ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY)

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY) 7.3.05.4 Τομέας Γεωλογικών Επιστημών Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών ΜΑΘΗΜΑ 6 ο. ΤΥΠΟΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΣΥΝΔΕΟΜΕΝΟΙ ΜΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΙΣ 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 ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΕΙΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 3 1. Δημιουργία με δράση υπεργενετικών διεργασιών 2. Δημιουργία με τυπικές ιζηματογενείς διεργασίες 3. Συνδυασμός ιζηματογενών και άλλων (π.χ. μαγματικών υδροθερμικών) διεργασιών ΤΥΠΟΥ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ΚΑΙ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΥ Κοιτάσματα που προέρχονται από διαδικασίες οξείδωσης και υπεργενετικού εμπλουτισμού (Supergene enrichment) μέσω κατείσδυσης ρευστών σε μεταλλοφορίες θειούχων και θειοαλάτων Συνώνυμα: Κοιτάσματα ζώνης οξείδωσης και ζώνης αναγωγής Σημαντικές πηγές Cu, Au και λιγότερο άλλων μετάλλων (π.χ. Zn)

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 4 Προκύπτουν από επίδραση επιφανειακών παραγόντων σε κοιτάσματα ή/και εμφανίσεις θειούχων ορυκτών και θειοαλάτων κοντά στην επιφάνεια, πάνω από το επίπεδο του υδροφόρου ορίζοντα Γιατί? Τα θειούχα ορυκτά και θειοάλατα σχηματίζονται σε αναγωγικές συνθήκες (απουσία διαλυμένου Ο2 ή άλλων οξειδωτικών παραγόντων) σε βάθος Όταν βρεθούν στην επιφάνεια, οι συνθήκες είναι διαφορετικές από αυτές που επικρατούσαν κατά το σχηματισμός τους (οξειδωτικές συνθήκες λόγω παρουσίας ατμοσφαιρικού Ο2) Αποτέλεσμα Υπόκεινται σε διαδικασίες χημικής αποσάθρωσης (weathering) - εξαλλοίωσης (alteration) - ΟΞΕΙΔΩΣΗ

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 5 ΟΞΕΙΔΩΣΗ Καταστροφή του πλέγματος του αρχικού μεταλλικού ορυκτού με αποτέλεσμα: 1. Δημιουργία επί τόπου (in situ) νέας φάσης (δευτερογενής) 2. Μερική/πλήρης διαλυτοποίηση, κατείσδυση/μεταφορά και σχηματισμός νέων (δευτερογενών) φάσεων σε διαφορετικές θέσεις ανάλογα με τις φυσικοχημικές συνθήκες που επικρατούν

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 6 Παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο της αποσάθρωσης 1. ΚΛΙΜΑ (κυρίως μέσω της προσφοράς H 2 O και των μεταβολών της T) H 2 O - ο σημαντικότερος παράγοντας, καθώς μεταφέρει το ατμοσφαιρικό Ο 2. Ξηρές περιοχές μικρές ποσότητες νερού μικρός βαθμός οξείδωσης/εξαλλοίωσης 2. ΑΝΑΓΛΥΦΟ έντονο ανάγλυφο σημαντική μηχανική αποσάθρωση (διάβρωση) μικρός εμπλουτισμός λόγω απομάκρυνσης υλικού 3. ΡΗΓΜΑΤΑ, ΔΙΑΚΛΑΣΕΙΣ, ΤΕΚΤΟΝΙΣΜΟΣ Διευκολύνουν την διείσδυση μετεωρικών οξειδωτικών νερών Ενίσχυση φαινομένου αποσάθρωσης 4. ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ Αύξημένες συγκεντρώσεις μεταλλικών ορυκτών Fe Ενίσχυση φαινομένων αποσάθρωσης 5. ΛΙΘΟΛΟΓΙΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΦΙΛΟΞΕΝΟΥΝ ΤΗΝ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑ π.χ. Διάσπαρτη μεταλλοφορία σε πορώδη ψαμμίτη διευκολύνει την κατείσδυση και δράση μετεωρικών οξειδωτικών ρευστών 6. ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ Ενίσχυση φαινομένων αποσάθρωσης

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 7 ΖΩΝΩΣΗ (από πάνω προς τα κάτω) 1. Σιδηρούν κάλυμμα (gossan). Δεν εμφανίζεται πάντα. Πλήρης απομάκρυνση μεταλλικών συστατικών εκτός του δυσδιάλυτου Fe+3. Σχηματισμός δευτερογενών φάσεων Fe (γκαιτίτης, αιματίτης, φερριυδρίτης, λειμονίτης) 2. 2. Ζώνη έκπλυσης/οξείδωσης. Ολική/μερική απομάκρυνση μεταλλικών συστατικών, σχηματισμός δευτερογενών θειικών, ανθρακικών, οξειδίων μετάλλων μέχρι το επίπεδο του υδροφόρου. Πιθανή διατήρηση πρωτογενών μεταλλικών φάσεων Εικόνα 1

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 8 ΖΩΝΩΣΗ (από πάνω προς τα κάτω) 3. Ζώνη αναγωγής. Απόθεση υπεργενετικών θειούχων φάσεων κάτω από το επίπεδο του υδροφόρου (ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ) 4. Πρωτογενής μεταλλοφορία. Δεν έχει επηρεαστεί ακόμα από φαινόμενα οξείδωσης/αναγωγής Εικόνα 1

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 9 Εικόνα 2

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 10 Cu (%) Κύρια ορυκτά Gossan 0,01 * Χρυσόκολλα Ζώνη οξείδωσης 0,07 * Κυπρίτης, * αυτοφυής Cu Ζώνη αναγωγής 0,80 Χαλκοσίνης, κοβελίνης Πρωτογενής μεταλλοφορία 0,15 χαλκοπυρίτης Από ΣΚΑΡΠΕΛΗΣ, 2006 * Οξειδωτικές συνθήκες Ορυκτολογία πρωτογενούς μεταλλεύματος. Πως επηρεάζει? Πρωτογενή ορυκτά Cu, Pb, Zn δημιουργία επί τόπου οξειδωμένων παραγώγων Περιορισμένα φαινόμενα υπεργενετικού εμπλουτισμού

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 11 Εικόνα 3. Περιφερειακή οξείδωση γαληνίτη (PbS) προς αγκλεσίτη (PbSO 4 ) από τη ζώνη οξείδωσης του επιθερμικού κοιτάσματος υψηλής θείωσης Αγίου Φιλίππου Κίρκης, Θράκη Εικόνα 4. Δευτερογενής σχηματισμός σμιθσονίτη (ZnCO 3 ) σε μικροφλεβίδια από την οξείδωση σφαλερίτη (ZnS). Σε γειτονική θέση παρατηρείται μη οξειδωμένος σιδηροπυρίτης (ζώνη οξείδωσης επιθερμικού κοιτάσματος υψηλής θείωσης Αγίου Φιλίππου Κίρκης, Θράκη )

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 12 Ορυκτολογία πρωτογενούς μεταλλεύματος. Πως επηρεάζει? Πρωτογενή θειούχα ορυκτά Fe (π.χ. σιδηροπυρίτης, πυρροτίτης, μαγνητοπυρίτης, μαρκασίτης, αρσενοπυρίτης) δημιουργία ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων [π.χ. Fe+3 (aq), Fe2(SO4)3(aq)] όξινα και οξειδωτικά διαλύματα που ενισχύουν τα φαινόμενα οξείδωσης και μεταφοράς μεταλλικών συστατικών σε βάθος. Συνήθεις αντιδράσεις σε ζώνες οξείδωσης 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O 2FeSO 4(aq) + 2SO -2 4 + 4H + CuS + 8Fe +3 + 4H 2 O 8Fe +2 + Cu +2 + SO -2 4 + 8H + CuFeS 2 + 16Fe +3 + 8H 2 O 17Fe +2 + Cu +2 + 2SO -2 4 + 16H +

1. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΔΡΑΣΗ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 13 Σημασία ζωνών υπεργενετικού εμπλουτισμού στην κοιτασματολογία 1. Εμπλουτισμός σε κύρια στοιχεία (π.χ. ζώνες εμπλουτισμού σε Au σε κοιτάσματα επιθερμικού τύπου κοίτασμα Au στο Πέραμα, Θράκη, Cu σε κοιτάσματα πορφυρικού τύπου) 2. Δημιουργία δευτερογενών κοιτασμάτων (π.χ. κοιτάσματα Zn εντός ανθρακικών πετρωμάτων με σμιθσονίτη, υδροζινκίτη και καλαμίνα, όπως η περίπτωση του Λαυρίου και της Θάσου) ΟΛΑ ΤΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΘΕΙΟΥΧΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΑΙ ΘΕΙΟΑΛΑΤΩΝ ΜΠΟΡΟΥΝ ΥΠΟ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΝΑ ΔΩΣΟΥΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΟ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟ

14 1. Σχηματισμός με διαδικασίες χημικής αποσάθρωσης (υπολειμματικά κοιτάσματα residual deposits) 2. Σχηματισμός με διαδικασίες μηχανικής αποσάθρωσης και μεταφοράς (προσχωματικά κοιτάσματα placer deposits) 3. Σχηματισμός με διαδικασίες εξάτμισης και χημικής ιζηματογένεσης Εικόνα 9

15 1. Υπολειμματικά κοιτάσματα residual deposits Προέρχονται από τη χημική αποσάθρωση/εξαλλοίωση πετρωμάτων με ορυκτολογικές φάσεις μη σταθερές στις επιφανειακές συνθήκες απομάκρυνση μεγαλύτερου μέρους των συστατικών με το επιφανειακό νερό (υδρόλυση/διαλυτοποίηση) σχηματισμός υπολειμματικού ορίζοντα εμπλουτισμένου σε χρήσιμα συστατικά Σειρά ανθεκτικότητας στην αποσάθρωση των πυριτικών φάσεων αντίστροφη της σειράς κρυστάλλωσης του BOWEN Π.χ. Αποσάθρωση υπερβασικού πετρώματος. Κύρια ορυκτολογικά συστατικά: ολιβίνης - (Fe,Mg) 2 SiO 4, ορθοπυρόξενος (π.χ. Ενστατίτης MgSiO 3 ), κλινοπυρόξενος (π.χ. Εικόνα Διοψίδιος 10 - MgCaSi 2 O 6 ), πλαγιόκλαστο ανορθίτης (CaAlSi 2 O 6 ) Ορυκτά σταθερά σε υψηλές Τ και P. Στο επιφανειακό περιβάλλον επικρατούν χαμηλές T και P. ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ Εικόνα 5.

16 1. Υπολειμματικά κοιτάσματα residual deposits Αντιδράσεις υδρόλυσης Mg 2 SiO 4 + 4CO 2 +4H 2 O 2Mg +2 + 4HCO - 3 + H 4 SiO 4 4Fe 2 SiO 4 + 4O 2 + 8H + Fe 2 Si 4 O 10 (OH) 2 (nontronite) + 6 FeO(OH) (goethite) CaAl 2 Si 2 O 8 + 2CO 2 + 3H 2 O Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + Ca +2 + 2HCO - 3 Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 3H 2 O 2Al(OH) - 4 + 2Η + + 2SiO 2 Αποτέλεσμα Κατακόρυφος σχηματισμός που προκύπτει κατά τη διαδικασία της αποσάθρωσης (λατεριτίωση ή λατεριτική αποσάθρωση) ΛΑΤΕΡΙΤΗΣ (later πλίνθος) Εικόνα 11

17 Ορίζοντες λατερίτη (από κάτω προς τα πάνω) Πισσολιθικός ορίζοντας (ή κροκαλοπαγούς). Αποτελείται από πισoειδή, πελοειδή και ωοειδή σωματίδια. Δεν διακρίνονται ιστολογικά χαρακτηριστικά του μητρικού πετρώματος Αργιλικός ορίζοντας με σημαντικές συγκεντρώσεις αργιλικών ορυκτών και οξειδίων/υδροξειδίων Σαπρολίτης. Αναπτύσσεται πάνω από το μητρικό πέτρωμα. Διατήρηση ιστολογικών χαρακτηριστικών μητρικού πετρώματος. Ανάπτυξη φυλλοπυριτικών ορυκτών και οξειδίων/υδροξειδίων δυσδιάλυτων συστατικών (π.χ. Al, Fe) Εικόνα 6 SKARPELIS et al, 1993

18 ΤΥΠΟΥ Fe-Ni ΛΑΤΕΡΙΤΩΝ 1. Αποκλειστικά προϊόν αποσάθρωσης υπερβασικών πετρωμάτων (π.χ. δουνίτης, χαρτζβουργίτης, περιδοτίτης) 2. Αρχική περιεκτικότητα πετρώματος σε Ni 0,15 0,25%, ως υποκαταστάτης Mg στο πλέγμα κυρίως του ολιβίνη και λιγότερο των πυροξένων 3. Αποσάθρωση Απομάκρυνση ευδιάλυτων στοιχείων (Mg, Mn, Si ως H 4 SiO 4(aq) ). Το Si αποτίθεται με τη μορφή πυριτικού υλικού στην επαφή με τον υδροφόρο ορίζοντα (silcretes) πρόβλημα για τη βιομηχανία 4. Σαπρολίτης Δημιουργία φυλλοπυριτικών ορυκτών πλούσιων σε Ni (Ni-χλωρίτης, Ni-τάλκης, Niσερπεντίνης, Ni-νοντρονίτης) Γαρνιερίτης (δεν είναι ορυκτό) 5. Κατώτερο τμήμα σαπρολίτη Εμπλουτισμός σε Ni μέχρι και 3%

19 Εικόνα 7. Προφίλ Fe-Ni λατερίτη

20 ΤΥΠΟΥ ΒΩΞΙΤΙΚΩΝ ΛΑΤΕΡΙΤΩΝ 1. Προϊόν αποσάθρωσης πετρωμάτων βασικής σύστασης (πλούσια σε Al, φτωχά σε Si, π.χ. Βασάλτης, νεφελινικός συηνίτης) 2. Αποσάθρωση Απομάκρυνση ευδιάλυτων στοιχείων (Αλκάλια, Mg, Mn, Si) 3. Εμπλουτισμός σε Al και Fe 4. Κύρια ορυκτά μεταλλεύματος: βαιμίτης, διάσπορο, γιββσίτης, γκαιτίτης (κατώτερο τμήμα), αιματίτης (ανώτερο τμήμα), ±(αλλοϋσίτης, καολινίτης, νοτρονίτης) Μέση τυπική σύσταση βωξίτη Al 2 O 3 SiO 2 Fe 2 O 3 TiO 2 H 2 O 35-65% 2-10% 2-20% 1-3% 10-30% ΧΡΗΣΗ Al 2 O 3 SiO 2 Fe 2 O 3 TiO 2 Παραγωγή αλουμινίου >35% <5% <6% <3% Χημική βιομηχανία <6% <6%

21 Το υλικό των λατεριτικών φλοιών αποσάθρωσης είναι χαλαρό, εύθρυπτο και μπορεί να μεταφερθεί Με τις διαδικασίες μεταφοράς (π.χ. διάβρωση, βαρύτητα, επιφανειακό νερό) δημιουργούνται: ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑ Τύπου καρστικών βωξιτών Τύπου ιζηματογενών σιδηρονικελιούχων 1. Δευτερογενή 2. Καρστικά νικελιούχα

22 Λατεριτίωση ΜΟΝΤΕΛΟ ΓΕΝΕΣΗΣ Τεκτονική αστάθεια / / διάβρωση κλιτύων Μεταφορά (ρεύματα βαρύτητας) Επίκλυση θάλασσας κλαστικό ίζημα

23 ΒΩΞΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΕΛΛΑΔΙΚΟ ΧΩΡΟ Αποκλειστικά ιζηματογενείς βωξίτες καρστικού τύπου Εικόνα 8 Εικόνα 9 Σημαντικότερα κοιτάσματα κεντρική Στερεά Ελλάδα Ενότητες Παρνασσού Γκιώνας, Ανατολικής Ελλάδας, Γαβρόβου Τριπόλεως Κατανομή βωξιτικών κοιτασμάτων στον ελλαδικό χώρο

24 ΒΩΞΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΕΛΛΑΔΙΚΟ ΧΩΡΟ Βωξιτικός ορίζοντας Γεωτεκτονική Ενότητα Ηλικία δαπέδου Ηλικία οροφής Β4 Γαβρόβου - Τριπόλεως Μέσο Ηώκαινο (Λουτήσιο) Β3 Β2 Β1 Παρνασσού Γκιώνας, Ανατ. Ελλάδας, Αξιού Παρνασσού Γκιώνας, Ανατ. Ελλάδας Παρνασσού Γκιώνας, Ανατ. Ελλάδας Ανώτερο Ηώκαινο Κενομάνιο Τουρώνιο - Σαντώνιο (ανωτ. Κρητ.) Κιμμερίδιο Λιάσιο Δογγέριο (κατ. μέσο Ιουρ.) Τιθώνιο Κενομάνιο (ανωτ. Κρητ.) Κιμμερίδιο (ανωτ. Ιουρ.)

25 ΒΩΞΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΕΛΛΑΔΙΚΟ ΧΩΡΟ Ορυκτολογία μεταλλεύματος: υδραργιλίτης βαιμίτης, διάσπορο (προϊόν διαγένεσης), γκαιτίτης, αιματίτης, χαλαζίας, ανατάσης Ιστός μεταλλεύματος: 1. Πισολιθικός (κλαστικοί κόκκοι πλούσιοι σε γκαιτίτη, αιματίτη, κύρια μάζα πλούσια σε οξείδια/υδροξείδια Al 2. Συμπαγής (μικροκρυσταλλικό διάσπορο ή/και βαιμίτης Χημισμός μεταλλεύματος: Al 2 O 3 50-61%, Fe 2 O 3 16-33%, CaO = 0.1-4%, SiO 2 = 1,4-5%, TiO 2 = 4,5%. Περιεκτικότητα σε Cr και Ni μέχρι και 2.000 ppm. Εικόνα 10. Λιθοστρωματογραφική στήλη ενότητας Παρνασσού Γκιώνας (Κατσικάτσος, 1992)

26 Εικόνα 11. Πισολιθικός βωξίτης Εικόνα 12. Συμπαγής βωξίτης

27 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΒΩΞΙΤΙΚΩΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ Βέβαια αποθέματα 100 Mt στην ευρύτερη περιοχή Παρνασσού Γκιώνας Ελικώνα «ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ ΕΛΛΑΔΟΣ Α.Β.Ε.Ε.» 750.000 tn/y αλουμίνας και 160.000 tn/y αλουμινίου «ΔΕΛΦΟΙ ΔΙΣΤΟΜΟΝ Α.Μ.Ε.» Παραγωγή 900.000 tn/y μεταλλεύματος μόνο από υπόγειες εκμεταλλεύσεις Fe-Ni ΛΑΤΕΡΙΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΕΛΛΑΔΙΚΟ ΧΩΡΟ Σημαντικότερα κοιτάσματα: Λοκρίδα Εύβοια, Λάρυμνα Στερεά Ελλάδα, Ιεροπηγή Καστοριάς Κοιτάσματα στην περιοχή της Έδεσσας, των Γρεβενών, του Βερμίου, της Αττικής και της Κοζάνης Εμφανίσεις Fe-Ni λατεριτών στις περιοχές: Σκύρος, Μυτιλήνη και νομός Ημαθίας Χαμηλή περιεκτικότητα σε Ni (περίπου 1%) Ηλικία κοιτασμάτων Προ - Κενομάνιο (Κατώτερο Κρητιδικό). Περιοχές Βοιωτία Εύβοια Προ - ανωηωκαινική (Εύβοια)

28 Fe-Ni ΛΑΤΕΡΙΤΙΚO ΚΟΙΤΑΣΜΑ ΛΟΚΡΙΔΑΣ, ΕΥΒΟΙΑ Αντιπροσωπευτικό αυτόχθονο κοίτασμα 1:Σερπεντινίτης 2: Εξαλλοιωμένος σερπεντινίτης με αυξημένη περιεκτικότητα σε νικέλιο (1,0%) 3: Κεραμόχροοι πυριτόλιθοι 4: Νικελιούχο σιδηρομετάλλευμα με πισόλιθους 5: Παχυστρωματώδεις ανωκρητιδικοί ασβεστόλιθοι Ορυκτολογική σύσταση: Αιματίτης, λειμωνίτης (γκαιτίτης, λεπιδοκροκίτης), χλωρίτης, χαλαζίας, χρωμίτης±μαγνητίτης και ίχνη μαλαχίτη, μαρκασίτη Ni χλωρίτης (κύριο ορυκτό Ni) Χημισμός μεταλλεύματος: 1% Ni, αύξηση από το δάπεδο προς την οροφή του κοιτάσματος Εικόνα 13

29 Εικόνα 14. Fe-Ni Λατεριτικό κοίτασμα Ιεροπηγής, Καστοριά Εικόνα 20

30 Fe-Ni ΛΑΤΕΡΙΤΙΚO ΚΟΙΤΑΣΜΑ ΙΕΡΟΠΗΓΗΣ, ΚΑΣΤΟΡΙΑ Αυτόχθονο κοίτασμα Υψηλή περιεκτικότητα Fe και χαμηλή περιεκτικότητα Al και Si Περιεκτικότητα του Ni μεταξύ 0,6 1,38% Μικρή αύξηση της συγκέντρωσης του Ni από την οροφή προς τα κατώτερα στρώματα Καλύπτεται από Τεταρτογενείς μολασσικές αποθέσεις της Μεσοελληνικής Αύλακας Ορυκτολογία μεταλλεύματος: οξείδια-υδροξείδια Fe, χαλαζίας, σερπεντίνης, χρωμίτης, ασβεστίτης, τάλκης, αιματίτης και χλωρίτης

31 Fe-Ni ΚΟΙΤΑΣΜΑ ΛΑΡΥΜΝΑΣ, ΒΟΙΩΤΙΑ Τυπικό αλλόχθονο (καρστικό) κοίτασμα 1:Ωολιθικοί ασβεστόλιθοι Ιουρασικού 2: Συμπαγές νικελιούχο σιδηρομετάλλευμα με πισολίθους 3: Κενομάνιοι ασβεστόλιθοι και μάργες σε εναλλαγή Ορυκτολογία: αιματίτης, γκαιτίτης, χαλαζίας, χρωμίτης, ασβεστίτης, χλωρίτης, ιλλίτης, τάλκης και μαρκασίτης Κύριος φορέας Ni χλωρίτης Χημισμός μεταλλεύματος: Υψηλή περιεκτικότητα σε Fe, Mg, Al, Cr και Si. Ποσοστό Ni στο όριο εκμεταλλευσιμότητας Εικόνα 15

32 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Fe-Ni ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ Βέβαια αποθέματα 500 Μt, πιθανά αποθέματα 1000 Μt, υπό εκμετάλλευση 300Mt Υπόγεια εκμετάλλευση Άγιος Ιωάννης Λάρυμνα, 40.000 tn/y Επιφανειακή εκμετάλλευση Εύβοια περίπου 8.000.000 tn/y Παραγωγή 17.000 tn μεταλλικό Ni

33 2. Σχηματισμός με διαδικασίες μηχανικής αποσάθρωσης και μεταφοράς Συνώνυμα: Προσχωσιγενή, placers ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΣΧΩΜΑΤΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ (PLACER DEPOSITS) Δημιουργούνται από ορυκτά και αυτοφυή στοιχεία με μεγάλο ειδικό βάρος > 3gr/cm3 και μεγάλη ανθεκτικότητα στην αποσάθρωση, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν συγκεντρώσεις οικονομικού ενδιαφέροντος Π.χ. Διαμάντια, Au, Pt, βολφραμίτης, κασσιτερίτης, μαγνητίτης, ιλμενίτης, μοναζίτης

34 ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΣΧΩΜΑΤΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ (PLACER DEPOSITS) Διάκριση Υπολειμματικά (residual). Πάνω από το μητρικό πέτρωμα Ελουβιακά. Μεταφορά σε μικρή απόσταση από το μητρικό πέτρωμα Αλουβιακά. Μεταφορά σε κώνους κορημάτων και κοίτες ρεμάτων Θαλάσσια ή λιμναία. Μεταφορά με το νερό και απόθεση σε ακτές, υφαλοκρηπίδα. Αποθέσεις παγετώνων. Αιολικές αποθέσεις.

35 Εικόνα 16

36 Μερικοί τρόποι σχηματισμού Εικόνα 17 Εικόνα 18. Ποτάμιο Περιβάλλον

37 Εικόνα 19. Αιολικές αποθέσεις

38 ΠΡΟΣΧΩΜΑΤΙΚΟΣ Au 1. Εκμετάλλευση από την αρχαιότητα μύθος χρυσόμαλλου δέρατος 2. Δεν σχηματίζει ενώσεις με άλλα στοιχεία στο επιφανειακό περιβάλλον μόνο κράματα με Ag και Cu ΗΛΕΚΤΡΟ (ELECTRUM) 3. Αύξηση της καθαρότητας με αύξηση της απόστασης μεταφοράς. Ένωση των μικροκόκκων του Au μεταξύ τους ΨΗΓΜΑΤΑ (NUGGETS) Εικόνα 20. Προσχωματικά Κοιτάσματα Διαμαντίών

39 ΨΗΓΜΑΤΑ Au Εικόνα 21 Εικόνα 22

40 3. Σχηματισμός με διαδικασίες εξάτμισης και χημικής ιζηματογένεσης 1. ΕΒΑΠΟΡΙΤΕΣ 2. ΦΩΣΦΟΡΙΤΕΣ

41 1. ΕΒΑΠΟΡΙΤΕΣ Προκύπτουν από καθίζηση αλάτων από συμπυκνωμένες άλμες με απαραίτητη προϋπόθεση την εξάτμιση Κατά κύριο λόγο προκύπτουν από εξάτμιση του θαλασσινού νερού σε κλειστές θάλασσες Σημασία: αποτελούν παγίδες πετρελαίου Χρήσεις Γεωργία Χημική βιομηχανία Τσιμεντοβιομηχανία (γύψος) Οικοδομικά υλικά (γυψοσανίδες, κονιάματα) Περιβάλλον σχηματισμού: 1. Σε θαλάσσιες λεκάνες 2. Σε ηπειρωτικές λεκάνες 3. Σε περιβάλλοντα τύπου sabkha 4. Σε θερμές πηγές

42 Περιβάλλον τύπου sabkha Εικόνα 23

43 Περιβάλλον τύπου sabkha Εικόνα 24

44 1. ΕΒΑΠΟΡΙΤΕΣ Συνήθη ορυκτολογικά συστατικά εβαποριτών Ορυκτό Σύσταση Αλίτης NaCl Συλβίνης KCl Καρναλίτης KCl MgSO 4 x6h 2 O Μπισοφίτης MgCl 2 x6h 2 O Εψομίτης MgSO 4 x7h 2 O Γύψος CaSO 4 x2h 2 O Ανυδρίτης CaSO 4 Σειρά απόθεσης ορυκτών αλάτων 1. Ανθρακικά 2. Θειικά 3. Χλωριούχα Ελλάδα: κοιτάσματα και εμφανίσεις εβαποριτών κυρίως στην Δυτική Ελλάδα (Τριαδικοί εβαπορίτες Ιονίου Ενότητας και εβαπορίτες Μεσσηνίου ενότητας Παξών) Χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γυψοσανίδων

45 2. ΦΩΣΦΟΡΙΤΕΣ Κύρια πηγή φωσφόρου (P) με χρήσεις στη βιομηχανία λιπασμάτων, τη χημική βιομηχανία, την ιατρική, τις βιομηχανίες τροφίμων, φαρμάκων και κεραμικών κ.α. Απατίτης [Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl)] το κύριο ορυκτολογικό συστατικό των φωσφοριτών. Κύριο προϊόν: P Παραπροϊόντα: F, U, V, REEs Κυρίως ιζηματογενή κοιτάσματα, σπανιότερα πυριγενή Μέση χημική σύσταση φωσφοριτών CaO MgO SO 3 P 2 O 5 CO 2 F Total 53% 2% 1% 32% 8% 3% 99%

46 2. ΦΩΣΦΟΡΙΤΕΣ Διάκριση: Φωσφορίτες (P 2 O 5 > 19%) Φωσφορικά (P 2 O 5 μεταξύ 7,5 και 19%) Κρυπτοκρυσταλλικές φάσεις P ΚΟΛΛΟΦΑΝΗΣ Ιστολογικές μορφές: 1. Μορφή κονδύλων (διάμετρο > 2mm) 2. Μορφή πελοειδών (διάμετρο < 2mm) Ελλάδα: Εμφανίσεις φωσφοριτών στην Δυτική Ελλάδα (Ιόνιος Ενότητα, Ήπειρος) Εικόνα 27

3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 47 ΚΟΝΔΥΛΟΙ ΜΑΓΓΑΝΙΟΥ Συνώνυμα: Μαγγανιούχοι κόνδυλοι, manganese nodules Μελλοντική πηγή Cu, Ni, Co, Mn Σφαιροειδή, δισκοειδή ή ακανόνιστου σχήματος σώματα, μεγέθους έως μερικών εκατοστών, τα οποία βρίσκονται στον πυθμένα των ωκεανών Ορυκτό Σύσταση Βερναδίτης δ-mno 2 Πυρολουσίτης β-mno 2 Μπιρνεσσίτης Τοντοροκίτης (Ca,Na)(Mn +4,Mn +2 ) 7 O 14 x3h 2 O (Ca,Na,K,Ba,Mn +2 ) 2 Mn 5 O 12 xh 2 O Ψιλομέλανας (Ba,K,Mn,Co) 2 Mn 5 O 10 xh 2 O Γκαιτίτης FeOOH Κύρια ορυκτολογικά Αιματίτης Fe 2 O 3 συστατικά

3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 48 ΚΟΝΔΥΛΟΙ ΜΑΓΓΑΝΙΟΥ Μέση σύσταση (%) κονδύλων Mn ωκεανών (Σκαρπέλης 2002) Μέταλλο Ειρηνικός Ατλαντικός Ινδικός Mn 19,3 15,5 15,3 Fe 11,8 23,0 13,4 Ni 0,85 0,31 0,35 Cu 0,71 0,14 0,30 Co 0,29 0,23 0,25 Ποσότητα κονδύλων Mn στους ωκεανούς: Περίπου 50 με 100 δις τόννους (ανακτήσιμοι κόνδυλοι) Προϋποθέσεις σχηματισμού: 1. Πηγή μετάλλων (πιθανότατα μαγματική πηγή σε μεγάλη απόσταση και μεταφορά των διαλυμένων μετάλλων με το θαλασσινό νερό) 2. Μεγάλο βάθος και πολύ χαμηλή ταχύτητα ιζηματογένεσης 3. Παρουσία πυρήνα γύρω από τον οποίο αρχίζει η απόθεση των ορυκτολογικών φάσεων

3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 49 Εικόνα 25. Κατανομή κονδύλων Mn στους ωκεανούς

3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 50 Κόνδυλοι Mn στον ωκεάνιο πυθμένα Εικόνα 27 Εικόνα 26

3. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 51 Εικόνα 28. Κόνδυλος Mn Εικόνα 29. Τομή κόνδυλου Mn στον οποίο φαίνονται οι χαρακτηριστικοί συγκεντρικοί φλοιοί

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 52 Εικόνα 1. Schematic view of a sulphide vein. You can see the oxidation zone, consisting of the gossan, the leached zone and the oxidised zone. The reducing zone consists of the enrichment zone and the area of primary mineralization. Significantly modified after Evans (1992) and Ottaway (1994). http://en.archaeometallurgie.de/page/6/ Εικόνα 2. Supergene Enrichment. Plummer/ McGeary/ Carlson, Physical Geology, 8e. Copyright 1999, McGraw Hill Companies, Inc. All rights reserved. Εικόνα 3-8. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 9. Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών. Κατά Mountrakis et al. 1983. http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg871y/ch3.htm Εικόνα 10. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 11. Bauxite from Little Rock, Arkansas exhibiting a pisolitic structure and characteristic red iron staining. Specimen is approximately 4 inches (10 centimeters) across. 2005-2015 Geology.com. All Rights Reserved. http://geology.com/minerals/bauxite.shtml Εικόνα 12-15. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας.

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 53 Εικόνα 16. Placer Deposits. http://miningeducation.blogspot.gr/2011/11/placer-gold-mining.html Εικόνα 17. gold deposits at a waterfall. http://www.icmj.com/article.php?id=1203&keywords=one_question,_forever_unanswered%e2%80%94did_he_really_f ind_the_gold? Εικόνα 18. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 19. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 20. Alluvial Mining. http://www.buzzle.com/articles/diamond-mining-process.html Εικόνα 21. Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος επικοινωνήστε μαζί μας. Εικόνα 22. Alaska. Gold nuggets, shown in reference to a dime for size. Accent Alaska.com - All Rights Reserved. http://www.accentalaska.com/lightbox/index/detail/34701 Εικόνα 23. Peritidal Environment. http://geol.umd.edu/~jmerck/geol342_1501/lectures/15.html Εικόνα 24. Sebkhat (or Sebkha) El Melah, Tunisia in 2001, mostly dry. NASA image created by Jesse Allen, using Landsat data provided by the United States Geological Survey. Caption by Michon Scott. http://earthobservatory.nasa.gov/iotd/view.php?id=36093

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΑΝΑΦΟΡΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ 54 Εικόνα 25. manganese nodule development. http://geology.uprm.edu/morelock/dpseaauth.htm Εικόνα 26. Manganese nodules and outcrops at H2O. http://www.whoi.edu/science/b/people/sbeaulieu/h2o_new/h2o_images/mn_nodule.html Εικόνα 27. Champ de nodules polymétalliques. IFREMER. http://jeanlouisetienne.com/clipperton/encyclo2.cfm?rub=4&ss_rub=44 Εικόνα 28. Pelagite (deep seafloor manganese nodule) from the Pacific Ocean seafloor. (3.9 cm across). Credit: James St. John. https://www.flickr.com/photos/jsjgeology/14953795858 Εικόνα 29. Ferromanganese nodule. Nodule from the Blake Plateau. Photo courtesy Dr. Frank Manheim, U.S. Geological Survey.

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.