Κοιτασματολογία Ενότητα 5: Υπολειμματικά κοιτάσματα βωξίτη Γεώργιος Χαραλαμπίδης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ
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
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» 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
Σκοποί ενότητας Ο φοιτητής με την ολοκλήρωση της 5ης ενότητας θα πρέπει να γνωρίζει περί των υπολειμματικών κοιτασμάτων βωξίτη (σχηματισμός, εμφάνιση, εκμεταλλευσιμότητα) όπως επίσης και περί της μεταφοράς και απόθεσης των μηχανικών συγκεντρώσεων. 4
Περιεχόμενα ενότητας Υπολειμματικά κοιτάσματα βωξιτών. Σχηματισμός των βωξιτικών κοιτασμάτων. Μορφές βωξιτικών κοιτασμάτων. Μηχανικές συγκεντρώσεις. Ελουβιακά κοιτάσματα. Απόθεση των μεταφερομένων υλικών. Παράκτια κοιτάσματα. 5
Μάθημα 5ο
Υπολειμματικά κοιτάσματα βωξιτών Βωξίτης : Ένα μίγμα ένυδρων υδροξειδίων του αργιλίου με σημαντική διακύμανση στο περιεχόμενο αργίλιο. Πρόκειται για τον βαιμίτη (γ-al 2 O 3.H 2 O) ή διάσπορο (α- AlOOH) και τον γυψίτη ή υδραργιλίτη (Al 2 O 3.3H 2 O). Επίσης αλλοϋσίτης, καολινίτης, νοτρονίτης απαντώνται στους βωξίτες ως προσμίξεις μαζί με διάφορα οξείδια του σιδήρου. Από εμπορικής απόψεως διακρίνονται τρεις τύποι βωξιτών: 1. Πισολιθικός ή ωολιθικός (διάμετρος πισολίθων/ωολίθων έως 1 cm). 2. Σπογγώδης (με διατήρηση του ιστού των πετρωμάτων). 3. Άμορφος βωξίτης ή μετάλλευμα αργίλου. 7
Σχηματισμός των βωξιτικών κοιτασμάτων (1/4) Ο σχηματισμός του βωξίτη είναι μία ακραία περίπτωση λατεριτίωσης, όπου οι συνθήκες εμπλουτισμού του Al είναι ιδιαίτερα ευνοϊκές. Οι κλιματικές συνθήκες για την λειτουργία και των δύο διαδικασιών, της λατεριτίωσης δηλαδή και της «βωξιτοποίησης» είναι ουσιαστικά οι ίδιες. Το μόνο ιδιαίτερα προαπαιτούμενο για τον σχηματισμό βωξίτη φαίνεται να είναι το κλίμα τύπου μουσώνα. 8
Σχηματισμός των βωξιτικών κοιτασμάτων (2/4) Σημαντικοί επιπρόσθετοι παράγοντες για τον σχηματισμό λατεριτικών βωξιτών είναι οι ύπαρξη ευνοϊκών συνθηκών έκπλυσης και αποστράγγισης. Οι παράγοντες αυτοί εξαρτώνται από : το πορώδες του μητρικού πετρώματος την γεωμορφολογία τις υδρογεωλογικές συνθήκες (η βωξιτοποίηση λαμβάνει χώρα πάνω από την φρέατια επιφάνεια) την βιολογική δράση (βοηθά στην εξαγωγή του πυριτίου). 9
Σχηματισμός των βωξιτικών κοιτασμάτων (3/4) Αυτού του είδους τα κοιτάσματα σχηματίζονται, σύμφωνα με τα παραπάνω, κάτω από υγρές τροπικές και υποτροπικές συνθήκες, όπως άλλωστε και τα υπόλοιπα λατεριτικά κοιτάσματα, από την εξαντλητική αποσάθρωση των αργιλοπυριτικών πετρωμάτων. 10
Σχηματισμός των βωξιτικών κοιτασμάτων (4/4) Ο μετασχηματισμός των πετρωμάτων σε βωξίτη διέρχεται από τρία στάδια: Αποσάθρωση των μητρικών πετρωμάτων με ταυτόχρονη διάσπαση των πετρογενετικών ορυκτών και επιλεκτική απομάκρυνση του πυριτίου και μέρους των αλκαλίων Η απομάκρυνση και γενικότερα η μετακίνηση του πυριτίου συνεχίζεται, ενώ συγχρόνως υπάρχει εμπλουτισμός σε σίδηρο και αργίλιο και απόθεση γυψίτη και καολινίτη, ο οποίος παρουσία νερού μετατρέπεται σε γυψίτη. Απόθεση ανθρακικών, θειούχων και άλλων ορυκτών, τα οποία συμπληρώνουν και ολοκληρώνουν τη σύσταση του βωξίτη. 11
Κατηγορίες βωξιτικών κοιτασμάτων ανάλογα με τη σχέση τους με τα περιβάλλοντα πετρώματα: Αυτόχθονα. Παρά-αυτόχθονα. Αλλόχθονα. Κρυπτο-αυτόχθονα. 12
Μορφές βωξιτικών κοιτασμάτων (α) Καλύμματα. (β) Στρώματα. (γ) Φακοί ή θύλακες. Εικόνα 1: Μορφές βωξιτικών κοιτασμάτων. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 13
Μηχανικές συγκεντρώσεις (1/3) Σχηματίζονται κύρια με τη βοήθεια του νερού ή του αέρα, και αποτελούν ουσιαστικά ένα φυσικό διαχωρισμό των ελαφρών από τα βαριά ορυκτά. Η συγκέντρωση των βαρύτερων ορυκτών, έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία των μηχανικών δευτερογενών κοιτασμάτων από αποσάθρωση και μεταφορά (placer deposits). 14
Μηχανικές συγκεντρώσεις (2/3) Εικόνα 2: Μηχανικές συγκεντρώσεις. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία, σελ. 318. 15
Μηχανικές συγκεντρώσεις (3/3) Πηγές προέλευσης των ορυκτών συστατικών των μηχανικών συγκεντρώσεων Πρωτογενείς μεταλλοφόρες εμφανίσεις Μεταλλοφόρα συστατικά των πετρωμάτων Μερικά πετρογενετικά ορυκτά, π.χ. ρουτίλιο Εικόνα 3: Μηχανικές συγκεντρώσεις. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 16
Κατηγορίες κοιτασμάτων από αποσάθρωση και μεταφορά Ελουβιακά κοιτάσματα Αλλουβιακά κοιτάσματα ή κοιτάσματα ποτάμιων αποθέσεων Αιολικά κοιτάσματα Παράκτια κοιτάσματα Κοιτάσματα αποθέσεων παγετώνων Εικόνα 4: Κατηγορίες κοιτασμάτων από αποσάθρωση και μεταφορά. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 17
Ελουβιακά κοιτάσματα (1/4) Σχηματίζονται στις πλαγιές των λόφων κατά την μηχανική αποσάθρωση των πετρωμάτων ή κοιτασμάτων που προϋπάρχουν στις θέσεις αυτές. Οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η απομάκρυνση και κατακόρυφος διευθέτηση των προϊόντων της αποσάθρωσης είναι η κλίση της πλαγιάς, το ειδικό βάρος, το σχήμα και το μέγεθος του υλικού αποσάθρωσης. Ελουβιακό κοίτασμα χρυσού. Εικόνα 5: Ελουβιακά κοιτάσματα. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 18
Ελουβιακά κοιτάσματα (2/4) Mία σημαντική και απαραίτητη προϋπόθεση στη δημιουργία των ελουβιακών κοιτασμάτων είναι ασφαλώς η συνεχής τροφοδοσία σε προϊόντα αποσάθρωσης και η ύπαρξη κατάλληλου ανάγλυφου.
Ελουβιακά κοιτάσματα (3/4) Διάγραμμα της κατακόρυφης διευθέτησης των ελαφρών και βαρέων ορυκτών σε σχέση με την ταχύτητα και τη διάμετρό τους. Εικόνα 6: Ελουβιακά κοιτάσματα. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 20
Ελουβιακά κοιτάσματα (4/4) Διάγραμμα της διαδρομής υλικών διαφορετικού βάρους (Α: βαρύ, Β: ελαφρύ) σε κινούμενη μάζα αποσάθρωσης. Εικόνα 7: Ελουβιακά κοιτάσματα. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 21
Αλλουβιακά κοιτάσματα ή κοιτάσματα ποτάμιων αποθέσεων Τα κοιτάσματα αυτά για τα οποία χρησιμοποιείται επίσης και ο όρος «προσχωματικά κοιτάσματα» είναι τα σημαντικότερα από τα μηχανικά δευτερογενή κοιτάσματα, στα οποία περιλαμβάνονται κοιτάσματα χρυσού, λευκόχρυσου, κασσιτέρου και πολυτίμων λίθων ανά τον κόσμο. Δημιουργούνται με την διαδικασία μεταφοράς, διαλογής και απόθεσης των κλαστικών προϊόντων της αποσάθρωσης.
Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών Ο σημαντικότερος παράγοντας της μεταφοράς και διαλογής των συστατικών των αλλουβιακών κοιτασμάτων είναι το ρέον νερό, και ειδικότερα η ταχύτητά του αλλά και η διαφορά του ειδικού βάρους, το μέγεθος και το σχήμα των μεταφερομένων υλικών της αποσάθρωσης. Ιδιαίτερη σημασία έχει το ειδικό βάρος των υλικών αποσάθρωσης στη διαδικασία διαλογής. 23
Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών (1/3) Διάγραμμα της σχέσης ταχύτητας ροής, διάβρωσης και μεγέθους των μεταφερομένων και αποτιθέμενων τεμαχίων. Εικόνα 8: Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 24
Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών (2/3) Τα κλαστικά υλικά μεταφέρονται κατά μήκος της κοίτης του ποταμού με αναπηδήσεις, ως ένα αποτέλεσμα της δράσης δύο συνιστωσών δυνάμεων, μίας οριζόντιας και μίας κατακόρυφης. Διάγραμμα μετακίνησης υλικού με αναπήδηση. Εικόνα 9: Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 25
Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών (3/3) Η ταχύτητα ροής του ποταμού επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως είναι η μεταβολή του πλάτους και της κλίσης του πυθμένα του ποταμού, η μαιανδρική κίνηση και η συμβολή του ποταμού με παραποτάμους. Εικόνα 10: Μεταφορά και διαλογή των κλαστικών υλικών. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 26
Απόθεση των μεταφερομένων υλικών (1/3) Η απόθεση των μεταφερομένων υλικών στα ποτάμια συστήματα πραγματοποιείται σε θέσεις όπου η κινητική ενέργεια του νερού είναι μικρότερη από αυτή που απαιτείται για την μεταφορά των υλικών αυτών. Παρόμοιες θέσεις είναι αυτές που απαριθμούνται παρακάτω: Σημεία όπου έχουμε μεταβολή του πλάτους του ποταμού. Μαιανδρικές θέσεις κατά το ρουν των ποταμών Θέσεις με μεταβαλλόμενη κλίση του πυθμένα. συνήθως στα δέλτα των ποταμών.
Απόθεση των μεταφερομένων υλικών (2/3) Μικρότερες ή μεγαλύτερες περιοχές της κοίτης των ποταμών με μεταβαλλόμενο ανάγλυφο. Περιοχές συμβολής με άλλους ποταμούς. Σημεία εκβολών των ποταμών. Σημεία όπου το νερό των ποταμών συναντά φυσικά ή τεχνητά εμπόδια κατά την κίνησή του.
Απόθεση των μεταφερομένων υλικών (3/3) Φυσικά εμπόδια από την παρεμβολή χαλαζιτών στην κίνηση του νερού. Εικόνα 11: Απόθεση των μεταφερομένων υλικών. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 29
Παράκτια κοιτάσματα (1/3) Τα παράκτια κοιτάσματα τροφοδοτούνται κυρίως από αλλουβιακό υλικό των παραποτάμιων περιοχών Τα κλαστικά υλικά εισέρχονται μέσα στον θαλάσσιο χώρο, παρασύρονται κατά μήκος της ακτής από τα ρεύματα, όπου διαφοροποιούνται και σχηματίζουν τα παράκτια κοιτάσματα.
Παράκτια κοιτάσματα (2/3) Χαρακτηριστικά παράκτιων κοιτασμάτων: Απαντώνται κύρια σε μία στενή ζώνη μεταξύ της υψηλής και χαμηλής στάθμης παλίρροιας. Τα πλέον χαρακτηριστικά μηχανικά δευτερογενή κοιτάσματα από αποσάθρωση και μεταφορά είναι τα κοιτάσματα ρουτιλίου, ιλμενίτη και ζιρκονίου, και κατά τόπους κοιτάσματα κασσιτερίτη και διαμαντιών. Καλά διευθετημένες και στρογγυλοποιημένες, λεπτόκοκκες και βρισκόμενες σε συμφωνία με τα περιβάλλοντα πετρώματα συγκεντρώσεις χρήσιμων ορυκτών.
Παράκτια κοιτάσματα (3/3) Οι αποθέσεις των παράκτιων κοιτασμάτων εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις δεκάδων έως και εκατοντάδων χιλιομέτρων, ενώ το πάχος των εμπλουτισμένων σε χρήσιμα ορυκτά σπανίως ξεπερνά το ένα μέτρο Τα κοιτάσματα αυτά απαντώνται συνήθως στα επιφανειακά στρώματα αμμωδών ιζημάτων Οι αποθέσεις των παράκτιων κοιτασμάτων εμφανίζουν, σε κάθετη τομή, ένα σχήμα λεπτομερών φακών, οι οποίοι πλησιάζοντας την θάλασσα ή την χέρσο, βαθμιαία αποσφηνώνονται.
Αιολικά κοιτάσματα Τέτοιου είδους κοιτάσματα σχηματίζονται σε ξηρές περιοχές από τη δράση του ανέμου, κατ ανάλογο τρόπο με τα αλλουβιακά κοιτάσματα, όπου τη θέση του νερού κατέχει ο άνεμος. Διάγραμμα σχηματισμού του αιολικού κοιτάσματος διαμαντιών στη Ναμίμπια, Ν. Αφρική. Εικόνα 12: Αιολικά κοιτάσματα. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 33
Κοιτάσματα απόθεσης παγετώνων Με τις πλαστικές τους κινήσεις οι παγετώνες μεταφέρουν τα υλικά αποσάθρωσης και τα αποθέτουν στις περιοχές τήξης. Το νερό που δημιουργείται έτσι κατά την τήξη των παγετώνων μετατοπίζει και εμπλουτίζει τα κλαστικά αυτά υλικά στα τοπογραφικά χαμηλότερα, όπου σχηματίζονται οι οικονομικά απολήψιμες συγκεντρώσεις. Με αυτό τον τρόπο σχηματίζονται οι μοραίνες (morän).
Βιβλιογραφία (1/2) 1. Bardossy G. & Aleva G.J.J., 1990: Lateritic Bauxites. Developmets in Economic Geology 27, 168-186. 2. Cheletat, E., 1947: La genese et l enolution des gigements de nickel de la Nouvelle Caledonie. Soc. Geol. France, Bull., ser, 5, 17 : 105-160. 3. Grubb P.L.C.,1970: Mineralogy, geochemistry, and genesis of the bauxite deposits on the Gove and Mitchell Plateaux, northern Australia. Miner. Deposita 5, 248-272. 4. Jensen M. L. & Bateman A. M., 1979: Economic Mineral Deposits. John Willey & Sons...35
Βιβλιογραφία (2/2) 5. Κόκκορος Π., 1970: Γενική Ορυκτολογία. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. 519-544. 6. McFarlane, M. J.,1983b: Laterites. In Goudie, AS. & K. Pye, Chemical sediments and geomorphology. Academic Press, London, 7-58. 7. Nikolas, J., 1968: Nouvelles donnes sur la genese de bauxites a mur karstique du Sud-Est de la France. Min. Dep., 3, 18-33. 8. Smirnov V.I., 1976: Geology of Mineral Deposits, Mir Publishers, Moscow...36
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Γεώργιος Χαραλαμπίδης. «Κοιτασματολογία». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL.
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 38
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 39
Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφί ες: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 40