Κοιτασματολογία Ενότητα 2: Βασικές και ενδογενείς διαδικασίες σχηματισμού των κοιτασμάτων

Κοιτασματολογία Ενότητα 2: Βασικές και ενδογενείς διαδικασίες σχηματισμού των κοιτασμάτων 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 2ης ενότητας θα πρέπει να γνωρίζει τις βασικές και ενδογενείς διαδικασίες σχηματισμού των κοιτασμάτων και τις διάφορες κατηγορίες αυτών. 4

Περιεχόμενα ενότητας Παράγοντες εκμεταλλευσιμότητας. Ρυθμιστικοί Παράγοντες στη Δημιουργία Κοιτασμάτων. Κατηγορίες - ταξινόμηση των κοιτασμάτων. Ενδογενείς διαδικασίες. 5

Μάθημα 2ο 6

Παράγοντες εκμεταλλευσιμότητας (1/2) 1. Bαθμός μεταλλοφορίας (ore grade περιεκτικότητα μετάλλου). 2. Αποθέματα (reserves). 3. Παραπροϊόντα (by-products π.χ. στα κοιτάσματα Pb Zn παραπροϊόντα είναι Ag, Cd). 4. Εμπορική αξία (commodity price). 5. Ορυκτολογική μορφή (mineralogical form π.χ. περιεκτικότητα Ni σε θειούχα 0,5% ενώ στα πυριτικά 1,5%). 6. Μέγεθος και σχήμα κόκκων (grain size and shape π.χ. η ανάκτηση του Sn στα πρωτογενή είναι 40-80%, ενώ του Cu 80-90%). 7

Παράγοντες εκμεταλλευσιμότητας (2/2) 7. Ανεπιθύμητες ουσίες (undesirable substances π.χ. η παρουσία τεναντίτη εισάγει As στα χαλκούχα συμπυκνώματα). 8. Μέγεθος και σχήμα των κοιτασμάτων. 9. Χαρακτήρας του μεταλλεύματος (μαλακά εύθρυπτα σκληρά, στριφά). 10. Γεωγραφική θέση του κοιτάσματος. 11. Προβλήματα περιβάλλοντος. 12. Πολιτικοί παράγοντες. 8

Ρυθμιστικοί Παράγοντες στη Δημιουργία Κοιτασμάτων α) Πετρολογικός παράγοντας έλεγχος (π.χ. Χρωμίτες Οφειολιθική σειρά, Βούρινος Κοζάνης). β) Τεκτονικός παράγοντας έλεγχος (π.χ. μεικτά θειούχα Κίρκης Αλεξανδρούπολης, Αγκίστρου Σερρών κ.α.). γ) Παλαιογεωγραφικός παράγοντας έλεγχος (σχηματίζονται μέσα σε πετρώματα συγκεκριμένης ηλικίας π.χ. τα λατεριτικής προέλευσης σιδηρονικελιούχα κοιτάσματα της Λοκρίδας και Εύβοιας υπόκεινται πάντα ενός ανωκρητιδικού ασβεστόλιθου). 9

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ - ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ (1/3) Η διάκριση των κοιτασμάτων βασίζεται στην σύνθεσή τους (κοιτάσματα χαλκού, σιδήρου κ.λ.π.), στη μορφολογία, το περιβάλλον και στην προέλευση. Επίσης τα τελευταία χρόνια υπάρχει μία κλίση προς τις κατηγορίες κοιτασμάτων που βασίζονται σε περιβαλλοντικά και παραγενετικά φαινόμενα. 10

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ - ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ (2/3) Ειδικότερα, τα μαγματογενή κοιτάσματα διακρίνονται ανάλογα με τον τρόπο εκδήλωσης της μαγματικής δράσης, δηλαδή το βάθος προέλευσης των μεταλλογενετικών παραγόντων. Έτσι διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες: α) Κοιτάσματα τα οποία συνδέονται με πλουτώνιο μαγματική δράση. 11

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ - ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ (3/3) β) Κοιτάσματα συνδεόμενα με υποηφαιστειακή μαγματική δράση. γ) Κοιτάσματα τα οποία συνδέονται με ηφαιστειακή μαγματική δράση. 12

Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά (1/3) Πίνακας 1: Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 13

Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά (2/3) Πίνακας 2: Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 14

Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά (3/3) Πίνακας 3: Τα πλέον συνήθη σύνδρομα ορυκτά. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 15

Ποσοστιαία σύνθεση των κοινών ορυκτών στον φλοιό της (1/2) Πίνακας 4: Ποσοστιαία σύνθεση των κοινών ορυκτών στον φλοιό της γης. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία, γης (κατά Jensen & Bateman, 1979) 16

Ποσοστιαία σύνθεση των κοινών ορυκτών στον φλοιό της γης (2/2) Πίνακας 5: Ποσοστιαία σύνθεση των κοινών ορυκτών στον φλοιό της γης. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία, γης (κατά Jensen & Bateman, 1979) 17

ΕΝΔΟΓΕΝΕΙΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ Μαγματικός αποχωρισμός. Κλασματική κρυστάλλωση. Διαχωρισμός με διαφοροποίηση. 18

Μαγματικός αποχωρισμός Ο όρος κοίτασμα μαγματικού αποχωρισμού ή ορθομαγματικό κοίτασμα. χρησιμοποιείται για τις αποθέσεις εκείνες που έχουν κρυσταλλωθεί και αποχωρισθεί κατευθείαν από το μάγμα. Τα κοιτάσματα από μαγματική διαφοροποίηση μπορεί να απαντηθούν και σε στρωματοειδή μορφή μέσα ή κάτω από το φιλοξενούν πέτρωμα (π.χ. στρώματα χρωμίτη, υποκείμενα κοιτάσματα μικτών θειούχων χαλκού νικελίου). 19

Κλασματική κρυστάλλωση Το φαινόμενο αυτό της κρυστάλλωσης περιλαμβάνει κάθε διαδικασία με την οποία οι πρώιμα σχηματιζόμενοι κρύσταλλοι βρίσκονται σε ανισορροπία με το ρήγμα από το οποίο προήλθαν. Οι πλέον σημαντικές διαδικασίες θεωρούνταν μέχρι πρόσφατα ότι ήταν ο κλασματικός αποχωρισμός δια της βαρύτητας, η διαφοροποίηση της ροής, η πίεση και η διαστολή. Oι νέες θεωρίες περιλαμβάνουν την απόθεση από ρεύματα πυκνότητας και την in situ κρυστάλλωση στον πυθμένα. Σχηματισμός κυρίως χρωμίτη και ιλμενίτη μέσα σε υπερβασικά πετρώματα. 20

Διαχωρισμός με διαφοροποίηση Ένα διαφορετικό είδος αποχωρισμού είναι το αποτέλεσμα των μη αναμίξιμων υγρών. Με ακριβώς τον ίδιο τρόπο όπως το πετρέλαιο και το νερό δεν αναμιγνύονται, αλλά σχηματίζουν μη αναμίξιμες σφαίρες του ενός σώματος μέσα στο άλλο, έτσι και στο μίγμα του μάγματος από σουλφίδια πυριτικά τα δύο υγρά τείνουν να αποχωρισθούν. Σταγονίδια σουλφιδίων διαχωρίζονται και συντήκονται και δημιουργούν σφαίρες μεγαλύτερης πυκνότητας από το υπόλοιπο μάγμα, με αποτέλεσμα να βυθίζονται και να συσσωρεύονται στη βάση της διείσδυσης ή της ροής της λάβας. Μαγματική διαφοροποίηση: Γάββρος => Διορίτης => Γρανίτης. 21

Το μοντέλο με τις μπάλες του μπιλιάρδου όπου παρουσιάζεται ο σχηματισμός αποθέσεων σουλφιδίων Fe-Ni-Cu με τη διαδικασία του διαχωρισμού με διαφοροποίηση. Εικόνα 1: Το μοντέλο με τις μπάλες του μπιλιάρδου. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 22

Μαγματική διαφοροποίηση Εικόνα 2: Μαγματική διαφοροποίηση. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 23

Στάδια της μαγματικής κρυστάλλωσης - κοιτασματογένεσης Αποθέσεις θερμών υδατικών διαλυμάτων μεγάλης αλμυρότητας με θερμοκρασιακό εύρος σχηματισμού 50-650ο C Πρόκειται γενικά για μικρής έκτασης αποθέσεις. Εικόνα 3: Στάδια της μαγματικής κρυστάλλωσης. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 24

Προέλευση του υπόγειου υδροθερμικού νερού Εικόνα 4: Προέλευση του υπόγειου υδροθερμικού νερού. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 25

Διαδικασίες μεταμόρφωσης Εικόνα 5: Διαδικασίες μεταμόρφωσης. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 26

Διαδικασίες μεταμόρφωσηςπαραδείγματα Εικόνα 6: Διαδικασίες μεταμόρφωσης. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 27

Διαγράμματα για σχηματισμό αποθέσεων τύπου Mississippi Valey Εικόνα 7: Διαγράμματα για σχηματισμό αποθέσεων τύπου Mississippi Valey. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 28

Μορφές μεταλλοφόρων Εικόνα 8: Μορφές μεταλλοφόρων. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 29

Μορφές των μεταλλοφόρων σωμάτων Εικόνα 9: Μορφές μεταλλοφόρων σωμάτων. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 30

Μορφές ταινιών ή σλίρεν κοιτάσματος χρωμίτη 1: Περιδοτίτης, 2: Περιοχές πλουσιότερες σε μετάλλευμα, 3: Συμπαγές μετάλλευμα. Εικόνα 9: Μορφές ταινιών ή σλίρεν κοιτάσματος χρωμίτη. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 31

Σχηματικό διάγραμμα stockwork μεταλλοφορίας σε πορφυρικά κοιτάσματα χαλκού. Εικόνα 10: Σχηματικό διάγραμμα stockwork. Πηγή: Χαραλαμπίδης Γ., 2005, Κοιτασματολογία. 32

Σωληνοειδείς μορφές (tubular ore bodies) Mantos. Κιμπερλιτικοί σωλήνες. 33

Βιβλιογραφία 1. Evans A.M., 1995: Ore Geology and Industrial Minerals. (Third Edition), Blackwell Science. 2. Jensen M. L. & Bateman A. M., 1979 : Economic Mineral Deposits. John Willey & Sons 3. Κούκουζας Ν., 1995: Σημειώσεις Κοιτασματολογίας, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας. 4. Lindgren, W., 1913 (second edition 1933): Mineral Deposits. McGraw-Hill, New York. 5. Stanton R. L.,1972: Ore Petrology. McGraw-Hill, New York...34

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. 36

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. 37

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες: 1. Evans A.M., 1995: Ore Geology and Industrial Minerals. (Third Edition), Blackwell Science. 2. Jensen M. L. & Bateman A. M., 1979 : Economic Mineral Deposits. John Willey & Sons 3. Κούκουζας Ν., 1995: Σημειώσεις Κοιτασματολογίας, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας. 4. Lindgren, W., 1913 (second edition 1933): Mineral Deposits. McGraw-Hill, New York. 5. Stanton R. L.,1972: Ore Petrology. McGraw-Hill, New York. 38