ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY)

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY) 7.3.05.4 Τομέας Γεωλογικών Επιστημών Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών ΜΑΘΗΜΑ 4 ο. ΤΥΠΟΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΣΥΝΔΕΟΜΕΝΟΙ ΜΕ ΜΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ Σταύρος Τριανταφυλλίδης, 2015 Λέκτορας Κοιτασματολογίας

ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

ΤΥΠΟΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΣΥΝΔΕΟΜΕΝΟΙ ΜΕ ΜΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 3 1. Σχηματισμός κατά το ορθομαγματικό υστερομαγματικό στάδιο 2. Σχηματισμός κατά το υδροθερμικό στάδιο Μεταλλοφορίες συνδεόμενες με υπερβασικά πετρώματα 1. Κοιτάσματα χρωμίτη 2. Κοιτάσματα πλατινοειδών (PGE Platinum Group Elements) 3. Κοιτάσματα θειούχων Fe Cu Ni Co A. Κοιτάσματα βιομηχανικών ορυκτών (ολιβίνης, τάλκης, αμίαντος, μαγνησίτης) B. Αποσάθρωσης (Ni-ούχοι λατερίτες) C. Προσχωματικά (Pt)

ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΕΣ ΣΥΝΔΕΟΜΕΝΕΣ ΜΕ ΥΠΕΡΒΑΣΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ 4 1. Κοιτάσματα χρωμίτη ΟΡΘΟΜΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ 2. Κοιτάσματα πλατινοειδών (PGE Platinum Group Elements) - ΟΡΘΟΜΑΓΜΑΤΙΚΟ KAI ΥΣΤΕΡΟΜΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ 3. Κοιτάσματα θειούχων Fe Cu Ni Co - ΥΣΤΕΡΟΜΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ ΑΠΟΜΕΙΞΗ ΓΕΩΤΕΚΤΟΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ 1. Σύγκλισης λιθοσφαιρικών πλακών ορογενετικές ζώνες (οφιολιθικά συμπλέγματα) 2. Ενδοπλακικές κρατονικές περιοχές (στρωματοειδή συμπλέγματα ή εστρωμμένες διεισδύσεις)

5 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Σπινέλιος με γενικό τύπο (Me +2 O)(Me +3 2O 3 ) Me +2 = δισθενές μέταλλο (Mg, Fe, Mn, Ni, Zn) Me +3 = τρισθενές μέταλλο (Cr, Al, Fe, Ti, V) Εμπορικοί τύποι χρωμίτη και χρήσεις Cr 2 O 3 Cr/Fe SiO 2 Μεταλλουργικός > 46% > 3/1 < 10% Πυρίμαχος * 30 40% 2-2,5/1 6% Χημικός > 44% > 1,5/1 < 3,5% * Επίσης χρησιμοποιείται και Al 2 O 3 + Cr 2 O 3 > 58% Μεταλλουργικός κράματα και χάλυβες Πυρίμαχος πυρίμαχα Χημικός χρωστικές, βυρσοδεψία

6 Α. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΣΤΡΩΜΑΤΟΕΙΔΗ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ STRATIFORM COMPLEXES 1. Αναπτύσσονται σε κρατονικές περιοχές (hot spots) 2. Διεισδύσεις τεράστιων όγκων μάγματος βασικής σύστασης από μερική τήξη ανώτερου μανδύα 3. Κλασματική δαφοροποίηση κυκλικές εναλλαγές υπερβασικών και βασικών πετρωμάτων 4. Προκάμβριας κυρίως ηλικίας 5. Σημαντικότερη πηγή Cr Εικόνα 1

7 Α. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΣΤΡΩΜΑΤΟΕΙΔΗ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ STRATIFORM COMPLEXES 1. Μεταλλοφόρα σώματα πάχους μέχρι και μεγαλύτερα του 1m και έκτασης αρκετών km 2. Σχηματίζουν στοιβάδες ή/και στρώματα, συνήθως συμπαγής μεταλλοφορία 3. Σύνδρομα ορυκτά: ολιβίνης, πυρόξενοι, πλαγιόκλαστα 4. Κυριότερα κοιτάσματα: Bushveld (Ν. Αφρική), Great Dyke (Ζιμπάμπουε), Stillwater (Η.Π.Α.)

8 Α. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΣΤΡΩΜΑΤΟΕΙΔΗ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ STRATIFORM COMPLEXES Εικόνα 2 Εικόνα 3 Bushveld, Νότια Αφρική

9 Β. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΑΣΚΟΕΙΔΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΗ (PODIFORM) 1. Αναπτύσσονται σε ζώνες σύγκλισης λιθοσφαιρικών πλακών (περιβάλλον διάνοιξης σε οπισθοτάφρο back-arc spreading ridge) ΟΧΙ ΜΕΣΟΩΚΕΑΝΙΕΣ ΡΑΧΕΣ 2. Χρωμιτικά κοιτάσματα εντοπίζονται κυρίως στους τεκτονίτες περιδοτίτες των οφιολιθικών συμπλεγμάτων κοντά στην επαφή με τους υπερκείμενους σωρείτες Περιβάλλον διάνοιξης σε ζώνη σύγκλισης back-arc spreading ridge Εικόνα 4

Εικόνα 5. Περιβάλλον διάνοιξης σε ζώνη σύγκλισης back-arc spreading ridge Εικόνα 6. Οφιολιθικό σύμπλεγμα Σύμπλεγμα Τρόοδος, Κύπρος 1. ΧΡΩΜΙΤΗΣ 10 Β. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΑΣΚΟΕΙΔΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΗ (PODIFORM)

11 Β. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΑΣΚΟΕΙΔΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΗ (PODIFORM) Σύσταση χρωμίτη σε οφιολιθικά συμπλέγματα Εξαρτάται από το βαθμό μερικής τήξης του ανώτερου μανδύα Αυξημένος βαθμός μερικής τήξης εμπλουτισμός τήγματος σε Cr Περιορισμένος βαθμός μερικής τήξης εμπλουτισμός σε Al ΙΣΤΟΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ 1. Συμπαγής 2. Ταινιωτή (schlieren) 3. Διάσπαρτη (dissemination) 4. Λεοπάρδαλης (nodular)

12 Β. ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΣΕ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΑΣΚΟΕΙΔΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΗ (PODIFORM) Εικόνα 7. Χρωμίτης τύπου «λεοπάρδαλης» (nodular)

13 ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΜΕΤΑΞΥ ΧΡΩΜΙΤΙΚΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΣΕ ΕΣΤΡΩΜΜΕΝΕΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΦΙΟΛΙΘΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ Εστρωμμένες διεισδύσεις Υψηλή περιεκτικότητα σε Fe Fe +2 /Mg ποικίλει Τεράστιο μέγεθος Μεγάλα αποθέματα Ομοιογένεια Προκάμβρια ή παλαιότερα Οφιολιθικά συμπλέγματα Υψηλή περιεκτικότητα σε Cr, Mg Σταθερή αναλογία Fe +2 /Mg Περιορισμένης έκτασης Μικρά έως ενδιάμεσου μεγέθους κοιτάσματα * Διακυμάνσεις σε ιστό/ποιότητα Κυρίως φανεροζωικής ηλικίας Δεν εντοπίζεται τύπος «λεοπάρδαλης» Τύπος «λεοπάρδαλης» Εικόνα 9 * Εξαἰρεση podiform κοίτασμα χρωμίτη Ουράλια, Ρωσία (μεταλλουργικός)

14 ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ 1. Μόνο ως τμήματα οφιολιθικών συμπλεγμάτων μεσοζωικής ηλικίας (ΑΛΠΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ) 2. Σημαντικότερες θέσεις Βούρινος (Δ. Μακεδονία) και Όθρυς (Θεσσαλία) 3. Εμφανίσεις χρωμιτών σε Εύβοια, Βέρμιο, Σουφλί, Δ. Χαλκιδική, Πίνδος, Νησιά Αιγαίου, Κρήτη και Θράκη (παλαιοζωικής ηλικίας) Εικόνα 10 Εικόνα 8

15 ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ 4. Βούρινος ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ (εκτός θέσεων Ροδιανή και Κίσσαβος) 5. Όθρυς ΠΥΡΙΜΑΧΟΣ ΤΥΠΟΣ 6. Όλα τα κοιτάσματα εντοπίζονται εντός του τεκτονίτη περιδοτίτη 7. Υπόγεια εκμετάλλευση Εικόνα 11

16 ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΔΟΜΟΚΟΣ 1. Οφιολιθικό σύμπλεγμα Όθρυος 2. ΠΥΡΙΜΑΧΟΣ ΤΥΠΟΣ 3. Συμπαγές μετάλλευμα 4. Υπόγεια εκμετάλλευση Εικόνα 9

17 ΔΟΜΟΚΟΣ Εικόνα 10

18 ΔΟΜΟΚΟΣ Εικόνα 11 Εικόνα 12

19 ΔΟΜΟΚΟΣ Εικόνα 13

20 ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΧΡΩΜΙΟ - ΑΕΤΟΡΡΑΧΗ 1. Οφιολιθικό σύμπλεγμα Όθρυος 2. ΠΥΡΙΜΑΧΟΣ ΤΥΠΟΣ 3. Schlieren τύπος κυρίως 4. Υπόγεια εκμετάλλευση Εικόνα 14

1.ΧΡΩΜΙΤΗΣ ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΧΡΩΜΙΟ - ΑΕΤΟΡΡΑΧΗ Εικόνα 15 Εικόνα 16 21

22 ΧΡΩΜΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΕΛΛΑΔΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ ΧΡΩΜΙΤΙΚΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ (Economou et al., 1986) Θέση Συνολική παραγωγή (t) Ετήσια παραγωγή (t) Αποθέματα (t) Ερέτρια (Όθρυς) 1 800.000 18.000 120.000 Δομοκός (Όθρυς) 1 450.000 600.000 Ξερολίβαδο (Βούρινος) 230.000 3 40.000 3 1.700.000 2 Βοϊδόλακκος (Βούρινος) 1 25.000 Ροδιανή (Βούρινος) 1 45.000 5.000 1 Πυρίμαχος τύπος 2 Μεταλλουργικός τύπος 3 Εμπλουτισμένο μετάλλευμα 40% Cr 2 O 3 25% Cr 2 O 3 51% Cr 2 O 3

2. ΠΛΑΤΙΝΟΕΙΔΗ - PGE 23 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 1. Ru (ρουθήνιο), Rh (ρόδιο), Pd (παλλάδιο), Os (όσμιο), Ir (ιρίδιο), Pt (λευκόχρυσος) 2. Δύο υποομάδες: A. Ομάδα Ir (Os, Ir, Ru) δύστηκτα, ανταγωνιστικά (επιλεκτικά στην στερεή φάση). Σχηματίζουν κράματα και υψηλής Τ θειούχα B. Ομάδα Pd (Pt, Pd, Rh) εύτηκτα, μη ανταγωνιστικά (επιλεκτικά στην ρευστή φάση), συνδέονται με θειούχα βασικών μετάλλων 3. Χαρακτηρίζονται από χημική αδράνεια, υψηλό σημείο τήξης, καταλυτική δράση Μέταλλα στρατηγικής σημασίας 4. Χρήσεις: Καταλύτες αυτοκινήτων, καταλύτες χημική βιομηχανία και βιομηχανία πετρελαίων, βιομηχανία κεραμικών υλικών, ηλεκτρονικές εφαρμογές, οδοντιατρική, κοσμηματοποιία

2. ΠΛΑΤΙΝΟΕΙΔΗ PGE 24 Κοιτάσματα PGE σε κρατονικές περιοχές Σύμπλεγμα Bushveld (Ν. Αφρική) εστρεμμένες διεισδύσεις Συγκέντρωση πλατινοειδών σε δύο κύριους ορίζοντες (Merensky Reef και UG2) ως μικροεγκλείσματα ή στερεά διαλύματα σε θειούχα Ni, Cu. Κύρια προϊόντα Ορίζοντας PGE (gr/t) Ni (%) Cu (%) Cr 2 O 3 (%) Merensky Reef 4-8 0,2 0,1 0,1 UG2 5-9 0,02 0,01 30 Ορίζοντας UG2 Μήκος 250m και πάχος 0,9m. Αποθέματα 32.000 tn, με λαουρίτη (RuS 2 ), κουπερίτη (PtS) και μπραγκίτη [(Pt,Pd)S] Ορίζοντας Merensky reef Μήκος 230m και πάχος 0,8m. Αποθέματα 18.000 tn, θειούχα Pt, αρσενίδια και τελλουρίδια Άλλα κοιτάσματα: Sudbury (Καναδάς), Noril sk (Σιβηρία)

2. ΠΛΑΤΙΝΟΕΙΔΗ - PGE 25 PGE σε οφιολιθικά συμπλέγματα 1. Εμπλουτισμό σε μέταλλα ομάδας Ir (Os, Ru, Ir), χαμηλότερες συγκεντρώσεις Pt, Pd 2. Ουράλια, Ρωσία Κοίτασμα κυρίως Pt και Pd (παραπροϊόντα) 3. ΕΛΛΑΔΑ Πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις PGE < 100 ppb, μοναδική εξαίρεση η εμφάνιση στην Σκύρο (μέχρι και 3 ppm) 4. ΕΛΛΑΔΑ εμπλουτισμός σε μέταλλα της ομάδας του Ir (Os, Ir, Ru - ανταγωνιστικά), ιδιαίτερα στις πλούσιες σε Cr μεταλλοφορίες χρωμιτών

3. ΘΕΙΟΥΧΑ Fe, Ni, Co, Cu 26 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 1. Κύρια ορυκτά μεταλλοφορίας: πυρροτίτης (Fe 1-x S), πετλανδίτης [(Fe,Ni,Co) 9 S 8 ], χαλκοπυρίτης (CuFeS 2 ) 2. PGEs ως παραπροϊόντα 3. Σημαντικότερη πηγή Ni στον κόσμο 4. Απόμειξη θειούχου κλάσματος (βαρύτερο από το πυριτικό) και καθίζηση στο κατώτερο τμήμα μαγματικού θαλάμου Κοιτάσματα θειούχων σε κρατονικές περιοχές 1. Σύμπλεγμα Bushveld, Ν. Αφρική, ορίζοντας Merensky Reef Παραπροϊόντα 2. Sudbury, Ontario, Καναδάς: μεγαλύτερο κοίτασμα Ni στον κόσμο. Παραπροϊόντα Cu, PGEs. Τύπος Hotspot. Διείσδυση νορίτη, περιφερειακές απομείξεις θειούχων (ταινιωτή, διάσπαρτη και φλεβική μεταλλοφορία). Οφείλεται σε σύγκρουση μετεωρίτη

3. ΘΕΙΟΥΧΑ Fe, Ni, Co, Cu 27 Εικόνα 20 Εικόνα 17. Κοίτασμα Ni+PGEs, Sudbury, Καναδάς

3. ΘΕΙΟΥΧΑ Fe, Ni, Co, Cu 28 Κοιτάσματα θειούχων σε κρατονικές περιοχές 3. Noril sk, Ρωσία: μεγαλύτερο κοίτασμα Cu-Ni Ρωσίας. Διείσδυση γαββρικής σύστασης (διαφοροποιημένη) εντός παλαιοζωικών πετρωμάτων. Περιβάλλον Ενδοηπειρωτικής τάφρου (Intercontinental Rift). Διάσπαρτη, συμπαγής και λατυποπαγοειδής μεταλλοφορία. Περιεκτικότητα σε Ni 3,5% περίπου. Κοιτάσματα θειούχων Ni Sudbury + Noril sk > 50% παγκόσμιας παραγωγής

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 29 Εικόνα 1. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 2. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 3. Chromitite seams in the Bushveld Igneous Complex, exposed at Dwars Rivier. Picture taken by Jackie Gauntlett. http://blogs.agu.org/georneys/2013/05/14/weekly-geology-pictures-1-chromitite-in-the-bushveldcomplex-south-africa/ Εικόνα 4. This model (Oxburgh & Parmentier 1978) depends on the fact that refractory lithosphere (which has lost its basalt component at mid-ocean ridges) is less dense and inherently more buoyant than normal fertile mantle. http://www.unalmed.edu.co/~rrodriguez/platetectonics/plate_tectonics.htm Εικόνα 5. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 6. Schematic section through troodos ophiolite. http://www2.plymouth.ac.uk/intfield/cyprusft/pages/geo_setting.htm Εικόνα 7. Leopard chromite, Museum of rocks and minerals, Faculty of Mining and Geology, Belgrade. Credit: Geologicharka. https://commons.wikimedia.org/wiki/file:leopard_chromite.jpg

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 30 Εικόνα 8. Σχήμα Γεωτεκτονικών ζωνών της Ελλάδος. http://www.orykta.gr/geologia-oryktologia/geologia-elladas Εικόνα 9. Εικόνα του χάρτη της Δομοκού απο το Google Earth. Εικόνα 10-16. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 17. Sudbury Igneous Complex: geological map (assembled from Naldrett, 1989; Naldrett et al., 1984; Pattison, 1979; and Shanks and Schwerdtner, 1991). http://home.hiroshima-u.ac.jp/er/rmin_eg_kb_06.html

ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την 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.