1860-årene. Den aller siste gruva som ble nedlagt var Bråstad i 1975.

Torbjørnsbu gruve. En av de betydeligste i Arendalsfeltet. Fra Fotosamlingen til NBH-UiA.

Arendalsfeltets geologi

Geologisk tilhører Arendalsfeltet den såkalte Bamblesektoren, som består av prekambriske grunnfjellsbergarter og er knyttet til den Svekonorvegiske fjellkjededannelsen som fant sted mellom ca. 1140 og 920 millioner år siden. Amfibolitter og granulitter i Bamblesektoren er datert til mellom 1140 og 1080 millioner år. I Arendalsområdet er det såkalte skarnbergarter som jernmalmen stort sett er knyttet til. Skarn er dannet ved at uren kalkstein som stammer fra eldre havbunn har blitt omvandlet til kalksilikatbergarter under den omfattende bergartsomvandlingen som fjellkjededannelsen førte til, og senere blitt «stekt» av granittiske smelter. I kontakten mellom disse kalksilikatbergartene og granitten har det blitt avsatt jernrike malmsoner. Noen få steder forekommer også jernmalmen direkte i gneis. De malmførende lagene hadde et fall på ca. 70°, slik at driften i hovedsak gikk vertikalt i form av sjakter og strosser. Jernmalmen som det var drift på i Arendalsområdet og andre steder i Aust-Agder heter magnetitt og har den kjemiske formelen Fe3O4. Det er et svart mineral som man lett kan bestemme om man har en magnet for hånden. Malmen i Arendal er særlig ren og fører opptil 72% jern. Med «ren» menes at den har et lavt innhold av svovel, fosfor og andre metaller enn jern, som kunne komplisere smelteprosessene.

Magnetitt, Langsæ gruve. Fra Naturmuseets samlinger.

Litt historikk om jernutvinning

Jern er utvilsomt det viktigste metallet vi har i dag. Det opptrer ytterst sjelden i gedigen form i naturen, så vår første kontakt med jern var fra jernmeteoritter. I egyptiske graver er det funnet gjenstander fra ca. 4000 år før Kristus. Teknikken med å utvinne jern fra myrmalm ble oppdaget ca. 1500 f. Kr., sannsynligvis i Lilleasia. Produktet var smibart og av høy kvalitet, men teknikken etter våre begreper uøkonomisk og arbeidskrevende. I Norge begynte «jernvinna» ca. 200 f. Kr. og varte helt fram til 1800-tallet. Fram mot 1500-tallet ble teknikkene med gruvedrift og smelteovner utviklet og forbedret, og jernproduksjonen skjøt fart. Teknikkene kom til Norge fra Tyskland. Utviklingen av masovner, der temperaturen ble så høy at jernet smeltet, var særlig viktig.

Smelting av malmen

Masovnen er en sjaktovn som man holdt i døgnkontinuerlig drift. De gamle masovnene var rundt 8-12 meter høye, i dag kan de være opptil 60-70 meter høye. Her matet man jernmalm og trekull (koks brukes i moderne masovner) lagvis ovenfra, mens forvarmet trykkluft ble tilført nedenfra. Denne reagerte med trekullet, og dannet karbondioksidgass i en sterkt varmeutviklende reaksjon. Karbondioksiden reagerte videre med kullet og dannet karbonmonoksidgass, som er et viktig reduksjonsmiddel som omdanner jernoksid til jern. Kalkstein ble tilsatt for å rense jernet og være slaggdanner. Slaggen ble tappet flytende fra ovnen. Nederst i ovnen kunne man tappe smeltet råjern. Masovnen ble første gang tatt i bruk i Norge i 1622, ved Bærum jernverk. Ved Næs Verk stoppet masovndriften for godt i 1909.

Masovnen ved Næs Verk. Bildet er hentet fra Wikipedia (offentlig eiendom).

Jernovner og deres betydning for folkehelsa

Med masovnenes inntreden ble det satt i gang produksjon av støpejernsovner, som tyskerne fant opp på 1400-tallet. Ovnsproduksjonen i Norge kan deles i to: Jernverksperioden (1630 – ca. 1830) og støperiperioden (ca. 1830 – dd). Fram til ca. 1550 var den tradisjonelle kilden til oppvarming av norske hus åre eller grue, og et hull i taket (ljore) til å lede ut røyken. Dette førte til mye røyk, sot og trekk. Da jernovnen kom ble det en merkbar bedring i folkehelsa, og en mye lavere dødelighet. I begynnelsen var jernovner forbeholdt overklassen, men utover på 1700-tallet ble jernovnen den viktigste form for oppvarming i Norge.

Kart over de viktigste jerngruvefeltene i Arendalsområdet, utarbeidet av Jan Henrik Simonsen og publisert i Jerngruvene i Aust-Agder. Aust Agder Arkivet, 1990. De svarte prikkene er skarnforekomster. Jeg har brukt navnet Barbudalen om Langsæ. Gjengitt med tillatelse fra JHS.

Hvor lå jerngruvene?

Jerngruvene var lokalisert i flere områder i Arendal og omegn. I Arendal kan vi snakke om tre hovedområder, nemlig Neskilen, Barbudalen med Langsævannet og Øyestad. I Neskilen var det to parallelle malmdrag i SV-NØ-retning med 31 gruveobjekter (inkludert både gruver og skjerp). Den mest kjente gruva er Gamle Mørefjær, den største og dypeste (225 m) av de eldste gruvene i distriktet. I Barbudalen, på begge sider av Langsævannet, var det også flere viktige gruver, med Torbjørnsbu som den største. Den lå i en ellipseformet skarnformasjon som strakk seg rundt den sørlige delen av vannet. Her ble malmen hentet ut fra et stort dagbrudd. I Øyestad, som den gang var egen kommune, var det mange gruveområder. Bråstad, som lå i den nordlige delen av Øyestad, hadde mange betydelige gruver, bl.a. den aller dypeste i hele Arendalsområdet (460 m under dagen). Det var her det var drift helt til 1975. Solborg gruveområde med Grevinne Wedels gruve må også nevnes. Dette er et av områdene hvor man har brukt vannkunster til å pumpe ut vann og heve malm og stein. Vannkunster var mekaniske lensesystem som besto av et damanlegg, et vannhjul og en kraftoverføringsmekanisme. Klodeborg-gruvene lå også i Øyestad. Det var et av de største og viktigste gruveområdene i distriktet med 61 gruveobjekter. De omfattet bl.a. Klodeborg hovedgruve og Kjenli-gruvene, hvor det var drift fram til 1966. I den sørlige delen av Øyestad var det også flere gruver. Her kan nevnes Nøddebro, som er interessant fra et mineralogisk perspektiv. Dette er stedet for det første funn av mineralet datolitt, eller typelokaliteten som vi kaller det. Andre kjente gruver i området er Gamle Lerestvedt gruve som tidligere var en godt vedlikeholdt besøksgruve, Væding gruve som var typelokalitet for mineralet babingtonitt og gruvene i Tingstveit. Tromøya hadde fem gruveområder, hvor Alvegruvene var de mest kjente. Utenfor det som i dag er Arendal kommune var det også gruver i Holt i Tvedestrand (Solberggruva), Lyngrot i Froland (flere gruver), Gjerstad (Stålkjenn) og Lillesand (Olstad gruve). Solberggruva er «hjemmegruva» for Næs Jernverk, og er i dag en populær besøksgruve. Her er det på sin plass å på det sterkeste fraråde folk til å oppsøke de gamle gruvene i Arendal! Mange er dårlig sikret og kan være livsfarlige feller! Dessuten er mange av dem fylt med søppel.

Alveholmen gruve er full av vann. Fra Fotosamlingen til NBH-UiA.
Malmrøys ved Alvegruvene. Fra Fotosamlingen til NBH-UiA.

Jernverkene

Det var mange forskjellige jernverk som drev gruvene i Arendalsområdet, og ikke bare jernverk på Agder. Flere av jernverkene var lokalisert lenger nord. Fritzøe i Larvik, samt Ulefoss, Moss, Bærums Verk med flere fikk malm fra Arendalsgruvene. På Agder var de viktigste jernverkene Barbo jernverk (1574-1665), som flyttet til Holt og ble Båseland verk (1665-1738). Ulrich Schnell flyttet driften til Nes på grunn av større vannføring i elva der, og dermed var Næs Verk (1738-1956) et faktum. Jacob Aall ble fra 1802 ene-eier av verket. Hammerbygning og digelstålovnshus er fredet og en del av dagens jernverksmuseum. Egelands verk i Gjerstad (1705-1884) og Frolands Verk (1763-1867) var andre betydningsfulle jernverk. Sistnevnte leverte en periode fra 1780-årene kanoner og kuler til hær og flåte.

Fyrsetting. Fra Agricola: De Re Metallica (1556).

Hvordan fikk man ut malmen?

Før man begynte å ta i bruk sprengstoff var fyrsetting den vanligste metoden for å bryte løs malmen. Man varmet opp fjellet med store bål i minst 24 timer. Etter avkjøling ble fjellet sprøtt og kunne hakkes i stykker med hammer og bergjern. Metoden var billig, men langsom. Fremdriften var ikke større enn 1-3 m per måned. Dårlig ventilasjon kunne ofte føre til kullosforgiftning når man kom innover i fjellet. Problemet ble delvis løst med ventilasjonssjakter opp til overflaten eller egne luftekanaler i gruvegangen. Det ble brukt mye ved (gran og furu), såkalt setteved, til fyrsettingen. For å heise malm eller vann opp av gruvene eller drive pumpeverk brukte man såkalte hestevandringer. De ble drevet av en eller flere hester, derav navnet. Fundamentet var en platting som enten var en planert flate på bakken eller en oppmurt konstruksjon. I midten lå en stor stein med et uthugget hull. Denne fungerte som bunnlager for hovedakselen. På akselen var det festet tverrstokker med seletøy for hestene. Det var også festet en kabeltrommel for tauverket. Det er bevart rester av hestevandringer ved flere av gruvene i Arendalsområdet. Noen steder, f.eks. ved Solborggruvene og Lyngrotgruvene har man også brukt vannkunster.

Hestevandring. Fra Lidingo: Classical Mechanics IV (1890).

Bøndene hadde en viktig rolle

Bøndene innenfor cirkumferensen, det vil si en definert radius rundt hovedgruven eller jernverket som drev gruvene hadde plikt til å levere setteved, samt ved til produksjon av trekull til masovnen. De fraktet også malmen fra oppsamlingsstedene ved gruvene til malmbryggene, og de kunne stille hest og fører til drift av hestevandringene, samt levere trevarer til bebyggelse m.m. Arbeidet ved gruvene ga bøndene mulighet til å skaffe seg kontanter. Gruvevirksomheten er en av årsakene til at det på et tidlig tidspunkt utviklet seg en pengehusholdning i bygdene i nærheten av Arendal.

Gruvedriftens påvirkning av samfunnet

Andre ringvirkninger som følge av gruvevirksomheten var at det grodde fram en egen skipsfartsnæring i tilknytning til gruvene, nemlig malmfarten. Små og mellomstore seilskuter drev også med annen frakt i tillegg til malmtransporten. I 1770 sto 35 malmskuter for 1/3 av alle utklarerte skipsavganger fra Arendal tolldistrikt. 20 av disse hørte hjemme i Aust-Agder. Mellom 60 og 120 mann var sysselsatt med malmfart dette året. I tillegg til den økonomiske betydningen var malmfarten viktig for den kulturelle og menneskelige kontakten mellom Arendal og jernverksstedene østpå. Dette må ha påvirket lokalsamfunnene gjennom flere hundre år. Handelsmenn i Arendal var også involvert i gruvevirksomheten. De sto for leveranser av korn og det ble etterspørsel etter håndverksprodukter som tønner og rep.

Arbeidernes kår

Til sist noen ord om arbeiderne, de sanne heltene som av og til måtte ofre både liv og helse for at man skulle få ut den verdifulle jernmalmen. De ble ofte rekruttert fra lokalsamfunnet, men det ble også importert arbeidskraft fra gruvenasjoner som Tyskland og Sverige eller fra andre gruvedistrikter i Norge. Arbeidet gikk ofte i arv fra far til sønn. Også kvinner og barn deltok. I skoleprotokoller var «grubearbeide» fraværsgrunn for 12-åringer. I en enkelt gruve kunne antallet arbeidere variere fra 4-5 til 30-40, alt etter størrelse og aktivitetsnivå. Arbeidsdagen var ikke akkurat lagt opp etter dagens HMS-standard og den var preget av hardt slit. Gruvearbeiderne hadde likevel en viss sosial trygghet. Ved sykdom eller i nødsår kunne man regne med hjelp fra jernverket.

Kilder:

Bergverk i Norge – Kulturminner og historie. Bjørn Ivar Berg (red.), Frode Sæland, Astrid Johanne Nyland, Per Øyvind Østensen, Fred Steinar Nordrum, Kåre Kullerud. Fagbokforlaget, 2016, 430 sider.

Gruvedrift, jernverk og støperier i Aust-Agder. Aust-Agder Museet, Arendal, 1988. 8 sider.

Gruverapport. Jan Henrik Simonsen. Aust-Agder Arkivet. 73 sider.

Jerngruvene i Aust-Agder. Redaksjon: Kjell-Olav Masdalen, Gunnar Molden, Jan Henrik Simonsen, Andreas Vevstad. Aust-Agder Arkivet, 1990, 19 sider.

Store Norske Leksikon. Kunnskapsforlaget.