ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ (Ι.Γ.Μ.Ε.) ΕΡΓΟ: ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΩΝ ΜΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ, ΜΕ ΣΤΟΧΟ ΤΗ ΒΙΩΣΙΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΚΤΙΚΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ Υπεύθυνος Έργου : Δρ. Κ. ΛΑΣΚΑΡΙΔΗΣ Δ/νση Κοιτασματολογίας ΥΠΟΕΡΓΟ 1 ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΑΠΟΘΕΜΑΤΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΠΟΛΥΤΙΜΩΝ, ΣΠΑΝΙΩΝ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ ΒΟΡΕΙΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Υπεύθυνος Υποέργου: Δρ Δ. ΗΛΙΟΠΟΥΛΟΣ Δ/νση Κοιτασματολογίας ΈΡΕΥΝΑ ΣΠΑΝΙΩΝ ΓΑΙΩΝ ΣΕ ΕΚΤΕΤΑΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΑ ΠΗΓΜΑΤΙΤΩΝ ΠΟΥ ΕΝΤΟΠΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΘΡΑΚΗ Από: ΚΑΣΤΡΙΝΑΚΗ ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ Δρ. ΓΕΩΛΟΓΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2015
ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα έκθεση συντάχθηκε από την Δρ. Αικατερίνη Καστρινάκη Ανάδοχο της Σύµβασης 2675/2014 και αφορά στην «ΈΡΕΥΝΑ ΣΠΑΝΙΩΝ ΓΑΙΩΝ ΣΕ ΕΚΤΕΤΑΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΑ ΠΗΓΜΑΤΙΤΩΝ ΠΟΥ ΕΝΤΟΠΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΘΡΑΚΗ.» Οι εργασίες που πραγµατοποιήθηκαν αφορούν στην εξυπηρέτηση των αναγκών του Υποέργου 1 µε τίτλο «ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΩΝ ΜΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ, ΜΕ ΣΤΟΧΟ ΤΗ ΒΙΩΣΙΜΗ ΛΕlΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΕΞΟΡΥΚΤΙΚΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ (ΜΕΟΠΥ)» Στην παρούσα έκθεση περιλαµβάνονται τα πεπραγμένα και αποτελέσµατα των εργασιών της Σύµβασης 2675/2014 του Υποέργου 1 µε τίτλο «ΟIΚΟΝΟΜIΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΑΠΟΘΕΜΑΤΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΠΟΛΥΤΙΜΩΝ, ΣΠΑΝΙΩΝ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ ΒΟΡΕΙΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ». 1
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ - ΓEΩΛOΓlKA ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ 2. ΛΙΘOΛOΓlKOΙ ΤΥΠΟΙ 3. ΤEKTONIKH 4. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ 5. KOIΤAΣMAΤOΛOΓlA 6. ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ - ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 2
1. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ - ΓEΩΛOΓlKA ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Η περιοχή έρευνας βρίσκεται περίπου 50 χλμ. βορειοανατολικά της Κομοτηνής και ανήκει γεωτεκτονικά στην μάζα της Ροδόπης (Χάρτης 1). Η προτεινόμενη για στρατηγική έρευνα περιοχή καταλαμβάνει έκταση 2,454 τ.χλμ και ορίζεται από τις παρακάτω αζιμουθιακές συντεταγμένες του Πίνακα 1 (Χάρτης 2). Το τοπογραφικό της ανάγλυφο χαρακτηρίζεται ορεινό με μέτριες υψομετρικές διακυμάνσεις καθώς κυμαίνεται μεταξύ 3ΟΟμ και 5ΟΟμ από την επιφάνεια της θάλασσας (Φ.Χ. ΓΥΣ Αισύμη, 1:5Ο.ΟΟΟ). 3
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο ανατολικό τμήμα του υπερβασικού σώματος της Σμιγάδας, περίπου 1,5 χλμ. ανατολικά από τον οικισμό Εσοχή της Περιφερειακής Ενότητας Ροδόπης, στην ενότητα των οφθαλμογνεύσιων και αμφιβολιτικών γνευσίων εντός των οποίων εμφανίζονται εκτεταμένες ζώνες εξαλλοίωσης. Γεωλογικά η περιοχή έρευνας καλύπτεται από το γεωλογικό Φύλλο Βυρσίνη Αισυμη κλίμακας 1:5Ο.ΟΟΟ, σημειώνεται ότι το παραπάνω Φύλλο υπάρχει σε μορφή δοκιμίου στο Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο ανατολικό τμήμα του υπερβασικού σώματος της Σμιγάδας στην ευρύτερη περιοχή της Εσοχής, το οποίο λόγο της αλπικής επωθισιγενούς τεκτονικής, εκτός του διαμελισμού του, τοποθετήθηκε στην σημερινή του θέση ανάμεσα στην υποκείμενη ενότητα των ορθογνευσίων και στην υπερκείμενη μαρμαροαμφιβολιτική σειρά της Ροδοπικής μάζας (Χάρτης 1). Οι κύριοι γεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής έρευνας αντιπροσωπεύονται από: -οφθαλμωδεις ορθογνεύσιους, -εναλλαγές αλβιτικών διμαρμαρυγιακών γνευσίων - γρανατούχων σχιστόλιθων - αμφιβολιτών και -υπερβασικά σώματα. 2. ΛΙΘΟΛΟΓΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ Τα πετρώματα που αναγνωρίσθηκαν και συνθέτουν την περιοχή έρευνας σύμφωνα με τη μακροσκοπική παρατήρηση, ταξινομούνται σε τέσσερις κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει τα υπερμαφικά πετρώματα με τους σερπεντινίτες να καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο όγκο, οι οποίοι συνδέονται κυρίως με ρηξιγενείς ζώνες και ζώνες έντονης κατάκλασης 4
και τους πυροξενίτες (Φωτ. 1) διάσπαρτους σε όλο το οφιολιθικό σύστημα. Κατά τόπους απαντώνται και μπάλες δουνίτη. Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει Φλεβικά γαββρικής σύστασης πετρώματα. Η τρίτη κατηγόρια συνίσταται από στρώματα αλβιτικών διμαρμαρυγιακών γνευσίων σε εναλλαγές με γρανατούχους σχιστόλιθους στα οποία απαντώνται αμφιβολίτες υπό μορφή διεισδύσεων. Η τέταρτη κατηγορία περιλαμβάνει τους οφθαλμώδεις γνευσίους της Εσοχής. Υπερμαφικά πετρώματα Σερπεντινίτες Στους σερπεντινίτες της ευρύτερης περιοχής περιλαμβάνονται πετρώματα που περιέχουν ορυκτά της ομάδας του σερπεντίνη μεγαλύτερο του 60%. Στην περιοχή έρευνας η σερπεντινίωση είναι ιδιαίτερα έντονη σε περιοχές που συνδέονται άμεσα με τη κίνηση του υπερμαφικού σώματος. Επικρατούν οι σχιστοποιημένοι σερπεντινίτες (Φωτ. 2, 3). Οι σερπεντινίτες αυτοί εμφανίζονται στα περιθώρια του υπερμαφικού σώματος, σε επαφή με τις εναλλαγές αλβιτικών διμαρμαρυγιακών γνευσίων - γρανατούχων σχιστόλιθων - αμφιβολιτών και με τους γνευσίους (Φωτ. 4). Εμφανίζονται σε ζώνες πάχους >5 μ. με χρώμα ανοιχτό πράσινο. Η σχιστότητα τους είναι παράλληλη με τη σχιστότητα του περιβάλλοντα γνευσίου γεγονός που μαρτυρεί ότι τα τεκτονικά αίτια επέδρασαν συγχρόνως και στα δυο πετρώματα. Στους σερπεντινίτες αυτούς δε διατηρούνται πρωτογενείς Φάσεις. Γαββρικές - Μεταγαββρικές διεισδύσεις Πρόκειται για σώματα επιμήκη έως αποστρογγυλλωμένα γαββρικής σύστασης (Φωτ. 5) που καλύπτουν περιορισμένο χώρο. Είναι αδρόκοκκα, μελανοκρατικά και στην επαφή τους με τον σερπεντινίτη σχηματίζουν ζώνη πλούσια σε χλωρίτη, τάλκη και ακτινόλιθο. Αλβιτικοί διμαρμαρυγιακοί γνεύσιοι - Γρανατούχοι σχιστόλιθοι Η ενότητα αυτή καταλαμβάνει το μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής έρευνας. Αποτελείται από αλβιτικούς μικροοφθαλμώδεις γνεύσιους διμαρμαρυγιακούς σε εναλλαγές με γρανατούχους σχιστόλιθους (Φωτ. 6) μέσα στους οποίους απαντώνται αμφιβολιτικά σώματα. Οι γνεύσιοι αυτοί εμφανίζουν την κατά στρώματα κατανομή των ορυκτών συστατικών τους, ενώ συχνή είναι η συμμετοχή γρανατών σ' αυτούς. Οι γρανατούχοι σχιστόλιθοι της Εσοχής εμφανίζουν τυπική σχιστότητα και 5
Φολίδωση. Πρόκειται για μεσόκοκκα πετρώματα πλούσια σε γρανάτες που το πάχος τους της κάθε κοίτης δεν ξεπερνά τα 2,5 μ. Στους παραπάνω σχηματισμούς παρεμβάλλονται αμφιβολιτικές κοίτες. Πρόκειται για λεπτόκκοκα έως μεσόκοκκα πετρώματα τεφροπράσινου χρώματος, συχνά γρανατούχα. Οι οφθαλμοί των αστρίων περιβάλλονται από μαρμαρυγίες ενώ το μέγεθός τους φθάνει και μέχρι τα 3 εκ. Κατά θέσεις εμφανίζονται έντονα τεκτονισμένοι ενώ συχνή είναι και οι παρουσία οξειδώσεων μέσα σ'αυτούς (Φωτ. 9, 10). Στις επαφές με το υπερμαφικό σώμα οι οφθαλμώδεις γνεύσιοι εμφανίζονται περισσότερο συμπαγείς. Οφθαλμώδεις γνεύσιοι Αποτελούν τη βαθύτερη λιθολογική ενότητα του Φύλλου Αισύμη - Βυρσίνη αλλά και όλης της Ροδόπης. Πρόκειται για μια σειρά διμαρμαρυγιακών ορθογνεύσιων, με πορφυροβλαστικό ιστό (πορφυροβλάστες κυρίως καλιούχων αστρίων) (Φωτ. 8) που συχνά διατρέχονται από απλιτικές Φλέβες. 3. ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Το υπερβασικό σώμα στο ΝΔ τμήμα της περιοχής έρευνας, βρίσκεται επωθημένο στους υπόλοιπους γεωλογικούς σχηματισμούς οι οποίοι αντιπροσωπεύονται από τους οφθαλμώδεις ορθογνεύσιους και τις εναλλαγές αλβιτικών διμαρμαρυγιακών γνευσίων, γρανατούχων σχιστόλιθων και αμφιβολιτών (Φωτ. 4), ενώ στο ΒΑ τμήμα οι εναλλαγές από τους αλβιτικούς διμαρμαρυγιακούς γνεύσιους, γρανατούχους σχιστόλιθους και αμφιβολίτες φαίνονται να βρίσκονται επωθημένοι πάνω στους σχηματισμούς του υπερβασικού σώματος (κυρίως σερπεντινίτες). Κατά μήκος των επωθητικών αυτών κινήσεων υπάρχουν εκτεταμένες εσωτερικές shear ζώνες, μέσα στις οποίες εντοπίζονται μεταλλοφορίες, κυρίως εξαλλοιωμένες με έντονη πυριτίωση. Εκτός από τις ημιπλαστικές τεκτονικές δομές στην περιοχή παρατηρούνται και τεκτονικές δομές εφελκυσμού με ρήγματα και διακλάσεις. Εξαιτίας της έντονης διάβρωσης των πετρωμάτων, τα ρήγματα δεν είναι ευδιάκριτα στην επιφάνεια αντίθετα, ευδιάκριτες είναι οι διακλάσεις και οι ρηγματώσεις, κυρίως στις τομές διάνοιξης δρόμων προσπέλασης. Στην περιοχή εντοπίστηκαν δυο κύρια συστήματα διακλάσεων με ΒΔ-ΝΑ και ΒΑ-ΝΔ διεύθυνση αντίστοιχα (Φωτ. 11, 12). Σε ορισμένες θέσεις, όπου τα δυο αυτά συστήματα αναπτύσσονται με μεγάλη συχνότητα, παρατηρούνται μεταλλοφορίες, οι οποίες αναγνωρίζονται κυρίως λόγο εξαλλοιώσεων που 6
παρουσιάζουν (Φωτ. 10, 12). 7
4. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ Κατά το 1 δεκαπενθήμερο Νοεμβρίου του 2015, πραγματοποιήθηκε γεωλογική - κοιτασματολογική χαρτογράφηση σε κλίμακα 1:5.ΟΟΟ στην περιοχή ανατολικά της Εσοχής, σε έκταση 2,454 τ.χλμ (Χάρτης 2). Ο πιο πάνω χώρος επιλέχθηκε ύστερα από τη γεωλογική χαρτογράφηση κλίμακας 1:25.ΟΟΟ που πραγματοποιήθηκε στο προηγούμενο στάδιο έρευνας, όπου εντοπίστηκαν ζώνες με κοιτασματολιγικό ενδιαφέρον. Ο γεωλογικός - κοιτασματολογικός χάρτης ψηφιοποιήθηκε στο λογισμικό ArcGIS και δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με τα ψηφιακά στοιχεία. 5. ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Από τη γεωλογική - κοιτασματολογική χαρτογράφηση σε κλίμακα 1:5.ΟΟΟ προέκυψαν δυο κύριες ζώνες κοιτασματολογικού ενδιαφέροντος, και άλλες δυο μικρότερες με παρουσία μεταλλοφοριών. Η πρώτη κύρια ζώνη εντοπίζεται μεταξύ των υποκείμενων ορθογνεύσιων και των υπερκείμενων εναλλαγών αλβιτικών γνευσίων - διμαρμαρυγιακών σχιστόλιθων - αμφιβολιτών (Χάρτης 2, τομή Α-Α'). Το μήκος της είναι 25Ομ περίπου και το πάχος της μεταξύ 10-15ηπ (Φωτ. 13, 14). Η ζώνη χαρακτηρίζεται από την παρουσία εξαλλοιωμένων δευτερογενών ορυκτών κυρίως του σιδήρου και μολύβδου - ψευδαργύρου, όπως γκαιτίτες, λειμωνίτες, αιματίτες και καλαμίνες (Φωτ. 15, 21). Μέσα στη ζώνη εντοπίζονται έντονα πυριτιωμένα, σπογγώδη και κυψελωτά ανθρακικά υλικά (Φωτ. 16, 17, 18) και προϊόντα μετασωματικών διεργασιών που αντιστοιχούν πιθανά σε λιστβαινίτες (Ηλιάδης 2006). Εκτός από τις εξαλλοιωμένες δομές λιστβαινίτη, εντοπίστηκε και υγιής συμπαγής πράσινος λιστβαινίτης (Φωτ. 19, 20), μέσα στον οποίο παρατηρείται διάσπαρτη μεταλλοφορία σουλφιδίων αλλά και επιφλοιώσεις μέσα σε διακλάσεις. Γενικά, οι μετασωματικές αυτές διεργασίες είναι δυνατόν να ευνοήσουν την είσοδο στις αντιδράσεις πολλών ιχνοστοιχείων όπως Νb, Βa, ΗΕΕ (σπανίων γαιών), Τa και Re, ενώ είναι πιθανοί φορείς συγκεντρώσεων πρωτογενούς χρυσού (Ivan 1984, Βυisson & Leblanc 1986). Από την πιο πάνω ζώνη ελήφθησαν 17 δείγματα για χημικές αναλύσεις και ορυκτολογικές μελέτες. Η ζώνη προς ανατολικά καλύπτεται από τους υπερκείμενους σερπεντινίτες. Η δεύτερη ζώνη, εντοπίζεται μεταξύ του υποκείμενου υπερβασικού, έντονα σερπεντινιωμένου πετρώματος και των εναλλαγών αλβιτικών γνευσίων - διμαρμαρυγιακών σχιστόλιθων - αμφιβολιτών (Χάρτης 2, τομή Β-Β'). Είναι συνυφασμένη με την επωθητική ζώνη που συνδέει τους δυο σχηματισμούς. Το μήκος της είναι περίπου 15Ομ. και το πάχος της 3 4μ. Η ζώνη χαρακτηρίζεται από την παρουσία εξαλλοιωμένων δευτερογενών ορυκτών, κυρίως γκαιτίτη, αιματίτη και λειμωνίτη (Φωτ. 22). Μέσα στη ζώνη 8
ΧΑΡΤΗΣ 2: Γεωλογικός χάρτης περιοχής Εσοχής σε κλίμακα 1: 25.000 9
εντοπίστηκαν διάσπαρτοι κρύσταλλοι σιδηροπυρίτη, χαλκοπυρίτη, σφαλερίτη και γαληνίτη σε παραγένεση με χαλαζία η χαλκηδόνιο. Κατά την χαρτογράφηση η αναζήτηση της ζώνης προς ανατολικά δεν ήταν επιτυχής καθώς αυτή καλύπτεται από πλούσιο ελλουβιακό μανδύα. Οι δυο μικρότερες ζώνες βρίσκονται σο κεντρικό τμήμα του χαρτογραφημένου χώρου και αποτελούν ζώνες έντονου τεκτονισμού. Πρόκειται για κατακόρυφα ρήγματα και διακλάσεις εφελκυσμού με διεύθυνση ΒΔ /ΝΑ, κατά μήκος των οποίων εντοπίζονται μεταλλοφορίες κυρίως εξαλλοιωμένων σουλφιδίων, όπως γκαιτίτες, λειμωνίτες, αιματίτες (Φωτ. 23). Εκτός από τις πιο πάνω μεταλλοφόρες ζώνες, έγινε δειγματοληψία και από τους οφθαλμώδεις γνευσίους της περιοχής, καθώς η πιθανότητα παρουσίας ορυκτών που περιέχουν σπάνιες γαίες τους καθιστά ενδιαφέρουσα λιθολογική ενότητα. 10
11
12
6. ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Η ορυκτολογική μελέτη που πραγματοποιήθηκε μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM-EDS) στην Δ/νση Ορυκτολογίας Πετρογραφίας του ΙΓΜΕ, σε πετρώματα τα οποία συλλέχθηκαν από σχηματισμούς που τοποθετούνται στην ευρύτερη περιοχή της Κομοτηνής έδειξε ότι παρουσιάζεται σημαντικό ενδιαφέρον όσον αφορά το περιεχόμενό τους σε λανθανίδες. Πιο συγκεκριμένα οι σχηματισμοί ανήκουν στην μάζα της Ροδόπης. Το μεγαλύτερο μέρος των μεταμορφωμένων πετρωμάτων της μάζας της Ροδόπης χαρακτηρίζεται από συνθήκες μέσης πίεσης (Barrovian). Τα κυριότερα μεταμορφωμένα πετρώματα είναι όξινης έως ενδιάμεσης σύστασης ορθογνεύσιοι, μιγματιωμένοι κατά θέσεις, αμφιβολίτες και μεταπηλίτες, μαζί με πετρώματα βασικής σύστασης. Παρατηρούνται ακόμη ορίζοντες μαρμάρων σε εναλλαγές με αμφιβολίτες. Στη Δυτική Ροδόπη τα μάρμαρα καταλαμβάνουν μεγάλο μέρος της ενότητας Παγγαίου. Εμφανίζονται επίσης φλέβες πηγματιτικές και μιγματιτικές. Τα υπό μελέτη πετρώματα παρουσιάζουν ενδιαφέρον, καθώς η παρουσία των ορυκτών των σπανίων γαιών είναι ιδιαίτερα αισθητή. Πιο συγκεκριμένα, είναι παρών τα φωσφορικά ορυκτά μοναζίτης ( Φωτ. 24) και απατίτης, τα πυριτικά ζιρκόνιο και αλλανίτης, τα οξείδια του τιτανίου όπως το ρουτίλιο ενώ συμμετέχουν και ορυκτά του θορίου όπως ο θορίτης (Φωτ. 24). Όλες οι προαναφερθείσες ορυκτές φάσεις περιέχουν στη δομή τους στοιχεία από την ομάδα των λανθανιδών. Ιδιαίτερη έμφαση δίδεται στον μοναζίτη, ο οποίος αποτελεί ένα ορυκτό που περιέχει μεγάλα ποσοστά σπανίων γαιών και σε αντίθεση με τα άλλα είναι και οικονομικά εκμεταλλεύσιμο. 13
Φωτ. Εικόνες μοναζίτη και θορίτη από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, από την περιοχή Εσοχής. Στην περιοχή που μελετήθηκε συνελέγησαν 18 αντιπροσωπευτικά δείγματα χειρός, των οποίων οι συντεταγμένες και ο χαρακτηρισμός τους δίδονται στον Πίνακα 2. Τα δείγματα αυτά μελετήθηκαν ορυκτολογικά και αναλύθηκαν για κύρια στοιχεία και στοιχεία των σπανίων γαιών στο εργαστήριο ALS της Ιρλανδίας με την μέθοδο ICP-MS. Τα αποτελέσματα των χημικών αναλύσεων παρουσιάζονται στον Πίνακα 3. 14
15
Πίνακας 2: Χημικές αναλύσεις επιλεγμένων δειγμάτων για κύρια στοιχεία και Σπάνιες Γαίες από την Εσοχή S1 S3 S5 S7 S11 S14 S18 S24 S25 S27 S28 S29 S30 T1 T2 G1 G2 G3 % SiO2 72,2 71,3 67 51,5 56,5 59 46,5 46,7 54,8 49,1 74 73,7 72,8 57,4 58,5 57,1 53,3 39,9 Al2O3 12,45 14,45 15,7 21 21,2 22 15,1 13,95 14,95 14,85 14,1 14 13,9 2,11 1,39 22,5 3,41 1,56 Fe2O3 4,6 5,45 6,66 9,38 8,63 8,64 11,7 14,65 8,62 11,55 2,03 2,14 2,19 5,85 5 8,99 8,75 8,07 CaO 2,45 0,74 1,73 4,65 0,79 0,68 12,4 10,3 6,3 13,15 0,92 0,98 0,94 0,05 0,02 0,68 10,4 0,02 MgO 1,73 1,57 1,9 5,01 2,22 1,72 6,4 6,67 8,22 6,62 0,56 0,46 0,83 28,6 29,1 2,25 21,5 37,2 Na2O 3,29 2,74 2,68 4,61 0,85 0,54 2,95 2,64 4,29 1,36 3,8 3,72 3,29 0,04 n.d 0,64 0,35 n.d K2O 1,29 2,28 2,17 1,83 3,49 3,6 0,27 0,18 0,35 0,23 4,52 4,42 4,21 n.d n.d 3,38 0,09 n.d Cr2O3 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,02 0,02 0,03 0,05 0,04 0,01 0,01 0,02 0,34 0,28 0,06 0,25 0,36 TiO2 0,61 0,74 0,72 0,94 0,92 0,81 1,58 2,78 0,61 1,98 0,2 0,28 0,27 0,02 0,02 0,95 0,18 0,02 MnO 0,07 0,08 0,09 0,4 0,56 0,46 0,18 0,26 0,15 0,25 0,04 0,04 0,05 0,04 0,02 0,48 0,17 0,09 LOI 1,1 2,08 1,78 1,58 3,76 3,08 1,4 1,54 1,86 2,12 1,16 1,08 1,5 6,38 5,53 3,62 3,36 12,95 Total 100 101,61 100,61 101,07 99,27 100,95 98,65 99,97 100,31 101,51 101,53 101 100,17 100,84 99,86 100,85 101,77 100,17 ppm Ce 29,3 51,9 43,5 114 109,5 106 15,1 25,8 28,4 25,8 41,3 52,6 53,9 1 0,5 96,9 2,8 n.d Dy 3,87 3,75 3,91 7,29 5,66 6,28 5,18 9,67 2,88 5,88 3,35 3,08 3,49 0,17 n.d 5,76 0,99 0,13 Er 2,32 2,3 2,29 3,91 3,04 3,5 2,99 6,42 1,91 3,34 1,86 1,82 2,05 0,11 0,06 3,05 0,62 0,08 Eu 0,91 0,88 1,06 2,16 1,62 1,71 1,24 2,24 0,76 1,74 0,52 0,46 0,65 n.d n.d 1,45 0,15 n.d Ga 13,9 17,8 17,7 26,5 28,3 31,2 15,8 22,1 14,3 20,7 17,4 18,7 18,6 4,2 3,3 30,9 4,6 1,8 Gd 3,9 3,89 3,91 8,39 6,29 7,1 4,55 8,48 3,15 5,44 3,34 3,01 4,19 0,11 0,05 6,24 0,66 0,05 Ho 0,74 0,75 0,81 1,41 1,02 1,18 1,01 2,01 0,71 1,13 0,59 0,57 0,73 0,02 0,01 1,14 0,2 0,02 La 13,8 24,4 23 52,7 55,1 53,9 6,4 10,2 14,1 12,1 21 19,6 24,7 1,1 n.d 46,2 1,2 n.d Lu 0,35 0,33 0,33 0,62 0,4 0,42 0,38 0,81 0,2 0,42 0,26 0,26 0,32 0,01 0,01 0,44 0,08 0,02 Nd 17,2 23 21,9 47,9 45,3 46,1 12 22,7 15,5 18,3 18,6 16,8 21,6 0,8 0,2 38,9 1,8 0,1 Pr 3,75 5,8 5,51 12 11,7 12,05 2,3 4,07 3,41 3,7 4,78 4,33 5,96 0,17 0,05 10,45 0,4 0,03 Sm 3,33 3,97 4,23 8,69 7,46 7,58 3,29 6,41 3,29 4,78 3,68 3,25 4,57 0,11 0,07 7,28 0,46 n.d Tb 0,48 0,54 0,59 1,23 0,92 1,02 0,73 1,48 0,48 0,84 0,5 0,45 0,66 0,03 0,02 0,89 0,11 0,03 Tm 0,31 0,32 0,3 0,57 0,42 0,44 0,43 0,83 0,23 0,41 0,24 0,28 0,32 0,02 0,01 0,43 0,06 0,01 Y 19,7 22,2 22,4 36,8 29,1 35,2 28,7 54 17,4 32 19,8 16,9 21,5 0,7 n.d 30,3 4,6 0,8 Yb 2,25 2,31 2,12 3,79 2,75 3,28 2,61 5,72 2 2,91 1,84 2,02 2,28 0,06 0,09 3,23 0,53 0,13 16
Η παρουσία των σπανίων γαιών, ανεξάρτητα του ονόματός τους, δεν είναι ιδιαίτερα σπάνιες στο φλοιό της γης. Το όνομά τους κύρια συνδέεται με την δυσκολία στο διαχωρισμό τους σαν πρωτογενή μέταλλα και το γεγονός ότι κάποια μέλη της ομάδας τους είναι πράγματι σπάνια ( Chakhmouradian and Wall, 2012). Απαντούν σε όλα τα τμήματα του γήινου φλοιού και σε ένα μεγάλο εύρος τεκτονικών θέσεων και χρησιμοποιούνται ευρέως και στι πετρογενετικές μελέτες. Ο μέσος όρος της συνολικής συγκέντρωσης των σπανίων γαιών στον ηπειρωτικό φλοιό είναι 125 ppm (Rudnick and Gao, 2004). Ωστόσο, για να θεωρηθεί οικονομικά βιώσιμη μια συγκέντρωση σπανίων γαιών πρέπει να είναι της τάξης σε επί τοις εκατό στο σύνολό τους. Ο εμπλουτισμός σε σπάνιες γαίες γίνεται είτε με πρωτογενείς διεργασίες όπως ο μαγματισμός ή κινητοποίηση και απόθεση των στοιχείων με υδροθερμικές διαδικασίες, ή δευτερογενώς με την μεταφορά των στοιχείων από τις αρχικές τους θέσεις απόθεσης. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 2 τα δείγματα όξινης έως και ενδιάμεσης σύστασης ( οφθαλμώδεις γνεύσιοι, γρανατούχοι σχιστόλιθοι ) παρουσιάζουν εμπλουτισμό στις περιεκτικότητες των σπανίων γαιών στο σύνολό τους της τάξης των 186,5 ppm. Οι τιμές αυτές αν και είναι πάνω από τα συνήθη όρια δεν αποτελούν οικονομικό στόχο για παραπέρα έρευνα. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Αν και η παρουσία των ορυκτών των σπανίων γαιών μοναζίτη, απατίτη, αλλανίτη, ξενότιμο, τιτάνιο και ζιρκόνιο είναι ενθαρρυντικός παράγων για την παρουσία των σπανίων γαιών, τα αποτελέσματα των οι χημικών αναλύσεων δεν συνηγορούν για την συνέχιση της έρευνας. 17
18
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ηλιάδης Α., 2006. Μελέτη των υπερβασικών πετρωµάτων της Άνω Βυρσίνης (Γεωλογία - Πετρολογία - Μεταλλογένεση). Διδακτ. Διατριβή, Ε.Μ.Π. Αθήνα. Ηλιάδης Α & Παπαδόποuλος π." 1988. Κοιτασµατολογική αναγνώριση των χρωµιτών του υπερβασικού σώµατος Ορνάνητ; Μυρτισκής, Άνω Βυρσίνης (ΒΑ-της Κοµοτηνής) της ΝΑ-Ροδόπης. Μπόσκος Ε., Παπαδόποuλος Π. & Περδικάτσης Β., 19888. Το κρυσταλλικό υπόβαθρο της Ροδόπης ανατολικά της Κοµοτηνής. Δελτ. Ελλ. Γεωλ. Εταιρ., τόµο ΧΧ/2, 259-273. Buisson G. & Leblαnc Μ., 1986. Gold-bearing lίstwaenίtes from ophiolite complexes. In: M.J. Gallacher, R.A. Ixer. C.R. Prichard. The Institution of Mining and Metallurgy Publ., London, υ.κ., 121-132. Chakhmouradian Α. Ρ., and Wall, Φ., 2012: Rare earth element minerals, mines, magnets and more. Elements 8, p. 333-340. Ivαn Ρ., 1984. Metasomatites (Iistvenites) replacing ultrabasics. Miner. Slov., 16, 103-114. Rudnick R.L., and Gao, S., 2004: Composition of the continental crust. In: Rudnick R.L., (ed), The Crust Treatise on geochemistry, Volume 3, Elsevier- Pergamon, Oxford, pp1-64. 19