BNL MD
Marmortaket på den Norske Opera. Foto: Tom Andersen

Kalkstein og marmor i bybildet: Vakre men forgjengelige materialer

Kan tradisjonen lære oss noe om materialvalg?

Marmor er et vakkert materiale, men med begrenset holdbarhet hvis den brukes på fasader utsatt for vind og vær. Operataket i Oslo er et eksempel på hvordan marmor endrer farge når den eldes. Gulningen av marmoren er en prosess som ikke kan vaskes bort for den kommer innenfra steinen og er egentlig rust.

I del 2 av artikkelserien "Naturstein i bygninger" tar professor Tom Andersen for seg bruken av kalkstein og marmor i bygninger.

Da Oslo Rådhus (1931) ble planlagt ønsket arkitektene Arneberg og Poulsson å bruke marmor i sokkeletasjens forblending.

Underveis kom de på andre tanker:

"Det var først tanken å anvende marmor sammen med teglsteinen til underetasjens lister og konstruktive ledd. Vi var oppe ved Fauske i Nordland og undersøkte de forskjellige marmorsorter i bruddene. Det viste seg at marmor neppe har særlig stor levealder i friluft. (...)  Da vi gjerne ville ha en litt levende, året stein, valgte vi isteden en granitt, eller rettere gneis, fra Sandøy ved Hvaler" (1)

Fossiler

Kalkstein og marmor er karbonatbergarter, det vil si bergarter som i hovedsak består av kalkspat (kalsiumkarbonat: CaCO3) og i noen tilfeller det beslektede mineralet dolomitt (CaMg(CO3)2).

Kalkstein er en sedimentær bergart som består av rester etter kalk-utskillende organismer i havet. I Oslofeltet finnes det rikelig med kalkstein som ble dannet i ordovicium og silur periodene, i jordas oldtid, det vil si mellom omkring 490 og 420 millioner år tilbake.

Dyrelivet i havet i denne perioden kan være vel bevart i form av fossiler. Oslofeltets kalksteiner har vært populære bygningsstein opp gjennom tiden.

Gamle Aker Kirke fra 1100-tallet. Kirken er bygd av blokker av orthocerkalk tatt ut like i nærheten. Detaljbildet øverst til venstre viser et tverrsnitt gjennom et orthocerskall. Dette var primitive blekkspruter som hadde et langstrakt, kjegleformet skall. Foto: Tom Andersen
Gamle Aker Kirke fra 1100-tallet. Kirken er bygd av blokker av orthocerkalk tatt ut like i nærheten. Detaljbildet øverst til venstre viser et tverrsnitt gjennom et orthocerskall. Dette var primitive blekkspruter som hadde et langstrakt, kjegleformet skall. Foto: Tom Andersen

Den fineste rene kalksteinsbygningen vi har er nok Gamle Aker kirke, som er bygd på 1100 tallet av orthocerkalk fra ordovicisk tid. Denne kalksteinen ble tatt ut i steinbrudd like ved byggeplassen, der Vår Frelsers gravlund er i dag. Kalksteinen har fått sitt navn etter  en spesiell type fossile blekksprutskall som forekommer i rikelige mengder.

Forvitring

Orthocerkalk finner vi også i bygninger som Nasjonalgalleriet og Nationaltheatret. Denne kalksteinen er hentet fra Östergötland i Sverige. 

Bildet under viser noen av problemene med karbonatbergarter i bymiljøet: Her har det gjennom 100 år samlet seg en svart forvitringsskorpe som ikke kan fjernes uten å ødelegge ornamentene. Karbonatmineralene i bergarten er utsatt for forvitring.

Spesielt kalkspat vil lett løse seg opp når den utsettes for syre, og i et forurensningspreget bymiljø er det nettopp det som skjer.

Forvitring av kalkstein. Bildet viser en detalj fra Nasjonaltheateret. Kalksteinen er kraftig angrepet av forvitring, deler av Sankt Halvard figuren er nesten etset bort, og den har fått en tykk, svart skorpe av nedbrytningsprodukter. Foto: Tom Andersen
Forvitring av kalkstein. Bildet viser en detalj fra Nasjonaltheateret. Kalksteinen er kraftig angrepet av forvitring, deler av Sankt Halvard figuren er nesten etset bort, og den har fått en tykk, svart skorpe av nedbrytningsprodukter. Foto: Tom Andersen

Slik forvitring, kombinert med tidligere forsøk på reparasjon med uegnet materiale førte til at deler av gesimsen i Nationaltheatrets fjerde etasje falt ned på fortauet sommeren 2010.

Korallrev i byen

En annen kalkstein som har vært nokså mye brukt i fasader i Oslo er en korallkalk fra silur perioden. Bergarten er utrolig rik på fossiler, og gir oss et godt inntrykk av livet på havbunnen i denne perioden, med sjøliljer, koraller og andre organismer.

Stortingsgata 22 og 30 er gode eksempler.  Hva som skjer med karbonatbergarter ved langvarig eksponering for et aggressivt byklima viser steinplatene som er lagt på toppen av muren utenfor Stortingsgata 30. Disse platene var opprinnelig polerte, og drøyt 70 års forvitring har løst opp overflaten, som har blitt svart og stygg av forurensning som har festet seg.

Til venstre: Et korallrev i byen, Stortingsgata 22 kledd fra tredje etasje og oppover med blokker av fossilrik kalkstein fra silurtiden. Steinen er brutt ved Porsgrunn, og hører til Oslofeltet. Vi finner mengder av koraller, sjøliljer og andre dyr som levde i havet for omkring 430 millioner år siden.  Detaljbildet til høyre viser hvordan denne bergarten kan forvitre i bymiljø: En kalksteinsplate fra muren utenfor Stortingsgata 30. Foto: Tom Andersen
Til venstre: Et korallrev i byen, Stortingsgata 22 kledd fra tredje etasje og oppover med blokker av fossilrik kalkstein fra silurtiden. Steinen er brutt ved Porsgrunn, og hører til Oslofeltet. Vi finner mengder av koraller, sjøliljer og andre dyr som levde i havet for omkring 430 millioner år siden. Detaljbildet til høyre viser hvordan denne bergarten kan forvitre i bymiljø: En kalksteinsplate fra muren utenfor Stortingsgata 30. Foto: Tom Andersen

To typer marmor

Marmor er kalkstein som har vært utsatt for metamorfose, det vil si at den har rekrystallisert ved høy temperatur og trykk. Vi skiller mellom to forskjellige typer av marmor, og begge er godt representert i bygninger i Oslo.

Kontaktmetamorf marmor er en kalkstein som har rekrystallisert på grunn av oppvarming fra magma (smeltet steinmasse) på et grunt nivå i jordskorpa. I permtiden for omkring 280 millioner år siden var Oslofeltet en aktiv vulkansk provins, og de eldre kalksteinene i området ble varmet opp på denne måten. Vi har derfor mange slike bergarter i Oslofeltet, men den eneste som har blitt benyttet som bygningsstein i særlig grad er Gjellebekk marmoren fra Lierskogen.

Denne ble brutt fra 1700 tallet til inn på 1950-tallet, og vi finner den blåmarmorerte, lett porøse steinen i flere fasader i Oslo. Steen og Strøm bygningen er i sin helhet kledd med denne bergarten.  Gjellebekk marmoren har et dårlig rykte for å være lite forvitringsbestandig.

Den andre hovedtypen er regionalmetamorf marmor, som er dannet ved at kalksteiner er tvunget ned til stort dyp under fjellkjededannelse, og blitt både oppvarmet og deformert i prosessen. Fauske i Nordland er det mest kjente marmorområdet her i landet, med slik regionalmetamorf marmor.

Marmor derfra har blitt brutt og brukt i fasadestein, skulpturer og gravmonumenter siden 1890 tallet, og brukes fortsatt, se for eksempel gulvet i avgangshallen på Gardermoen. Det er flere varianter av Fauskemarmor: Den lys røde og hvite "fleskemarmoren" som selges under handelsnavnet "Norwegian Rose" er nok den mest kjente, men det finnes hvite, grå og grønne varianter. Den nokså rent hvite "Kvitblikk" marmoren ble i 1990-årne brukt i blant annet sokkeletasjen i Oslo Tinghus og i deler av regjeringskvartalet. Bergarten har en litt kald, rent hvit farge.

Hundre år tidligere ble samme bergart brukt i Tostrupgården. Da denne bygningen var ny i 1895 sto den fram med sterke kontraster i svart larvikitt og hvit, polert marmor. I årenes løp har marmoren skiftet farge fra hvit til lys brungul, og overflaten har blitt matt. Denne marmorvarianten består hovedsakelig av dolomitt, som inneholder små mengder kjemisk bundet jern. Når marmorplatene utsettes for luft og vann oksiderer jernet fra toverdig til treverdig tilstand, og skilles ut som små partikler av rust. Det er dette som forårsaker fargeendringen.

Ser vi nøye på veggene i Tinghuset vil vi kunne se at en lignende misfarging er i ferd med å utvikle seg der.

Geologene advarte mot Opera-marmor

Bruk av italiensk Carrara marmor i Operaen var kontroversiell, bergarten som ble valgt har en lang og stygg historie med misfarging og strukturelle skader på grunn av forvitring. Finlandiahuset og Enso bygningen i Helsingfors, og Nordjyllands Kunstmuseum i Ålborg er sterke ekesmpler.

Misfarging av marmor fra Carrarra: En bit av taket til Operaen sett fra havnelageret høsten 2011. Gul misfarging er synlig på lang avstand. Pilen viser en kraftig misfarget vertikal kant.  Detaljbildet viser årsaken: Brungul farge på grunn av rustpartikler inne i selve steinen. Et velkjent forvitringsproblem med denne bergarten. Foto: Tom Andersen
Misfarging av marmor fra Carrarra: En bit av taket til Operaen sett fra havnelageret høsten 2011. Gul misfarging er synlig på lang avstand. Pilen viser en kraftig misfarget vertikal kant. Detaljbildet viser årsaken: Brungul farge på grunn av rustpartikler inne i selve steinen. Et velkjent forvitringsproblem med denne bergarten. Foto: Tom Andersen

Norske geologer advarte mot bruk av en slik bergart, men disse advarslene ble ikke tatt til følge. Resultatet har ikke latt vente lenge på seg: Marmorkledningen på Operaens tak viser stygge tendenser til misfarging og igjen er det oksidasjon av små mengder jernholdige mineraler som er årsaken. Dette er en misfarging som sitter inne i selve marmoren, og rensing og sliping av overflatene vil ikke kunne fjerne den.

Lite egnet til fasader

Hva kan vi lære av dette ? Hovedsakelig at marmor og kalkstein er vakre materialer med begrenset holdbarhet i et aggresivt utendørsmiljø. Diskusjonen om bruk av marmor som bygningsstein har foregått i nesten 120 år. Geologen W.C. Brøgger påpekte i diskusjoner med arkitekter og steinindustri i 1890-årene at marmor egner seg best til innendørs bruk. Den erkjennelsen er fortsatt gyldig mer enn et århundre senere.

(1) - A. Arneberg og M. Poulsson i C. Just (red.) Rådhuset i Oslo, Aschehoug 1950, side 26.

Nyttige lenker:

Geologien i Sentrum: En systematisk gjennomgang av bruk av naturstein i bygninger, med bl.a. stoff om bakgrunnen for problemene med marmor i operaen og med bilder av bygninger og bergarter som er omtalt ovenfor: http://folk.uio.no/toanders