AΠΟ ΤΗΝ ΕΠΟΧΗ ΤΟΥ ΛΙΘΟΥ ΣΤΟ ΛΙΘΙΟ ΚΑΙ ΤΙΣ ΣΠΑΝΙΕΣ ΓΑΙΕΣ

Η εποχή του Λίθου

Λεπίδες οψιανού από τη Φυλακωπή Μήλου (πηγή: ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΟ ΜΟΥΣΕΙΟ ΜΗΛΟΥ). Από την όγδοη περίπου χιλιετία π.Χ. αυτό το ηφαιστειακό γυαλί εξορυσσόταν στη Μήλο. Με την επεξεργασία του παράγονταν εργαλεία και όπλα που εξάγονταν σε ηπειρωτικά και νησιωτικά τμήματα της Μεσογείου.

Δεν είναι καθόλου τυχαίο ότι η διάκριση των μεγάλων χρονικών ενοτήτων της ανθρώπινης προϊστορίας έγινε με βάση τη χρήση λίθων και ορισμένων μετάλλων, που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή εργαλείων και σκευών.

Κατά την εποχή του λίθου ο άνθρωπος χρησιμοποίησε διάφορα είδη πετρωμάτων για την κατασκευή εργαλείων.

Ο πυριτιόλιθος και ο οψιανός και σε πολύ περιορισμένη τοπική χρήση silcrete και σμύριδα ήταν απαραίτητα σαν πρώτη ύλη για να κατασκευάσει ξέστρα, σφυριά, κοπείς, λιάνιστρα, αιχμές.

Αργότερα χρησιμοποίησε λίθο για αγάλματα, διακοσμητικά υλικά, σκεύη, λίθινα αγγεία. Πετρώματα όπως μάρμαρα, πράσινος πορφυρικός ανδεσίτης, αλάβαστρο, άργιλος για την παραγωγή κεραμικών, ασβεστόλιθοι, στεατίτης χρησιμοποιήθηκαν από την αρχαιότητα και χρησιμοποιούνται έως σήμερα.

 

 

Λεπίδες από πυριτιόλιθο από τον Προϊστορικό Οικισμό Ηραίου της Σάμου (3η χιλιετία π.Χ.)
(Αρχαιολογικό Μουσείο Σάμου)

 Πέλεκυς από Τριαδικό μεταβωξίτη από τις Σίσσες Κρήτης (φωτό Ν. Σκαρπέλης). Eνα από τα λίγα εργαλεία από μετάλλευμα μεταβωξίτη.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Η εισαγωγή μεταλλικών εργαλείων επέτρεψε στον άνθρωπο να κάνει ορισμένες εργασίες (π.χ. κοπή, διάτρηση, λείανση υλικών) για τις οποίες χρησιμοποιούσε λίθινα εργαλεία με μεγαλύτερη ακρίβεια, ευκολία και ταχύτητα. Κορυφαίες στιγμές για τη μετάβαση στη χρήση των μετάλλων υπήρξαν η χρήση του χαλκού και η ανακάλυψη της τεχνικής παραγωγής χάλυβα. Αυτά τα γεγονότα οδήγησαν στο θρίαμβο των μετάλλων. Η χρήση μετάλλων, ορυκτών και ορυκτών υλών για παραγωγή ενέργειας συνοδεύθηκε από ραγδαία τεχνολογική εξέλιξη. Από τότε και μετά η χρήση μετάλλων και η ανάπτυξη της οικονομίας είχαν παράλληλη πορεία. Παράλληλη υπήρξε και η πολιτιστική ανάπτυξη της ανθρώπινης κοινωνίας.

Η εποχή του Χαλκού και η διαχρονική του αξία

Χάλκινο νόμισμα Μακεδονικού βασιλείουO χαλκός και τα κράματά του [μπρούντζος (bronze) ή κρατέρωμα: χαλκός-κασσίτερος, ορείχαλκος: χαλκός- ψευδάργυρος] έχουν χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο για περισσότερα από 6.000 έτη. Ο «αυτοφυής χαλκός» ήταν το πρώτο μεταλλικό ορυκτό, που αξιοποιήθηκε για την παραγωγή αυτού του μετάλλου. Αργότερα, ανακαλύφθηκε μία μεταλλουργική τεχνική για την ανάκτηση χαλκού από οξείδιά του. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες του χαλκού βοήθησαν για να χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές, που συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξη του πολιτισμού και της οικονομίας.

Ο χαλκός χρησιμοποιήθηκε κατ΄ αρχήν για την κατασκευή νομισμάτων και κοσμημάτων και περίπου από την 5η χιλιετία π.Χ. συνέβαλε στη μετάβαση του πολιτισμού από την Εποχή του Λίθου στην Εποχή των μετάλλων. Κράματά του με αρσενικό (arsenical copper) και κασσίτερο (bronze) χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή εργαλείων και όπλων.

 

Καλώδια χαλκού: Περισσότερο από 65% του χαλκού που παράγεται κάθε χρόνο στον κόσμο χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικές εφαρμογές. Αν δεν υπήρχαν καλώδια χαλκού δεν θα μπορούσες να έχεις ηλεκτρικό ρεύμα στο σπίτι ή στο σχολείο, στο γραφείο ή στη βιομηχανία.

Από τότε και έως σήμερα ο χαλκός βρίσκει συνεχώς περισσότερες εφαρμογές και η ζήτησή του αυξάνεται. Σήμερα, ο χαλκός έχει εφαρμογές σε συστήματα μεταφοράς ηλεκτρισμού, σε ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές, συστήματα θέρμανσης και ψύξης, στην κατασκευή αυτοκινήτων και μηχανών και άλλες πολλές.

Είναι γνωστός για τη φυσική αντιβακτηριακή του δράση, για τη σημασία του στη νομισματοποιϊα, την κατασκευή αγαλμάτων, μουσικών οργάνων και μαγειρικών σκευών.

 

 

 

"Aν δεν υπήρχε ο χαλκός δεν θα υπήρχαν ηλεκτροκίνητα μέσα μεταφοράς, αυτοκίνητα και πλήθος απαραίτητων συσκευών και μηχανών. Γιά μία ανεμογεννήτρια 3 megawatt απαιτούνται 9.9 τόννοι χαλκού, που αντιστοιχεί σε περίπου 2000 τόνους χαλκούχου πετρώματος "

 

Ενα αυτοκίνητο μεσαίου κυβισμού χρειάζεται περίπου 30 κιλά χαλκού για καλώδια και εξαρτήματα. Περίπου 7% της παγκόσμιας παραγωγής χαλκού κατευθύνεται στα μέσα μεταφοράς.

 

" Αν δεν υπήρχαν μεταλλεία χαλκού δεν θα υπήρχε σήμερα η πρώτη ύλη για την κατασκευή πολλών προϊόντων απαραίτητων στην καθημερινή ζωή όλων"

Η αύξηση της κατανάλωσης χαλκού στον κόσμο κατά τον 20ο αιώνα (πηγή: Wikipedia)

Η σημαντική αύξηση του πληθυσμού της γης συνεπάγεται και σημαντική αύξηση της ζήτησης ορυκτών πρώτων υλών. Ο χαλκός είναι μία χαρακτηριστική περίπτωση. Δείτε την αύξηση της κατανάλωσης χαλκού στον κόσμο κατά τον 20ο αιώνα στο διάγραμμα που ακολουθεί. Η κατάσταση αυτή δημιουργεί ανάγκη για έρευνα εντοπισμού νέων κοιτασμάτων, ανάπτυξη νέων μεταλλείων και ένταση της ανακύκλισης (ανακύκλωσης).

O εντοπισμός νέων κοιτασμάτων (mineral exploration), η αξιολόγησή τους, η εξόρυξη και παραγωγή τελικών προϊόντων καθώς και η προστασία του περιβάλλοντος από μεταλλευτικές δραστηριότητες, αποτελούν πρωταρχικούς στόχους των κοιτασματολόγων, των μεταλλειολόγων-μεταλλουργών και των μηχανικών ορυκτών πόρων,. Η πιθανότητα περιορισμένης προσφοράς ορυκτών και μετάλλων στο μέλλον σε σχέση με την αύξηση της κατανάλωσης, ιδιαίτερα αυτών που χρειάζεται η υψηλή τεχνολογία, καθιστά αναγκαία την εντατικοποίηση της έρευνας εντοπισμού τους και επομένως δημιουργεί πρόσθετες υποχρεώσεις για τους γεωεπιστήμονες και τους μηχανικούς, έτσι ώστε να τροφοδοτείται κανονικά η παγκόσμια οικονομία.

 

H εποχή του Σιδήρου

H εποχή του Σιδήρου αρχίζει γύρω στο 1350 π.Χ. και φθάνει έως τον 7ο αι. π.Χ.. Το παλαιότερο σιδερένιο αντικείμενο μορφοποιημένο με σφυρηλάτηση σιδήρου είναι ένα μαχαίρι που βρέθηκε στην Αύγυπτο και πιστεύεται ότι κατασκευάσθηκε από μεταλλοτεχνίτες της Αρχαίας Ανατολίας κατά τον 14ο αιώνα π.Χ.

Η εποχή του Σιδήρου σημαδεύει εκείνη την περίοδο της ιστορίας κατά την οποία οι άνθρωποι έκαναν χρήση του σιδήρου για την κατασκευή εργαλείων και όπλων. Παρ’ όλα αυτά ο χαλκός συνέχισε να βρίσκει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή.
Είχαν γίνει πολλές προσπάθειες για την εκμετάλλευση του σιδήρου στο παρελθόν, μόνο που αυτό δεν κατέστη δυνατό πριν από τον 14ο αιώνα π.Χ., γιατί η τήξη του σιδήρου από το σιδηρομετάλλευμα απαιτεί μια θερμοκρασία 1535^οC, την οποία οι παλαιότεροι μεταλλουργοί δεν ήταν σε θέση να πετύχουν.

Ο σίδηρος που παράχθηκε εκείνες τις χιλιετίες ήταν αρκετά σκληρότερος από το καθαρό μέταλλο (Fe), επειδή η σφυρηλάτησή του γινόταν σε φωτιά από καύση ξυλοκάρβουνου, που ήταν πηγή του άνθρακα. Έτσι, προέκυψε ο «χάλυβας». Αυτό το είδος σκληρού σιδήρου άρχισε να παράγεται σε ικανές ποσότητες περίπου από το 1000 π.Χ. Κατά διάφορες απόψεις αυτή η χρονολογία πρέπει να θεωρείται ορόσημο για την έναρξη της εποχής του σιδήρου στον ελλαδικό χώρο.

"Τα σιδηρομεταλλεύματα είναι πηγή του σιδήρου για την παγκόσμια βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα, που αποτελεί ισχυρό στήριγμα της βιομηχανίας. Σήμερα εξορύσσονται σε όλο τον κόσμο περί τους 3 δισεκατ. τόννοι σιδηρομεταλλεύματος με τα παγκόσμια αποθέματα να αγγίζουν τα 170 δισεκατ. τόννους. Κορυφαία στην παραγωγή είναι η Κίνα με περίπου 1 δισεκατ. τόννους ανά έτος."

O σίδηρος παράγεται ανέκαθεν από κατεργασία σιδηρομεταλλεύματος, που αποτελείται κυρίως από τα ορυκτά μαγνητίτη (Fe₃O₄) και αιματίτη (Fe₂O₃). Ο σίδηρος με τη μορφή του σκληρού χάλυβα αποτελούσε την κύρια πρώτη ύλη για την κατασκευή των εργαλείων, τα οποία χρησιμοποιούσαν οι τεχνίτες στην οικοδομή, στις κατασκευές, στη ναυπηγική και σε όλες τις άλλες δραστηριότητες της καθημερινής ζωής (τσεκούρια, αξίνες, δρεπάνια, εγχειρίδια, ξυράφια κτλ) .

Η ανακάλυψη του σιδήρου απετέλεσε πραγματική επανάσταση και στη μέχρι τότε τέχνη του πολέμου, αφού σιδερένια ξίφη, λόγχες, αιχμές και άλλα αντικείμενα χρήσιμα στις μάχες αντικατέστησαν τα χάλκινα όπλα, τα οποία ήταν λιγότερο ανθεκτικά και σκληρά.

Χρυσός
Τόσο παλαιό μέταλλο και όμως συνεχίζει να λάμπει

Ο χρυσός είναι το πρώτο μέταλλο που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο, με μία πρώϊμη εκμετάλλευση στη Νεολιθική περίοδο. Λόγω της μηχανικής του συμπεριφοράς, της χημικής του αδράνειας και της λάμψης του, χρησιμοποιείται για διακοσμητικούς σκοπούς και για κοσμήματα ίσως για περισσότερο από 8.000 χρόνια. Το μυθικό αυτό μέταλλο παραμένει το σύμβολο της δύναμης και της λάμψης του φωτός. Η κατοχή αντικειμένων από χρυσό αποτελεί διαχρονικά στόχο πολλών ανθρώπων, από τους απλούς πολίτες που εντυπωσιάζονται από τη λάμψη του και ενδιαφέρονται για τη διαχρονική εμπορική του αξία, έως τους άρχοντες που το θεωρούν σύμβολο της δύναμής τους και το μετατρέπουν σε εργαλείο για να επιτύχουν τον έλεγχο του χρήματος και της αγοράς προϊόντων και υπηρεσιών. Υπάρχει ένα πλήθος από μύθους που δείχνουν την έλξη του ανθρώπου για το μέταλλο. Η μυθολογία είναι γεμάτη από αναφορές για τη σχέση των θεών με τους θνητούς π.χ. μεταμφίεση του Δία σε χρυσή βροχή για να κατακτήσει τη Δανάη, καλλονή από το Αργος, ο άθλος του Ηρακλή με τα χρυσά Μήλα των Εσπερίδων, το χρυσόμαλλο δέρας και ο μύθος του Φρίξου και της Ελλης, αλλά και η πλεονεξία του βασιλιά της Φρυγίας Μίδα και η σωτηρία του στον ποταμό Πακτωλό. Σε όλο τον κόσμο καταγράφονται μύθοι και σημαντικά ιστορικά γεγονότα που δείχνουν την ισχύ του μετάλλου. Ανεξάρτητα από το γεγονός ότι ο χρυσός μπορεί να αποκαλύπτει σε αρκετές περιπτώσεις τη ματαιοδοξία που χαρακτηρίζει γενικά τη συμπεριφορά ανθρώπων που έχουν τη δυνατότητα να τον αγοράζουν, να τον επιδεικνύουν ή χρησιμοποιούν, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι στο μέταλλο αυτό - όπως συμβαίνει και με άλλες ορυκτές ύλες - οφείλουν την επιβίωσή τους πολλά εκατομμύρια άλλων ανθρώπων που συνέλεγαν ή ακόμη και σήμερα συλλέγουν ψήγματα από προσχώσεις ή εργάζονται στα αντίστοιχα μεταλλεία για την εξόρυξη χρυσοφόρων μεταλλευμάτων. Και δεν μπορεί να αγνοηθεί το γεγονός ότι μοναδικά για την ομορφιά τους κοσμήματα και χρηστικά αντικείμενα κατασκευάσθηκαν σε όλο τον κόσμο, σε όλες τις εποχές από χρυσό. Aξιοσημείωτο είναι ότι ο χρυσός βρίσκει συνεχώς νέες καινοτόμες εφαρμογές σε τομείς της ιατρικής και ηλεκτρονικής.

Για αιώνες, όπως και ο χαλκός, ο χρυσός συλλέγονταν σε αυτοφυή μορφή και χρησιμοποιούνταν χωρίς επεξεργασία. Η εξέλιξη της μεταλλουργίας χρυσού δίνει τη δυνατότητα ανάκτησης του μετάλλου που βρίσκεται σε αυτοφυή μεν μορφή (ελεύθερος χρυσός) αλλά σε πολύ μικρό μέγεθος κόκκων ή ακόμη και όταν είναι εγκλωβισμένος με μορφή ιόντων στην κρυσταλλική δομή διαφόρων ορυκτών (αόρατος ή δυσκατέργαστος χρυσός). Σήμερα ο χρυσός χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή κοσμημάτων και για τραπεζικές επενδύσεις (περίπου το 70% της κατανάλωσης) και σε μικρότερο ποσοστό για ηλεκτρονικές και διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές, την κατασκευή μεταλλίων, νομισμάτων και την οδοντιατρική.

Oι «Σπάνιες Γαίες» (Rare Earth Elements - REE)

Oι Σπάνιες Γαίες είναι μία ομάδα από 15 χημικά στοιχεία του Περιοδικού Συστήματος, στα οποία προστίθενται και τα στοιχεία Σκάνδιο (Sc) και Υτριο (Y). Ταξινομούνται στην κατηγορία των μετάλλων και συχνά αναφέρονται ως «Μέταλλα της σειράς των Σπανίων Γαιών». Οι εφαρμογές που βρίσκουν τα τελευταία χρόνια σε κρίσιμους τομείς της βιομηχανίας αυξάνονται σημαντικά (καταλύτες, μόνιμους μαγνήτες για έξυπνες συσκευές τηλεφώνου, ανεμογεννήτριες, DVD, ηλεκτρονικούς υπολογιστές, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για ηλεκτρικά αυτοκίνητα και πλήθος άλλων).

Η παραγωγή Σπανίων Γαιών απαιτεί ιδιαίτερη τεχνολογία ανάκτησης από μεταλλεύματα σε γεωλογικούς σχηματισμούς που δεν είναι συνήθεις. Γι αυτό και η παραγωγή τους γίνεται σε λίγες χώρες στον κόσμο με κύριο παραγωγό αυτή την στιγμή την Κίνα..

Παγκόσμια παραγωγή Σπανίων Γαιών (2022) (σε τόνους)
Κίνα	210
Mύανμαρ (Burma)	12
Iνδία	2.9
USA	43
Aυστραλία	18
Βραζιλία	80
Μαδαγασκάρη	960
Ρωσσία	2,6
ΤαΙλάνδη	7
Βιετνάμ	4,3

  To λίθιο 

Το λίθιο (Li) είναι το ελαφρύτερο μέταλλο, ανήκει στην ομάδα των αλκαλίων. Σήμερα εμφανίζει τεράστια αύξηση ζήτησης λόγω της ευρείας χρήσης επαναφορτιζόμενων μπαταριών λιθίου (Lithium-ion baterries), που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και σε μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας.

Το παραγόμενο από πετρώματα σήμερα λίθιο προέρχεται από πηγματίτες με κύρια ορυκτά το σποδούμενο [LiAlSi₂O₆], τον λεπιδόλιθο [K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(F,OH)₂], τον αμβλυγωνίτη  [(Li,Na)Al(PO₄)(F,OH)] και τον πεταλίτη [LiAlSi₄O₁₀].

Ο εκτορίτης είναι λιθιούχος σμεκτίτης [Na_0,3(Mg,Li)₃Si₄O₁₀(OH)₂]και αποτελεί το κύριο λιθιούχο ορυκτό σε εξαλλοιωμένα ηφαιστειακά και αργιλικά πετρώματα, ενώ ο ζανταρίτης [LiNaB₃SiO₇(OH)] εμφανίζεται σε παλαιές εβαποριτικές αποθέσεις. Το λίθιο ανακτάται και από άλμες (brines) με φυσική διαδικασία εξάτμισης.

Σύμφωνα με την U.S. Geological Survey (USGS) υπάρχουν περίπου 80 εκατ. τόνοι αποθεμάτων λιθίου στον κόσμο (2023), που είναι περίπου 30% μεγαλύτερα από αυτά της προηγούμενης χρονιάς, ως αποτέλεσμα της έντασης των εργασιών έρευνας εντοπισμού νέων κοιτασμάτων. Οι 6 κύριες χώρες παραγωγής λιθίου σήμερα είναι οι εξής: Βολιβία, Αργεντινή, Χιλή, USA, Αυστραλία, Κίνα.

Ραγδαία η αύξηση της ζήτησης ορυκτών υλών

Η κατανάλωση ορυκτών υλών πριν τη μεγάλη βιομηχανική επανάσταση του 19ου αιώνα σε σχέση με την κατανάλωση στη σημερινή εποχή ήταν πολύ μικρή. Για χιλιετίες τα μέταλλα ήταν είδη υψηλής αξίας σε ανεπάρκεια. Αναφέρεται ότι στο διάστημα του 5ου έως τον 15ο αιώνα μ.Χ., δηλαδή επί 1000 χρόνια, υπήρξε παραγωγή και κατανάλωση περίπου 2.500 τόνων χρυσού. Ομως η ζήτηση αυξήθηκε σταδιακά έτσι ώστε η παγκόσμια κατανάλωση χρυσού μόνον το έτος 2012 να έχει φθάσει τους 4.386 τόνους, ενώ η ζήτηση το 2023 έφθασε τους 4899 τόνους (World Gold Council).

"Η ποσότητα ορυκτών υλών που απαιτήθηκε από τον 2ο παγκόσμιο Πόλεμο και μετά ήταν περίπου ίση με την ποσότητα ορυκτών υλών που είχε καταναλώσει όλη η ανθρωπότητα έως τότε"

Για όλες τις ορυκτές ύλες παρατηρείται τάση ραγδαίας αύξησης της ζήτησης και κατανάλωσης, σαν αποτέλεσμα της αύξησης του πληθυσμού της γης, της τεχνολογικής εξέλιξης, της ανόδου του βιοτικού επιπέδου των ανθρώπων των υπανάπτυκτων χωρών και της καταναλωτικής μανίας που χαρακτηρίζει κοινωνίες των αναπτυγμένων χωρών. Κατά το διάστημα 2010-2040 ο πληθυσμός της γης αυξάνεται κατά 14%, από 6,9 σε 9,0 δισεκατομμύρια. Το ίδιο χρονικό διάστημα το μέσο κατά κεφαλήν εισόδημα εκτιμάται ότι θα αυξηθεί από US$ 10.000 σε 26.000, δηλαδή θα σημειώσει αύξηση κατά 160%. Επίσης έχει υπολογισθεί ότι η σχέση αύξησης της ζήτησης των επιμέρους ορυκτών υλών δεν είναι ίδια για όλο τον κόσμο. Σε οικονομικά υπανάπτυκτες περιοχές η ζήτηση για μέταλλα που είναι απαραίτητα για τη βελτίωση των υποδομών όπως ο σίδηρος και ο χαλκός, που είναι αναγκαία σε κατασκευές και για επέκταση της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας, είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι για μέταλλα που έχουν μεγάλη κατανάλωση σε πλούσιες κοινωνίες (π.χ. διοξείδιο τιτανίου για χρωστικές, βορικά άλατα για παραγωγή υάλινων αντικειμένων, χρυσός για κοσμήματα, πολύτιμοι λίθοι).  

Βέβαια, η εξέλιξη της τεχνολογίας οδηγεί - σε ορισμένες περιπτώσεις - σε σημαντική μείωση της χρήσης μίας ορυκτής ύλης ή υποκατάσταση μίας ορυκτής ύλης από άλλη, που είναι δυσκολότερο να παραχθεί. Για παράδειγμα: τα καλώδια του τηλεφώνου αντικαταστάθηκαν από οπτικές ίνες κατασκευασμένες από πυρίτιο. Η μεταφορά σήματος με ασύρματη τεχνολογία (ραδιοφωνικές κεραίες ή δορυφόροι) μείωσε σημαντικά την κατανάλωση της αντίστοιχης ύλης.

Με τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα, η έρευνα για ανακάλυψη νέων κοιτασμάτων, η εξόρυξη με εφαρμογή κανόνων βιώσιμης ανάπτυξης, η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η επέκταση της ανακύκλισης μετάλλων είναι απαραίτητες για να υπάρξει δυνατότητα κάλυψης των μελλοντικών αναγκών της ανθρωπότητας.

 

Ορυκτά στους πυθμένες των ωκεανών

μία μελλοντική πηγή μετάλλων

Φωτογραφία δείγματος από το μετάλλευμα πηγή: http://www.nautilusminerals.comΜετά από έρευνα δεκαετιών έχει προκύψει ότι ο πυθμένας των ωκεανών, σε βάθη μερικών χιλιάδων μέτρων, φιλοξενεί πολύ μεγάλες ποσότητες ορυκτών, από τα οποία είναι δυνατή η ανάκτηση μετάλλων, όπως μαγγάνιο, χαλκός, νικέλιο, κοβάλτιο, χρυσός και αρκετά άλλα στοιχεία κρίσιμα για την τεχνολογία, όπως οι σπάνιες γαίες.

Η εκμετάλλευση αυτών των ορυκτών υλών αποτελεί έναν παλαιό στόχο, αλλά θα γίνει εφικτή με τη βελτίωση της τεχνολογίας εξόρυξης και ενδεχομένως με υψηλότερες τιμές των μετάλλων.

Ο αριθμός των γνωστών υποθαλάσσιων μεταλλοφόρων πεδίων έχει διπλασιασθεί την τελευταία δεκαετία, φθάνοντας τα 521.

 

Χάρτης που δείχνει τη γεωγραφική θέση του μεταλλοφόρου πεδίου

Ενα πρόσφατο ερευνητικό πρόγραμμα για αξιολόγηση ενός μεταλλοφόρου πεδίου στον πυθμένα της Θάλασσας Bismarck (Papua New Guinea) από την εταιρεία Nautilus Minerals Inc. είχε θετικά αποτελέσματα και ενδέχεται να επεκταθεί στον υποθαλάσσιο χώρο κοντά στα νησιά Fiji, New Zealand και Tonga. Στόχος είναι η μεταφορά του μεταλλοφόρου υλικού από τον πυθμένα, πάνω σε πλοία με χρήση υδραυλικών αντλιών και η επεξεργασία επί τόπου για την ανάκτηση μετάλλων. Σε θειούχες αποθέσεις τοπικά αναφέρονται συγκεντρώσεις χαλκού της τάξης του 11%, ψευδαργύρου 6.5%, χρυσού 10γρ/τόνο, και αργύρου 112γρ/τόνο, οι οποίες θεωρούνται πολύ υψηλές.

 

" Σήμερα, η διατήρηση και η βελτίωση του επιπέδου της ζωής μας στηρίζονται σε σημαντικό βαθμό στη  χρήση ορυκτών, μετάλλων και πετρωμάτων. Κανένα από τα παρακάτω μεγάλα έργα δεν θα είχε κατασκευασθεί χωρίς υλικά από ορυκτές πρώτες ύλες. Πλήθος από αντικείμενα χρειάζονται μέταλλα ή ορυκτά για την κατασκευή τους"

 

 

 

 

 

Σημαντικά μνημεία χρειάσθηκαν μεγάλες ποσότητες δομικών υλικών για την κατασκευή τους. Γιά ένα σπίτι χρειάζονται σήμερα εκατοντάδες τόνοι λατομικών ορυκτών.

Τεράστιες ποσότητες από χαλίκι, άμμο και τσιμέντο απαιτούνται για την κατασκευή κτηρίων, δρόμων, γεφυρών, σιδηροδρομικών γραμμών και γενικά μεγάλων τεχνικών έργων (π.χ. Φράγμα Πολυφύτου, γέφυρα Ρίου – Αντιρρίου).

 

Ενα κινητό τηλέφωνο απαιτεί: Αρσενίδιο του γαλλίου, χαλκό, ενώσεις μαγνησίου, μικρές ποσότητες χρυσού και παλλαδίου, άργυρο, βολφράμιο και προϊόντα που παράγονται από επεξεργασία πετρελαίου

 

 

 

 

Για ένα υβριδικό αυτοκίνητο χρειάζονται κυρίως: Aλουμίνιο (παράγεται με επεξεργασία βωξίτη), χρώμιο, σίδηρος-μαγγάνιο-μολυβδαίνιο-νικέλιο για τα χαλύβδινα μέρη, κάδμιο-κοβάλτιο-μόλυβδο-λίθιο-νικέλιο για συσσωρευτές, χαλκός και βολφράμιο για καλώδια, κώκ (παραπροϊόν επεξεργασίας λιθάνθρακα) για την παραγωγή χάλυβα, Σπάνιες Γαίες (Λανθάνιο για συσσωρευτές και Νεοδύμιο για ηλεκτρικά μοτέρ), ψευδάργυρος για γαλβανικά στοιχεία, χαλκός και βανάδιο για διάφορα κράματα.

 

Για να κατασκευασθεί και εγκατασταθεί μία ανεμογεννήτρια χρειάζονται: Aλουμίνιο (παράγεται από επεξεργασία βωξίτη), Σπάνιες Γαίες για μαγνήτες και συσσωρευτές, Κοβάλτιο για συσσωρευτές, σίδηρος-μαγγάνιο-μολυβδένιο για χάλυβα, χαλκός για καλώδια, οπτίσιμος γαιάνθρακας για την παραγωγή χάλυβα, χαλίκι και άμμος για το μπετόν, γύψος, ασβεστόλιθος και αργιλικά για τσιμέντο, ψευδάργυρος για γαλβανικά στοιχεία.

 

       Η παράγραφος 28 της απόφασης COP28 της Διάσκεψης για την Κλιματική                Αλλαγή στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα τον Δεκέμβριο 2023 επισημαίνει ως                προτεραιότητα τον τριπλασιασμό της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες                                                               πηγές το 2030 σε σχέση με το 2022

 

              Για τα μέταλλα που απαιτούνται για την ενεργειακή μετάβαση δείτε:                                                                            https://www.youtube.com/watch?v=o8Vl4wazjG0                                                                                                            (Ευγενική παραχώρηση της Dr Taija Torvela, OUR METALLIC EARTH, University of Leeds) 

 

Για την παραγωγή πράσινης ενέργειας από τον ήλιο επεκτείνεται συνεχώς σήμερα η χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων. Για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών αυτών απαιτούνται μέταλλα ή ορυκτά προϊόντα, όπως: Αρσενίδια γαλλίου για ημιαγωγούς, αλουμίνιο, ορυκτά βορίου, κάδμιο, ίνδιο, σελήνιο, τελλούριο και γάλλιο για ηλιακά κύτταρα, κωκ για την παραγωγή χάλυβα, χαλκός για καλώδια, σίδηρος για τον χάλυβα, μολυβδένιο για φωτοβολταϊκά κύτταρα, μόλυβδος για συσσωρευτές.

 

 

 

 

κάντε click επάνω στην εικόνα για να διαβάσετε το βιβλίο.

 

Επίσης επισκεφθείτε την ιστοσελίδα του Συνδέσμου Μεταλλευτικών Επιχειρήσεων για να δείτε πόσες χρήσεις βρίσκουν ορυκτά ή προϊόντα επεξεργασίας ορυκτών στην καθημερινή μας ζωή! πατήστε εδώ

Oρυκτό (mineral) είναι μία χημική ένωση ή στοιχείο, το οποίο έχει σχηματισθεί σαν αποτέλεσμα μίας γεωλογικής διεργασίας και κανονικά έχει μία συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή. "Ορισμός κατά την “Επιτροπή Νέων Ορυκτών και Ονομάτων των Ορυκτών” της Ιnternational Mineralogical Association (Nickel, 1995)."

Σαν κρυσταλλική δομή εννοείται η τρισδιάστατη διάταξη ενός ή περισσότερων στοιχείων με συγκεκριμένο τρόπο, όπως επιβάλλουν τα χημικά χαρακτηριστικά τους, π.χ. μέγεθος ατόμων, σθένος, διατήρηση ουδετερότητας φορτίων, είδος δεσμών. 

Aριστερά: Kρύσταλλοι χλωριούχου νατρίου (NaCl, το γνωστό μας αλάτι, Πηγή: MinDat) - Δεξιά: Δείτε την τρισδιάστατη διάταξη μεταξύ ιόντων χλωρίου (γκρί σφαίρες) και νατρίου (κόκκινες)

Aυτοφυής άργυρος (τεφρά νήματα) πάνω σε κρυστάλλους ασβεστίτη. Από το παλαιό μεταλλείο Πλάκας Λαυρίου (φωτό Ν. Σκαρπέλης)Σμιθσονίτης (ZnCO₃ - πηγή ψευδαργύρου) σε βοτρυοειδή ανάπτυξη σε σιδηρομετάλλευμα (παλαιό μεταλλείο Καμάριζας) (φωτό Ν. Σκαρπέλης)

Κρύσταλλοι γαληνίτη (PbS – πηγή μολύβδου και πιθανόν         αργύρου) BA Χαλκιδική (φωτό Ν. Σκαρπέλης)	Αδουλάριος (KAlSi3O8), ένα μέλος της ομάδας των αστρίων. Διαγενετική ανάπτυξη ιδιόμορφων κρυστάλλων μέσα σε ηφαιστειοκλαστικά ιζήματα (Βάνι, Δυτική Μήλος) (φωτογραφία Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης, Ν. Σκαρπέλης)

Τα ορυκτά σε ατμοσφαιρικές συνθήκες βρίσκονται σε στερεά κατάσταση. Εξαίρεση αποτελεί ο υδράργυρος ο οποίος στη φύση βρίσκεται σε υγρή κατάσταση. Στην κατηγορία των ορυκτών εντάσσονται και ενώσεις οι οποίες βρίσκονται σε άμορφο κατάσταση, δηλαδή δεν χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή (π.χ. άμορφο πυρίτιο).

Πετρώματα καλούνται οι μορφολογικά αυτοτελείς δομικές μονάδες με καθορισμένη ορυκτολογική σύσταση απο τις οποίες συνίσταται ο φλοιός της γης.

Το μάρμαρο είναι πέτρωμα που αποτελείται σχεδόν μόνο από τα ορυκτά ασβεστίτη ή δολομίτη ή ένα μίγμα των δύο. Μάρμαρα διαφόρων αποχρώσεων οφείλουν το χρώμα τους στην παρουσία και άλλων ορυκτών (π.χ. λευκού μαρμαρυγία, χλωρίτη, σερπεντίνη).

Λατομείο λευκού μαρμάρου στη Θάσο.

Mετάλλευμα χρωμίτη (μαύρες ταινίες) μέσα σε πέτρωμα που αποτελείται από ολιβίνη (Βούρινος, Νομός Κοζάνης). Δημιουργήθηκαν μέσα στο μανδύα της γης πριν από περίπου 170 εκ. έτη. Η εξόρυξη του υλικού αυτού μπορεί να αποβεί διπλά χρήσιμη: ο χρωμίτης μετά από μεταλλουργική κατεργασία είναι χρήσιμος στη χαλυβουργία σαν πηγή σιδήρου και χρωμίου, ενώ ο ολιβίνης μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία πυριμάχων.

Τα ορυκτά είναι πολύτιμα για τη μελέτη της γεωλογικής εξέλιξης της γης.

Η μελέτη των ορυκτών είναι πολλαπλά χρήσιμη. Ορισμένα βρίσκουν εφαρμογή στη βιομηχανία ως έχουν ή μετά από επεξεργασία. Πολλά ορυκτά που δημιουργούνται κάτω από τις ίδιες φυσικοχημικές συνθήκες και συνιστούν μία «παραγένεση ορυκτών», έχουν ιδιαίτερη αξία για τους γεωλόγους, αφού αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για τη μελέτη της γεωλογικής ιστορίας μίας περιοχής. Άλλα ορυκτά ή παραγενέσεις ορυκτών αποτελούν δείκτες μίας μεταλλοφορίας ή αποδεικνύουν τον τρόπο γένεσης και εξέλιξης πετρωμάτων, μεταλλευμάτων ή γεωλογικών σχηματισμών. Χαρακτηριστικά είναι τα παρακάτω παραδείγματα.

Γλαυκοφανής (γαλάζιοι ρόμβοι ή πρίσματα) σε σχιστόλιθο, όπως φαίνεται στο πετρογραφικό μικροσκόπιο. Το ορυκτό αυτό περιγράφηκε στη Σύρο για πρώτη φορά το 1845 από τον ορυκτολόγο HAUSMANN. Στη φωτογραφία δεξιά φαίνονται τυπικοί γλαυκοφανιτικοί σχιστόλιθοι με το χαρακτηριστικό γλαυκό χρώμα από το ΒΔ τμήμα της Σύρου. Η παρουσία του γλαυκοφανούς σε ένα πέτρωμα είναι δείκτης σχηματισμού του στο φλοιό της γης σε βάθη μεγαλύτερα από ~20 χλμ.

 

Πορφυρικό πέτρωμα με αδρόκοκκο καλιούχο άστριο (ανοικτό τεφρό χρώμα) και βιοτίτη (μαύροι κρύσταλλοι), ο οποίος στο πετρογραφικό μικροσκόπιο εμφανίζει ανοικτό καστανό χρώμα. Η παραγένεση «καλιούχος άστριος + βιοτίτης» σε υδροθερμικά εξαλλοιωμένα πετρώματα αποτελεί χαρακτηριστική ζώνη, που ορίζει χωρικά τη μεταλλοφορία πορφυρικού τύπου σε κοιτάσματα χαλκού ή χαλκού-χρυσού, όπως το κοίτασμα των Σκουριών Χαλκιδικής.

 

To ζιρκόνιο (ZrSiO4) δεν είναι μόνο ένας πολύτιμος λίθος (αριστερά επεξεργασμένο γαλάζιο ζιρκόνιο). Υπάρχει σχεδόν σε όλα τα πετρώματα, συνήθως σε πολύ χαμηλές περιεκτικότητες και σε μεγέθη συχνά μικρότερα από μερικά χιλιοστά. Είναι εξαιρετικά χρήσιμο ορυκτό για τη μελέτη της γεωλογικής εξέλιξης της Γης. Aυτό οφείλεται κυρίως στην υψηλή αντοχή του ζιρκονίου σε φυσικές και χημικές μεταβολές καθώς και στην ελάχιστη - αλλά σημαντική σε επιστημονικό επίπεδο - περιεκτικότητά του σε Ουράνιο. Χάρη στην παρουσία Ουρανίου, το οποίο είναι ραδιενεργό στοιχείο που διασπάται σε μόλυβδο με γνωστή περίοδο ημιζωής, το ζιρκόνιο χρησιμοποιείται σαν «γεωχρονόμετρο». Αυτό σημαίνει ότι με τη μέτρηση της αναλογίας ισοτόπων Ουρανίου και Μολύβδου με ειδική τεχνική μπορεί να προσδιορίσει κανείς την απόλυτη ηλικία του ζιρκονίου και επομένως και των πετρωμάτων τα οποία το περιέχουν και, σε συνδυασμό με άλλα χαρακτηριστικά, να βγάλει συμπεράσματα για τη γεωλογική εξέλιξη των πετρωμάτων (τη μετακίνηση των τεκτονικών πλακών, τη δημιουργία οροσειρών, την ηφαιστειακή δραστηριότητα, κλπ.). Ετσι, σήμερα γνωρίζουμε ότι το πιο αρχέγονο ορυκτό που έχει βρεθεί μέχρι τώρα στη Γή είναι κλαστικής προέλευσης ζιρκόνιο σε μεταϊζήματα της περιοχής JackHills της ΒΔ Αυστραλίας, με ηλικία 4.4 δισ. έτη, μόλις δηλαδή 0.16 δισ. έτη νεότερο από την αρχική δημιουργία της Γης (4.56 δισ έτη ). Στην εικόνα δεξιά φαίνεται μεμονωμένος κρύσταλλος ζιρκονίου από γνευσίους της Αττικής. Η ανάλυση στο σημείο της έλλειψης έδωσε ηλικία κρυστάλλωσης του γρανιτικού μητρικού πετρώματος 247 εκατ. ετών.

 

Ο αλουνίτης (η γνωστή στυπτηρία ή στύψη) [KAl3(SO4)2(OH)6)] ήταν γνωστή στους αρχαίους και χρησιμοποιήθηκε για φαρμακευτικούς σκοπούς ως αιμοστατικό και αντισηπτικό. Χρησιμοποιήθηκε και στη βυρσοδεψία και τη βαφική. Αριστερά φαίνονται ηφαιστειακά πετρώματα με μεγάλη συμμετοχή αλουνίτη, ενώ δεξιά η μικροσκοπική εικόνα του ορυκτού. Σήμερα η παρουσία αλουνίτη είναι τυπική για υδροθερμικά εξαλλοιωμένα πετρώματα, που χαρακτηρίζουν συγκεκριμένο τύπο υδροθερμικής εξαλλοίωσης (εξαλλοίωση όξινου - θειϊκού τύπου) και συγκεκριμένο τύπο μεταλλοφορίας επιθερμικού χρυσού, ενώ αποκαλύπτει τις φυσικοχημικές συνθήκες που επικράτησαν (χαμηλές τιμές pH και συγκεντρώσεις SO4 και Al).

Κρυσταλλική δομή
ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ ΔΟΜΗ ΟΡΥΚΤΩΝ

 

Ως κρυσταλλική δομή εννοείται η τρισδιάστατη διάταξη ενός ή περισσότερων στοιχείων με συγκεκριμένο τρόπο, όπως επιβάλλουν τα χημικά χαρακτηριστικά τους, π.χ. μέγεθος ατόμων, σθένος, διατήρηση ουδετερότητας φορτίων, είδος δεσμών. Περιοδική επανάληψη μιας δομικής μονάδας προς τρεις κατευθύνσεις δίνει το κρυσταλλικό πλέγμα. Τα ανιόντα με τη μεγάλη ιοντική ακτίνα δημιουργούν το σκελετό του κρυστάλλου. Τα κατιόντα με τη μικρή ιοντική ακτίνα καταλαμβάνουν τις ενδιάμεσες θέσεις.

Ο κλάδος της Γεωλογίας που μελετά την κρυσταλλική δομή των ορυκτών ονομάζεται Κρυσταλλογραφία.

Η έννοια της κρυσταλλικής δομής συνδέεται άμεσα με τον συμμετρικό τρόπο διευθέτησης των δομικών μονάδων, η οποία και αντανακλάται στη μορφή ή τις μορφές ενός κρυστάλλου. Η μελέτη των κρυσταλλικών μορφών αποκαλύπτει ότι οι ιδιότητες της συμμετρίας μπορούν να εκφραστούν μέσω τριών βασικών στοιχείων συμμετρίας: το επίπεδο συμμετρίας, το κέντρο συμμετρίας και τον άξονα συμμετρίας.

Κρυσταλλικό σύστημα

ονομάζεται χαρακτηριστική γεωμετρική δόμηση ενός κρυστάλλου. Ανάλογα με τον τύπο της γεωμετρικής δόμησης διακρίνονται επτά κρυσταλλικά συστήματα. Τα επτά αυτά κρυσταλλικά συστήματα είναι τα: εξαγωνικό, κυβικό, μονοκλινές, ορθορομβικό, ρομβοεδρικό, τετραγωνικό και τρικλινές σύστημα. Κάθε κρυσταλλικό σύστημα χαρακτηρίζεται από ένα βασικό σύνολο σωματιδίων με ορισμένο όμως γεωμετρικό σχήμα (διάταξη). Αυτό το σύνολο ονομάζεται στοιχειώδης κυψελίδα από την οποία και ορίζονται τρεις φανταστικοί "άξονες συμμετρίας" που προσδιορίζουν μήκη και γωνίες τριών ακμών που συναντώνται στη κορυφή της κυψελίδας, δημιουργώντας μια βασική τρίεδρη γωνία. Έτσι καθώς αναπτύσσεται ο κρύσταλλος, τα σωματίδιά του επαναλαμβάνουν το σχήμα της στοιχειώδους κυψελίδας. 

Με βάση τα παραπάνω, τα 7 κρυσταλλικά συστήματα προσδιορίζονται ως ακολούθως:

• Εξαγωνικό κρυσταλλικό σύστημα: Δύο ίσες ακμές σχηματίζουν γωνία 120° ενώ η τρίτη άνιση ακμή είναι κάθετη στις δύο άλλες (δίνει την εικόνα ενός εξαγωνικού  ορθογώνιου πολύεδρου).
  
  
• Κυβικό κρυσταλλικό σύστημα: Όλες οι ακμές είναι ίσες και τέμνονται κάθετα (δίνει την εικόνα κύβου).
  
  
• Μονοκλινές  κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες σε δύο γωνίες ορθές (δίνει την εικόνα πλάγιου παραλληλεπίπεδου).

• Ορθορομβικό  κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες αλλά όλες οι γωνίες ορθές (δίνει την εικόνα ορθογώνιου παραλληλεπιπέδου).
  
  
• Ρομβοεδρικό (αναφέρεται και ως "τριγωνικό") κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές ίσες αλλά οι γωνίες δεν είναι ορθές (δίνει την εικόνα ρομβοειδούς παραλληλεπιπέδου).
  
  
• Τετραγωνικό κρυσταλλικό σύστημα: Δύο ακμές ίσες και όλες οι γωνίες ορθές (δίνει την εικόνα ορθογ. παραλληλεπιπέδου) και
  
  
• Τρικλινές κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες και γωνίες όχι ορθές (δίνει την εικόνα πιεσμένου πλάγια σπιρτόκουτου).

 

Στην κατηγορία των ορυκτών εντάσσονται και ενώσεις οι οποίες βρίσκονται σε άμορφη κατάσταση, δηλαδή δεν χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή αλλά η διάταξη των ατόμων στο χώρο είναι τυχαία (π.χ. άμορφο SiO₂ με τη μορφή αχάτη, οπάλιου κλπ, απολιθωμένη φυσική ρητίνη με τη μορφή κεχριμπαριού).

 

Ακατέργαστο Κεχριμπάρι

Αχάτης

 

 

  

ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ

Μορφή του ορυκτού

Οι κρύσταλλοι ενός ορυκτού μπορεί να είναι κοκκώδεις, ινώδεις, βελονοειδείς, τριχοειδείς, στυλοειδείς, φυλλώδεις κ.λ.π. Συσσωματώματα κρυστάλλων μπορεί να είναι κοκκώδη, βοτρυοειδή, ακτινωτά, κολλοειδή, ωολιθικά, υπό μορφή γραφιτικών συμφύσεων κ.λ.π.

Πρισματική μορφή κρυστάλλων στον αντιμονίτη (αριστερά), ινώδης μορφή κρυστάλλων στον αμίαντο (κέντρο), πλακώδης μορφή κρυστάλλων στον βαρύτη (δεξιά).

 

Πολυμορφία

Πολυμορφία είναι η ιδιότητα κατά την οποία ένα υλικό, μιας και της αυτής χημικής σύστασης, μπορεί να υπάρχει με περισσότερες, της μιας, κρυσταλλικές μορφές, όπως π.χ. ο ασβεστίτης (CaCO₃, τριγωνικό) και ο αραγωνίτης (CaCO₃ , ορθορομβικό). Όμοια, με τον ίδιο χημικό τύπο (FeS₂) απαντούν δύο ορυκτά: ο σιδηροπυρίτης και ο μαρκασίτης, ενώ με τον χημικό τύπο KΑlSi₃O₈ απαντούν τρία ορυκτά: το σανίδινο, το ορθόκλαστο και ο μικροκλινής. Κάθε μια από αυτές τις μορφές είναι σταθερή για συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση.

 

Τρίδυμος κρύσταλλος σιδηροπυρίτηΨευδομόρφωση

Αν η εσωτερική δομή ή η χημική σύσταση ενός κρύσταλλου μεταβληθεί, χωρίς, εντούτοις, να μεταβληθεί η εξωτερική του μορφή, τότε δημιουργείται ένα ορυκτό, ψευδόμορφο του αρχικού.

Ψευδομόρφωση π.χ. γκαιτίτη κατά σιδηροπυρίτη σημαίνει ότι, γκαιτίτης (FeOOH) αντικαθιστά το σιδηροπυρίτη (FeS₂), διατηρώντας, όμως, το κυβικό σχήμα των κρυστάλλων του σιδηροπυρίτη.

 

 

 

Δίδυμοι κρύσταλλοι σε μορφή σταυρού στο ορυκτό σταυρόλιθος.Διδυμία - Πολυδυμία

Διδυμία είναι η σύμφυση δύο κρυστάλλων ενός ορυκτού, κατά ένα επίπεδο, το οποίο ονομάζεται επίπεδο διδυμίας.

Αν η σύμφυση αφορά περισσότερους κρυστάλλους, τότε το αποτέλεσμα είναι πολύδυμοι κρύσταλλοι.

 

 

 

 

Παραμόρφωση – Θραύση (Θραυσμός)Οψιδιανός, ένα ορυκτό με χαρακτηριστικό κογχοειδή θραυσμό.

Εάν επί ενός κρυστάλλου ασκηθεί πίεση, ο κρύσταλλος θα παραμορφωθεί και στη συνέχεια, θα θραυστεί. Ενας κρύσταλλος, ο οποίος εμφανίζει ατέλειες στο κρυσταλλικό του πλέγμα, παραμορφώνεται ευκολότερα από έναν άλλο, καλά δομημένο κρύσταλλο. Αν η εξωτερική πίεση είναι πολύ μεγάλη, ο κρύσταλλος θα θραυστεί.

Οι κρύσταλλοι διακρίνονται σε εύθραυστους, εύπλαστους, εύκαμπτους, εύξεστους, ελαστικούς, ελατούς, όλκιμους κ.λ.π.

Στους κρυστάλλους που οι δεσμοί μεταξύ των ιόντων είναι ιοντικοί, οι κρύσταλλοι δεν θραύονται παράλληλα προς κάποιο επίπεδο, αλλά με τυχαίο προσανατολισμό.

Η θραύση τότε ονομάζεται ανώμαλη ή κογχοειδής. 

 

 

Σχισμός

Μοσχοβίτης, ένα φυλλοπυριτικό, ορυκτό με χαρακτηριστικά επίπεδα σχισμού.Σχισμός είναι η τάση του κρυστάλλου να σχίζεται, εύκολα, κατά ορισμένες διευθύνσεις, οι οποίες είναι πάντα παράλληλες προς κάποιες κρυσταλλικές έδρες (σχισμογενή επίπεδα) του κρυστάλλου.

Ο σχισμός οφείλεται, συνήθως, στο ότι, τα άτομα, κατά το σχισμογενές επίπεδο, συνδέονται με ασθενείς δυνάμεις

(π.χ. δυνάμεις Van der Waals).

 

 

 

Σκληρότητα

Κλίμακα σκληρότητας ορυκτών Mohs. Tο πιο μαλακό ορυκτό στη φύση είναι ο τάλκης και το πιο σκληρό το διαμάντι. Κάθε ορυκτό στην κλίμακα Mohs χαράσσει το προηγούμενο και χαράσσεται από το επόμενο. Η αντίσταση ενός ορυκτού στη χάραξη, ονομάζεται σκληρότητα χάραξης (Hardness ή Η). Η σκληρότητα των ορυκτών κυμαίνεται από 1-10 (κλίμακα Mohs). Στην κλίμακα αυτή, κάθε ορυκτό χαράσσει το προηγούμενό του και χαράσσεται από το επόμενό του. Η απόλυτη σκληρότητα ενός ορυκτού ονομάζεται μικροσκληρότητα και μετριέται με ειδικά όργανα, τα μικροσκληρόμετρα.

Με βάση τη σκληρότητά τους, τα ορυκτά διακρίνονται στις ακόλουθες κατηγορίες:

α) Πολύ μαλακά ορυκτά
Η=1-2 [ορυκτά που χαράσσονται με το νύχι (Η νυχιού =2,5)].

β) Μαλακά
Η=2,5 - 3 [ορυκτά που χαράσσονται με χάλκινο νόμισμα (Η νομίσματος=3)].

γ) Ημίσκληρα
Η=3,5 - 4,5 [ορυκτά που χαράσσονται με σουγιά (Ο σουγιάς=5-6)].

δ) Σκληρά
Η=5 - 6,5 (ορυκτά που δύσκολα χαράσσονται με σουγιά).

ε) Πολύ σκληρά
Η=7 - 10 [αυτά που χαράσσουν το γυαλί (Σκληρότητα υάλου=5,5-6)].

 

Το διαμάντι λόγω της πυκνότερης δομής του (του τρόπου που συνδέονται τα άτομα του C) έχει πολύ μεγαλύτερο ειδικό βάρος από τον γραφίτη.
Ειδικό Βάρος

Το ειδικό βάρος ενός ορυκτού εξαρτάται από το ατομικό βάρος (Α.Β.) όλων των χημικών στοιχείων που το αποτελούν και από τον τρόπο που αυτά συνδέονται. Ορισμένα ορυκτά έχουν μικρό ειδικό βάρος, όπως π.χ. η γύψος (2,32 gr*/cm³), ο χαλαζίας (2,65 gr*/cm³), ενώ άλλα ορυκτά έχουν μεγάλο ε.β., όπως π.χ. ο βαρύτης (4,5 gr*/cm³), ο γαληνίτης (7,5 gr*/cm³), ο χρυσός (19,3 gr*/cm³).

Λάμψη

Ο λόγος της έντασης της ανακλωμένης, από ένα ορυκτό, ακτινοβολίας, προς την ένταση της προσπίπτουσας επί αυτού ακτινοβολίας ονομάζεται ανακλαστικότητα ενός ορυκτού. Ενα ορυκτό θα έχει τόσο εντονότερη λάμψη, όσο μεγαλύτερη ανακλαστικότητα έχει.

Τα μεταλλικά ορυκτά (αδιαφανή ορυκτά), δεδομένου ότι έχουν υψηλή ανακλαστικότητα, έχουν έντονη λάμψη (μεταλλική λάμψη). Τα πετρογενετικά ορυκτά (διαφανή ορυκτά) δεν εμφανίζουν μεταλλική λάμψη, αλλά υαλώδη, ρητινώδη, μαργαριτώδη, κηρώδη, λιπαρώδη, μεταξώδη, αδαμάντινη κλπ.

 

 

Χαλκοπυρίτης (CuFeS2) και Γαληνίτης (PbS), ορυκτά με μεταλλική λάμψη

Χαλαζίας και διαμάντι, ορυκτά με υαλώδη και αδαμάντινη λάμψη, αντίστοιχα.

 

Διαφάνεια

Τα ορυκτά διακρίνονται σε διαφανή (ορυκτά, δηλ., που επιτρέπουν να διακρίνουμε αντικείμενα που βρίσκονται πίσω τους), διαφώτιστα (ορυκτά που επιτρέπουν στο φως να διέλθει από τη μάζα τους αλλά δεν επιτρέπουν τη διάκριση αντικειμένων που βρίσκονται πίσω τους) και σε αδιαφανή (ορυκτά που δεν επιτρέπουν τη διέλευση του φωτός από τη μάζα τους). Διαφανή είναι όλα τα πετρογενετικά, ενώ αδιαφανή όλα τα μεταλλικά ορυκτά.


Γραμμή κόνεως

Αιματίτης και μαγνητίτης, δυο ορυκτά οξείδια του σιδήρου, με διαφορετικό χρώμα γραμμής κόνεως.Γραμμή κόνεως ενός ορυκτού είναι το χρώμα της γραμμής που αφήνει ένα ορυκτό, όταν προστρίβεται πάνω σ’ ένα πλακίδιο πορσελάνης.

Η γραμμή κόνεως είναι χαρακτηριστική ιδιότητα των ορυκτών.

Ο φθορίτης, π.χ., μακροσκοπικά μπορεί να έχει διάφορα χρώματα, αλλά η γραμμή κόνεώς του είναι πάντα λευκή.

Ο αιματίτης μακροσκοπικά εμφανίζεται γκρι-μαύρος αλλά έχει καστανέρυθρη γραμμή κόνεως.

Ο μαγνητίτης μακροσκοπικά εμφανίζεται μαύρος και χαρακτηρίζεται από μαύρη γραμμή κόνεως.

 

 

Χρώμα

Μαλαχίτης [Cu2CO3(OH)2], Αζουρίτης [Cu3CO3)2(OH)2] και Kυπρίτης (Cu2O), ιδιοχρωματικά ορυκτά που οφείλουν το έντονο χρώμα τους στην παρουσία Cu στο κρυσταλλικό πλέγμα τους.Το χρώμα ενός ορυκτού οφείλεται, γενικά, στην απορρόφηση, εκ μέρους των ατόμων του κρυστάλλου, ορισμένων μηκών κύματος από τα μήκη κύματος του λευκού φωτός (Το φυσικό φως -λευκό φως- αποτελείται από ένα σύνολο μηκών κύματος, από 390nm έως 770nm). Από τη συμβολή των υπόλοιπων μηκών κύματος (τα οποία δεν απορροφώνται από το ορυκτό) προκύπτει το χρώμα του κρυστάλλου. Το χρώμα ενός ορυκτού είναι χαρακτηριστική του ιδιότητα και πολλές φορές, το όνομα του ορυκτού οφείλεται στο χρώμα του. Ετσι, ο κιτρίνης, ο ροδονίτης, ο πράσιος, ο χρυσοτίλης κ.λ.π. οφείλουν το όνομά τους στο χρώμα τους.

Τα έγχρωμα ορυκτά διακρίνονται σε ιδιοχρωματικά, αλλοχρωματικά και ψευδοχρωματικά. Τα ιδιοχρωματικά ορυκτά οφείλουν το χρώμα τους στην κρυσταλλική τους δομή ή στη χημική τους σύσταση. Εντονα χρώματα έχουν τα ορυκτά που περιέχουν, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu. Μεταβολή του σθένους ενός στοιχείου συνεπάγεται, συχνά, και μεταβολή του χρώματος του ορυκτού που περιέχει το στοιχείο αυτό. Τα αλλοχρωματικά ορυκτά εμφανίζουν διάφορα χρώματα. Τα ψευδοχρωματικά ορυκτά δίνουν μια εντύπωση χρώματος, η οποία οφείλεται στην ανάκλαση του φωτός σε εσωτερικά σχισμογενή επίπεδα του κρυστάλλου, σε κρυσταλλικές έδρες, σε επίπεδα διδυμίας κ.λ.π.

 

 

Φωταύγεια (Φθορισμός - Φωσφορισμός)

Οι κρύσταλλοι μπορούν να απορροφούν υπεριώδη ακτινοβολία και να επανεκπέμπουν τμήμα της, υπό μορφή ορατής ακτινοβολίας. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται φωταύγεια (luminescence). Αν η φωταύγεια διαρκεί όσο διαρκεί και η ακτινοβόληση, τότε το φαινόμενο ονομάζεται φθορισμός (fluorescence) [από το όνομα του ορυκτού φθορίτης (CaF₂), το οποίο την εμφανίζει έντονα].

Οταν η φωταύγεια διαρκεί και μετά την παύση της ακτινοβόλησης, τότε το φαινόμενο ονομάζεται φωσφορισμός (Phosphorescence).

Φθορισμός είναι η ιδιότητα των ορυκτών να επανεκπέμπουν ακτινοβολία που απορροφούν.

 
Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Η αγωγιμότητα των ορυκτών ποικίλλει, ανάλογα με τον τύπο των κρυσταλλικών δεσμών στον κρύσταλλο. Ετσι, τα μέταλλα (και ειδικότερα τα σουλφίδια και μερικά οξείδια), είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Αντίθετα, όλα τα ορυκτά με ιοντικό και ομοιοπολικό δεσμό είναι μονωτές.

 

Πυροηλεκτρισμός

Ορυκτά, όπως ο χαλαζίας, ο τουρμαλίνης κ.λ.π., όταν θερμανθούν, εμφανίζουν αντίθετα φορτία στα άκρα των κρυστάλλων τους.

 

Πιεζοηλεκτρισμός

Κρύσταλλοι χαλαζία, τοπάζιου, τουρμαλίνη, οι οποίοι έχουν κατάλληλα τμηθεί, εμφανίζουν στα άκρα τους αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, όταν επ’ αυτών ασκηθεί κάποια δύναμη (έλξη ή συμπίεση). Η πολικότητα του ηλεκτρικού ρεύματος αλλάζει, με την αλλαγή της έλξης σε συμπίεση.

Θερμική αγωγιμότητα

Θερμική αγωγιμότητα είναι η ιδιότητα ενός ορυκτού να μεταφέρει θερμότητα. Τα μέταλλα, είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας. Αντίθετα, τα πετρογενετικά ορυκτά, είναι κακοί αγωγοί.

 

Φωτοαγωγιμότητα

Ορισμένα ορυκτά, όταν εκτεθούν σε υπεριώδη ακτινοβολία, γίνονται ημιαγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος.

 

Μαγνητίτης (Fe3O4), ένα ορυκτό με χαρακτηριστικό φυσικό μαγνητισμό.

Μαγνητισμός

Ορυκτά, όπως ο μαγνητίτης, μαγνητοπυρίτης κ.λ.π., εμφανίζουν έντονες μαγνητικές ιδιότητες.

Αν κρύσταλλοι μαγνητίτη θερμανθούν σε θ = 85^οC (θερμοκρασία Curie) γίνονται παραμαγνητικοί (λιγότερο, δηλ., μαγνητικοί).

Η ιδιότητα των κρυστάλλων να μαγνητίζονται αξιοποιείται στην τηλεανίχνευση και στον εμπλουτισμό των μεταλλευμάτων.

 

 

Ραδιενέργεια

Τα περισσότερα από τα τελευταία στοιχεία του περιοδικού συστήματος είναι ραδιενεργά. Εν τούτοις, στοιχεία με μικρότερο Α.Β., όπως το Κ, εκπέμπουν και αυτά ακτινοβολία Roentgen.

Τα σπουδαιότερα ραδιενεργά στοιχεία είναι το ουράνιο, το θόριο, το ρουβίδιο, ο άνθρακας και το κάλιο. Από τα παραπάνω στοιχεία, το Κ είναι το συνηθέστερο ραδιενεργό στοιχείο στα διάφορα ορυκτά (βιοτίτη, μοσχοβίτη, κεροστίλβη) και ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται εύκολα. Η μελέτη των ραδιενεργών ισοτόπων βοηθά και στον προσδιορισμό της προέλευσης του υλικού των πετρωμάτων (από μανδυακό π.χ. υλικό κ.λ.π.), δεδομένου ότι τα υλικά αυτά έχουν διαφορετικές τιμές ισοτόπων.

Πηγές:

• Κατερινόπουλος Α., Ο κόσμος των ορυκτών, Εκδόσεις Συμμετρία, Αθήνα 2007.
• Μανουσάκη-Ορφανουδάκη Α., Ορυκτολογία, Συστηματική-Οπτική, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα 2005.
• Περράκη Μ., Ορυκτολογία – on line υλικό διδασκαλίας για τους φοιτητές της Σχολής Μηχ. Μετ. Μετ. ΕΜΠ

Βασικές έννοιες Δημιουργία της Γης - Τεκτονικές πλάκες - Δημιουργία των πετρωμάτων - Γεωλογικός χρόνος

Η επιφάνεια της Γης παρουσιάζει μια μεγάλη ποικιλία μορφών αναγλύφου και πετρωμάτων. Αυτά δεν δημιουργήθηκαν στιγμιαία αλλά έχουν μια πολύ μακρόχρονη ιστορία που άρχισε από την εποχή που δημιουργήθηκε ο πρώτος στερεός φλοιός. Οι μεταβολές οφείλονται στην επίδραση τόσο ενδογενών όσο και εξωγενών δυνάμεων που δρουν συνεχώς στη Γη. Οι ενδογενείς και εξωγενείς δυνάμεις, που ελέγχονται από φυσικούς νόμους, κατά τη διάρκεια της ιστορίας της Γης, δεν είχαν συνεχώς την ίδια ένταση και διάρκεια και επίσης δεν είχαν την ίδια κατανομή στο χώρο και στο χρόνο. Οι μεταβολές στην ένταση, στο είδος και στην κατανομή των διεργασιών αποτυπώνονται στα πετρώματα και στη μορφή του αναγλύφου. Οι ενδογενείς και εξωγενείς δυνάμεις δρουν συνεχώς ανταγωνιστικά μεταξύ τους.

 

Η θεωρία τις μετατόπισης των ηπείρων.

Μέχρι τον 18ο αιώνα η γεωλογική έρευνα περιοριζόταν σε περιγραφές και παρατηρήσεις πετρωμάτων σε διάφορες θέσεις χωρίς καμιά προσπάθεια συσχετισμού των παρατηρήσεων. Στα τέλη του 18ου αιώνα ο Smith, άγγλος επόπτης τεχνικών έργων, παρατήρησε ότι κάθε στρωματογραφικό επίπεδο περιείχε συγκεκριμένα απολιθώματα με ευδιάκριτη αλληλουχία. Οι στρωματογραφικές παρατηρήσεις με τη διαδοχή των απολιθωμάτων απέδειξαν τη διαδοχική εξέλιξη των στρωμάτων.
Στη συνέχεια ο σχεδιασμός γεωλογικών χαρτών και τομών απεικόνισαν ένα περίεργο ταίριασμα των ακτών της Νότιας Αμερικής με την Αφρική. Στις αρχές του 20ου αιώνα (1915) ο Wegener, ένας Γερμανός μετεωρολόγος, εντυπωσιάστηκε από αυτή την ομοιότητα των ακτών και διατύπωσε τη θεωρία του, ότι οι σημερινές ήπειροι ήταν κάποτε ενωμένες και αποτελούσαν μια μεγάλη ήπειρο την Παγγαία. Η Παγγαία, σύμφωνα με τον Wegener, κατά τη διάρκεια του Μεσοζωικού άρχισε να κόβεται και οι ήπειροι άρχισαν να μετακινούνται στις σημερινές τους θέσεις. Είχε επίσης αποδείξεις και για τη μετακίνηση των πόλων περιστροφής της Γης. Σήμερα δεχόμαστε ότι συμβαίνουν και τα δύο, δηλ. και μετακίνηση των ηπείρων και σχετική μετακίνηση του φλοιού ως προς τους πόλους.
Το 1967 μια νέα θεωρία ήρθε να προστεθεί στις προηγούμενες, αυτή των McKenzie και Parker και ανεξάρτητα προς αυτούς των Morgan και Le Pichon, η θεωρία των τεκτονικών πλακών, η οποία υιοθέτησε προηγούμενες ιδέες, όπως αυτές για την ηπειρωτική διάρρηξη και την επέκταση του ωκεάνιου πυθμένα. Η γήινη επιφάνεια διαχωρίζεται στις ακόλουθες έξι μεγάλες πλάκες, με τάφρους, ωκεάνιες ράχες, ρήγματα και παλιές και νέες πτυχωσιγενείς οροσειρές:

1) Την Ανταρκτική και τον ωκεάνιο πυθμένα που την περιβάλλει,
2) Τη βόρειο και νότιο Αμερική μαζί με τον πυθμένα του δυτικού Ατλαντικού ωκεανού,
3) Την Ινδία με την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία,
4) Την Ευρασία με τον περιβάλλοντα ωκεάνιο πυθμένα
5) Την Αφρική μαζί με τον πυθμένα του ανατολικού Ατλαντικού ωκεανού.

Έχουν αναγνωριστεί μερικές ακόμη μικρότερες πλάκες στις ειρηνικές ακτές της Αμερικής, στην Καραϊβική, στην περιοχή των Φιλιππίνων και στη Μεσογειακή ζώνη έως την Αραβία.

 

Η λιθόσφαιρα της Γης αποτελείται από επτά μεγάλες πλάκες (Αφρικανική, Ευρασιατική, Ινδο-Αυστραλιανή, Ανταρκτική, πλάκα του Ειρηνικού, Βορειο-Αμερικανική, Νοτιο-Αμερικανική). Υπάρχουν όμως και αρκετές μικρότερες. Οι πλάκες κινούνται προς διαφορετικές διευθύνσεις. Τα βέλη δείχνουν την κίνησή τους (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

 

 

Κινήσεις και όρια των λιθοσφαιρικών πλακών

Διακρίνονται οι ακόλουθοι διαφορετικοί τύποι ορίων των λιθοσφαιρικών πλακών

1) Όπου δυο λιθοσφαιρικές πλάκες απομακρύνονται η μια από την άλλη, όπως σε μια μεσοωκεάνια ράχη, δημιουργείται νέα λιθόσφαιρα. Τα όρια αυτά λέγονται όρια απόκλισης ή απομάκρυνσης και προσαύξησης των λιθοσφαιρικών πλακών.

 

Δημιουργία μεσοωκεάνιας ράχης σε περιοχή απόκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών και άνοδος θερμού υλικού (μάγματος). Η οριζόντια κίνηση των πλακών συμβαίνει κατά μήκος ενός ρήγματος μετασχηματισμού (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

  

ΟΡΟΓΕΝΕΣΗ  Με τον όρο ορογένεση χαρακτηρίζουμε τις διεργασίες, κατά τις οποίες δημιουργείται μια οροσειρά. Οι διεργασίες αυτές γίνονται σε καθορισμένες ασθενείς, μεγάλης κινητικότητας ζώνες της γης, τις ορογενετικές ζώνες και οι οροσειρές που θα προκύψουν ονομάζονται ορογενετικές ή πτυχωσιγενείς οροσειρές ή ορογενή. Οι ορογενετικές κινήσεις σε αντίθεση με τις ηπειρογενετικές είναι κυρίως οριζόντιες και οι τεκτονικές δομές που θα προκύψουν, αποτελούν μη αντιστρεπτά φαινόμενα. Έχουμε δηλαδή στην περίπτωση της ορογένεσης μη αντιστρεπτή παραμόρφωση. Τέλος οι νέες τεκτονικές δομές που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της ορογένεσης επηρεάζουν και επηρεάζονται από τις ήδη προϋπάρχουσες τεκτονικές δομές. Εκτός από τη δημιουργία των τεκτονικών δομών στη διάρκεια μιας ορογένεσης παρατηρείται και έντονος μαγματισμός, μεταμόρφωση προϋπαρχόντων πετρωμάτων, καθώς και συνορογενετική ιζηματογένεση. Η ορογένεση συνδέεται λειτουργικά και γενετικά με την ηπειρογένεση ως έκφραση γεωλογικών διεργασιών του μανδύα. Ως ηπειρογένεση χαρακτηρίζεται η κινηματική διεργασία, κατά την οποία δημιουργούνται μεγάλης έκτασης κατακόρυφες κινήσεις του φλοιού της γης, με αποτέλεσμα τη δημιουργία αναθολώσεων και βυθίσεων. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ηπειρογενετικής παραμόρφωσης του φλοιού, συνοψίζονται στις παρακάτω τέσσερεις κατηγορίες: α) Οι ηπειρογενετικές κινήσεις είναι αργές, αλλά μακράς διάρκειας β) Οι κινήσεις των τεμαχών του φλοιού είναι κατακόρυφες, σε αντίθεση με τις κινήσεις, κατά το στάδιο της ορογένεσης, όπου έχουμε κυρίως οριζόντιες κινήσεις γ) Οι τεκτονικές δομές του φλοιού που προϋπήρχαν πριν την ενέργεια των ηπειρογενετικών κινήσεων παραμένουν αναλλοίωτες δ) Οι ηπειρογενετικές μεγαδομές που σχηματίζονται είναι αυτόνομες, δεν επηρεάζονται δηλ. από προϋπάρχουσες τεκτονικές δομές. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ηπειρογενετικών κινήσεων αποτελεί σήμερα, η ανοδική κατακόρυφη κίνηση της Σκανδιναβικής χερσονήσου (για πιο αναλυτικές πληροφορίες: http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg537y/ch3.htm)

2) Όπου δυο πλάκες κινούνται η μια προς την άλλη και συγκρούονται, είναι τα όρια σύγκλισης. Στα όρια σύγκλισης αυτών των λιθοσφαιρικών πλακών δημιουργείται ωκεάνια τάφρος. Ανάλογα με το είδος των λιθοσφαιρικών πλακών που συγκρούονται δημιουργούνται τα ακόλουθα:

Α) Όταν οι δυο λιθοσφαιρικές πλάκες που συγκλίνουν είναι ωκεάνιας σύστασης, τότε μια από τις δύο κάμπτεται και καταβυθίζεται και κάτω από την άλλη και καταστρέφεται.

Β) Όταν η μια λιθοσφαιρική πλάκα είναι ωκεάνιας και η άλλη ηπειρωτικής σύστασης, τότε η πρώτη ως βαρύτερη, καταβυθίζεται κάτω από την ηπειρωτική λιθοσφαιρική πλάκα και καταστρέφεται.

Γ) Όταν δύο πλάκες ηπειρωτικής σύστασης συγκρούονται δεν καταβυθίζεται καμιά, αλλά πτυχώνονται και δημιουργούν ορογένεση. Σύγκρουση δύο ηπειρωτικών λιθοσφαιρικών πλακών έχουμε π.χ. στα Ιμαλάια.

Μια χαρακτηριστική μορφή που αναπτύσσεται στα περιθωριακά τμήματα του ηπειρωτικού φλοιού, αποτελεί το νησιώτικο τόξο, το οποίο βρίσκεται στενά συνδεδεμένο όμως με το ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης. Αυτό παρουσιάζει συνήθως τοξοειδή ανάπτυξη και αποτελείται από δυο συγκεντρικά μέρη. Το εξωτερικό λέγεται ιζηματογενές τόξο και αποτελείται από ιζηματογενή νησιά ή από ορογενή. Το εξωτερικό αυτό μέρος δεν εμφανίζεται σε όλα τα νησιώτικα τόξα. Το εσωτερικό μέρος λέγεται ηφαιστειακό τόξο και αποτελείται από σειρά ηφαιστειογενών νησιών, που αποτελούνται κυρίως από βασικής έως ανδεσιτικής συστάσεως ηφαιστειακά πετρώματα. Στο εξωτερικό μέρος του νησιώτικου τόξου, αναπτύσσονται ωκεάνια τάφρος, καθώς και το ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης, ενώ στο εσωτερικό υπάρχει θαλάσσια λεκάνη, μικρού σχετικά βάθους, που ονομάζεται περιθωριακή θάλασσα. Παραδείγματα τέτοιων νησιώτικων τόξων, αποτελούν τα νησιά της Ιαπωνίας και τα νησιά του Αρχιπελάγους της Ινδονησίας. Αλλά και η Ελληνική χερσόνησος παρουσιάζει τις βασικές ιδιότητες νησιώτικου τόξου, στο οποίο τα ηφαιστειογενή νησιά θήρα, Μήλος, Νίσυρος κλπ συνιστούν ένα τυπικό ηφαιστειακό τόξο. 

Δημιουργία τόξου που αποτελείται από ωκεάνια τάφρο, ηφαιστειακό - νησιωτικό τόξο και οπισθοτάφρο σε περιοχή υποβύθισης μιας ωκεάνιας λιθοσφαιρικής πλάκας κάτω από την άλλη (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

 

Το ελληνικό νησιωτικό τόξο.

  

3) Οι λιθοσφαιρικές πλάκες κινούνται παράλληλα μεταξύ τους προς αντίθετες κατευθύνσεις. Τα όρια αυτά καλούνται συντηρητικά περιθώρια και αποτελούν τα όρια των ρηγμάτων μετασχηματισμού, που δημιουργούνται εξαιτίας της παράλληλης μετατόπισης των λιθοσφαιρικών πλακών.

 

Σχηματική αναπαράσταση της θεωρίας των τεκτονικών ή λιθοσφαιρικών πλακών.

 

 

Η ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

 

Ο όρος πέτρωμα (rock) χρησιμοποιείται στις γεωλογικές επιστήμες για να περιγράψει κάθε φυσικό σχηματισμό του φλοιού της γης ανεξάρτητα από την σκληρότητα ή την συνεκτικότητά του.

  

Ο τρόπος γένεσης των πετρωμάτων αποτελεί το καλύτερο κριτήριο για τη συστηματική κατάταξη των πετρωμάτων. Έτσι, μπορούν να διακριθούν 3 βασικές κατηγορίες:

 

• Μαγματικά ή Πυριγενή

Πετρώματα, τα οποία δημιουργούνται μετά από τη στερεοποίηση του μάγματος στο εσωτερικό του φλοιού ή πάνω στην επιφάνεια της Γης. Ανάλογα με τις συνθήκες κρυστάλλωσης του μάγματος διακρίνονται σε πλουτώνια (κρυστάλλωση σε μεγάλο βάθος στο εσωτερικό της γης), σε ηφαιστειακά (κρυστάλλωση στην επιφάνεια ή πολύ κοντά στην επιφάνεια της γης) και φλεβικά (κρυστάλλωση σε μικρό βάθος).

 

Σχηματισμός μαγματικών πετρωμάτων.

 

 

• Ιζηματογενή

Πετρώματα τα οποία σχηματίζονται από υλικό το οποίο προκύπτει από την καταστροφή άλλων πετρωμάτων στην επιφάνεια της γης (μαγματογενή, ιζηματογενή, ή μεταμορφωμένα). Χαρακτηρίζονται από τη στρώση των υλικών τους σε διαδοχικά επίπεδα και τα απολιθώματα, τα οποία βρίσκονται μόνο μέσα σε ιζήματα. Ανάλογα της προέλευσής τους διακρίνονται σε υλικά που προκύπτουν από τη μηχανική αποσάθρωση (μηχανικά ή κλαστικά) ή τη χημική αποσάθρωση (χημικά) του μητρικού πετρώματος, είτε από τα υπολείμματα διαφόρων οργανισμών όπως κελύφη, σκελετούς, κ.α. (βιογενή).

  

 

Σχηματισμός ιζηματογενών πετρωμάτων.

 

 

• Μεταμορφωμένα:

 

Προέρχονται από ιστολογική, ορυκτολογική ή/και χημική μεταβολή προϋπαρχόντων πετρωμάτων, πυριγενών, ιζηματογενών ή ακόμα και μεταμορφωμένων, σε συνθήκες διαφορετικές από αυτές που επικρατούν στην επιφάνεια της γης, παραμένοντας όλως συνεχώς σε στερεή κατάσταση.

 

Μεταμόρφωση επαφής	Περιοχική μεταμόρφωση

 

 

Τα πετρώματα στη λιθόσφαιρα και στην επιφάνεια της γης δεν παραμένουν στατικά αλλά μεταβάλλονται συνεχώς. Όλα τα πετρώματα διαβρώνονται και σχηματίζουν ιζήματα, τα οποία όταν συμπαγοποιούνται μετατρέπονται σε ιζηματογενή πετρώματα. Με την έκθεση σε αυξημένες πιέσεις και θερμοκρασίες, στα υπάρχοντα πετρώματα δημιουργούνται νέα ορυκτά ή ανακρυσταλλώνονται τα παλιά και σχηματίζονται τα μεταμορφωμένα πετρώματα. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα του ηπειρωτικού φλοιού ή τα πετρώματα του μανδύα μπορεί να καταστούν τόσο θερμά ώστε να τηκτούν μερικώς και να σχηματίσουν μάγμα, το οποίο τελικά στερεοποιείται δημιουργώντας τα πυριγενή πετρώματα.

 

 

Ο κύκλος των πετρωμάτων.

 

ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΓεωχρονολογική κλίμακα (πηγή:http://upsection.blogspot.gr/2012_05_01_archive.html)

 
Η ηλικία της Γης είναι περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τα παλιότερα πετρώματα έχουν ηλικία περίπου 3,96 δισεκατομμύρια χρόνια. Για τη χρονολόγηση των πετρωμάτων, των διαφόρων σχηματισμών και των γεωλογικών γεγονότων οι γεωλόγοι έχουν δημιουργήσει μια γεωχρονολογική κλίμακα που υποδιαιρείται σε αιώνες, περιόδους και εποχές. Κάθε υποδιαίρεση έχει μια ορισμένη χρονική διάρκεια και αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα της γεωλογικής ιστορίας. Η ονομασία των διαφόρων περιόδων δίνεται από το όνομα της περιοχής, στην οποία πρωτομελετήθηκαν οι σχηματισμοί. Π.χ. Ιουρασική περίοδος πήρε το όνομα από την οροσειρά Jura, που βρίσκεται στα σύνορα Γαλλίας-Ελβετίας.

Για τα αρχαιότερα πετρώματα της Γης ηλικίας από 3,96-3,8 δισεκ. χρόνια πριν από σήμερα, δεν υπάρχει γεωλογική μαρτυρία. Το χρονικό αυτό διάστημα ονομάστηκε μεγααιώνας Hadean. H πρώτη μαρτυρία για ζωή χρονολογήθηκε σε 3,77 δισεκ χρόνια. Από την εποχή αυτή έως τα 600 εκ. χρόνια διαπιστώθηκαν πρωτόγονοι οργανισμοί και οι αιώνες αυτοί ονομάστηκαν Αρχαϊκός και Προτεροζωικός στους οποίους έχει διαπιστωθεί ύπαρξη ζωής. Οι τρεις αυτοί Μεγααιώνες χαρακτηρίζονται και ως Προκάμβριο, που περιλαμβάνει το χρονικό διάστημα το παλιότερο των 570 εκατομμυρίων χρόνων και ακολουθεί ο Φανεροζωικός αιώνας. Μικρότερες χρονικές υποδιαιρέσεις αποτελούν οι Αιώνες, οι Περίοδοι και οι Εποχές. Η διάρκεια των χρονικών υποδιαιρέσεων διαφέρει σημαντικά μεταξύ τους.

 

 

 

Πηγές:

http://www.metal.ntua.gr/uploads/3605/Biblio__Tektonikis.pdf
http://www.oasp.gr/node/203
http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg537y/ch3.htm