Järnmalmsletning för citycachare
Järnmalm – Sveriges svarta guld, industrialismens fundament och kärnan i Norrbottens teknologiska megasystem. Från gruvorna i malmfälten transporteras järnmalmen i främst pelleterad form via malmbanan till malmhamnarna i Luleå och Narvik, varifrån den skeppas vidare till jordens alla hörn. Ett stycke järnmalm har lyckats ta sig ända från Malmberget till Luleå, utan att bli varken krossat, pulvriserat eller pelleterat. Utsikterna för denna malmklump att någonsin bli till stål får nog sägas vara ganska dystra så istället får den utgöra grunden till denna EarthCache.
Mineraler och konsten att skilja på dem
Mineraler är de minsta byggstenarna i de bergarter som bygger upp jordskorpan. De är naturligt förekommande fasta oorganiska föreningar som består av ett eller flera grundämnen, med bestämd kemisk sammansättning och kristallstruktur.
För att identifiera olika mineraler kan vi använda oss av exempelvis färg, hårdhet, magnetiska egenskaper, och densitet (massa per volymsenhet). Vad gäller färg ska mineralets färg helst iakttas på färska ytor eftersom färgerna ofta förändras då mineral exponeras för luftens syre. Ett pulvriserat mineral ger ofta ett annat färgintryck, som generellt är karakteristiskt för mineralet, vilket kan ses genom att dra mineralet mot en bit oglaserat porslin (till exempel en elpropp), se Figur 1.
Järnmalm
Järn är det fjärde vanligaste grundämnet i jordskorpan, och förekommer vanligtvis i förening med syre i form av mineraler som magnetit och hematit. När dessa mineral förekommer i så hög koncentration att de blir ekonomiskt lönsamma att utvinna, kallas mineralen för järnmalm. Densiteten för järnmalm är 5,2-5,3 g/cm3.
Magnetit är gråsvart till färgen och har naturligt magnetiska egenskaper (så kallad ferrimagnetism), vilka beror på att mineralen innehåller järnjoner av två olika laddningar. Normalt fungerar magnetit inte som en aktiv magnet i sig självt, men dras däremot till och fastnar på andra magneter. I malm uppträder den oftast kornigt, men små kristaller med svart, matt metallglans kan synas på magnetitförande sten. Magnetitmalm kallas även för svartmalm, och magnetit ger ett svart streck på oglaserat porslin.
Hematit kallas även för järnglans och är stålgrå till järnsvart, men kan ibland vara rödaktig. Till skillnad från magnetiten så saknar hematiten magnetiska egenskaper (vilket kallas antiferromagnetism). Hematit är världens viktigaste järnmalmsmineral och uppträder i tavelformad till kornig form. På oglaserat porslin ger hematit ett blodrött till rödbrunt streck, och hematitmalm kallas på grund av detta även för blodsten.
Gråberg 
är en term som används inom gruvnäringen för att benämna berget och mineralerna som omger malmen. Det säger ingenting om bergarternas sammansättning ur ett geologiskt perspektiv.
När den krossade malmen kommer upp ur gruvorna följer en del gråbergsrester med, vilka måste avskiljas. Detta görs genom att utnyttja skillnader i malmens och gråbergets egenskaper. Gråberg är inte magnetiskt och har lägre densitet än malmen (ca 2,5-3 g/cm3).
Där malmmineralerna ger ett färgat streck på oglaserat porslin, så ger gråbergsmineralerna ett vitt eller mycket svagt färgat streck. Figur 2 visar skillnaden mellan gråberg och järnmalm.
Järnmalmsbrytning i Malmberget
Malmberget är världens näst största gruva för underjordsbrytning, och består av ett flertal skivformade malmkroppar inom ett ca fem gånger tjugo kilometer stort område. Fyndigheten i Malmberget är av typen apatitjärnmalm, vilket innebär att apatit är ett karakteristiskt mineral i malmen, utöver själva järnmineralerna. Malmen i Malmberget innehåller både magnetit och hematit.
Denna EarthCache
År 1921 fyllde Luleå 300 år, vilket firades med en Jubileumsutställning, om vilken du kan läsa mer på olika skyltar runtom Gültzauudden. Ingen Jubileumsutställning med självrespekt är väl komplett utan ett eget malmmonument och från Malmberget hämtades ett stycke apatitjärnmalm, som nu står vid den givna koordinaten och bara väntar på besökare.
För att logga cachen behöver du något att mäta längd med, ett förstoringsglas, en magnet, och ett stycke oglaserat porslin, t.ex. en elpropp. Skicka svar på frågorna nedan till CO (på svenska eller engelska). Du behöver inte vänta på att bli godkänd, utan du kan logga EarthCachen direkt, så hör jag av mig om något behöver kompletteras.
1) Som beskrivits bryts både magnetit och hematit i Malmberget. Vilken typ av malm tror du att det är vi har att göra med här? Beskriv hur du kommit fram till detta. Obs! Både hematit- och magnetitmalm är gråsvarta till färgen så det räcker inte att bara titta på stenens färg.
2) Uppskatta järnmalmens densitet utifrån uppgifter du hittar på platsen och genom att mäta och beräkna malmstyckets volym. Relatera till i beskrivningen angivna densiteter för järnmalm. Stämmer det? Om inte – förklara!
3) Beskriv malmens utseende – Vad har den för färg? Hur är ytans struktur? Kan du se några kristaller eller korn – med blotta ögat eller med förstoringsglas? Bortse från de utsmyckningar lokala "konstnärer" förärat malmstycket med.
4) Vid gruvbrytning måste gråbergsrester avskiljas från järnmalmen. I beskrivningen ovan nämns TVÅ olika egenskaper som skiljer gråberg från järnmalm, vilka kan användas för avskiljningen. Beskriv (kortfattat och principiellt) utifrån detta TVÅ metoder att separera gråberg från järnmalm. Den ena av dessa metoder fungerar bara för den ena typen av järnmalm – vilken och varför?
Frivilligt: Ta gärna en bild på dig och/eller din GPS på platsen.
Iron ore prospecting for city cachers
Minerals and how to characterise them
Minerals are the smallest building blocks of the rocks that make up the Earth's crust. They are naturally occurring solid inorganic compounds that consist of one or more elements, with a specific chemical composition and crystal structure. To identify different types of minerals e.g. colour, hardness, magnetic properties, and density can be used. Colours of minerals should preferably be observed on fresh surfaces, as the colours often change when the minerals are exposed to the air. Generally, a finely ground of the mineral exhibits a more consistent characteristic colour, which can be seen by dragging the mineral against a piece of unglazed porcelain (such as a ceramic fuse), see Figure 1 above.
Iron ore
Iron is the fourth most abundant element in the Earth's crust, and usually occurs in iron oxide minerals such as magnetite and hematite. When these minerals occur in high enough concentrations to be economically viable to extract, it is referred to as iron ore. The density of iron ore is 5.2-5.3 g/cm3.
Magnetite is grey-black with natural magnetic properties (ferrimagnetic). It doesn’t act as an active magnet in itself, but is attracted to other magnets. In ore it usually occurs in granular form, but small crystals of black, matt metallic sheen can be seen. Magnetite gives a black streak on unglazed porcelain. Hematite is steel grey to iron black, but can sometimes be reddish. Hematite lacks magnetic properties (antiferromagnetic), occurs in tabular shaped to granular form, and gives a blood red to reddish brown streak on unglazed porcelain.
Gangue is a term used in the mining industry to denote the economically worthless rock that surrounds the ore. It says nothing about the composition of rocks from a geological perspective. When the crushed ore is extracted from the mine it also contains gangue, which must be separated. This is done by exploiting differences in the ore and gangue properties. Gangue is not magnetic and has lower density than the iron ore (about 2.5-3 g/cm3). Gangue minerals typically give a white or very faintly coloured streak on unglazed porcelain. Figure 2 above shows the difference between gangue (left) and ore (right).
This EarthCache
At the coordinates a block of apatite iron ore from Malmberget can be found. Malmberget is the world's second largest mine for underground mining. The ore is of the type apatite iron ore and contains both magnetite and hematite.
To log this cache, you need something with which to measure length, a magnifying glass, a magnet, and a piece of unglazed porcelain (for example a ceramic fuse). Email the answers to the questions below in Swedish or English to CO. You can log the EarthCache immediately, without waiting for approval. If something is amiss, I’ll contact you.
1) As described above, both magnetite and hematite are mined in Malmberget. What type of ore do you think we have here? Describe how you came to that conclusion. Note that both magnetite and hematite ore are grey-black in colour so it isn’t enough to just look at the colour of the rock.
2) Based on information you find on the site and by measuring and calculating the volume of the block, estimate the density of the ore at the site. Compare to the densities of iron ore given in the description above. Does it match? If not – explain!
3) Describe the iron ore – What colour is it? How is the surface structure? Can you see any crystals or granules – with the naked eye or with a magnifying glass?
Disregard the decorations left by local "artists".
4) When mining, the gangue must be separated from the iron ore. In the description above, TWO different characteristics are mentioned, which can be used for separation. Based on this, briefly describe (in general terms) TWO methods to separate gangue from iron ore. One of these methods works only for one of the two mentioned types of iron ore – which and why?
Optional but appreciated: Take a picture of you and/or your GPS at the site!