ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

Transcript

1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Ενότητα 5: Δευτερογενής Διασπορά, Κυριότερες γεωχημικές μεθόδοι Αναζήτησης Κοιτασμάτων, Σχεδιασμός και δειγματοληψία Χαραλαμπίδης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοπός ενότητας 5 Ο φοιτητής μετά το πέρας της 5 ης ενότητας θα πρέπει να γνωρίζει: Τις κυριότερες γεωχημικές μεθόδους Αναζήτησης Κοιτασμάτων, το Σχεδιασμό και δειγματοληψία, τον ορισμό και περιεχόμενο της Δευτερογενούς Διασποράς. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας 5 (1/2) Δευτερογενής Διασπορά. Μέθοδοι γεωχημικής αναζήτησης. Σχεδιασμός και δειγματοληψία. Περιγραφή των κυριότερων γεωχημικών μεθόδων αναζήτησης. Γεωχημεία ποτάμιων ιζημάτων. 5

6 Περιεχόμενα ενότητας 5 (2/2) Γεωχημεία εδάφους. Γεωχημεία υδάτων. 6

7 Δευτερογενής διασπορά Οι μαγματογενείς και μεταμορφωμένοι σχηματισμοί του εσωτερικού της γης μπορεί για διάφορους λόγους (τεκτονικούς ή διάβρωσης) να βρεθούν στην επιφάνεια της γης. Σε αυτό το περιβάλλον αρχίζει πλέον μια νέα γεωχημική κατανομή των χημικών στοιχείων, η οποία εξαρτάται πλέον από την ευκινησία, τις συνθήκες εδαφογένεσης και αποσάθρωσης. Η νέα κατανομή ονομάζεται «δευτερογενής διασπορά». Οι κανόνες αποσάθρωσης που επικρατούν αποτελούν βασικό κριτήριο για τη γεωχημική μέθοδο έρευνας που θα επιλεγεί. 7

8 Ευκινησία κύριων στοιχείων και ιχνοστοιχείων Εικόνα 1: Ευκινησία κύριων στοιχείων και ιχνοστοιχείων (Hawkes & Webb 1962, στο Σ.Γ. Σαββίδης, Εφ/μένη, Περιβ/κή και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 138.) 8

9 Διαλυτότητα χημικών ιχνοστοιχείων στο νερό. Εικόνα 2: Διαλυτότητα χημικών ιχνοστοιχείων στο νερό (Hawkes & Webb 1962, στο Σ.Γ. Σαββίδης, Εφ/μένη, Περιβ/κή και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 138.) 9

10 Αέρια ως σημαντικοί δείκτες κοιτασμάτων. Εικόνα 3: Αέρια ως σημαντικοί δείκτες κοιτασμάτων (Bender 1981, στο Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρ/μένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 138 ) 10

11 Μέθοδοι γεωχημικής αναζήτησης. Εικόνα 4: Μέθοδοι γεωχημικής αναζήτησης (Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρμοσμένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 141). 11

12 Μέθοδοι δειγματοληψίας 1/2 Εικόνα 5: Μέθοδοι δειγματοληψίας (Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρμοσμένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 141). 12

13 Μέθοδοι δειγματοληψίας 2/2 Μέθοδοι δειγματοληψίας:. a) τυχαία. b) σε τετραγωνικό κάναβο. c) σε ορθογώνιο κάναβο. d) σε κυκλικό κάναβο. e, f) κατά το τοπογραφικό ανάγλυφο. 13

14 Επιλογή της κατάλληλης μεθόδου αναζήτησης Εικόνα 6: Επιλογή της κατάλληλης μεθόδου αναζήτησης (Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρμοσμένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 141). 14

15 Κυριότερες γεωχημικές μεθόδοι αναζήτησης 1/3 Γεωχημεία ποτάμιων ιζημάτων. Προϋπόθεση για την καταλληλότητα αυτής της μεθόδου είναι η ύπαρξη στην περιοχή έρευνας πλήρους υδρογραφικού δικτύου (ποτάμια ρυάκια, ρέματα, λίμνες, βάλτοι κτλ.) μικρής κλίσης (όχι καταρράκτες κτλ.), καθ όλη τη διάρκεια του έτους. 15

16 Κυριότερες γεωχημικές μεθόδοι αναζήτησης 2/3 Γεωχημεία ποτάμιων ιζημάτων (συνέχεια). Επιπλέον η περιοχή έρευνας πρέπει να είναι λίγο πολύ ομοιογενής αναφορικά με τη μορφολογία, το κλίμα, τη βλάστηση, τη γεωλογική δομή και όλα τα χαρακτηριστικά που προκύπτουν από τα παραπάνω, όπως π.χ. υδροφορία των ρευμάτων, κοκκομετρία των ποτάμιων ιζημάτων, ph των υδάτων κτλ. Τέλος η περιοχή χωρίζεται σε επιμέρους συστήματα αποστράγγισης, ώστε η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων να είναι όσο το δυνατόν πιο αντιπροσωπευτική. 16

17 Κυριότερες γεωχημικές μεθόδοι αναζήτησης 3/3 Τα δείγματα έχουν βάρος 50 g έως 100 g λεπτόκοκκου ποτάμιου ιζήματος και δε λαμβάνονται από ένα σημείο, αλλά από μια επιφάνεια 50 m2 έως 100 m2. Μόνο τα συμπληρωματικά δείγματα που λαμβάνονται ανά 10 δείγματα πρέπει να είναι από ένα σημείο. Η απόσταση δειγματοληψίας κυμαίνεται από 300 m έως m. Κατά τη διεξαγωγή αναγνωριστικής έρευνας η πυκνότητα δειγματοληψίας είναι συνήθως 1 δείγμα ανά 2 km. 17

18 Διάφοροι τρόποι απεικόνισης αποτελεσμάτων Εικόνα 7: Διάφοροι τρόποι απεικόνισης αποτελεσμάτων (Levinson 1974, Hawkes & Webb 1962, στο Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρ/μένη, Περιβ/κή και Αναλ/κήΓεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 144). 18

19 Γεωχημεία εδάφους 1/4 Αναγνωριστική έρευνα. Προϋποθέτει την ύπαρξη ομοιόμορφης κάλυψης της περιοχής ενδιαφέροντος με ένα στρώμα εδάφους συγκεκριμένου τύπου. Η ποσότητα δείγματος είναι περίπου 50 g από τον ορίζοντα Β και όχι από το χουμικό στρώμα. Τα σημεία δειγματοληψίας πρέπει να κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλη την περιοχή έρευνας. Η πυκνότητα δειγματοληψίας εξαρτάται από το μέγεθος της γεωχημικής ανωμαλίας που επιδιώκεται να εντοπιστεί. 19

20 Γεωχημεία εδάφους 2/4 Αναγνωριστική έρευνα (συνέχεια). Με ένα (1) δείγμα ανά km2 εντοπίζεται ανωμαλία έκτασης 4km2 τετραγωνικού σχήματος και 6.3 km2 κυκλικού σχήματος. Εάν πρέπει να ανιχνευθούν και μικρότερες ανωμαλίες, αυξάνεται ο αριθμός των δειγμάτων (2-5 δείγματα ανά km2). Για τον προσανατολισμό και τη σήμανση των σημείων δειγματοληψίας δεν αρκούν αεροφωτογραφίες, αλλά απαιτούνται τοπογραφικοί χάρτες κλίμακας 1:

21 Γεωχημεία εδάφους 3/4 Λεπτομερής έρευνα. Κατά την διεξαγωγή λεπτομερούς έρευνας η δειγματοληψία γίνεται κατά μήκος των γραμμών ενός προεπιλεγμένου κάναβου. Οι γραμμές του κάναβου πρέπει να είναι προσαρμοσμένες και κατάλληλα προσανατολισμένες προς τα γεωλογικά σώματα της περιοχής (κάθετα προς την παράταξη των γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής). Συνεπώς είναι απαραίτητη η λεπτομερής γεωλογική μελέτη της περιοχής. 21

22 Γεωχημεία εδάφους 4/4 Λεπτομερής έρευνα (συνέχεια). Η απόσταση μεταξύ των δειγμάτων κατά μήκος των γραμμών του κάναβου κυμαίνεται μεταξύ 20 m και 50 m. Η απόσταση μεταξύ δύο παράλληλων γραμμών δειγματοληψίας μπορεί να είναι διπλάσια έως τριπλάσια αυτής της απόστασης. 22

23 Γεωχημικός χάρτης εδάφους με ισοχημικές καμπύλες (F. Bender) Εικόνα 8: Γεωχημικός χάρτης εδάφους με ισοχημικές καμπύλες (F. Bender, στο Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρ/μένη, Περιβ/κή και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 147). 23

24 Δενδρόγραμμα σημείων δειγματοληψίας Εικόνα 9: Δενδρόγραμμα σημείων δειγματοληψίας (Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρμοσμένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 476). 24

25 Γεωχημικό προφίλ Εικόνα 10: Γεωχημικό προφίλ (Σ.Γ. Σαββίδης, Εφαρμοσμένη, Περιβαλλοντική και Αναλυτική Γεωχημεία, 2012, ISBN: , Σελ. 478). 25

26 Γεωχημεία πετρώματος (Λιθογεωχημεία) 1/2 Προϋπόθεση για δειγματοληψία πετρώματος είναι η ύπαρξη υγιών μη αποσαθρωμένων, εύκολα προσβάσιμων πετρωμάτων στην περιοχή έρευνας. Το δείγμα έχει συνήθως μέγεθος γροθιάς και είναι ελεύθερο τεκτονικών (ρωγμές) και λιθολογικών (μεταλλογένεση) ιδιαιτεροτήτων. Η δειγματοληψία είναι ανεξάρτητη εποχής. Αναφορικά με την πυκνότητα δειγματοληψίας και τοπογραφικών βοηθημάτων, ισχύουν αυτά που αναφέρθηκαν στη δειγματοληψία εδάφους. 26

27 Γεωχημεία πετρώματος (Λιθογεωχημεία) 2/2 Με τη δειγματοληψία πετρώματος προσδιορίζεται η πρωτογενής διασπορά των χημικών στοιχείων στο μητρικό πέτρωμα γύρω από ένα κοίτασμα. Όλες οι υπόλοιπες μορφές δειγματοληψίας μετρούν τη δευτερογενή διασπορά. 27

28 Γεωχημεία υδάτων (Υδρογεωχημεία) 1/3 Οι υδρογεωχημεία έχει σημαντική συνεισφορά στην ανακάλυψη μεταλλοφόρων κοιτασμάτων, όπως U, Mo, Zn-Pb, Cu, Ni, V, Cr, Sn και Au, αλλά και κοιτασμάτων βιομηχανικών ορυκτών (π.χ. Φθορίτη). Η δειγματοληψία των υδάτων γίνεται κατά κανόνα ταυτόχρονα με τη λήψη των αντίστοιχων ιζημάτων σε ποτάμια, ρυάκια ρέματα, λίμνες, πηγές, πηγάδια, γεωτρήσεις, δοκιμαστικές εκσκαφές, έλη κτλ. Χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου παρατηρείται αδυναμία λήψης δειγμάτων ποτάμιων ιζημάτων ή εδαφών. 28

29 Γεωχημεία υδάτων (Υδρογεωχημεία) 2/3 Ο όρος υδρογεωχημεία περιλαμβάνει την ανάλυση τόσο των επιφανειακών όσο και των υπόγειων υδάτων. Είναι προφανές ότι τα υπόγεια ύδατα φέρουν κατά κανόνα μεγαλύτερο μεταλλικό φορτίο από ότι τα επιφανειακά, διαφορά που οφείλεται στη διάλυση ουσιών από τους γεωλογικούς σχηματισμούς τους οποίους διαρρέουν στην πορεία τους τα υπόγεια ύδατα. Η ποσότητα του δείγματος που απαιτείται για τη διεξαγωγή της ανάλυσης εξαρτάται από την περιεκτικότητα του νερού σε άλατα (υπόλειμμα εξάτμισης). Κατά κανόνα αρκεί ποσότητα 100 ml, εφόσον το υπόλειμμα είναι μεγαλύτερο από 500 mg/l. 29

30 Γεωχημεία υδάτων (Υδρογεωχημεία) 3/3 Για τον καθορισμό των θέσεων δειγματοληψίας σε μικρές περιοχές χρησιμοποιούνται χάρτες κλίμακας 1: έως 1: Η πυκνότητα δειγματοληψίας είναι δείγματα ανά km2. Αναφορικά με την ερμηνεία των αποτελεσμάτων η υδρογεωχημεία επικουρεί τη μέθοδο των ποτάμιων ιζημάτων, λαμβανομένων πάντα υπόψη των γεωλογικών, τεκτονικών και υδρογεωλογικών δεδομένων της περιοχής. 30

31 Τέλος Ενότητας