Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΚOIΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗ-ΟΡΦΑΝΟΥΔΑΚΗ Αν. Καθηγήτρια ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΚOIΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗ-ΟΡΦΑΝΟΥΔΑΚΗ Αν. Καθηγήτρια ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΚOIΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗ-ΟΡΦΑΝΟΥΔΑΚΗ Αν. Καθηγήτρια ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ

2 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Κοίτασμα: Οικονομικά συμφέρουσα συγκέντρωση μεταλλικών ορυκτών, βιομηχανικών ορυκτών ή βιομηχανικών πετρωμάτων. Εμφάνιση: Μη οικονομικά συμφέρουσα συγκέντρωση μεταλλικών ορυκτών, βιομηχανικών ορυκτών ή βιομηχανικών πετρωμάτων. Κατώτερο όριο εκμεταλλευσιμότητας: Η κατώτερη περιεκτικότητα σε κάποιο χρήσιμο στοιχείο ή ορυκτό, προκειμένου να είναι δυνατή η εκμετάλλευση μιας μεταλλοφορίας.Το κατώτερο όριο εκμεταλλευσιμότητας ποικίλει. Έτσι, στα τεράστια πορφυριτικά κοιτάσματα: Cu  0,5%, ενώ στα φλεβικά κοιτάσματα: Cu  1,5% - 2,5% Συντελεστής εμπλουτισμού: Ο συντελεστής εμπλουτισμού είναι το πηλίκον της μέσης τιμής των κατώτερων ορίων εκμεταλλευσιμότητας (ανά τον κόσμο) προς τη μέση σύσταση του συγκεκριμένου στοιχείου στον στερεό φλοιό της γης. Έτσι, δεδομένου ότι το μέσο κατώτερο όριο εκμεταλλευσιμότητας για τη χαλκό, π.χ. είναι 0,4%, ενώ η μέση σύσταση του στερεού φλοιού, σε Cu, είναι 0,005% συμπεραίνεται ότι, ο συντελεστής εμπλουτισμού είναι 0,4 / 0,005 = 80. Μετάλλευμα: Ονομάζουμε μετάλλευμα, τα χρήσιμα, προς εκμετάλλευση, μεταλλικά ορυκτά. ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

3 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Σύνδρομα ορυκτά ή στείρα: Τα υπόλοιπα ορυκτά, που συνοδεύουν το μετάλλευμα και συνήθως, δεν τα εκμεταλλευόμαστε, τα ονομάζουμε στείρα ή σύνδρομα ορυκτά. Υποπροϊόντα: Ορισμένες φορές, εντούτοις, αξιοποιούμε και κάποια σύνδρομα ορυκτά, δεδομένης της εκμετάλλευσης των κύριων ορυκτών. Αν δεν εκμεταλλευόμασταν τα κύρια ορυκτά δεν θα ήταν ικανά, από μόνα τους, τα σύνδρομα ορυκτά να οδηγήσουν σε εκμετάλλευση. Έτσι, στα κοιτάσματα χρυσού της Ν.Αφρικής παίρνουμε ως υποπροϊόν ουράνιο. Αν δεν υπήρχε ο Αu, τότε θα ήταν ασύμφορο να κάνουμε εκμετάλλευση μόνο για το ουράνιο. Βιομηχανικά ορυκτά: Τα μη μεταλλικά ορυκτά, δηλ. τα πετρογενετικά ορυκτά, όπως ο βαρύτης, ο χαλαζίας, ο φθορίτης, κ.λ.π., τα οποία έχουν βιομηχανική χρήση. Βιομηχανικά πετρώματα: Αν όλο το πέτρωμα και όχι κάποια μόνο ορυκτολογικά συστατικά του, είναι υπό εκμετάλλευση, π.χ. το μάρμαρο, η σμύριδα, ο μπεντονίτης, κ.λ.π., τότε ομιλούμε για βιομηχανικό πέτρωμα. ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

4 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΟΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΣ 1)Η περιεκτικότητά του σε χρήσιμα ορυκτά. 2)Τα αποθέματά του. Τα αποθέματα διακρίνονται σε: βέβαια πιθανά δυνατά 3)Η ορυκτολογική του σύσταση, ο ιστός, η υφή, τα σύνδρομα ορυκτά και τα υποπροϊόντα. 4)Η δυνατότητα απόληψης, η οποία εξαρτάται από: τη γεωγραφική θέση τις υδρολογικές-κλιματολογικές συνθήκες τα έργα υποδομής, που προαπαιτούνται τον τρόπο εξόρυξης 5) Το κόστος μεταφοράς 6) Η τιμή του μεταλλεύματος. 7) Η απαραίτητη τεχνολογία για εξόρυξη - εμπλουτισμό. 8) Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που δημιουργούνται. 9) Διάφοροι πολιτικοί λόγοι. 10) Τα Cartels. 11) Η δυνατότητα ανακύκλωσης.

5 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες 1.1 “Φλεβικά” κοιτάσματα (vein type deposits) Τα φλεβικά κοιτάσματα έχουν τη μορφή φλέβας. Έχουν, δηλαδή, μεγάλη ανάπτυξη προς μια κατεύθυνση και μικρή προς τις άλλες δύο. Σε κάθε φλέβα διακρίνουμε τον άξονα, τη διεύθυνση και την κλίση της φλέβας (σχ. 1). ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΟΙ-ΓΕΝΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΤΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ Σχ. 1: Επιμήκης τομή μεταλλοφόρου φλέβας DB και ΕΒ βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο. ΕΒ είναι κάθετος στη διεύθυνση (DB) της φλέβας. Η γωνία που σχηματίζει η ΕΒ με τον άξονα C, της φλέβας, ονομάζεται κλίση της φλέβας. ΑΞΟΝΑΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΚΛΙΣΗ

6 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Άξονας της φλέβας: Ονομάζεται η επιμήκης διεύθυνση της φλέβας. Αν τμήσουμε τη φλέβα με ένα οριζόντιο επίπεδο, τότε, σχηματίζεται μία έλλειψη. Η μεγαλύτερη διάμετρος της έλλειψης ονομάζεται διεύθυνση της φλέβας. Κλίση της φλέβας ονομάζεται η γωνία που σχηματίζει η κάθετος προς τη διεύθυνση με τον άξονα της φλέβας. Οι φλέβες μπορεί να είναι κατακόρυφες (σχ.2α), κεκλιμένες (σχ. 2β) ή οριζόντιες (σχ. 2.γ). Αν είναι παράλληλες προς την στρώση των περιβαλλόντων πετρωμάτων, τότε ονομάζονται παρείσακτες κοίτες ή sills. Σε κάθε φλέβα διακρίνουμε την οροφή ή υπερκείμενο, το δάπεδο ή υποκείμενο και τις παρειές (πλαϊνά) της φλέβας. 1.1 “Φλεβικά” κοιτάσματα Σχ. 2: Μεταλλοφόρες φλέβες που διασχίζουν ψαμμίτες, σχιστόλιθους και ασβεστόλιθους (Evans, 1993). α: κατακόρυφη, β: κεκλιμένη, γ: sill. ΨΑΜΜΙΤΗΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΣ

7 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Τα φλεβικά κοιτάσματα προκύπτουν από την απόθεση υλικού, υδροθερμικής προέλευσης, σε ρωγμές πετρωμάτων. Επομένως, είναι επιγενετικές ως προς τα πετρώματα που διασχίζουν. Αν η φλέβα διασχίζει π.χ. ασβεστόλιθους είναι επιγενετική, ως προς αυτούς. Αυτό σημαίνει ότι, πρώτα δημιουργήθηκαν οι ασβεστόλιθοι και πολύ αργότερα ήλθαν τα υδροθερμικά διαλύματα και απόθεσαν τα συστατικά τους σε μεγάλες ρωγμές του ασβεστολίθου. Αν η φλέβα τέμνει τη στρώση του ασβεστόλιθου, τότε λέμε ότι είναι και ασύμφωνη, ενώ αν δεν την τέμνει, αλλά είναι παράλληλη προς τη στρώση, τότε, όπως είπαμε και πιο πάνω, λέγεται sill. 1.1 “Φλεβικά” κοιτάσματα

8 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες 1.2 Κοιτάσματα “διάσπαρτου τύπου” (disseminated ores) 1.3 Κοιτάσματα τύπου “stockworks” Στα κοιτάσματα “διάσπαρτου τύπου” η μεταλλοφορία εμφανίζεται ως μεταλλικοί κόκκοι, διάσπαρτοι στο πέτρωμα (σχ. 3α). Προκύπτουν από την πλήρωση κενών πόρων του πετρώματος, από μεταλλικά ορυκτά, τα οποία μετέφεραν υδροθερμικά διαλύματα. Σχ. 3: α: μεταλλοφορία “διάσπαρτου τύπου” Σχ. 3: β: μεταλλοφορία τύπου “stockwork”. Στα Κοιτάσματα τύπου “stockworks” τα μεταλλικά συστατικά πληρούν μικροφλεβίδια, ατάκτως προσανατολισμένα (σχ. 3β). Κοιτάσματα “διάσπαρτου τύπου” και “stockworks” είναι συνήθη σε υποηφαιστειακούς πορφύρες. Τέτοια είναι τα πορφυριτικά κοιτάσματα Cu και Mo. Η μεταλλοφορία δημιουργήθηκε από υδροθερμικά διαλύματα, τα οποία ανήλθαν, από υποκείμενη μαγματική εστία, και απόθεσαν το υλικό τους στους πόρους και μικροφλεβίδια του υποηφαιστειακού πορφύρη. Στον Ελλαδικό χώρο πορφυριτικά κοιτάσματα Cu βρίσκονται στις “Σκουριές” της Χαλκιδικής. Ηφαιστειακός πορφύρης Μετάλλευμα

9 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες 1.4. “Στρωματοειδή” κοιτάσματα (stratiform type deposits) Τα στρωματοειδή κοιτάσματα απαντούν υπό μορφή εκτεταμένων στρώσεων, οι οποίες έχουν μεγάλο μήκος και πλάτος και μικρό πάχος. Τα πετρώματα που τα περιβάλλουν είναι είτε ιζηματογενή (όπως π.χ. οι στρωματοειδείς σιδηρούχοι σχηματισμοί ή B.I.F., τα κοιτάσματα Cu της Ζάμπια, κ.λ.π.), είτε πλουτώνια μαγματογενή πετρώματα (όπως π.χ. ο χρωμίτης stratiform τύπου, στο Bushveld της Ν.Αφρικής). Τα στρωματοειδή κοιτάσματα είναι συγγενετικά προς τα πετρώματα (ιζήματα ή πλουτώνια πετρώματα) που τα περιβάλλουν, γεννήθηκαν δηλ. μαζί (με τις ίδιες διαδικασίες) με τα πετρώματα που τα περιβάλλουν. Έτσι, στην περίπτωση π.χ. των κοιτασμάτων σιδήρου, τύπου B.I.F. (banded iron formations) (σχ. 4α), τα οποία αποτελούνται από στρώσεις με ορυκτά του Fe (σκούρες στρώσεις) και από στρώσεις με χαλαζία (ανοικτόχρωμες στρώσεις) και τα ορυκτά του σιδήρου και ο χαλαζίας αποτέθηκαν ως ίζημα. Σχ. 4: α: Στρωματοειδή κοιτάσματα σιδήρου (B.I.F.). Παρατηρούνται διαδοχικές ενστρώσεις χαλαζία (λευκές) και Fe/οξειδίων (μαύρες).

10 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Σχ. 4: β: Στρωματοειδή κοιτάσματα χρωμίτη (κοίτασμα Bushveld). Παρατηρούνται ενστρώσεις χρωμίτη (μαύρες) ανάμεσα σε πυροξενιτικές και γαββρικές ενστρώσεις “Στρωματοειδή” κοιτάσματα Στην περίπτωση των κοιτασμάτων χρωμίτη στρωματοειδούς τύπου (όπως είναι τα μεγαλύτερα κοιτάσματα χρωμίτη στον κόσμο, στο Bushveld της Ν.Αφρικής), στο κοίτασμα απαντούν στρώσεις χρωμίτη, μήκους και πλάτους πολλών Km και μικρού πάχους (μερικά δεκατόμετρα έως μέτρα), οι οποίες αλληλοδιαδέχονται στρώσεις πυροξενιτών και γάββρων (σχ. 4β). Οι στρώσεις του χρωμίτη και οι στρώσεις των πυροξενιτων και των γάββρων προήλθαν από την κλασματική κρυστάλλωση μάγματος βασικής σύστασης. ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΗ ΣΤΟ BUSHVELD ΑΝΟΡΘΟΣΙΤΗΣΒΡΟΝΖΙΤΙΤΗΣ ΠΥΡΟΞΕΝΙΤΗΣΓΑΒΒΡΟΣ

11 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ ΚΑΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ Τα κοιτάσματα γεννώνται σε συγκεκριμένα γεωτεκτονικά περιβάλλοντα, όπως είναι οι μεσοωκεάνιες ράχεις (σχ. 5Α1) και οι περιθωριακές θάλασσες 5Α2, τα ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια (σχ. 5Β) και τα νησιώτικα τόξα (σχ. 5Γ) όπως και οι θέσεις “Θερμές κηλίδες” ή Hot spot (σχ. 5Δ) και, τέλος, τα σε ανενεργά ηπειρωτικά περιθώρια (σχ. 5Ε). Σχ. 5: Γεωτεκτονικά περιβάλλοντα: Α1) Μεσοωκεάνιες ράχεις (mid ocean ridges) Murphy and Nance, Α2) Περιθωριακές θάλασσες (back arc basins). Β) Ενεργό ηπειρωτικό περιθώριο (active continental margin). Γ) Νησιώτικο τόξο (island arc). Δ) Θερμή κηλίδα (Hot spot) Ε) Ανενεργό ηπειρωτικό περιθώριο (inactive continental margin).

12 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Σχ. 6: Ωκεάνια λιθόσφαιρα. Από πάνω προς τα κάτω συναντούμε ιζήματα (1), βασάλτες (2), διαβάσες (3), γάββρους [ισότροπους (4) και σωρειτικούς (5)] και περιδοτίτες [σωρειτικούς (6) και μεταμορφωμένους (7)]. Α) Θέσεις μεσοωκεάνιων ράχεων και περιθωριακών θαλασσών. Στις θέσεις αυτές δημιουργείται νέα ωκεάνια λιθόσφαιρα (σχ. 6). Αν κάνουμε μία γεώτρηση στον Ατλαντικό, Ειρηνικό κ.λ.π., εκτός από τα ιζήματα, (σχ. 6.1) θα συναντήσουμε την ακόλουθη σειρά πετρωμάτων, το σύνολο των οποίων συνιστούν την ωκεάνια λιθόσφαιρα: - Βασάλτες, υπό μορφή pillow λαβών και συμπαγείς (σχ. 6.2). - Διαβάσες που σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα φλεβών (sheeted complex), (σχ. 6.3). - Γάββρους ομοιoγενείς (ισότροπους) (σχ. 6.4). - Γάββρους σωρειτικούς (σχ. 6.5). - Περιδοτίτες σωρειτικούς (σχ. 6.6). - Περιδοτίτες που εμφανίζουν φύλλωση (μεταμορφωμένους περιδοτίτες ή τεκτονίτες), (σχ. 6.7). ΜΑΝΔΥΑΚΟ ΥΛΙΚΟ ΜΑΓΜΑΤΙΚΟΣ ΘΑΛΑΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΑΒΑΣΙΚΩΝ ΦΛΕΒΩΝ ΧΑΡΤΣΒΟΥΡΓΙΤΗΣ (ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΟΣ ΠΕΡΙΔΟΤΙΤΗΣ) ΣΩΡΕΙΤΙΚΟΣ ΓΑΒΒΡΟΣ ΙΣΟΤΡΟΠΟΣ ΓΑΒΒΡΟΣ ΒΑΣΑΛΤΕΣ ΣΩΡΕΙΤΙΚΟΣ ΠΕΡΙΔΟΤΙΤΗΣ

13 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Α) Θέσεις μεσοωκεανείων ράχεων και περιθωριακών θαλασσών. Στις θέσεις σύγκλισης (subduction zones) τα τμήματα της ωκεάνειας λιθόσφαιρας, τα οποία θα επωθηθούν στις ηπείρους, εξ αιτίας της σύγκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών, θα αποτελέσουν τους “ΟΦΙΟΛΙΘΟΥΣ, ΑΛΠΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ”. Τέτοιο οφιολιθικό σύμπλεγμα είναι εκείνο της Κύπρου (σχ. 7). Σχ. 7: Οφιολιθικό σύμπλεγμα της Κύπρου. Από πάνω προς τα κάτω συναντούμε pillow βασάλτες, διαβάσες, γάββρους, περιδοτίτες.

14 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Α) Θέσεις μεσοωκεανείων ράχεων και περιθωριακών θαλασσών. Στους οφιόλιθους απαντούν οι κάτωθι τύποι κοιτασμάτων: 1) Στους μεταμορφωμενους περιδοτίτες (τεκτονίτες) και στους σωρειτικούς περιδοτίτες απαντούν πρωτογενή κοιτάσματα χρωμίτη και πλατινοειδών (P.G.E.). Από τη λατεριτίωση των περιδοτιτών προέρχονται τα λατεριτικά Fe,Ni/ούχα κοιτάσματα (Λάρυμνα, Εύβοια, Καστοριά, Αλβανία). Κατά τη σερπεντινίωση των περιδοτιτών δημιουργούνται κοιτάσματα χρυσοτιλικού αμίαντου (Κοζάνη), λευκόλιθου (Εύβοια, Χαλκιδική), τάλκη, κ.λ.π. 2) Στους ΓΑΒΒΡΟΥΣ απαντούν κοιτάσματα μαγνητίτη (Fe 3 O 4 ), ιλμενίτη (Fe TiO 3 ), πλατινοειδών, σουλφιδίων του Ni και Co. 3) Μέσα στους ΒΑΣΑΛΤΕΣ απαντά μεταλλοφορία Cu, Fe, Mn  Αu. Πάνω από τους βασάλτες, μαζί με τα ιζήματα, απαντούν Fe,Mn/ούχοι κόνδυλοι, πλούσιοι σε Ni και Co. Από τη λατεριτίωση γάββρων, διαβασών και βασαλτών, προκύπτουν ΒΩΞΙΤΕΣ.

15 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Β) Θέσεις σύγκλισης ωκεάνειας λιθόσφαιρας με ηπειρωτική ή με άλλη ωκεάνεια λιθόσφαιρα (σχ. 8). Στις θέσεις αυτές (που ονομάζονται ενεργά ηπειρωτικά περιθώρια και νησιώτικα τόξα, αντίστοιχα), γεννώνται ασβεσταλκαλικά μάγματα, από την κύρια κρυστάλλωση των οποίων προκύπτουν γρανίτες-γρανοδιορίτες- διορίτες και τα αντίστοιχα ηφαιστειακά τους πετρώματα (ρυόλιθοι - δακίτες - ανδεσίτες). Μετά την κρυστάλλωση του μεγαλύτερου τμήματος του μάγματος, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία γρανιτών κ.λ.π., το μάγμα εμπλουτίζεται σε SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, Na 2 O και διάφορα στοιχεία όπως Li, U, Be, REE κ.λ.π. Το μάγμα αυτό είναι πολύ λεπτόρευστο, με αποτέλεσμα να διεισδύει σε ρωγμές του γρανίτη και των περιβαλλόντων πετρωμάτων όπου και κρυσταλλώνεται. Σχ. 8: Θέση σύγκλισης ωκεάνειας λιθόσφαιρας με ηπειρωτική (ενεργό ηπειρωτικό περιθώριο) και συνακόλουθος μαγματισμός. ΩΚΕΑΝΕΙΟΣ ΦΛΟΙΟΣ ΑΣΘΕΝΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕΡΙΚΗ ΤΗΞΗ ΓΡΑΝΙΤΗΣ I ΤΥΠΟΥ ΥΠΟΒΥΘΙΖΟΜΕΝΗ ΠΛΑΚΑ ΑΣΒΕΣΤ/ ΑΛΚΑΚΙΚΟΣ ΜΑΓΜΑΤΙΣΜΟΣ

16 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Από την κρυστάλλωση προκύπτουν πετρώματα πλούσια σε χαλαζία, Κ, Na/ούχους άστριους και μαρμαρυγίες που ονομάζονται πηγματίτες αν το μέγεθος των κρυστάλλων τους είναι >2mm (ορισμένες φορές υπερβαίνει το μέτρο) ή απλίτες, αν το μέγεθος των κρυστάλλων είναι μικρότερο των 2mm. Οι πηγματίτες έχουν μεγάλο οικονομικό ενδιαφέρον, δεδομένου ότι πολύ συχνά περιέχουν U, Li, Be και άλλα σπάνια στοιχεία (Rare earth elements ή R.E.E.). Έχουν όμως και ιδιαίτερο ενδιαφέρον εξ’ αιτίας των αστρίων και του χαλαζία που περιέχουν, δεδομένου ότι οι άστριοι χρησιμοποιούνται στην κεραμική, ενώ ο χαλαζίας στην υαλοποιϊα, κεραμικά, ηλεκτρονικά, ως αντιολισθηρό κ.λ.π.

17 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Μετά την κρυστάλλωση του πηγματίτη, η περιεκτικότητα σε πτητικά συστατικά, του μάγματος, αυξάνει.  Από την επίδραση των πτητικών συστατικών του μάγματος σε ευεπίδεκτα, σε αντικαταστάσεις-μετασωματώσεις, περιβάλλοντα πετρώματα, προκύπτουν τα πυρομετασωματικά κοιτάσματα ή skarns ή κοιτάσματα από μεταμόρφωση επαφής, όπως ονομάζονται διάφορετικά, όπως είναι τα κοιτάσματα Sn, W, Mo, Fe (σχ. 9).  Όταν η θερμοκρασία των πτητικών συστατικών του μάγματος κατέλθη, κάτω από τους 374 ο C, τα συστατικά αυτά μετατρέπονται σε υγρή φάση δίνοντας “υδροθερμικά διαλύματα”  Από τη διαδοχική πτώση της θερμοκρασίας των υδροθερμικών διαλυμάτων αποτίθενται διάφορα μεταλλικά ορυκτά, δίνοντας, έτσι, τα ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ, τα οποία διακρίνονται 1) σε καταθερμικά ή υποθερμικά, 2) σε μεσοθερμικά και 3) σε επιθερμικά. Σχ. 9: Πυρομετασωματικό κοίτασμα σιδήρου. Το κοίτασμα αναπτύσσεται στην επαφή γρανίτη με ασβεστόλιθο (Evans, 1993). ΠΥΡΟΜΕΤΑΣΩΜΑΤΙΚΟ ΚΟΙΤΑΣΜΑ Fe Όξινη διείσδυση Ασβεστόλιθος Ψαμμίτης Σχιστόλιθος

18 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες 1)Στα καταθερμικά κοιτάσματα (θερμοκρασία >300 ο C) χαρακτηριστικά μεταλλικά ορυκτά είναι ο κασσιτερίτης, o βολφραμίτης, ο μολυβδαινίτης και ο μαγνητίτης. Συνοδά πετρογενετικά ορυκτά είναι ο τουρμαλίνης, το τοπάζιο και οι γρανάτες. 2) Στα μεσοθερμικά κοιτάσματα (θ ο =300 ο C έως 200 ο C), χαρακτηριστικά μεταλλικά ορυκτά είναι τα θειούχα ορυκτά του Ni και Co, o Au (μεσοθερμικός χρυσός) και η μεικτή θειούχος μεταλλοφορία ή P.B.G.C. (σιδηροπυρίτης-σφαλερίτης-γαληνίτης-χαλκοπυρίτης). 3) Στα επιθερμικά (θ ο = 200 ο C έως 50 ο C χαρακτηριστικά ορυκτά είναι ο αντιμονίτης (SbS), το κιννάβαρι (ΗgS) τα σελληνίδια και τελλουρίδια του Au και Ag, όπως και ο αυτοφυής χρυσός (επιθερμικός χρυσός). Συνοδά πετρογενετικά ορυκτά είναι ο φθορίτης, βαρύτης, χαλκηδόνιος, καολινίτης.

19 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Στον Ελλαδικό χώρο, υδροθερμικής προέλευσης κοιτάσματα Pb-Zn  Cu  Au  Ag απαντούν σε διάφορες περιοχές. Κυριότερες είναι στη Χαλκιδική (Ολυμπιάδα, Μαύρες Πέτρες, Μαντέμ Λάκκος). Τα κοιτάσματα Λαυρίου, ίδιας προέλευσης, έχουν εξαντληθεί. Εκτός από τα καταθερμικά, μεσοθερμικά και επιθερμικά κοιτάσματα έχουμε και άλλους δύο τύπους υδροθερμικών κοιτασμάτων: 1) Τα τηλεθερμικά (κοιτάσματα που ευρίσκονται πολύ μακρυά από τους μητρικούς τους γρανίτες) και τα οποία χαρακτηρίζονται από μεταλλοφορία PBG, όπως και Mn, Fe, Hg, Ge. 2) Τα ξενοθερμικά κοιτάσματα τα οποία δημιουργούνται όταν τα υδροθερμικά διαλύματα φτάνουν κοντά στην επιφάνεια, οπότε παρατηρείται ταυτόχρονη απόθεση ορυκτών υψηλών θερμοκρασιών (όπως π.χ. ο κασσιτερίτης, ο βολφραμίτης, ο τουρμαλίνης και το τοπάζιο), μαζί με ορυκτά χαμηλών θερμοκρασιών (όπως, π.χ., ο αντιμονίτης, το κιννάβαρι, ο χαλκηδόνιος, κλπ).

20 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Στο εσωτερικό των λιθοσφαιρικών πλακών, είναι δυνατό να εκδηλωθεί μαγματισμός. Το μάγμα ανέρχεται από σταθερά σημεία του μανδύα και είτε υφίσταται κλασματική κρυστάλλωση, σε κλειστούς μαγματικούς θαλάμους, είτε ανέρχεται στον ωκεάνειο βυθό ή στην επιφάνεια των ηπείρων, δίνοντας βασάλτες. Σε μαγματισμό, σε θέσεις hot spot, οφείλεται η γένεση των μεγάλων κοιτασμάτων χρωμίτη, στρωματοειδούς τύπου (stratiform type, chromites), όπως εκείνα του Bushveld, της Ν. Αφρικής. Θερμές κηλίδες (hot spots), (σχ. 5Δ) Σχ. 5: Γεωτεκτονικά περιβάλλοντα: Δ) Θερμή κηλίδα (Hot spot)

21 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Ανενεργά ηπειρωτικά περιθώρια (inactive continental margins), (σχ. 5Ε) Στα όρια των ηπείρων, τα οποία, όμως, δεν είναι και όρια λιθοσφαιρικών πλακών, όπως π.χ. τα δυτικά και ανατολικά περιθώρια του Ατλαντικού (ανατολικά παράλια της Β και Ν Αμερικής (σχ. 5Ε), δυτικά παράλια της Ευρώπης και Αφρικής) δεν εκδηλώνεται μαγματισμός. Σχ. 5: Γεωτεκτονικά περιβάλλοντα: Ε) Ανενεργό ηπειρωτικό περιθώριο (inactive continental margin). Τα κοιτάσματα που σχηματίζονται σε τέτοια περιβάλλοντα είναι ιζηματογενή κοιτάσματα (εβαπορίτες, πετρέλαιο, γαιάνθρακες, ιζηματογενή μαγγανιούχα κοιτάσματα, μεταλλοφόρες άμμοι κλπ.).

22 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Χρωμιτίτες Τα κοιτάσματα του χρωμίτη (χρωμιτίτες) διακρίνονται σε δύο μορφολογικούς τύπους. Τα κοιτάσματα τύπου podiform (ασκοειδή ή κονδυλοειδή) και τα στρωματοειδούς (stratiform) τύπου, κοιτάσματα. Τα podiform, τύπου, κοιτάσματα έχουν μορφή κονδύλου (βλέπε παρακάτω σχήμα) και απαντούν σε “Αλπικού τύπου” περιδοτίτες (κύρια δουνίτες). Οι δουνίτες αυτοί είναι μέλη οφιολιθικών συμπλεγμάτων (Τεμάχη, δηλ., ωκεάνειας λιθόσφαιρας, επωθημένα στις ηπείρους). Τα στρωματοειδούς, τύπου, κοιτάσματα απαντούν σε υπερμαφικά-μαφικά, σωρειτικά πετρώματα, που δημιουργήθηκαν σε θέσεις hot spots, όπως εκείνο στο Bushveld, της Ν.Αφρικής. Από άποψης υφής, το χρωμιτικό μετάλλευμα διακρίνεται στους ακόλουθους τύπους: συμπαγές (compact), ταινιωτό (shlieren), διάσπαρτο (disseminated) και “λεοπαρδάλεως” (nodular). Από άποψης χημισμού, οι χρωμίτες διακρίνονται σε “μεταλλουργικού τύπου” (Cr 2 Ο 3 > 46%) και σε “πυρίμαχου τύπου”, (Cr 2 O 3 + Al 2 O 3 > 58%). Κονδυλοειδείς podiform συγκεντρώσεις

23 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΛΑΤΕΡΙΤΕΣ Με τον όρο λατερίτες ονομάζουμε δύο είδη κοιτασμάτων: τους Fe,Ni/ούχους λατερίτες και τους βωξίτες. Και οι δύο αυτοί τύποι προέρχονται από τη χημική αποσάθρωση κατάλληλων μητρικών πετρωμάτων, υπό κατάλληλες κλιματολογικές και εδαφολογικές συνθήκες. Η χημική αποσάθρωση, ονομάζεται λατεριτίωση. Α: ΒΩΞΙΤΕΣ 1)Κατάλληλα μητρικά πετρώματα για τη δημιουργία βωξιτικών κοιτασμάτων, είναι τα πλούσια σε Al 2 O 3, όπως οι βασάλτες/γάββροι/διαβάσες, οι ανδεσίτες, οι συηνίτες και οι αργιλικοί σχιστόλιθοι. 2)Το κλίμα πρέπει να είναι θερμό (> 22 ο C) και υγρό. Απαραίτητοι, εντούτοις, είναι 1-3 μήνες ξηρασίας (κλίμα μουσώνων). Κατά τους ξηρούς μήνες γίνεται αποστράγγιση του λατεριτικού ορίζοντα (κατέρχεται, δηλ., ο υδροφόρος ορίζοντας σε μεγαλύτερο βάθος), με αποτέλεσμα την απομάκρυνση του SiO 2. Αν δεν απομακρυνθεί το SiO 2, τότε αντί για γκιπσίτης [Al (OH) 3 ] (που είναι κύριο ορυκτό των βωξιτών), δημιουργείται καολινίτης [Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ].

24 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες 3) Ύπαρξη δάσους: Στις ρίζες του δάσους, εξαιτίας της σήψης των φύλλων και των διαφόρων βακτηριδίων, δημιουργούνται κατάλληλες φυσικοχημικές συνθήκες (Ph, Eh) για τη διαλυτοποίηση και απομάκρυνση διαφόρων στοιχείων από το μητρικό πέτρωμα. Για να δημιουργηθεί ένας, μεγάλου πάχους, βωξιτικός ορίζοντας, θα πρέπει: α) η κλίση του εδάφους να είναι μικρή (αν είναι μεγάλη απομακρύνεται, το βωξιτικό υλικό με το νερό της βροχής οπότε δεν δημιουργείται ορίζοντας, μεγάλου πάχους) και β) να μην αποτίθενται πάνω στο, υπό λατεριτίωση, πέτρωμα, προσχώσεις. Οι δύο αυτές προϋποθέσεις συνυπάρχουν στα “πλατώ” (plateaux), σε επίπεδες, δηλ., επιφάνειες που βρίσκονται σε μεγάλο υψόμετρο. Βωξιτογένεση Κατά τη βωξιτογένεση, απομακρύνονται τα ευδιάλυτα στοιχεία (MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O, MnO, SiO 2 ) από το μητρικό πέτρωμα, με αποτέλεσμα να εμπλουτιστεί σε Fe 2 O 3, Al 2 O 3 και TiO 2,. Έτσι, στους βωξίτες το Al 2 O 3 φτάνει το 60%, και ενίοτε το υπερβαίνει, ενώ το Fe 2 O 3 φτάνει το 25% και το TiO 2 to 4,5%. Α: ΒΩΞΙΤΕΣ...

25 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΠΡΩΤΟΓΕΝΗ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΒΩΞΙΤΗ Ι) Πρωτογενή κοιτάσματα Τα πρωτογενή κοιτάσματα ανευρίσκονται επάνω στα μητρικά τους πετρώματα (βασάλτες/γάββρους/διαβάσες, ανδεσίτες, συηνίτες κλπ). Σε ένα πρωτογενές κοίτασμα βωξίτη σε ένα, δηλ., λατεριτικό μανδύα, όπως διαφορετικά ονομάζεται, συναντούμε διάφορους ορίζοντες, οι οποίοι εκ των άνω προς τα κάτω είναι οι ακόλουθοι (σχ. 10α): 1.Ορίζοντας πλούσιος σε Fe/οξείδια (ferricrete). 2.Βωξιτικός ορίζοντας. 3.Σαπρολιθική ζώνη, η οποία είναι πλούσια σε φυλλοπυριτικά ορυκτά (καολινίτη, κ.λ.π.). 4.Αποσαθρωμένο μητρικό πέτρωμα (αποσαθρωμένο π.χ. βασάλτη). 5.Υγιές μητρικό πέτρωμα (υγιή π.χ. βασάλτη). Σχ. 10α: Πρωτογενές κοίτασμα βωξίτη. Διακρίνονται οι ορίζοντες 1) ferricrete, 2) βωξιτικός, 3) σαπρολιθική ζώνη, 4) αποσαθρωμένο μητρικό πέτρωμα, 5) υγιές πέτρωμα.

26 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΙΙ) Δευτερογενή κοιτάσματα Τα πρωτογενη κοιτάσματα, εάν καταστραφεί το δάσος που τα προστατεύει, καταστρέφονται και αυτά, από το νερό της βροχής και τον άνεμο. Τα προϊόντα της αποσάθρωσης μεταφέρονται με τα ποτάμια και αποτίθενται κοντά στις ακτές θαλάσσιων λεκανών, δημιουργώντας, έτσι, δευτερογενη κοιτάσματα βωξίτη. Εάν ο θαλάσσιος βυθός αποτελείται από καρστικοποιημένους ασβεστόλιθους, τότε δημιουργούνται οι “καρστικού”, τύπου, βωξίτες, όπως είναι όλοι οι βωξίτες του Ελλαδικού χώρου (σχ. 10β1). Σχ. 10β: 1: Δευτερογενές κοίτασμα “καρστικού Τύπου” στη ζώνη Παρνασσού. 1. Ασβεστόλιθος πατώματος, 2. Βωξίτες, 3. Ασβεστόλιθος οροφής ΒΩΞΙΤΗΣ

27 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Κύρια ορυκτά των Βωξιτών Κύρια ορυκτά των βωξιτών είναι ο γκιπσίτης (στα κοιτάσματα του Καινοζωϊκού αιώνα), το διάσπορο και ο βαιμίτης (AlOOH) (στα κοιτάσματα του Μεσοζωϊκού αιώνα). Απαντούν, επίσης, αιματίτης και ανατάσης  γκαιτίτης  ρουτίλιο  καολινίτης. Ιστός του μεταλλεύματος Το μετάλλευμα διακρίνεται σε “πισσολιθικό” (σχ. 10β2) και “συμπαγές”. Οι πισσόλιθοι είναι σφαιροειδή σωματίδια, ερυθρού έως μαύρου χρώματος και είναι πλούσιοι σε Fe 2 O 3. Οι πισσόλιθοι περιβάλλονται από τη θεμελιώδη μάζα (matrix), η οποία είναι πλούσια σε Al 2 O 3. Σε μικροσκοπική παρατήρηση, οι πισσόλιθοι, εμφανίζονται ότι αποτελούνται από “ωόλιθους” συνδεδεμένους μεταξύ τους. Οι ωόλιθοι είναι συγκεντρώσεις υπό μορφή επιφλοιώσεων και έχουν μέγεθος <2mm. Σχ. 10β: 2: Πισσολιθικό μετάλλευμα βωξίτη.

28 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Βωξίτες του Ελλαδικού χώρου Η κύρια βωξιτοφόρος περιοχή, στον Ελλαδικό χώρο, είναι η ενότητα Παρνασσού-Γκιώνας (Σχ. 10γ). Στην περιοχή αυτή απαντούν τρεις κύριοι βωξιτοφόροι ορίζοντες, οι οποίοι έχουν αποτεθεί πάνω σε καρστικοποιημένους ασβεστόλιθους, Μεσοζωϊκής ηλικίας. Το ταβάνι των βωξιτικών κοιτασμάτων είναι ασβεστόλιθοι Α Ιουρασικής (1 ος και 2 ος ), έως και Α Κρητιδικής ηλικίας (3 ος ). Ο σπουδαιότερος ορίζοντας είναι ο 3ος και στη συνέχεια, ο 2ος, λόγω των μεγάλων αποθεμάτων που έχει και της υψηλής περιεκτικότητας του μεταλλεύματος, σε Al 2 O 3 (στον 3ο ορίζοντα υπερβαίνει το 60%). Τα κύρια ορυκτά τους είναι ο βαιμίτης  διάσπορο (AlOOH), ο αιματίτης (Fe 2 O 3 ) και ο ανατάσης (TiO 2 ). Δυνατό να συνυπάρχει ολίγος καολινίτης. Το μετάλλευμα είναι “συμπαγούς” τύπου ή “πισσολιθικό”. Σχ. 10γ: Βωξίτες της ζώνης Παρνασσού Γκιώνας.

29 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΣΙΔΗΡΟΝΙΚΕΛΙΟΥΧΟΙ ΛΑΤΕΡΙΤΕΣ Κατάλληλο πέτρωμα για τη δημιουργία Fe, Ni/ούχων λατεριτών είναι οι περιδοτίτες, δεδομένου ότι στον ολιβίνη (Mg 2 SiO 4 ) που είναι το κύριο ορυκτό των περιδοτιτών, ενδομείται Ni, το οποίο αντικαθιστά το Mg. Κατάλληλο κλίμα είναι το τροπικό (θερμό και υγρό). Απαιτείται, επίσης, ύπαρξη δάσους. Υπό τις συνθήκες αυτές, απομακρύνονται τα MgO, K 2 O, Na 2 O, MnΟ, SiO 2 από το πέτρωμα, με αποτέλεσμα να εμπλουτιστεί σε Fe 2 O 3 (60%). Οι Fe,Ni/ούχοι λατερίτες, σε αντίθεση με τους βωξίτες δεν έχουν Al 2 O 3 και TiO 2, δεδομένου ότι, τα μητρικά τους πετρώματα, δηλ. οι περιδοτίτες είναι πολύ φτωχοί στα οξείδια αυτά.

30 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΕΙΣ Fe,Ni/ΟΥΧΟΙ ΛΑΤΕΡΙΤΕΣ Με την καταστροφή των πρωτογενών κοιτασμάτων, το υλικό της αποσάθρωσης μεταφέρεται με τα όμβρια ύδατα και αποτίθεται είτε πάνω σε άλλους σερπεντινίτες, είτε σε κάρστ ασβεστολίθων που αποτελούν το βυθό γειτονικών λεκανών. Έτσι δημιουργούνται τα δευτερογενή κοιτάσματα. ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΙΣ Fe,Ni/ούχοι λατερίτες Σε ένα πρωτογενές Fe,Ni/ούχο κοίτασμα (λατεριτικό μανδύα) συναντούμε αντίστοιχους ορίζοντες με εκείνους του βωξίτη (σχ. 11α). - Ορίζοντα πλούσιο σε Fe/οξείδια (ferricrete), (σχ. 11α1). - Fe,Ni/oύχο λατερίτη (σχ. 11α2). - Σαπρολιθική ζώνη (πλούσια σε σερπεντινικά ορυκτά) (σχ. 11α3). - Αποσαθρωμένο περιδοτίτη (σχ. 11α4). Σχ. 11α: Πρωτογενές κοίτασμα Fe,Ni/ούχου λατερίτη στο Παλαιοχώρι Γρεβενών.

31 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Σχ. 11β: Fe,Ni/ούχο κοίτασμα Λάρυμνας (Petrascheck, 1982). 1. Ιουρασικός ασβεστόλιθος, 2. Ορίζοντας πλούσιος σε Ni/ούχα ορυκτά, 3. Fe/κροκαλοπαγές με υψηλή περιεκτικότητα σε Ni, 4. Συμπαγές Fe/μα, 5. Ωολιθικό Fe/μα, 6. Κίτρινο ασβεστολιθικό κροκαλοπαγές, 7. Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι. Το μετάλλευμα διακρίνεται σε “πισσολιθικό” και σε “συμπαγές”. Τα κύρια ορυκτά ειναι αιματίτης - μαγνητίτης  γκαιτίτης. Το Ni ενδομείται στους χλωρίτες- σερπεντίνες που αφθονούν στην θεμελιώδη μάζα (matrix) του μεταλλεύματος. Ο αιματίτης αφθονεί στους ωόλιθους-πισσόλιθους. Η περιεκτικότητα σε Ni προσεγγίζει, συνήθως, το 1%. Fe,Ni/ούχοι λατερίτες του Ελλαδικού χώρου Πρωτογενή κοιτάσματα, Fe,Ni/ούχων λατεριτών, ανευρίσκονται στην Καστοριά και Γρεβενά (τα κοιτάσματα ευρίσκονται πάνω από τα μητρικά τους πετρώματα, δηλ. τους σερπεντινιωμένους περιδοτίτες). Τα κοιτάσματα της Λοκρίδας και της Εύβοιας είναι δευτερογενή και έχουν αποτεθεί πάνω από καρστικοποιημένους ασβεστόλιθους (σχ. 11β) ή πάνω από σερπεντινίτες. Ως ταβάνι, οι Fe,Ni/ούχοι λατερίτες, έχουν ανωκρητιδικούς ασβεστόλιθους (Λάρυμνα και Εύβοια) ή μολλασικά ιζήματα, Μειοκαινικής ηλικίας (Καστοριά).

32 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ Τα ιζηματογενή κοιτάσματα διακρίνονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: α) τα Προσχωσιγενή β) τα Χημικά και γ) τα Βιογενή-βιοχημικά Από αυτά, τα  χημικά ιζηματογενή κοιτάσματα  είναι αυτόχθονα κοιτάσματα, γεννήθηκαν, δηλ., ως χημικό ίζημα, στη λεκάνη όπου ανευρίσκονται, μαζί με τα άλλα ιζηματογενή πετρώματα που τα περιβάλλουν. Τέτοια είναι η γύψος, τα Mn/ούχα, ιζηματογενούς τύπου, κοιτάσματα, οι ενστρωμένοι σιδηρούχοι σχηματισμοί (BIF), κ.λ.π. Αντίθετα, τα  προσχωσιγενή ιζηματογενή κοιτάσματα  ή  placers  είναι ετερόχθονα κοιτάσματα. Δημιουργήθηκαν από το κλαστικό υλικό που προέκυψε από τη μηχανική αποσάθρωση προϋπαρχόντων πετρωμάτων/μεταλλευμάτων. Το κλαστικό υλικό μεταφέρθηκε με το νερό της βροχής και αποτέθηκε είτε στις όχθες ποταμών, δημιουργώντας τις  ποτάμιες αλλουβιακές αποθέσεις , είτε στις παράκτιες περιοχές λιμνών και θαλασσών, δημιουργώντας τις  παράκτιες αποθέσεις  ή  beach placers , όπως λέγονται διαφορετικά.

33 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Kατά τη μεταφορά, η απόθεση γίνεται με βάση το ειδικό βάρος των μεταφερομένων υλικών, το σχήμα και το μέγεθός τους. Ορυκτά μεγάλου ειδικού βάρους καθιζάνουν πιό γρήγορα από ορυκτά ίσου μεγέθους, αλλά μικρότερου ε.β. Ορυκτά, επίσης, σφαιρικού σχήματος, καθιζάνουν πιό γρήγορα από φυλλώδη ορυκτά. Εκτός από το μεγάλο ειδικό βάρος και το κατάλληλο σχήμα, προκειμένου να δημιουργηθούν αξιόλογες συγκεντρώσεις, τα ορυκτά πρέπει να έχουν υψηλή αντοχή στην αποσάθρωση και στη μηχανική καταπόνηση. Έτσι, δεδομένου ότι τα σουλφίδια εξαλλοιώνονται εύκολα, σπάνια βρίσκονται, ως αξιόλογες συγκεντρώσεις, σε κλαστικά ιζήματα. Αντίθετα, ο χρωμίτης, ο λευκόχρυσος, ο κασσιτερίτης κλπ., ανθίστανται στην αποσάθρωση κι έτσι, συχνά, δίνουν αξιόλογα κοιτάσματα, ιζηματογενούς προέλευσης. Στις θέσεις ιζηματογένεσης, η απόθεση των ορυκτών γίνεται διαδοχικά, ανάλογα με το ειδικό τους βάρος, με αποτέλεσμα τα βαρύτερα να συγκεντρώνονται στους κατώτερους ορίζοντες ενός ιζηματογενούς σχηματισμού. Ετσι, το 90% του Au που βρίσκεται σε μια χρυσοφόρο άμμο, συγκεντρώνεται στα κατώτερα στρώματά της. Κατά τη μεταφορά αλλοιώνεται η σύσταση των κλαστικών κόκκων, εξαιτίας των εξαλλοιώσεων που υφίστανται. Έτσι, η ποιότητα των κλαστικών κόκκων χρυσού γίνεται καλύτερη, αυξανόμενης της απόστασης μεταφοράς, δεδομένου ότι αποπλύνεται, σταδιακά, ο Ag ο οποίος, συνήθως, συνυπάρχει μαζί του. ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ...

34 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Για να σχηματιστούν αξιόλογες συγκεντρώσεις μεταλλικών συστατικών, θα πρέπει να υπάρχει συνεχής τροφοδοσία, επομένως, η πηγή προσφοράς κλαστικού υλικού να έχει έντονο ανάγλυφο. Αν το ανάγλυφο είναι ήπιο, η αποκομιδή των προϊόντων αποσάθρωσης είναι μικρή. Τα περισσότερα προσχωματικά κοιτάσματα έχουν μικρά αποθέματα και δεδομένου ότι σχηματίζονται στην επιφάνεια, συχνά καταστρέφονται, πριν προλάβουν να ταφούν κάτω από νεότερα ιζήματα. Η εκμετάλλευση, εντούτοις και των μικρών κοιτασμάτων, είναι, συχνά, συμφέρουσα, γιατί η απόληψή τους είναι εύκολη, αφού, συνήθως, πρόκειται για χαλαρά ιζήματα. Παλαιότερες αποθέσεις, οι οποίες ανευρίσκονται σε μεγαλύτερα βάθη και έχουν λιθοποιηθεί, απαιτούν μεγαλύτερο κόστος εξόρυξης κι' έτσι θα πρέπει να είναι πλούσιες για να τύχουν εκμετάλλευσης. ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ...

35 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Είναι δυνατό, με τον κατακερματισμό κάποιων πετρωμάτων και την απομάκρυνση ορισμένων ελαφρών ορυκτών απ' αυτά, να γίνει εμπλουτισμός “in situ” σε κάποια άλλα ορυκτά, μεγάλου ε.β., όπως π.χ. ορυκτά του Sn, Pt, Au, τα οποία είτε μετακινούνται ελάχιστα, οπότε προκύπτουν οι ελουβιακές αποθέσεις (eluvial placers) ή δεν μετακινούνται καθόλου, οπότε προκύπτουν οι υπολειμματικές αποθέσεις (residual placers). Για να γίνει αυτό, θα πρέπει η κλίση του εδάφους να είναι αμελητέα, οπότε να μη γίνεται αποκομιδή των προϊόντων αποσάθρωσης, από τα νερά της βροχής. Ελουβιακές αποθέσεις 4 21 Οι κυριότερες θέσεις αποθέσεων κλαστικού υλικού στα ποτάμια, είναι εκεί όπου υπάρχουν ανωμαλίες εδάφους, εκεί όπου η ταχύτητα του νερού ελαττώνεται απότομα, εκεί όπου ένας παραπόταμος συναντά ένα κύριο ποταμό και στα κοίλα των μαιάνδρων (σχ. 12). Σχ. 12: Κυριότερες θέσεις απόθεσης κλαστικού υλικού. 1: σε ανωμαλίες εδάφους, 2: σε θέσεις υδατοπτώσεων, 3: σε θέσεις συνάντησης παραποτάμου με κύριο ποταμό και 4: σε κοίλα μαιάνδρων. 3 Κύριο ποτάμι Παραπόταμος

36 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Εβαπορίτες Οι εβαπορίτες είναι χημικά ιζηματογενή κοιτάσματα. Προκύπτουν από την εξάτμιση θαλάσσιων και λιμναίων υδάτων, όταν αυτά υπερκορεστούν σε K, Na, Mg, Ca. Τα κύρια ορυκτά των εβαποριτών είναι η γύψος (CaSO 4.2H 2 O), ο ανυδρίτης (CaSO 4 ) και ο αλίτης ή ορυκτό αλάτι (NaCl). Η σειρά απόθεσής τους είναι πρώτα τα ανθρακικά ορυκτά (κοντά στις ακτές), μετά γύψος και τέλος, το ορυκτό αλάτι, δεδομένου ότι είναι το πιο ευδιάλυτο (σχ.13). Στον Ελλαδικό χώρο έχουμε γύψο Περμικής, Τριαδικής και Τριτογενούς ηλικίας, στη Δ.Ελλάδα και στην Κρήτη. Κοιτάσματα ορυκτού άλατος βρίσκονται στα Ιωάννινα. Σχ. 13: Απόθεση των εβαποριτών σε κλειστές λεκάνες. Από τις ακτές προς το εσωτερικό της λεκάνης, συναντούμε ανθρακικά ορυκτά (ασβεστίτη), θειϊκά (γύψος) και χλωριούχα (αλάτι). ΓΥΨΟΣ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΑΛΙΤΗΣ (NaCl)

37 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Φωσφάτα - Φωσφορίτες Πρόκειται για βιοχημικά ιζηματογενή κοιτάσματα. Όταν η περιεκτικότητα σε Ρ 2 Ο 5 είναι 20%, ονομάζονται φωσφορίτες. Το κύριο ορυκτό των φωσφάτων είναι ο φθοροαπατίτης. Τα φωσφάτα δημιουργούνται σε θαλάσσιο περιβάλλον, με την ακόλουθη διαδικασία: Ανοδικά ρεύματα βυθού (βενθονικά ρεύματα), πλούσια σε Ρ, ανερχόμενα προς την επιφάνεια, συμβάλλουν στην έντονη παραγωγή πλαγκτού, κοντά στην επιφάνεια. Μετά το θάνατό του, το πλαγκτό συσσωρεύεται στο βυθό της θαλάσσιας λεκάνης, εμπλουτίζοντας, έτσι, το βυθό, με φώσφορο (σχ. 14). Σχ. 14: Δημιουργία φωσφοριτών σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας. Ανοδικά ρεύματα βυθού, πλούσια σε φώσφορο, βοηθούν στην έντονη ανάπτυξη πλαγκτόν. Το πλαγκτό αυτό, μετά το θάνατό του αποτίθεται σε υποθαλάσσιες κλιτύες κοντά στην ξηρά. Στη συνέχεια, με βακτηριδιακή δράση επαναδιαλυτοποιείται ο φώσφορος που περιέχει το πλαγκτό και επαναποτίθεται ως πελετοσφαιρίδια και ως κόνδυλοι. Έντονη δημιουργία πλαγκτού Στάθμη της θάλασσας Ανοδικά Ρεύματα βυθού Απόθεση ιζημάτων πλούσιων σε φώσφορο σε κλιτείς κοντά στην ξηρά

38 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Στη συνέχεια, με τη βακτηριδιακή αποσύνθεση του πλαγκτού, επαναδιαλυτοποιείται ο Ρ, ο οποίος επαναποτίθεται ως πελετοσφαιρίδια (pellets) ή ως κόνδυλοι (σχ. 15). Αν στην περιοχή απόθεσης επικρατούν ισχυρά ρεύματα, απομακρύνονται τα άλλα ιζήματα (αργιλικά κλπ) που συνυπάρχουν στο βυθό, με αποτέλεσμα τις υψηλές συγκεντρώσεις, σε φωσφορούχα ορυκτά, των θέσεων αυτών. Σχ. 15: Κόνδυλοι (1) και πελετοειδή (pellets) (2) σε φωσφορίτες. Φωσφάτα – Φωσφορίτες

39 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Πρόκειται για τεράστια ιζηματογενή κοιτάσματα σιδήρου, τα οποία εκτείνονται σε πολλά τετραγωνικά χιλιόμετρα. Στα κοιτάσματα παρατηρούνται, όπως ήδη αναφέρθηκε, αλληλοδιάδοχες σκουρόχρωμες και ανοικτόχρωμες στρώσεις, από ορυκτά του σιδήρου και από χαλαζία, αντίστοιχα (σχ. 4α). Σχ. 4: α: Στρωματοειδή κοιτάσματα σιδήρου (B.I.F.). Παρατηρούνται διαδοχικές ενστρώσεις χαλαζία (λευκές) και Fe/οξειδίων (μαύρες). Ενστρωμένοι σιδηρούχοι σχηματισμοί ή BIF

40 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Τα BIF θεωρείται ότι έχουν σχηματιστεί σε ανενεργά ηπειρωτικά περιθώρια, από το σίδηρο που είναι διαλελυμένος στις ωκεάνειες λεκάνες και ο οποίος προέρχεται: α) από το Fe που προέρχεται από την καταστροφή των πετρωμάτων της ξηράς και έρχεται στη θαλάσσια λεκάνη με τα ποτάμια ύδατα β) από το Fe των υδροθερμικών διαλυμάτων που κυκλοφορούν στις μεσοωκεάνειες ράχες, και γ) από το Fe που προκύπτει από τη διαγένεση των ιζημάτων. Ο Fe αυτός αποτίθεται, υπό μορφή ιζήματος, πλούσιου σε αιματίτη, σιδηρίτη, κλπ, σε υποθαλάσσια πλατώ, κοντά στις ηπείρους (σχ. 16). Σχ. 16: Σχηματισμός των στρωματοειδών σιδηρούχων σχηματισμών (B.I.F.). Ο Fe που ανευρίσκεται στα υδροθερμικά διαλύματα, τα οποία εκλύονται στις μεσοωκεάνειες ράχεις (Α), μαζί με το Fe που προκύπτει από τη διαγένεση των ιζημάτων του βυθού (Β) φθάνει στα υποθαλάσσια πλατώ, όπου και αποτίθεται, υπό μορφή ιζήματος, πλούσιου σε αιματίτη, σιδηρίτη κλπ. Ενστρωμένοι σιδηρούχοι σχηματισμοί ή BIF… Σίδηρος από τη διαγένεση του βυθού Σίδηρος από τα υδροθερμικά διαλύματα που εκλύονται στις μεσοωκεάνειες ράχεις Εξάτμιση Μεσοωκεάνεια Ράχη Απόθεση σιδήρου σε υποθαλάσσια πλατώ, κοντα στις ακτές

41 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΑΤΜΙΔΟΪΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ Τα ατμιδοϊζηματογενή κοιτάσματα (sedimentary exhalative ή sedex) δημιουργούνται από το συνδυασμό υδροθερμικής δράσης και ιζηματογένεσης. Διακρίνονται σε δύο κύριους τύπους: Τα κοιτάσματα, τύπου  Kuroko  και τα κοιτάσματα, τύπου  Κύπρου . α) Κοιτάσματα, τύπου  Kuroko  Πρόκειται για κοιτάσματα Pb-Zn-Cu  Ag που δημιουργήθηκαν σε περιβάλλοντα νησιώτικων τόξων. Τα υδροθερμικά διαλύματα έδωσε όξινη μαγματική εστία, γι’ αυτό και στη γειτονία των κοιτασμάτων ευρίσκονται όξινα έως ενδιάμεσα ηφαιστειακά πετρώματα. Σχ. 17: Αντιπροσωπευτικό κοίτασμα Pb- Zn  Ag  Au, τύπου “Kuroko”. Διακρίνονται από κάτω προς τα άνω 1: ζώνη πλούσια σε σιδηροπυρίτη, 2: ζώνη πλούσια σε χαλκοπυρίτη, 3: ζώνη πλούσια σε σφαλερίτη, 4: ζώνη πλούσια σε πυριτόλιθους και οξείδια. Η μεταλλοφορία εμφανίζει ζώνωση (σχ. 17), με μια ζώνη πλούσια σε σιδηροπυρίτη, στη βάση, μια ζώνη πλούσια σε χαλκοπυρίτη, μια ζώνη πλουσια σε σφαλερίτη και μια ζώνη πλούσια σε SiO 2 και ορυκτά του σιδήρου, όσο προχωρούμε προς τους ανώτερους ορίζοντες. Στην Ελλάδα, κοίτασμα, τύπου  Kuroko , με Zn+Pb+Ag+Cd, είναι το κοίτασμα στους Μολάους, της Λακωνίας. 1234

42 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες β) Κοιτάσματα, τύπου  Κύπρου  Πρόκειται για κοιτάσματα Cu, τα οποία δημιουργήθηκαν σε περιβάλλον  μεσοωκεανίων ράχεων  ή  περιθωριακών θαλασσών . Τα υδροθερμικά διαλύματα είναι το θερμό θαλάσσιο νερό, το οποίο διεισδύει δια μέσου ρωγμών στους βασάλτες και γάββρους του ωκεάνιου φλοιού και αποπλύνει μεταλλικά στοιχεία (Cu, Fe, Mn, Co, Ni, κ.λ.π.) από τα πετρώματα αυτά (σχ. 18). Στη συνέχεια, επανέρχεται στο θαλάσσιο βυθό, όπου και αποθέτει τα μεταλλικά στοιχεία, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται κοιτάσματα Cu  τύπου Κύπρου  πάνω στους βασάλτες. Τα διαλελυμένα στοιχεία Fe+Mn  Ni  Co δίνουν κονδύλους (σιδηρομαγγανιούχους κονδύλους πλούσιους σε Ni και Co). Στον Ελλαδικό χώρο κοιτάσματα Cu  τύπου Κύπρου  ευρίσκονται στην Ερμιονίδα (Αργολίδα). Σχ. 18: Δημιουργία των κοιτασμάτων Cu, τύπου “Kύπρου”. Θερμό θαλασσινό νερό διεισδύει, μέσω ρωγμών, έως και τους γάββρους του ωκεάνιου φλοιού και διαλύει μεταλλικά στοιχεία που περιέχουν. Στη συνέχεια, ανέρχεται προς το βυθό, και αποθέτει τα στοιχεία αυτά είτε στους βασάλτες είτε στο βυθό. Απόθεση σουλφιδίων Βασάλτες Σύμπλεγμα διαβασικών φλεβών Γάββροι Ρωγματωμένη ζώνη

43 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΓΕΝΗ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟ Η χημική αποσάθρωση έχει ως αποτέλεσμα τη διαλυτοποίηση στοιχείων, όπως Cu, Ag, κλπ, από τους ανώτερους ορίζοντες του κοιτάσματος και την απόθεσή τους κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα, με αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό της ζώνης αυτής (ζώνη εμπλουτισμού) με τα χρήσιμα αυτά στοιχεία. Όλη η παραπάνω διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ζωνών και υποζωνών στα κοιτάσματα PBGC, τα οποία έχουν υποστεί χημική αποσάθρωση. Οι ζώνες αυτές εκ των άνω προς τα κάτω είναι οι ακόλουθες (σχ. 19): Σχ. 19: Κοίτασμα από υπεργενή εμπλουτισμό. Διακρίνονται: το σιδηρούν κάλυμμα (1), το οξειδωμένο μετάλλευμα (2), η ζώνη εμπλουτισμού (3) και η πρωτογενής μεταλλοφορία (4). Α. Ζώνη οξείδωσης 1) σιδηρούν κάλυμμα (iron cup) 2) ζώνη φτωχή σε μεταλλοφορία 3) ζώνη με οξειδωμένο μετάλλευμα Β. Ζώνη εμπλουτισμού Η ζώνη εμπλουτισμού ευρίσκεται κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα. Γ. Πρωτογενής μεταλλοφορία Τα κοιτάσματα από  υπεργενή εμπλουτισμό , έχουν προκύψει από τη χημική αποσάθρωση κοιτασμάτων PBGC (σιδηροπυρίτη, σφαλερίτη, γαληνίτη, χαλκοπυρίτη)

44 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Έτσι, αν το κοίτασμα περιέχει χαλκοπυρίτη, τότε στη ζώνη οξείδωσης σχηματίζεται, γκαιτίτης, σύμφωνα με τις αντιδράσεις (1), (2) και (3) (1)CuFeS 2 + 4Ο 2 CuSO 4 + FeSO 4 χαλκοπυρίτης (2) 12FeSO 4 + 3O 2 + 6H 2 O 4Fe(OH) 3 + 4Fe 2 (SO4) 3 (3) 4Fe(OH) 3 4FeOOH + 4H 2 O γκαιτίτης Στη συνέχεια, ο CuSO 4 που προκύπτει από την αντίδραση (1) κατέρχεται κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα και αντιδρά με το σφαλερίτη της πρωτογενούς μεταλλοφορίας και δίνει κοβελλίνη ή χαλκοσύνη, σύμφωνα με τις αντιδράσεις (4) και (5) (4)CuSO 4 + ZnS CuS + ZnSO 4 κοβελλίνης (5)2CuSO 4 + 2ZnS Cu 2 S + 2ZnSO 4 + S χαλκοσύνης με αποτέλεσμα η ζώνη “εμπλουτισμού” να γίνει πιο πλούσια σε κοβελλίνη και χαλκοσύνη απ’ ότι η πρωτογενής μεταλλοφορία, δεδομένου ότι, τα δύο αυτά μεταλλεύματα, είναι πιο πλούσια σε χαλκό απ’ ότι ο χαλκοπυρίτης.

45 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες METAΛΛΟΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΕΠΑΡΧΙΕΣ - ΜΕΤΑΛΛΟΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΕΠΟΧΕΣ Η κατανομή των κοιτασμάτων στη γη δεν είναι τυχαία. Σημαντικές συγκεντρώσεις μετάλλων απαντούν σε συγκεκριμένες περιοχές, οι οποίες ορίζουν τις μεταλλογενετικές επαρχίες, ή τις μεταλλογενετικές ζώνες, ανάλογα με το μέγεθός τους. Η μεταλλοφορία σ' αυτές τις περιοχές υπόκειται σε πετρογενετικό, χρονικό, τεκτονικό κλπ control. Ετσι, τα μεγαλύτερα κοιτάσματα Sn στη γη συνδέονται με γρανίτες, μεσοζωϊκής ηλικίας (63,1% των παγκόσμιων αποθεμάτων) και απαντούν σε συγκεκριμένες περιοχές της γης. Ομοια, στη Δ.Ευρώπη απαντούν διάφορες μεταλλογενετικές ζώνες. Χάρτες με τις μεταλλογενετικές επαρχίες-ζώνες είναι καθοδηγητικοί στην αναζήτηση νέων κοιτασμάτων. Ετσι, π.χ., η κατανομή των κοιτασμάτων Sn στην Αυστραλία οδηγεί στην αναζήτηση όμοιων κοιτασμάτων στην Ανταρκτική. Μέσα σε μια και την αυτή μεταλλογενετική επαρχία υπάρχουν περίοδοι που η μεταλλογένεση ήταν πιό έντονη. Αυτές οι περίοδοι ονομάζονται κύριες μεταλλογενετικές εποχές.

46 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Στον Eλλαδικό χώρο, οι κυριότερες μεταλλογενετικές επαρχίες είναι η μεταλλογενετική επαρχία Cr και η επαρχία Fe- Pb-Zn-Cu-Ba-Mn (σχ. 20). Τα κοιτάσματα χρωμίτη απαντούν στα υπερμαφικά μέλη, οφιολιθικών συμπλεγμάτων, ανωϊουρασικής ηλικίας, που θεωρείται ότι γεννήθηκαν, σε περιθωριακού τύπου, μικρές θαλάσσιες λεκάνες. Τα κοιτάσματα Fe-Pb-Zn-Cu-Mn-Ba, συνοδεύουν γρανίτες-γρανοδιορίτες, νεογενούς ηλικίας, που θεωρείται ότι γεννήθηκαν σε θέσεις νησιώτικων τόξων. Σχ.20: Μεταλλογενετικές ζώνες του βαλκανικού χώρου (Petrascheck, 1982). Ι: Νεογενές (Au, Pb, Zn, Sb, Hg, Mn, Ba) ΙΙ: Σενώνιο, Παλαιογενές (Cu, Mn) ΙΙΙ: Ιουρασικό (οφιόλιθοι) (Cr, Fe, Ni, Cu, Mg) IV: Τριαδικό (ηφαιστειοϊζηματογενή) (Pb, Zn, Hg, Fe) V: Παλαιοζωϊκό (Fe, Cu, Mg) ΜΕΤΑΛΛΟΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΕΠΑΡΧΙΕΣ – ΜΕΤΑΛΛΟΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΕΠΟΧΕΣ

47 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ Οι γαιάνθρακες ή ορυκτοί άνθρακες είναι ιζηματογενή κοιτάσματα, βιογενούς (φυτικής) προέλευσης, τα οποία είναι πλούσια σε άνθρακα. Δημιουργήθηκαν από, διαφόρων μορφών, φυτικά λείψανα (φυτοκλάστες), όταν αυτά συγκεντρώθηκαν σε κάποια λεκάνη και, στη συνέχεια, ενταφιάστηκαν στο εσωτερικό της γης. Η συγκέντρωση της φυτικής ύλης έγινε, είτε “in situ” (αυτόχθονοι άνθρακες), όπως είναι η συγκέντρωση ποωδών φυτών σε ελώδεις περιοχές είτε μετά από τη μεταφορά της σε ενδοηπειρωτικές λεκάνες, τάφρους, ή παράκτιες θαλάσσιες περιοχές, όπου και αποτέθηκε (ετερόχθονοι άνθρακες). Ακολούθως, αποτέθηκαν ιζήματα μεγάλου πάχους, λόγω συνεχούς βύθισης της λεκάνης, με αποτέλεσμα οι ορίζοντες, οι πλούσιοι σε φυτική ύλη, να βρεθούν σε μεγάλα βάθη (από 100m έως και μερικά Km) στο εσωτερικό της γης. Υπό την επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης που επικρατούν σ’ αυτά τα βάθη, η φυτική ύλη ενανθρακώθηκε, με τη βοήθεια αναερόβιων βακτηριδίων. Η πορεία ενανθράκωσης οδήγησε σε διάφορους τύπους ανθράκων, οι οποίοι είναι οι ακόλουθοι: τύρφη, λιγνίτης, υποβιτουμεχιούχοι και βιτουμενιούχοι άνθρακες, ανθρακίτης και γραφίτης. Από την τύρφη στον ανθρακίτη, η περιεκτικότητα σε άνθρακα (C) αυξάνει, ενώ, αντίθετα, ελαττώνονται η υγρασία (Η 2 Ο) και τα πτητικά συστατικά (CO 2, CH 4, NH 3 ).

48 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ… Η τύρφη (  55% C) έχει προκύψει από μικρή ενανθράκωση ποωδών φυτών που φύονται σε ελώδεις περιοχές. Έχει ξυλώδη υφή και το χρώμα της ποικίλλει, ανάλογα με το Ρh του περιβάλλοντος ενανθράκωσης. Καίγεται παράγοντας καπνό. Στερείται λάμψης. Αποβάφει στα δάκτυλα. Ο λιγνίτης περιέχει 65-75% C. Είναι καστανόμαυρος, με ξυλώδη υφή και στερείται λάμψης. Καίγεται παράγοντας καπνό. Αποβάφει στα δάκτυλα. Οι “βιτουμενιούχοι” άνθρακες περιέχουν 75-85% C. Το χρώμα τους είναι μαύρο, με υαλώδη λάμψη και αποβάφουν στα δάκτυλα. Οι ανθρακίτες περιέχουν 85-96% C και 5-8% πτητικά συστατικά. Έχουν υαλώδη λάμψη, κογχοειδή θραύση και δεν αποβάφουν στα δάκτυλα. Ο γραφίτης είναι σχεδόν καθαρός άνθρακας (C) και προέρχεται από διαδικασίες μεταμόρφωσης. Έχει μικρή σκληρότητα (Η=2, στην κλίμακα Mohs), λιπαρώδη υφή και γκριζόμαυρο χρώμα. Σε τομή ενός κοιτάσματος, οι γαιάνθρακες εμφανίζονται ως ενστρώσεις, ποικίλλου πάχους (μερικά εκατοστά έως και μερικές δεκάδες μέτρα), οι οποίες εναλλάσσονται με ενστρώσεις, πλούσιες σε αργιλικά ιζήματα, ψαμμίτες και μάργες.

49 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ… Με βάση τη διάταξη των “macerals” σε στρώσεις, ορατές με το γυμνό μάτι, καθορίζεται ο λιθότυπος και ο μικρολιθότυπος των γαιανθράκων. Οι κύριες κατηγορίες μικρολιθότυπων είναι ο βιτρίτης, ο φουζίτης, ο ντουρίτης και ο κλαρίτης. Κάθε τύπος έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Οι άνθρακες με χαμηλό βαθμό ενανθράκωσης (τύρφη, λιγνίτης), άρα πλούσιοι σε πτητικά συστατικά, καίγονται με καπνογόνο φλόγα. Οι άνθρακες με υψηλό βαθμό ενανθράκωσης (βιτουμεχιούχοι άνθρακες και ανθρακίτες), καίγονται με φλόγα δίχως καπνό. Τα “macerals” είναι φυτικά υπολλείμματα, που έχουν υποστεί μερική ενανθράκωση. Είναι τα δομικά συστατικά των ανθράκων, αντίστοιχα με ό,τι τα ορυκτά στα πετρώματα. Ας σημειωθεί ότι, με την πρόοδο της ενανθράκωσης, όλα τα “macerals” χάνουν τις ιδιαίτερες ιδιότητές τους και επέρχεται ομογενοποίησή τους. Στους λιγνίτες και υποβιτουμενιούχους άνθρακες τα “macerals” διακρίνονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες, τους χουμινίτες, τους λιπτινίτες και τους ινερτινίτες και σε πολλές υποκατηγορίες.

50 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ… Κατά την καύση του λιγνίτη, όταν η θερμοκρασία υπερβεί τους 300 o C, τα ανόργανα συστατικά και ο λιγνίτης μετατρέπονται σε τέφρα. Ως τέφρα ορίζουμε το υλικό που μένει μετά την πλήρη καύση των ανθράκων και οφείλεται στα διάφορα ανόργανα συστατικά που ευρίσκονται στους άνθρακες, αλλά και στους, συνοδεύοντες τους άνθρακες, αργιλο/μαργο/ψαμμιτικούς ορίζοντες. Η περιεκτικότητα των λιγνιτών σε τέφρα ποικίλλει, ακόμη και στο ίδιο το κοίτασμα, δεδομένου ότι εξαρτάται από το ποσοστό των αργιλο-μαργο-ψαμμιτικών ιζημάτων που συμμετέχουν στον εξορυσσόμενο λιγνίτη. Η συμπεριφορά της τέφρας κατά την ανάφλεξη του λιγνίτη έχει μεγάλη σημασία, δεδομένου ότι μπορεί να προκαλέσει στόμωση των μηχανημάτων και ατελή καύση του λιγνίτη.

51 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ… Ο πιο συνήθης έλεγχος της τέφρας είναι ο έλεγχος του σημείου τήξης της. Ο έλεγχος αυτός γίνεται ως ακολούθως: Κατασκευάζεται ένα κωνικό δοκίμιο από τέφρα, το οποίο θερμαίνουμε σε θ o o C o C (ταχύτητα αύξησης της θερμοκρασίας 5 o C/min έως 8 o C/min). Ακολούθως προσδιορίζουμε τη θερμοκρασία που υφίσταται αλλαγές ο κώνος: [1) στρογγύλεμα της κορυφής του, 2) όταν αποκτά το μισό ύψος του (γίνεται ημισφαίριο) και 3) όταν αποκτά το 1/3 του ύψους του ημισφαιρίου]. Τα παραπάνω εξαρτώνται από την ορυκτολογική σύσταση της τέφρας και από τις συνθήκες περιβάλλοντος της καύσης (οξειδωτικές ή αναγωγικές). Πράγματι, η τέφρα τήκεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, όταν οι συνθήκες είναι οξειδωτικές, δεδομένου ότι ο σίδηρος ευρίσκεται υπό την τρισθενή του μορφή (πλέον δύστηκτος). Με βάση την τέφρα “επί ξηρού” (σε λιγνίτες, δηλ., που έχει αφαιρεθεί, σε προηγούμενη φάση, η υγρασία), οι λιγνίτες διακρίνονται σε Α, Β, Γ και Δ, με 20%, 20-30%, 30-37% και 37-50% ποσοστό τέφρας, αντίστοιχα.

52 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ… Μία χαρακτηριστική ιδιότητα των ανθράκων είναι η θερμογόνος τους δύναμη και εκφράζεται σε Kcal/Kgr. Η θερμογόνος δύναμη διακρίνεται σε ανώτερη (Α.Θ.Δ.) και κατώτερη (Κ.Θ.Δ.) και μετράται σε δείγματα “ως έχουν” και σε δείγματα “επί ξηρού”. Αυξανόμενης της ηλικίας του λιγνίτη, αυξάνεται η θερμογόνος του δύναμη και η περιεκτικότητά του σε CO 2, CH 4, ενώ, αντίθετα, ελαττώνεται η περιεκτικότητά του σε υγρασία. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα γαιανθράκων στη γη δημιουργήθηκαν κατά το Λιθανθρακοφόρο και το Πέρμιο και στη συνέχεια, κατά το Ιουρασικό και το Παλαιογενές. Κατανομή των γαιανθράκων της γης

53 Α. Ορφανουδάκη, Κοιτασματολογία_Γενικές Έννοιες Το 85% του λιγνίτη, στη χώρα μας, χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (καλύπτει το 75% των ενεργειακών αναγκών). Το υπόλοιπο 15% χρησιμοποιείται για την παραγωγή λιγνιτόσκονης για μεταλλουργικούς σκοπούς, ως καύσιμη ύλη για θέρμανση, στην παρασκευή αζωτούχων λιπασμάτων, κ.λ.π. Όλοι οι γαιάνθρακες (τύρφη - λιγνίτης - υποβιτουμενιούχοι άνθρακες) που απαντούν στην Ελλάδα είναι Καινοζωικής ηλικίας και αποτέθηκαν σε λίμνες, ελώδεις περιοχές, δέλτα ποταμών και σε παράκτιες περιοχές θαλάσσιων λεκανών. Οι σπουδαιότερες λιγνιτοφόρες λεκάνες είναι εκείνες της Πτολεμαϊδας, της Μεγαλόπολης, της Δράμας και της Φλώρινας. Ο λιγνίτης διακρίνεται σε τυρφώδη λιγνίτη (το 25% των αποθεμάτων της χώρας), σε λιγνίτη s.str (το 64%) και σε υποβιτουμενιούχο λιγνίτη (το 11%). Υποβιτουμενιούχοι άνθρακες, απαντούν στην Αλεξανδρούπολη, Κοζάνη, Γρεβενά και είναι πολύ καλής ποιότητας, αλλά μικρής οικονομικής σημασίας, λόγω των περιορισμένων αποθεμάτων. Στους Φιλίππους απαντά τεράστιο κοίτασμα τύρφης. ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ

54 ΚOIΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗ-ΟΡΦΑΝΟΥΔΑΚΗ Αν. Καθηγήτρια ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ


Κατέβασμα ppt "ΚOIΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗ-ΟΡΦΑΝΟΥΔΑΚΗ Αν. Καθηγήτρια ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google