ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΩΝ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΟ ΚΑΛΟΤΥΧΟ ΞΑΝΘΗΣ ΧΡΗΣΤΟΣ Λ. ΣΤΕΡΓΙΟΥ Επιβλέπων Καθηγητής Λέκτορας Βασίλειος Μέλφος Θεσσαλονίκη 2012
Σκοπός Ο προσδιορισμός της ορυκτολογικής σύστασης της μεταλλοφορίας Η μελέτη της χημικής της σύστασης σε βασικά και ευγενή μέταλλα. Η μελέτη και η σημασία των υδροθερμικών εξαλλοιώσεων, η σχέση τους με τις συνθήκες σχηματισμού της μεταλλοφορίας στο πλαίσιο της ευρύτερης γεωλογικής εξέλιξης της μάζας της Ροδόπης κατά το Τριτογενές. 3
Γεωλογία της μάζας της Ροδόπης Καταλαμβάνει τις περιοχές της Θράκης και της ανατολικής Μακεδονίας. Δυτικό όριο η γραμμή του Στρυμόνα. Γεωτεκτονικός χαρακτήρας καθαρά ηπειρωτικός. Τμήμα της πλάκας της Ευρασίας ή Κιμμερικό ηπειρωτικό τέμαχος το οποίο αποσπάστηκε από την Godwana και ενσωματώθηκε στην Ευρασία κινούμενο βορειοανατολικά. 4
Γεωτεκτονικός χάρτης των Ελληνίδων ζωνών στην ΒΑ Ελλάδα, σύμφωνα με τον Μουντράκη (2010). 5
Λιθοστρωματογραφία Κυρίως κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα το πάχος των οποίων υπολογίζεται μεταξύ των 10 και 20 km. Ανώτερη τεκτονική «ενότητα Σιδηρόνερου» στα βόρεια: Ορθογνεύσιοι, μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι και αμφιβολίτες με λεπτές ενστρώσεις μαρμάρων και μιγματιτών. Υποενότητες: - Υποενότητα Σιδηρόνερου. - Yποενότητα Κάρδαμου. - Yποενότητα Κεχρίου. - Yποενότητα Κίμης. 6
Κατώτερη τεκτονική «ενότητα Παγγαίου» στα νότια: Kατώτερος ορίζοντας με ορθογνευσίους, σχιστολίθους και αμφιβολίτες, ένα μεγάλου πάχους μεσαίο ορίζοντα μαρμάρων και έναν ανώτερο ορίζοντα με εναλλαγές σχιστολίθων και μαρμάρων. Γεωλογική τομή στη περιοχή Σιδηρόνερου Δράμας (Μουντράκης 2010). 7
Τριτογενής μαγματισμός και ηφαιστειότητα. Μαγματισμός: Πετρολογία: Mοσχοβιτικοί, βιοτιτικοί και κεροστιλβικοί γρανίτες, γρανοδιορίτες, μονζονίτες, χαλαζιακοί μονζονίτες, τοναλίτες και διορίτες. Ηλικία: Τριτογενής (Ολιγόκαινο Μειόκαινο, 50-14 Ma). Σημαντικοί Τριτογενείς πλουτωνικοί όγκοι: Παγγαίου, Συμβόλου Καβάλας, Βροντούς, Παρανεστίου, Ξάνθης και Πανοράματος. 8
Ηφαιστειότητα: Kατανέμονται σε δύο περιοχές: Φερρών Σαπών και βόρεια της Ξάνθης Κομοτηνής στα Ελληνοβουλγαρικά σύνορα. Πετρολογία: Bασάλτες, ανδεσίτες, λατίτες, δακίτες, τραχύτες και ρυόλιθοι. Aσβεσταλκαλικές και σονσονιτικές σειρές Ηλικία: Τριτογενές. Διαδοχικές φάσεις από το Ολιγόκαινο μέχρι και σήμερα. 9
Ο Τριτογενής μαγματισμός στη Ροδόπη (Christofides et al. 1998). 10
Γεωλογική τομή κατά μήκος των γεωτεκτονικών ενοτήτων της Ελλάδας (Μουντράκης 2010). 11
Επιθερμικές και πορφυριτικές μεταλλοφορίες της Ροδόπης. Επιθερμικές μεταλλοφορίες: - Σαπών (Ag 0,69 wt% και Cu 0,81 wt%). - Περάματος (3,5 g/t Au και 8,3 g/t Ag). - Μαυροκορυφής (Au 1,5 g/t και Ag 1,62 g/t). - Πεύκα (Ag από 1,09 έως 1,86 wt% και Cu από 1,25 έως 1,96 wt% αντίστοιχα). - Κασσιτερές (Cu 0,43 g/t, Pb 0,7 g/t, Zn 1,23 g/t και Au 11 g/t). - Άγιος Φίλιππος, Κίρκης. 12
Πορφυριτικές μεταλλοφορίες: - Μαρώνεια (έως και 7.600 g/t Mo, 5.460 g/t Cu και 1 g/t Au). - Κασσιτερές (640 g/t Cu και 0.5 g/t Au). - Παγώνη Ράχη (Mo 1.400 g/t και Au 0,5 g/t) - Μελίτενα (Cu 400 g/t, Zn 500 g/t, Mo 6000 g/t και Au 0,3 g/t). - Μύλοι ( Cu 1.000 g/t). 13
Κατανομή ορογενετικών κοιτασμάτων στη Καρπαθο-Βαλκανικής χερσονήσου (Neubauer 2002). 14
Χάρτης με τα κοιτάσματα και τις εμφανίσεις μεταλλευμάτων στη περιοχή της Ροδόπης (Melfos et al. 2002). 15
ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΚΑΛΟΤΥΧΟΥ Γεωγραφικά στοιχεία: 30 km ΒΔ της Ξάνθης (41o17 02.92 Β, 25o11 21.97 E) σε υψόμετρο 492 m, στην ελληνοβουλγαρική συνοριακή γραμμή. Γεωτεκτονικά στοιχεία: Eνότητα Σιδηρόνερου. Tο υπόβαθρο της περιοχής αποτελεί τμήμα της υποενότητας Κάρδαμου. Γεωλογικά στοιχεία: Tεκτονική λεκάνη Κοτάνης-Καλότυχου. -Mολασσική βάση και βασαλτικές εκχύσεις -Nουμμουλιτικός Ηωκαινικός ασβεστολίθου -Μεγάλου πάχους (πάνω από 1000 m) σχηματισμός τουρβιδίτη. -Ηφαιστειοϊζηματογενής σειρά (πυροκλαστικά υλικά, τοφφίτες, δακιτικές και ανδεσιτικές λάβες και συνοδά ανθρακικά ιζήματα). Φλέβες δακιτικής ρυοδακιτικής σύστασης. 16
Ηλικία: Με χρήση μεθόδων ραδιοχρονολόγησης K/Ar, 33 m.y σύμφωνα με τους Innocenti et al. (1984). Παλιότερη ηφαιστειότητα μαζί με την αντίστοιχη της Μαρώνειας. Χημικές αναλύσεις πετρωμάτων: Αξιοσημείωτα είναι τα πολύ χαμηλά ποσοστά των Ag (bdl), Au (0,5-2,8 ppm), As (1,1-22 ppm), Bi (bdl), Cd (bdl), Co (1,1-24,2 ppm), Mo (0,7-5,6 ppm), Sn (2-4 ppm), W (0,7-2,5 ppm), Zn (3-105 ppm). Αντίθετα, σε πολύ υψηλές περιεκτικότητες βρίσκονται τα χημικά στοιχεία Ce (46,9-192,1 ppm), Ga (6-20,5 ppm), La (20,9-123,7 ppm), Sr (171,7-605,5 ppm), Th (6,4-30,6 ppm), V (44-279 ppm), Zr (92,1-152,8 ppm). 17
18
Εκτεταμένες υδροθερμικές εξαλλοιώσεις στα ηφαιστειακά πετρώματα της περιοχής. 19
Οξειδωμένες φλέβες μεταλλοφορίας σιδηροπυρίτη. 20
Σημεία δειγματοληψίας στην περιοχή Καλοτύχου. Η δειγματοληψία έγινε κατά μήκος ρεμάτων και φυσικών κλιτυών. 21
Λεπτές τομές Συνολικά μελετήθηκαν 7 λεπτές τομές. Βασικά ορυκτά: Χαλαζίας, πλαγιόκλαστα, σανίδινα, βιοτίτης, Κ- άστριοι, καστανή κεροστίλβη, πυρόξενος. Ορυκτά της εξαλλοίωσης: Σερικίτης, βιοτίτης, σιδηροπυρίτης, χλωρίτης, ασβεστίτης, ρουτίλιο, ζεόλιθος, καολίνης, τιτανίτης. Εξαλλοιώσεις: Βιοτίτης Σιδηροπυρίτης + Χλωρίτης Βιοτίτης Χαλαζίας + ηφαιστειακή ύαλος + Ρουτίλιο Βιοτίτης Χλωρίτης Ηφαιστειακή ύαλος Ζεόλιθος + Σερικίτης Κ-άστριοι Καολίνης Πλαγιόκλαστο Σερικίτης Καστανή κεροστίλβη Πλαγιόκλαστο + Τιτανίτης 22
Μαγματική διάβρωση σε κρύσταλλο χαλαζια (Qtz). Φανερώνει το υποηφαιστειακό όξινο χαρακτήρα του πετρώματος. Ο σχηματισμένος χαλαζίας δέχεται τοπικά την επίδραση αερίων που περιέχονται σε υπέρθερμα κορεσμένα σε H2O ρευστά (Donaldson and Henderson 1988). 23
Αποστρογγυλομένα συσσωματώματα κόκκων ασβεστίτη (Cal) μέσα σε μικροκρυσταλλική μάζα με σημαντική παρουσία μεταλλικών ορυκτών. Δείγμα της επίδρασης στο πέτρωμα προπυλιτικής φάσης εξαλλοίωσης υψηλής συγκέντρωσης CO2. 24
Χαρακτηριστική εικόνα της επίδρασης ηφαιστειακής υάλου σε φύλλο βιοτίτη. Λεπτή και στιλπνή τομή, εικόνα υπό ανακλώμενο φώς. 25
Βιοτίτης (Bt) που έχει εξαλλοιωθεί περιμετρικά σε χλωρίτη (Chl), ενώ στην άμεση γειτονία του εντοπίζονται δύο κόκκοι ρουτιλίου (Rt). Αποτέλεσμα της μειωμένης περιεκτικότητας του υδροθερμικού βιοτίτη σε Fe και Ti. 26
Κρύσταλλος βιοτίτη (Bt) που έχει εξαλλοιωθεί μερικώς σε χαλαζία (Qtz), σιδηροπυρίτη (μαύρα στίγματα) και χλωρίτη. Η δομή του ορυκτού ελέγχει ισχυρά την εξαλλοίωση του. 27
Ταινίες που οφείλονται στην εξαλλοίωση του ηφαιστειακού γυαλιού εξαιτίας της δράσης των υδροθερμικών ρευστών. Πλήρη εξαλλοίωση των πλαγιοκλάστων σε σερικίτη. 28
Μικροί κόκκοι σιδηροπυρίτη εντοπίζονται μέσα σε μικροφλεβίδια της τομής. Ο χαλαζίας φέρει ένα υποκίτρινο χρώμα, χαρακτηριστικό που φανερώνει την επίστρωσή του με κατιόντα Fe που φέρουν τα υδροθερμικά ρευστά. 29
Χλωρίτες (Chl) που προέρχονται από την πλήρη εξαλλοίωση του βιοτίτη, καολίνης (Kln) που προκύπτει από την εξαλλοίωση καλιούχων αστρίων. 30
Κρύσταλλος καστανής κεροστίλβης που μετατρέπεται σε πλαγιόκλαστο και τιτανίτη. 31
Κρύσταλλοι κεροστίλβης οι οποίοι εξαλλοιώνονται σε πλαγιόκλαστο και τιτανίτη. 32
Κρύσταλλος καστανής κεροστίλβης ο οποίος μετατρέπεται σε πλαγιόκλαστο, τιτανίτη και χαλαζία. 33
Στιλπνές τομές Συνολικά μελετήθηκαν 11 στιλπνές τομές. Μοναδικό μεταλλικό ο σιδηροπυρίτης. Μεγέθη κρυστάλλων από 2 έως 220 μm. Αλλοτριόμορφα έως ιδιόμορφα σχήματα. Μεταλλοφορία σε στρώματα. Σιδηροπυρίτης γύρω και μέσα σε σύνδρομα ορυκτά. Υπο μικροκρυσταλλικό μέγεθος. Framboidal και συγκεντρικές δομές. 34
Συγκεντρικές μορφές σιδηροπυρίτη. Χαρακτηριστικά του υποθαλάσσιου περιβάλλοντος στο οποίο πραγματοποιήθηκε η δημιουργία του ορυκτού. 35
Μικρορωγμή στο πέτρωμα που συμπληρώνεται με συσσωματώματα και framboids σιδηροπυρίτη. 36
Framboids σιδηροπυρίτη, δείγμα του υποθαλάσσιου ρηχού περιβάλλοντος σχηματισμού. 37
ΠΕΡΙΘΛΑΣΙΜΕΤΡΙΑ Αποτελέσματα σε καλή συμφωνία με τις μικροσκοπικές παρατηρήσεις και δίνουν τη γενικότερη εικόνα της ορυκτολογικής σύστασης των δειγμάτων: Εντοπίστηκαν κατά κύριο λόγο: χαλαζίας, σερικίτης και από τα πλαγιόκλαστα επικρατεί ο ασβεστούχος αλβίτης. Εντοπίστηκαν επίσης: Καολίνης, σιδηροπυρίτης και χλωρίτης. 38
Συζήτηση - Συμπεράσματα Η επιθερμική μεταλλοφορία σιδηροπυρίτη, φιλοξενείται μέσα σε υδροθερμικά εξαλλοιωμένα ενδιάμεσα υποηφαιστειακά - ηφαιστειακά πετρώματα, ανδεσιτικά τραχειτικά πετρώματα και τόφφους. Η απόθεση της μεταλλοφορίας πραγματοποιήθηκε σε ρηχό θαλάσσιο περιβάλλον μέσω της δράσης ατμίδων. Τελική απόθεση του μεταλλικού φορτίου μέσω ιζηματογένεσης στα περιβάλλοντα τοφφικά υλικά. Στρώματα μεταλλοφορίας σε μικροσκοπικό επίπεδο. Οι framboidal συγκεντρικές μορφές αλλά και οι χαλαζιακοί και ασβεστιτικοί κλαστικοί κόκκοι αποδεικνύουν τον υποθαλάσσιο χαρακτήρα. 39
Στα δείγματα που μελετήθηκαν εντοπίστηκε κυρίως η προπυλιτική ζώνη εξαλλοίωσης του υδροθερμικού συστήματος, αλλά και η σερικιτική και προχωρημένη αργιλική. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής είναι η παρουσία σε ορισμένες τομές συσσωματωμάτων ασβεστίτη, χλωρίτη, αλβίτη και σιδηροπυρίτη αλλά και η μερική ή ολική μετατροπή των αστρίων σε ζεόλιθο, καθώς και της ηφαιστειακής υάλου. Σχηματισμός λόγο της δράσης ενός επιθερμικού γεωθερμικού συστήματος χαμηλής θείωσης. Οι ορυκτολογικές μεταβολές από ζεολιθικά προϊόντα εξαλλοίωσης σε προπυλιτικά προϊόντα φανερώνουν το αυξανόμενο βάθος και την θερμοκρασία. 40
Πιθανές θερμοκρασίες μεταξύ 200 και 250 ο C, καθώς και από ένα αναγωγικό και ουδέτερο-αλκαλικό περιβάλλον δράσης με τιμές ph από 7,5 και πάνω. 41
Οι θερμοκρασίες μεταξύ 200 και 250 O C βρίσκονται σε πολύ καλή συμφωνία με τα όρια θερμοκρασιακής σταθερότητας των υδροθερμικών ορυκτών που απαντήθηκαν. 42
Εξέλιξη του σχηματισμού επιθερμικών κοιτασμάτων σε ζώνη σύγκλισης λιθοσφαιρικών πλακών (Richards 2011). 43
Η ανατομία των δύο τύπων επιθερμικών συστημάτων, χαμηλής και υψηλής θείωσης (White and Hedenquist 1995). 44
Μακροσκοπικά δείγματα 45 Πορφυριτικό εξαλλοιωμένο πέτρωμα. Η εξαλλοίωση έχει προκαλέσει την καολινίωση των αστρίων.
Πέτρωμα με πορφυρτικό ιστό όπου παρατηρούνται εξαλλοιωμένα φυλλάρια βιοτίτη. 46
Καολινιτιωμένο τμήμα πετρώματος. 47
Πορφυτικό πέτρωμα που διατρέχεται από μικρορωγμές οι οποίες πληρώνονται με ορυκτά της εξαλλοίωσης και μικροκρυσταλλικό σιδηροπυρίτη. 48
Εξαλλοιωμένο τραχειτικό πέτρωμα. Φαίνονται μικρά κενά του πετρώματος στα οποία έχουν αναπτυχθεί δευτερογενή ορυκτά της εξαλλοίωσης (ζεόλιθος). 49
Ευχαριστώ για την προσοχή σας! 50