Ορυκτοί πόροι - Κοιτασματολογία

Τι είναι οι ορυκτοί πόροι;

Τι προβλέπει η Ελληνική Νομοθεσία για τη διαχείρισή τους;

«Ορυκτοί πόροι» (Mineral resources) είναι συγκεντρώσεις  ορυκτών ή πετρωμάτων, τα οποία δημιουργήθηκαν από γεωλογικές διεργασίες στο φλοιό της γής ή στην επιφάνειά της ή στο θαλάσσιο πυθμένα και έχουν ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά που δικαιολογούν οικονομικό ενδιαφέρον για χρήση τους στη βιομηχανία, το εμπόριο και γενικά σε ανθρώπινες δραστηριότητες. To πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τα γεωθερμικά ρευστά, αν και δεν αποτελούνται από ορυκτά, εντάσσονται στους ορυκτούς πόρους. Oι ορυκτοί πόροι αποτελούν ένα μέρος των φυσικών πόρων (natural resources).

Διάκριση των Ο.Π.Υ κατά την Ελληνική νομοθεσία

Οι κυβερνήσεις των διαφόρων κρατών εφαρμόζουν κανόνες για τη διαχείριση των ορυκτών πόρων. Oι κανόνες αυτοί διαφέρουν από χώρα σε χώρα. Για τη διαχείριση των ορυκτών πόρων η Ελληνική Πολιτεία έχει θεσπίσει ένα νομοθετικό πλαίσιο, που ορίζει τη διαδικασία αδειοδότησης για την έρευνα εντοπισμού τους, την εκμετάλλευση και την επεξεργασία. Κατά την Ελληνική νομοθεσία οι ορυκτές πρώτες ύλες ταξινομούνται σε δύο μεγάλες ομάδες: α. Μεταλλευτικά ορυκτά: Η κυριότητά τους στο κράτος β. Λατομικά ορυκτά: Η κυριότητά τους στον ιδιοκτήτη της γης.

Οσα από τα «Μεταλλευτικά Ορυκτά» χρησιμοποιούνται και για την παραγωγή ενέργειας χαρακτηρίζονται ως «ενεργειακά» («γεωθερμικά ρευστά», «ορυκτοί άνθρακες», «φυσικό αέριο»,  «πετρέλαιο» και το «ουράνιο»).

Σύμφωνα με το Αρθρο 2 του N.Δ. 210/1973 «Περί μεταλλευτικού κώδικος» ως μεταλλευτικά ορυκτά ή μεταλλεύματα ορίζονται οι κάτωθι ορυκτές ύλες:

α)  Τα μέταλλα σε αυτοφυή κατάσταση (όπως χαλκός, χρυσός, κ.λ.π.)
β)  Οι ενώσεις όλων των μετάλλων (όπως αργιλίου, αργύρου, αρσενικού, αντιμονίου, βαναδίου, βαρίου, βισμουθίου, βολφραμίου, γαλίου, ζιρκονίου, καδμίου, κασσιτέρου, κοβαλτίου,  λευκοχρύσου, μαγγανίου, μαγνησίου, μολυβδαινίου, μολύβδου, νικελίου, σιδήρου, στροντίου, τιτανίου, υδραργύρου, χαλκού, χρυσού, χρωμίου, ψευδαργύρου, κ.λ.π.).
γ) Τα ορυκτά των μετάλλων της ομάδας των σπανίων γαιών
δ) Τα ορυκτά των ραδιενεργών στοιχείων
ε) Το αυτοφυές θείον, ο γραφίτης, ο φωσφορίτης, ο φθορίτης, ο αμίαντος, ο τάλκης, ο αλουνίτης, ο μαρμαρυγίας,  οι άστριοι, οι στυπτηρίες, το ορυκτό χλωριούχο νάτριο, μαζί με τα παρακολουθούντα αυτό άλατα, οι ενώσεις βορίου, βρωμίου και ιωδίου, ο σηπιόλιθος, ο δολομίτης περιεκτικότητας σε οξείδιο μαγνησίου μεγαλύτερη του 21%.
στ) Οι πολύτιμοι λίθοι
ζ) Όλες οι στερεές καύσιμες ορυκτές ύλες, περιλαμβανομένης και της τύρφης (ποάνθρακος).
η) Οι φυσικές εναποθέσεις οργανικών λιπασμάτων
θ) Οι υδρογονάνθρακες παντός είδους σε στερεά, υγρή ή αέρια κατάσταση,
καθώς και τα προϊόντα οξειδώσεως αυτών (οζοκηρίτης, άσφαλτος, πισσάσφαλτος, πισσασφαλτούχοι ασβεστόλιθοι και σχιστόλιθοι κ.λ.π.)
ι) Οι ρητινώδεις ορυκτές ύλες
ια) Το αέριο ήλιο και τα γηγενή αέρια
ιβ) Το γεωθερμικό δυναμικό (πηγές γεωθερμικής ενέργειας)

Ομοίως ως μεταλλευτικά ορυκτά ή μεταλλεύματα θεωρούνται οι ορυκτές ύλες του άρθρου 5 του ίδιου Ν.Δ., εφ’ όσον εξ αυτών δύνανται να αποληφθούν και να αποτελέσουν αντικείμενον οικονομικής εκμεταλλεύσεως τα μεταλλευτικά  ορυκτά της προηγούμενης παραγράφου με εφαρμογή μηχανικών ή χημικών ή θερμικών ή μεταλλουργικών μεθόδων. 

Λατομικά Ορυκτά

Την διαχείριση των αδρανών υλικών διέπουν οι διατάξεις του άρθρου 43 του Ν. 4512/2018.

1. Οι διατάξεις του παρόντος νόμου εφαρμόζονται κατά την έρευνα και εκμετάλλευση των λατομικών ορυκτών.

2. Λατομικά ορυκτά ονομάζονται τα ορυκτά της παρ. 3 τα οποία δεν ανήκουν στην κατηγορία των μεταλλευμάτων ή μεταλλευτικών ορυκτών, σύμφωνα με τις διατάξεις του Μεταλλευτικού Κώδικα (Ν.Δ. 210/1973, Α΄ 277).

3. Τα λατομικά ορυκτά διακρίνονται στις εξής κατηγορίες:

α. μάρμαρα και φυσικοί λίθοι αα. Στην κατηγορία των μαρμάρων ανήκουν διάφορα πετρώματα, ποικίλων χρωμάτων, εξορυσσόμενα σε όγκους, επιδεκτικά κοπής σε πλάκες, λείανσης και στίλβωσης, καθώς και ο πωρόλιθος, το αλάβαστρο και ο όνυχας.

ββ. Στην κατηγορία των φυσικών λίθων ανήκουν οι λαξευτοί δομικοί λίθοι, οι σχιστολιθικές και ασβεστολιθικές πλάκες και τα διακοσμητικά πετρώματα.

β. αδρανή υλικά Στην κατηγορία των αδρανών υλικών ανήκουν

αα) τα υλικά διαφόρων διαστάσεων, που προέρχονται από την εξόρυξη και θραύση πετρωμάτων ή την απόληψη φυσικών αποθέσεων θραυσμάτων τους και είναι κατάλληλα να χρησιμοποιηθούν όπως έχουν ή ύστερα από θραύση ή λειοτρίβηση ή ταξινόμηση για την παρασκευή σκυροδεμάτων ή κονιαμάτων ή με μορφή σκύρων ή μεγαλύτερων τεμαχίων στην οδοποιία ή λοιπά τεχνικά έργα ή οικοδομές, ββ) τα υλικά που προέρχονται από την εξόρυξη ασβεστολιθικών πετρωμάτων και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ασβέστου ή υδραυλικών κονιών ή συλλιπασμάτων μεταλλουργίας, γγ) η μαρμαρόσκονη και η μαρμαροψηφίδα όταν εξορύσσονται από λατομικούς χώρους, στους οποίους, παρά το γεγονός ότι το περικλειόμενο πέτρωμα είναι επιδεκτικό κοπής σε πλάκες, λείανσης και στίλβωσης, εντούτοις δεν μπορεί να εξορυχθούν μάρμαρα σε όγκους λόγω τεκτονισμού του πετρώματος.

Δεν εμπίπτουν στις διατάξεις του παρόντος αδρανή υλικά, τα οποία προέρχονται από την επεξεργασία και ανακύκλωση αποβλήτων από εκσκαφές, κατασκευές και κατεδαφίσεις (ΑΕΚΚ) ή «τεχνητά» αδρανή, τα οποία παράγονται από βιομηχανική επεξεργασία αποβλήτων, παραπροϊόντων και υπολειμμάτων.

γ. βιομηχανικά ορυκτά Στην κατηγορία των βιομηχανικών ορυκτών ανήκουν όσα λατομικά ορυκτά δεν υπάγονται στις κατηγορίες α΄ και β΄ της παρούσας παραγράφου και ιδίως ο καολίνης, ο μπεντονίτης, η κιμωλία, ο γύψος, ο περλίτης, η κίσσηρις, η θηραϊκή γη, ο χαλαζίας, η χαλαζιακή άμμος, οι ποζολάνες, οι ζεόλιθοι, καθώς και οι άργιλοι και μάργες που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία.

Στην κατηγορία των βιομηχανικών ορυκτών υπάγονται και τα πετρώματα τα οποία εξορύσσονται σε λατομικούς χώρους προκειμένου να χρησιμοποιηθούν ως βελτιωτικά του εδάφους για φυτικές καλλιέργειες. Οι διατάξεις της παραγράφου 5 του άρθρου 51 εφαρμόζονται και για τα λατομεία του προηγούμενου εδαφίο.

Επίσης, στην κατηγορία των βιομηχανικών ορυκτών κατατάσσεται και το ανθρακικό ασβέστιο, εφόσον τεκμηριώνεται, στην τεχνική μελέτη εκμετάλλευσης, ότι το εξορυσσόμενο πέτρωμα διαθέτει την κατάλληλη ορυκτολογική και χημική σύσταση και υπάρχει η δυνατότητα διάθεσής του για βιομηχανική χρήση.

5. Λατομικοί χώροι ή λατομεία είναι οι ενιαίοι χώροι για τους οποίους έχουν χορηγηθεί και βρίσκονται σε ισχύ οι προβλεπόμενες από την κείμενη νομοθεσία εγκρίσεις ή γνωστοποιήσεις: α) διενέργειας ερευνητικών εργασιών ή β) εκμετάλλευσης λατομικών ορυκτών.

Δημόσια λατομεία είναι οι λατομικοί χώροι επί δημόσιων εκτάσεων και ιδιωτικά ή δημοτικά λατομεία είναι οι λατομικοί χώροι επί ιδιωτικών ή δημοτικών εκτάσεων, αντίστοιχα.

6. Λατομικές περιοχές αδρανών υλικών είναι οι εκτάσεις εντός των οποίων χωροθετούνται ένας ή περισσότεροι λατομικοί χώροι εκμετάλλευσης αδρανών υλικών και οι οποίες καθορίζονται με τη διαδικασία και τα κριτήρια των άρθρων 46,47 και 48. Στις λατομικές περιοχές περιλαμβάνονται και οι θέσεις συγκέντρωσης λατομικών επιχειρήσεων αδρανών υλικών στην Περιφέρεια Αττικής, σύμφωνα με το άρθρο 15 του ν. 1515/1985 (Α΄ 18), που διατηρήθηκε σε ισχύ με το άρθρο 41 του ν. 4277/2014 (Α΄ 156).

 

ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ

Οι ορυκτοί πόροι οι οποίοι αξίζει οικονομικά να υποστούν εκμετάλλευση

 Την εκμεταλλευσιμότητα της ορυκτής ύλης καθορίζουν πολλοί παράγοντες: ποσότητα και ποιότητα, τιμή τελικού προϊόντος, μέθοδος εξόρυξης, μέθοδος επεξεργασίας, κόστος παραγωγής, γεωγραφική θέση, περιβαλλοντικοί και πολιτικοί παράγοντες.

Στα πρώτα στάδια για την εκτίμηση της οικονομικής βιωσιμότητας μίας συγκέντρωσης ορυκτών, δηλαδή της οικονομικής βιωσιμότητας των ορυκτών πόρων, λαμβάνονται υπόψιν δεδομένα από την έρευνα εντοπισμού και στη συνέχεια ακολουθεί η αξιολόγηση (mineral assessment). Η αξιολόγηση των ορυκτών πόρων συνίσταται κατ΄αρχήν σε υπολογισμό της ποσότητας και προσδιορισμό της ποιότητας της ορυκτής  ύλης με τη βοήθεια δεδομένων βάθους από γεωτρήσεις ή άλλα ερευνητικά έργα (ερευνητικά φρέατα, αύλακες) ή σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές (π.χ. γεωφυσικές διασκοπήσεις, κοιτασματολογικά στοιχεία), δειγματοληψία και εργαστηριακές αναλύσεις και δοκιμές σε αντιπροσωπευτικά δείγματα.

Η χρήση σωστής ορολογίας είναι προϋπόθεση για την αξιόπιστη καταγραφή των αποτελεσμάτων σε μία έκθεση (report) και την αξιολόγηση (mineral assessment). Χωρίς χρήση σωστής ορολογίας η διάκριση μεταξύ συγκεντρώσεων με οικονομικό ενδιαφέρον και συγκεντρώσεων χωρίς οικονομικό ενδιαφέρον δεν είναι δυνατή. Επειδή στο παρελθόν υπήρξαν περιπτώσεις παραπλανητικών εκθέσεων για τα μεγέθη και την ποιότητα ορυκτών πόρων, οι οποίες οδήγησαν σε παγίδευση και απώλεια κεφαλαίων με εξαπάτηση επενδυτών, έγινε προσπάθεια να συνταχθούν «κώδικες καταγραφής των αποτελεσμάτων σε μία έκθεση, αξιολόγησης και ταξινόμησης των ορυκτών πόρων», οι οποίοι να θέτουν σαφείς κανόνες, ώστε η αξιολόγηση να γίνεται με διαφάνεια και ενιαίο τρόπο από όλους του κοιτασματολόγους και μηχανικούς. Με τον τρόπο αυτό η αξιολόγηση από όσους αφαρμόζουν τους κώδικες αυτούς είναι αξιόπιστη, έτσι ώστε να υπάρχει εμπιστοσύνη των επενδυτών στη μεταλλευτική βιομηχανία.

Οι κώδικες αυτοί καθιέρωσαν τρόπους ταξινόμησης των ορυκτών πόρων και η εφαρμογή τους είναι υποχρεωτική για τους εμπλεκόμενους σε διαδικασίες έρευνας εντοπισμού και αξιολόγησης. Αυτό συνέβη σε χώρες με σημαντική μεταλλευτική παράδοση, που διαθέτουν εταιρείες με διεθνή δραστηριότητα και είναι εγγεγραμμένες στα χρηματιστήριά τους (π.χ. Καναδάς, Αυστραλία).  Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά πλέον ώς «Kώδικες» (codes) και έχουν ενημερωθεί πρόσφατα μετά από πολυετή εμπειρία, μακρόχρονιες συζητήσεις και συνεννοήσεις των μελών έμπειρων ομάδων κοιτασματολόγων και μηχανικών.

Βασική αρχή για την εφαρμογή των κωδίκων είναι η διαφάνεια, η οποία επιβάλλει επακριβή καταγραφή των αποτελεσμάτων με τρόπο που δεν επιδέχεται αμφισβήτηση. Εάν τα στοιχεία της έρευνας εντοπισμού είναι ανεπαρκή αυτό πρέπει να αναφέρεται. Αλλη σημαντική η οποία ακολουθείται είναι ότι ο συντάκτης της έκθεσης πρέπει να είναι  εξειδικευμένος στο αντικείμενο αυτό και στον τύπο της μεταλλοφορίας, να έχει αποδεδειγμένη εμπειρία στις σχετικές εργασίες, να έχει επίσημη πιστοποίηση και να υπόκειται στην υποχρέωση εφαρμογής κανόνων επαγγελματικής ηθικής (Competent Person).

Γνωστοί κώδικες ευρείας χρήσης είναι oι εξής:

• the JORC Code: Joint Ore Reserves Committee (Αυστραλία - Ασία) http://www.jorc.org/. Αποτελεί κώδικα, ο οποίος καθορίζει κανόνες για την καταγραφή των αποτελεσμάτων της έρευνας εντοπισμού ορυκτών πόρων, την αξιολόγηση και την ταξινόμησή τους σε διάφορες κατηγορίες σύμφωνα με τον βαθμό εμπιστοσύνης στα γεωλογικά δεδομένα και τις τρέχουσες τεχνικές και οικονομικές παραδοχές για τον σκοπό αυτό.  Οι εκθέσεις που συντάσσονται σύμφωνα με τον κώδικα αυτό σκοπεύουν να πληροφορήσουν με ακρίβεια τους επενδυτές ή τους δυνητικούς επενδυτές ή τους τεχνικούς συμβούλους τους. Ο Κώδικας αυτός καθιερώθηκε το 1989 και αναθεωρήθηκε το 2012.
  
  
• CIM: Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum (Καναδάς) γνωστός και ως National Instrument (NI) 43-101. http://web.cim.org/standards/MenuPage.cfm?sections=177,181&menu=229
  
  
• PERC Code: Το 2013 δημοσιεύθηκε η τελευταία αναθέωρηση του Παν-ευρωπαϊκού κώδικα (PERC Code: Pan-European Code for Reporting of Exploration Results, Mineral Resource and Mineral Reserves) http://www.vmine.net/perc//index.asp, που διαμορθώθηκε κατά το πρότυπο των JORC και CIM, από την «Pan-European Reserves and Resources Reporting Committee» με ανασύνταξη παλαιότερων κωδίκων.

Ορολογία: Στις δημόσιες εκθέσεις (public reports) που αναφέρονται σε καταγραφή αποτελεσμάτων έρευνας εντοπισμού και αξιολόγησης ορυκτών πόρων και αποθεμάτων επιτρέπεται η χρήση μόνο των όρων που φαίνονται στην παρακάτω εικόνα:

Το διάγραμμα αυτό θέτει το πλαίσιο ταξινόμησης των υπολογισμών «ποσότητας και ποιότητας» για να δείξει τους διαφορετικούς βαθμούς εμπιστοσύνης στα γεωλογικά δεδομένα και διαφορετικούς βαθμούς τεχνικής και οικονομικής αξιολόγησης. Οι Ορυκτοί Πόροι (Mineral Resources) μπορούν να υπολογισθούν κυρίως με βάση τα γεωλογικά δεδομένα. Η μετατροπή Ορυκτών Πόρων και η κατάταξή τους στην κατηγορία των αποθεμάτων (Ore Reserves), απαιτεί ότι θα ληφθούν υπ΄όψιν ορισμένοι «Παράγοντες Μετατροπής» (Modifying Factors), που αναφέρονται κυρίως σε θέματα εξόρυξης, επεξεργασίας, μεταλλουργίας, υποδομών, εμπορίας και νομοθεσίας, καθώς και σε περιβαλλοντικούς περιορισμούς και σε οικονομικούς και κοινωνικούς παράγοντες. Η διαδικασία υπολογισμού της ποσότητας και ποιότητας είναι εξαιρετικά σύνθετη, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για κοιτάσματα με ασαφή όρια προς τα περιβάλλοντα πετρώματα, αβεβαιότητα στη συνέχειά τους στο χώρο και με μεγάλη διακύμανση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της ορυκτής ύλης από θέση σε θέση.

Η απόδοση στα ελληνικά των αγγλικών όρων του παραπάνω διαγράμματος υπήρξε αντικείμενο διαβούλευσης μεταξύ γεωεπιστημόνων και μηχανικών μέσω της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας και ενεκρίθη από την Ελληνική Εταιρεία Ορολογίας (ΕΛΕΤΟ).

 Η σημασία των όρων κατά τον κώδικα JORC είναι η παρακάτω:

A ‘Mineral Resource’ is a concentration or occurrence of solid material of economic interest in or on the Earth’s crust in such form, grade (or quality), and quantity that there are reasonable prospects for eventual economic extraction. The location, quantity, grade (or quality), continuity and other geological characteristics of a Mineral Resource are known, estimated or interpreted from specific geological evidence and knowledge, including sampling. 

An ‘Ore Reserve’ is the economically mineable part of a Measured and/or Indicated Mineral Resource. It includes diluting materials and allowances for losses, which may occur when the material is mined or extracted and is defined by studies at Pre-Feasibility or Feasibility level as appropriate that include application of Modifying Factors. Such studies demonstrate that, at the time of reporting, extraction could reasonably be justified.

An ‘Inferred Mineral Resource’ is that part of a Mineral Resource for which quantity and grade (or quality) are estimated on the basis of limited geological evidence and sampling. Geological evidence is sufficient to imply but not verify geological and grade (or quality) continuity. It is based on exploration, sampling and testing information gathered through appropriate techniques from locations such as outcrops, trenches, pits, workings and drill holes. An Inferred Mineral Resource has a lower level of confidence than that applying to an Indicated Mineral Resource and must not be converted to an Ore Reserve. It is reasonably expected that the majority of Inferred Mineral Resources could be upgraded to Indicated Mineral Resources with continued exploration.

An ‘Indicated Mineral Resource’ is that part of a Mineral Resource for which quantity, grade (or quality), densities, shape and physical characteristics are estimated with sufficient confidence to allow the application of Modifying Factors in sufficient detail to support mine planning and evaluation of the economic viability of the deposit. Geological evidence is derived from adequately detailed and reliable exploration, sampling and testing gathered through appropriate techniques from locations such as outcrops, trenches, pits, workings and drill holes, and is sufficient to assume geological and grade (or quality) continuity between points of observation where data and samples are gathered.

A ‘Measured Mineral Resource’ is that part of a Mineral Resource for which quantity, grade (or quality), densities, shape, and physical characteristics are estimated with confidence sufficient to allow the application of Modifying Factors to support detailed mine planning and final evaluation of the economic viability of the deposit. Geological evidence is derived from detailed and reliable exploration, sampling and testing gathered through appropriate techniques from locations such as outcrops, trenches, pits, workings and drill holes, and is sufficient to confirm geological and grade (or quality) continuity between points of observation where data and samples are gathered.

A ‘Probable Ore Reserve’ is the economically mineable part of an Indicated, and in some circumstances, a Measured Mineral Resource. The confidence in the Modifying Factors applying to a Probable Ore Reserve is lower than that applying to a Proved Ore Reserve.

A ‘Proved Ore Reserve’ is the economically mineable part of a Measured Mineral Resource. A Proved Ore Reserve implies a high degree of confidence in the Modifying Factors.

 

Δείτε την πολύπλοκη μορφή ενός κοιτάσματος 87 τόννων χρυσού και το πλήθος των γεωτρήσεων που απαιτήθηκαν για την οριοθέτησή του. (Κοίτασμα χρυσού YOUNG-DAVIDSON, Canada)

https://youtu.be/lkiZcx54JkU

 

 Τι είναι τα κοιτάσματα ;

 
Διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η συμμετοχή χημικών στοιχείων στη σύσταση του ανώτερου τμήματος του ηπειρωτικού φλοιού (στον άξονα Ψ: άτομα κάθε στοιχείου ανά 1.000.000 άτομα του πυριτίου, ενώ στον άξονα Χ η σειρά των στοιχείων με βάση τον ατομικό αριθμό τους). Στο διάγραμμα διακρίνονται ομάδες στοιχείων με υψηλή συμμετοχή στα πετρώματα και ομάδες που χαρακτηρίζονται για τη μικρή συμμετοχή τους (σπανιότητα). Τα κύρια πετρογενετικά στοιχεία προβάλλονται στο πεδίο που φαίνεται με βαθύ πράσινο χρώμα, ενώ τα ολιγοστοιχεία τους στο πεδίο με το ανοικτό πράσινο. Διακρίνονται επίσης: α. το πεδίο των λεγόμενων «σπανίων γαιών» από La–Lu, και Y (Rare earth elements, γράμματα σε γαλάζιο χρώμα, β. Τα κύρια μέταλλα που βρίσκουν βιομηχανικές εφαρμογές (αλουμίνιο Αl, μαγνήσιο Mg, σίδηρος Fe, τιτάνιο Ti, μαγγάνιο Mn, κασσίτερος Sn, νικέλιο Ni, χαλκός Cu, ψευδάργυρος Zn, μολυβδαίνιο Mo, βολφράμιο W, μόλυβδος Pb). γ. Πολύτιμα μέταλλα με πλάγια γράμματα. δ. Τα εννέα σπανιώτερα “μέταλλα” (λευκόχρυσος Pt, παλλάδιο Pd, ρουθήνιο Ru, ρόδιο Rh, όσμιο Os, ιρίδιο Ir, χρυσός Au, ρήνιο Re και τελούριο Te (από USGS 2002)Η συμμετοχή διαφόρων στοιχείων που αποτελούν αντικείμενο της μεταλλευτικής βιομηχανίας στη σύσταση του ανώτερου ηπειρωτικού φλοιού, είναι εξαιρετικά χαμηλή σε σχέση με τη συμμετοχή τους στη σύσταση ορυκτής ύλης από την οποία και ανακτώνται με διάφορες διαδικασίες εμπλουτισμού και μεταλλουργικής κατεργασίας. Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση του νικελίου, το οποίο έχει μέση σύσταση στο φλοιό της γης 75gr/τον, σε υπερβασικά πετρώματα έως και 0.1%, ενώ σε μεταλλεύματα νικελιούχου λατερίτη μία σχετικά αποδεκτή συγκέντρωση είναι 0.75%.Αυτό σημαίνει ότι για τη δημιουργία μιάς οικονομικά ενδιαφέρουσας ορυκτής ύλης απαιτούνται γεωλογικές διεργασίες - διαφορετικές για κάθε ένα στοιχείο – έτσι ώστε να επιτευχθεί σημαντικός φυσικός εμπλουτισμός. Η αποδεκτή συγκέντρωση ενός στοιχείου καθορίζεται από παράγοντες όπως η ποσότητα της ορυκτής ύλης, ορυκτολογική σύσταση, γεωγραφική θέση, διαθέσιμη τεχνολογία εξόρυξης και επεξεργασίας, από  περιβαλλοντικούς περιορισμούς κ.α.

Υπάρχουν τμήματα του φλοιού της γης ή της επιφάνειάς της ή του πυθμένα της θάλασσας,  στα οποία - από διάφορες γεωλογικές διεργασίες - έχει προκληθεί εμπλουτισμός σε χρήσιμα ορυκτά ή μέταλλα ή γενικά χημικές ενώσεις σε τέτοιο βαθμό, που η ποιότητά τους και η ποσότητά τους να μπορούν να στηρίξουν την οικονομική αξιοποίησή τους. Αυτά ακριβώς τα τμήματα συνιστούν τα «κοιτάσματα» των χρήσιμων ορυκτών ή μετάλλων ή γενικά χρήσιμων ενώσεων.  Η έννοια του κοιτάσματος επομένως είναι στενά συνδεδεμένη με τη δυνατότητα εκμετάλλευσης της ορυκτής ύλης.

H Κοιτασματολογία είναι ο κλάδος των γεωεπιστημών που ασχολείται με την έρευνα εντοπισμού κοιτασμάτων, τη μελέτη των χαρακτηριστικών τους, την αξιολόγηση και την περιβαλλοντική επικινδυνότητά τους. Οποιεσδήποτε συγκεντρώσεις χωρίς άμεσο οικονομικό ενδιαφέρον συνιστούν τις λεγόμενες εμφανίσεις (π.χ. εμφάνιση χρυσού, εμφάνιση τάλκη, εμφάνιση αμιάντου). Τα ορυκτά τα οποία βρίσκονται μαζί με τα αξιοποιήσιμα σε ένα κοίτασμα ή εμφάνιση και δεν έχουν οικονομικό ενδιαφέρον ονομάζονται σύνδρομα (gangue minerals). Aυτά μπορεί να δημιουργούν πρόβλημα κατά την εκμετάλλευση λόγω της ανάγκης απόθεσής τους κοντά στα εργοστάσια επεξεργασίας με περιβαλλοντικά ασφαλή τρόπο. Παρακάτω δίνονται χαρακτηριστικά παραδείγματα κοιτασμάτων για να γίνει κατανοητή και η διαδικασία δημιουργίας ορισμένων από αυτά (κοιτασματογένεση ή μεταλλογένεση).  

 

Χαρακτηριστικές περιπτώσεις δημιουργίας κοιτασμάτων

Xαρακτηριστικά παραδείγματα δημιουργίας κοιτασμάτων από αποσάθρωση 

Τα εδάφη τα οποία συναντάμε στην επιφάνεια της γης, προέρχονται από την καταστροφή άλλων πετρωμάτων κάτω από τη δράση ατμοσφαιρικών και βιογενών παραγόντων. Η δημιουργία τους οφείλεται στο γεγονός ότι τα ορυκτολογικά συστατικά των περισσότερων πετρωμάτων έχουν δημιουργηθεί σε ένα φυσικοχημικό περιβάλλον διαφορετικό από αυτό που επικρατεί στην επιφάνεια της γης. Έτσι όταν τα πετρώματα αυτά με διάφορες γεωλογικές διεργασίες μεταφέρονται από τα βάθη του φλοιού ή από τον μανδύα της γης στην επιφάνειά της, εκτίθενται στους ατμοσφαιρικούς παράγοντες και επομένως εκτίθενται σε ένα φυσικοχημικό περιβάλλον στο οποίο επικρατούν το μετεωρικό νερό, τα αέρια της ατμόσφαιρας και μικροβιακοί πληθυσμοί. Σε αυτό το περιβάλλον δεν μπορούν να διατηρηθούν και με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου μετασχηματίζονται σε αθροίσματα νέων ορυκτών, τα οποία είναι σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα. Αυτή η διαδικασία δημιουργίας πάνω από το - συνήθως - συνεκτικό «μητρικό πέτρωμα» (parent rock), ενός μανδύα από ένα χαλαρό άθροισμα νέων ορυκτών ονομάζεται «αποσάθρωση». Το νέο υλικό που δημιουργείται ονομάζεται «μανδύας ή φλοιός αποσάθρωσης» (weathering crust) ή ρηγόλιθος (regolith). Η αποσάθρωση είναι περισσότερο έντονη σε περιοχές όπου παρατηρείται μεγάλο ύψος βροχόπτωσης, επειδή το νερό παίζει σημαντικό ρόλο στην πορεία πολλών χημικών αντιδράσεων και στην απομάκρυνση ευδιάλυτων στοιχείων. Περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες (π.χ. τροπικές περιοχές) ευνοούν τη γρήγορη εξέλιξη διεργασιών αποσάθρωσης.

1. Δημιουργία κοιτάσματος Χαλαζία

O χαλαζίας (Qz) σαν συστατικό ενός γρανίτη, όπως φαίνεται στο πετρογραφικό μικροσκόπιο.

Ο γρανίτης περιέχει ~30% χαλαζία και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή χαλαζιακού υλικού, ούτε να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες χρήσεις όπως ο χαλαζίας. Με τη φυσική διεργασία της αποσάθρωσης του γρανίτη, της μεταφοράς των κόκκων του χαλαζία και της απόθεσης μπορεί σε μία ακτή να σχηματισθεί ένα «κοίτασμα χαλαζία»Ο χαλαζίας περιέχεται σε ένα γρανίτη σε ποσοστό περίπου 30%. Το πoσοστό αυτό είναι αρκετά μικρό για να δικαιολογηθεί η κατεργασία του γρανίτη για την παραγωγή καθαρού χαλαζιακού υλικού.

Αν όμως τα άλλα ορυκτά του γρανίτη καταστραφούν με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου (αποσάθρωση του πετρώματος) και οι κόκκοι του χαλαζία απελευθερωθούν και μεταφερθούν στην κοίτη ένος ποταμού ή σε μία ακτή, μπορεί να δημιουργηθεί άμμος που θα αποτελείται σχεδόν μόνο από χαλαζία.

Ετσι, στην περίπτωση που η ποσότητα είναι σημαντική, θα έχει δημιουργηθεί ένα «κοίτασμα χαλαζία».

 

 

 2. Λατεριτίωση

Η διαδικασία δημιουργίας κοιτασμάτων Βωξίτη και Νικελίου από αποσάθρωση πετρωμάτων

Τα κοιτάσματα Βωξίτη και Νικελίου (Σιδηρονικελιούχα Μεταλλεύματα), έχουν ένα κοινό γεωλογικό χαρακτηστικό, δημιουργήθηκαν ως αποτέλεσμα αποσάθρωσης πετρωμάτων σε διάφορες γεωλογικές περιόδους, ενώ στη συνέχεια τα προϊόντα της αποσάθρωσης με σύνθετες γεωλογικές διεργασίες, σχημάτισαν τα τελικά κοιτάσματα «καρστικού βωξίτη» και «ιζηματογενούς σιδηρονικελιούχου μεταλλεύματος»
(βλέπε Ορυκτές Πρώτες ύλες / Μεταλλευτικά Ορυκτά / Βωξίτης / Λατερίτης - Σιδηρονικελιούχα Μεταλλεύματα).

Οταν το πέτρωμα εκτίθεται στην επιφάνεια της γης, νερό κατεισδύει μέσα από ασυνέχειες και πόρους και πλημμυρίζει τον χώρο, περιβάλλοντας κόκκους ορυκτών. Σαν συνέπεια:

• Τα ορυκτά του πετρώματος αποσαθρώνονται.
  
  
• Στη θέση τους δημιουργούνται νέα ορυκτά που είναι σταθερά στο συγκεκριμένο φυσικοχημικό περιβάλλον. Το μητρικό πέτρωμα (Α) μετασχηματίζεται βαθμιαία σε ένα σαθρό υλικό [σαπρολίτης (B)], που διατηρεί τα βασικά ιστολογικά χαρα- κτηριστικά του μητρικού.
  
  
• Το νερό τροποποιείται φυσικοχημικά συγκρατώντας σε διάλυση στοιχεία που αποδεσμεύονται από τις αντιδράσεις μετασχηματισμού των ορυκτών.
  
  
• Το όξινο και οξειδωτικό νερό όχι μόνον διαλύει ορυκτά, αλλά διευρύνει ρωγμές του πετρώματος και σταδιακά προκαλεί αύξηση της περατότητάς του σε ολοένα και μεγαλύτερο βάθος, με συνέπεια η αποσάθρωση να επεκτείνεται.
  
  
• Όταν η αποσάθρωση προχωρά γρήγορα δημιουργώντας μεγαλύτερο πάχος υλικού από αυτό που απομακρύνεται με τη διάβρωση, τότε πάνω απο το μητρικό πέτρωμα απομένει ένας «μανδύας αποσάθρωσης» [oνομάζεται και φλοιός αποσάθρωσης ή ρηγόλιθος (rhegolith* - R)].
  
  
• Η ορυκτολογική και χημική σύσταση των υλικών στον μανδύα αποσάθρωσης, καθορίζεται από το είδος του μητρικού πετρώματος, τις κλιματικές συνθήκες, το ανάγλυφο, την υδατοπερατότητα του πετρώματος και την βλάστηση.

*από την ελληνική λέξη «ρήγος» (=κάλυμμα) και λίθος.

Ο σχηματισμός που προκύπτει συνολικά από τη διαδικασία της αποσάθρωσης ονομάζεται λατερίτης. Κοιτασματολογικά ενδιαφέρει ότι κατά τη διαδικασία της λατεριτίωσης, υπό ορισμένες προϋποθέσεις προκύπτουν εμπλουτισμοί μετάλλων («αλουμίνιο» ή «νικέλιο-σίδηρος-κοβάλτιο»), οι οποίοι αποτελούν στόχο για την εξορυκτική βιομηχανία, επειδή συνιστούν υλικά αξιοποιήσιμα από τη μεταλλουργία. Η λατεριτίωση πετρωμάτων πλούσιων σε αργιλιοπυριτικά ορυκτά μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό κοιτασμάτων λατεριτικού βωξίτη, ενώ η δημιουργία κοιτασμάτων νικελιούχου λατερίτη μπορεί να προχωρήσει με αποσάθρωση πετρωμάτων πλούσιων κυρίως σε ολιβίνη.

Το όνομα Λατερίτης (laterite), αποδίδεται στη λατινική λέξη «later», που σημαίνει «πλίνθος», επειδή από τα αργιλικά τμήματα του λατερίτη, εξόρυσσαν υλικό και κατασκεύαζαν δομικά στοιχεία για διάφορα κτίσματα.

Σύνθετες γεωλογικές διεργασίες οδηγούν στη διάβρωση των φλοιών αποσάθρωσης, μεταφορά του υλικού και επαναπόθεσή του σε μορφολογικές παγίδες δημιουργώντας σε επόμενο στάδιο τα ιζηματογενή κοιτάσματα «καρστικού βωξίτη» και «καρστικού σιδηρονικελίου».

Ανοικτές εκσκαφές σε κοίτασμα καρστικού βωξίτη

    Ιζηματογενές κοίτασμα σιδηρονικελιούχου μεταλλεύματος Τριάδας (Εύβοια)

Νικελιούχος λατερίτης

Διεργασίες αποσάθρωσης του πετρώματος

(Α) στην επιφάνεια της γης, προκαλούν τον σχηματισμό ορυκτών
του νικελίου και οδηγούν στη δημιουργία ενός «μεταλλεύματος νικελίου»
με περιεκτικότητα έως και 20 φορές μεγαλύτερη
(εμπλουτισμός του μετάλλου Χ 20).

(Β) Αν ο όγκος του «μεταλλεύματος νικελίου» είναι ικανοποιητικός
τότε δημιουργήθηκε ένα «κοίτασμα νικελίου».

Δημιουργία Βωξίτη

Περισσότερα στο: "Ορυκτές πρώτες ύλες > Μεταλλευτικά ορυκτά > Βωξίτης"

Αποσάθρωση Ολιβίνη - Δημιουργία Σιδηρονικελιούχων Κοιτασμάτων

Περισσότερα στο: "Ορυκτές Πρώτες ύλες > Μεταλλευτικά Ορυκτά > Λατερίτης - Σιδηρονικελιούχο Μετάλλευμα"

 

 

 

 

 

Xαρακτηριστικά παραδείγματα δημιουργίας κοιτασμάτων από υδροθερμικά ρευστά

1. Μαύρες καπνοδόχοι (Black smokers)

Tα κοιτάσματα που θα υποστούν εκμετάλλευση στο μέλλον, δημιουργούνται σήμερα!

H πορεία του θαλασσινού νερού μέσα στο θερμό ηφαιστειακό πέτρωμα, η μετατροπή του σε θερμό μεταλλοφόρο ρευστό και η δημιουργία μεταλλοφόρων αποθέσεων στον υποθαλάσσιο πυθμένα Πηγή: Schulz (2012) USGS, Scientific Investigations Report 2010–5070 C.Στον υποθαλάσσιο χώρο, είτε στους μεγάλους ωκεανούς είτε σε μικρότερες θάλασσες ή πελάγη είναι γνωστό ότι παρατηρείται ηφαιστειακή δραστηριότητα. Μάγμα που δημιουργείται στον φλοιό της γής κινείται προς τα πάνω βρίσκοντας διέξοδο προς τον πυθμένα της θάλασσας μέσα από ρηξιγενείς ζώνες. Σε αντίθετη κατεύθυνση το ψυχρό θαλασσινό νερό κατεισδύει από ρήγματα μέσα στη μάζα του θερμού ηφαιστειακού πετρώματος, θερμαίνεται, εμπλουτίζεται σε μέταλλα και επιστρέφει στον πυθμένα σαν «θερμό μεταλλοφόρο ρευστό» (υδροθερμικό ρευστό).

Η θερμοκρασία του μπορεί να είναι ακόμη και κοντά στους 400°C. Τα μέταλλα που βρίσκονται στο διάλυμα δημιουργούν κυρίως θειούχες ενώσεις με μορφή σωματιδίων, τα οποία σχηματίζουν κατά την άνοδό τους τις λεγόμενες «μαύρες καπνοδόχους» (black smokers), επειδή τα σωματίδια έχουν μαύρο χρώμα.

Εως τώρα έχουν βρεθεί περισσότερες από 220 θέσεις παγκοσμίως με «μαύρες καπνοδόχους» και στις οποίες δημιουργούνται αποθέσεις θειούχων μεταλλευμάτων χαλκού, μολύβδου, ψευδαργύρου και πολύτιμων μετάλλων. Οι αποθέσεις αυτές είναι «μελλοντικές πηγές» των μετάλλων αυτών.

Οταν η τεχνολογία της υποθαλάσσιας εξόρυξης βελτιωθεί και εφόσον το κόστος της εξόρυξης το επιτρέπει, τότε αυτές οι αποθέσεις μετάλλων θα αποτελούν «κοιτάσματα».

Μαύρη καπνοδόχος (black smoker) από σωματίδια θειούχου σιδήρου στον υποθαλάσσιο πυθμένα

Μικρό τμήμα από μαύρη καπνοδόχο, που αποτελείται από σιδηροπυρίτη πλούσιο σε χρυσό από βάθος 2700m από East Pacific Rise (συλλογή Ν. Σκαρπέλη) (μέγεθος δείγματος 9cm)

 
Δείτε το video του Smithsonian National Museum for Natural History

 

Ο προσχωματικός χρυσός

Η ανάκτηση χρυσού από προσχώσεις θεωρείται η αρχαιότερη μεταλλευτική μέθοδος για το μέταλλο αυτό. Κόκκοι του ορυκτού, που ονομάζεται «αυτοφυής χρυσός», που υπάρχουν σε μεταλλεύματα χρυσού ή χρυσοφόρα πετρώματα, απελευθερώνονται όταν αυτά οξειδώνονται ή αποσαθρώνονται.

Με τη βαρύτητα οι κόκκοι μεταφέρονται σε χαμηλότερα σημεία του αναγλύφου (βλέπε παρακάτω σχήμα) και μπορεί να σχηματίζουν με άλλα ορυκτά αμμώδεις προσχώσεις εμπλουτισμένες σε χρυσό, δηλαδή μπορεί να δημιουργήσουν ένα «κοίτασμα προσχωματικού χρυσού».

Οι κόκκοι αυτοί ονομάζονται «ψήγματα χρυσού».

 

Πεδίο ανάπτυξης των χρυσοφόρων άμμων του ΒΑ Περού

Δύο μεγάλα ποτάμια επί εκατομμύρια χρόνια μεταφέρουν κόκκους χρυσού από τις πλούσιες σε χρυσό ορεινές περιοχές των Ανδεων στο Περού και τον Ισημερινό. Αποθέτουν τα ψήγματα χρυσού εκατοντάδες χιλιόμετρα μακρύτερα μέσα στην κοιλάδα Manseriche σε μορφολογικές παγίδες δημιουργώντας χρυσοφόρες προσχώσεις άμμων.

                                                             

Ο προσχωματικός χρυσός και η μυθολογία για το "χρυσόμαλλο δέρας"

 Σύμφωνα με μιά γενικά αποδεκτή ερμηνεία του μύθου, το χρυσόμαλλο δέρας σχετίζεται με τον τρόπο πλυσίματος χρυσοφόρων προσχώσεων από ρέματα ή ποτάμια. Δέρματα προβάτων βυθίζονταν στην κοίτη ή στερεώνονταν σε ξύλινα ρείθρα. Με τον τρόπο αυτό τα ψήγματα που μετέφερε το νερό συλλέγονταν πάνω τους. Στη συνέχεια άπλωναν τα χρυσοφόρα δέρματα για να στεγνώσουν και με τίναγμα μάζευαν τον χρυσό.

 
  

2. Koιτάσματα Επιθερμικού Χρυσού

Αυτός ο τύπος των κοιτασμάτων έχει ιδιαίτερη σημασία για τον ελληνικό χώρο και ευρύτερα το χώρο των Βαλκανίων και της Μικράς Ασίας, λόγω των ευνoϊκών γεωδυναμικών συνθηκών που επικράτησαν στο χρονικό διάστημα από περίπου 70 εκ. χρόνια έως σήμερα. Τα κοιτάσματα αυτά αναπτύσσονται σε πεδία επέκτασης (extensional setting) υπεράνω ζωνών υποβύθισης σε νησιωτικά τόξα και σε περιθώρια ηπείρων. Οι περιοχές αυτές χαρακτηρίζονται από τοποθέτηση μάγματος σε μικρά βάθη με δημιουργία ηφαιστειακών και υπο-ηφαιστειακών σχηματισμών (σωροί, φλέβες και breccia) υπεράνω πλουτωνιτών.

3. Επιθερμικά κοιτάσματα χρυσού - αργύρου (χαλκού)

Αποτελούν πηγή κυρίως χρυσού, αργύρου και σε ορισμένες περιπτώσεις και χαλκού. Τα κοιτάσματα αυτά μπορεί να δημιουργούνται σε χερσαίο ή και σε υποθαλάσσιο περιβάλλον. Η γένεσή τους αποδίδεται στη δημιουργία και κυκλοφορία θερμών μεταλλοφόρων ρευστών (υδροθερμικά ρευστά) κατά μήκος ρηγμάτων εντός του φλοιού. Επιφανειακή έκφραση τμημάτων των υδροθερμικών αυτών συστημάτων αποτελούν οι επιφανειακές θερμές πηγές (hot springs). Τα ανώτερα τμήματα των υδροθερμικών συστημάτων εντοπίζονται σε μεγάλες ρηξιγενείς ζώνες, κυρίως σε ηφαιστειακές ακολουθίες με τις οποίες και συνδέονται γενετικά. Η μεταλλοφόρος ζώνη σε αυτή την περίπτωση συνήθως έχει πολύ μεγάλη κλίση ή είναι κατακόρυφη και ξεκινάει από την επιφάνεια επεκτεινόμενη σε μεγάλο βάθος (ακόμη και >1 km).

Ανοικτή εκσκαφή στη μεταλλοφόρο ζώνη του επιθερμικού κοιτάσματος χρυσού OVACIK, περιοχή Περγάμου, Τουρκία (φωτό Ν. Σκαρπέλης, 2007).

Κόκκοι ελεύθερου χρυσού (Au) από παρόμοιο κοίτασμα στη Θράκη (Πέραμα), όπως φαίνονται σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης

 

4. Πορφυρικά κoιτάσματα χαλκού (χρυσού, μολυβδαινίου)

Τα πορφυρικά κοιτάσματα (ή κοιτάσματα πορφυρικού τύπου)
είναι πηγές χαλκού ή και χρυσού ή και μολυβδαινίου.

Η μεταλλοφορία αναπτύσσεται σε υποηφαιστίτες ή πλουτωνίτες μικρού βάθους που έχουν μορφή σωρού ή στα περιβάλλοντα πετρώματα. Τα μεταλλικά ορυκτά (κυρίως θειούχα του χαλκού όπως ο χαλκοπυρίτης (CuFeS2) ή ο μολυβδαινίτης (MoS2) αναπτύσσονται με μορφή διασπορών ή πλέγματος φλεβιδίων (βλ. παρακάτω εικόνα).

Τα κοιτάσματα αυτής της κατηγορίας χαρακτηρίζονται γιά τη μεγάλη τάξη μεγέθους των αποθεμάτων (στην ΝΔ Αμερική υπάρχουν κοιτάσματα με αποθέματα έως 10δισεκ. τόννους).

Γι αυτό και αποτελούν σημαντικό τροφοδότη της παγκόσμιας αγοράς με χαλκό.

Περισσότερες πληροφορίες για Ελληνικά πορφυριτικά κοιτάσματα χαλκού βλέπε:
"Ορυκτές πρώτες ύλες Ελλάδος > Μεταλλευτικά ορυκτά > Χαλκοπυρίτης"

Δεξιά βλέπουμε τμήματα από πυρήνες γεώτρησης από πορφυρικό πέτρωμα
που φιλοξενεί μεταλλοφορία πορφυρικού χαλκού (άνω εικόνα)
και χαλαζιακά φλεβίδια με μεταλλοφορία χαλκού
(κυρίως χαλκοπυρίτης CuFeS2) (κάτω εικόνα)

 

Σχηματική παράσταση στην οποία φαίνεται η χωρική σχέση μεταξύ κοιτασμάτων επιθερμικού τύπου και πορφυρικού τύπου, η προέλευση καθώς και η πορεία των μεταλλοφόρων υδροθερμικών ρευστών (από Hedenquist et al. 2000). Οι μεταλλοφορίες επιθερμικών κοιτασμάτων υπεράνω πορφυρικών συστημάτων οφείλουν τη γένεσή τους σε μεταλλοφόρα ρευστά, που προέρχονται κατ’ ευθείαν από μαγματική πηγή (σωροί μαγματικού πετρώματος που απεικονίζονται με κίτρινο έως καστανό χρώμα) και μεταναστεύουν μέσα από βαθιά ρήγματα προς την επιφάνεια. Πλευρικά το υδροθερμικό σύστημα κυριαρχείται από νερό μετεωρικής προέλευσης και εμφανίζει ομοιότητες με γεωθερμικά πεδία.

5. Συμπαγή θειούχα μεταλλεύματα μολύβδου, ψευδαργύρου και πολύτιμων μετάλλων
από αντικατάσταση ανθρακικών πετρωμάτων

Aυτός ο τύπος κοιτασμάτων αποτελεί πηγή κυρίως μολύβδου, αργύρου, ψευδαργύρου και σε ορισμένες περιπτώσεις χρυσού ή και χαλκού. Εχει ιδιαίτερη σημασία για την Ελλάδα, διότι το γεωδυναμικό καθεστώς της ευνόησε τη δημιουργία παγκοσμίου κλάσης κοιτασμάτων στις περιοχές της Λαυρεωτικής και της ΒΑ Χαλκιδικής (κοιτάσματα Ολυμπιάδας, Μαντέμ Λάκκου, Βαρβάρας, Στρατωνίκης). Εξοφλημένα κοιτάσματα ή μικρές εμφανίσεις αντίστοιχου τύπου υπάρχουν κυρίως στην περιοχή της Ροδόπης (π.χ. Θέρμες Νομού Ξάνθης). Αν και τα κοιτάσματα αυτού του τύπου ακόμη και σήμερα αναφέρονται ως «κοιτάσματα αντικατάστασης ανθρακικών πετρωμάτων», ο περιγραφικός όρος που έχει καθιερωθεί είναι «μεταλλεύματα υψηλής θερμοκρασίας (>200^οC) Pb-Ag-Zn-Cu από αντικατάσταση ανθρακικών πετρωμάτων».

Μεταλλοφόρο σώμα οξειδωμένου θειούχου μεταλλεύματος από αντικατάσταση μαρμάρου στο Λαύριο. Η διακεκομμένη γραμμή δείχνει την κυρίαρχη σχιστότητα του μαρμάρου. Το μετάλλευμα αναπτύσσεται παράλληλα προς αυτήν. Η αντικατάσταση του μαρμάρου από το υδροθερμικό ρευστό (Τ ~180-250οC) και η απόθεση του μεταλλεύματος είναι μεταγενέστερη της σχιστότητας. Το υδροθερμικό ρευστό ακολούθησε τις επιφάνειες σχιστότητας του πετρώματοςΤα μεταλλοφόρα σώματα χαρακτηρίζονται από μία στρωματογραφική «ασυμφωνία» με τα περιβάλλοντα ανθρακικά πετρώματα, αφού το μετάλλευμα βρίσκεται κάτω από λιθολογικό (μέσα συνήθως σε μάρμαρα) και τεκτονικό έλεγχο (κατά μήκος εφελκυστικού τύπου ζωνών διάρρηξης των πετρωμάτων). Όλα τα μεταλλοφόρα σώματα είναι στρωματοπεριορισμένα (stratabound) και η μορφή τους συνήθως είναι φακοειδής. Τυπική περίπτωση είναι αυτή του κοιτάσματος του Λαυρίου, όπου το μετάλλευμα ηλικίας ~8-9 εκ. ετών φιλοξενείται σε ανθρακικά πετρώματα Τριαδικής ηλικίας που μεταμορφώθηκαν πριν από ~35-18 εκ. έτη.

Ορυκτολογικά, το μετάλλλευμα αποτελείται από γαληνίτη, σφαλερίτη, σιδηροπυρίτη, χαλκοπυρίτη, βορνίτη, αρσενοπυρίτη και πλήθος από θειοάλατα με κυρίαρχο τον τετραεδρίτη. Ο σιδηροπυρίτης και ο αρσενοπυρίτης μπορεί να περιέχουν οικονομικά ενδιαφέρουσες συγκεντρώσεις χρυσού. Ο άργυρος φιλοξενείται στον γαληνίτη και σε θειοάλατα. Τα σύνδρομα ορυκτά συνήθως είναι ασβεστίτης, χαλαζίας, βαρίτης, φθορίτης, ροδοχρωσίτης. Τα μεταλλεύματα αυτά είναι ιδροθερμικής προέλευσης. Για τη δημιουργία των υδροθερμικών ρευστών απαιτείται μία «θερμική μηχανή». Διεισδύσεις γρανιτοειδών ή πορφυρικών σωμάτων είναι απαραίτητες για τον σκοπό αυτό, ενώ μπορεί να αποτελούν και την πηγή των μετάλλων. Τα ρευστά ακολουθούν τεκτονικές ασυνέχειες (π.χ. ρήγματα αποκόλλησης, επιφάνειες σχιστότητας ή στρώσης).

Περισσότερες πληροφορίες για Ελληνικά κοιτάσματα συμπαγών θειούχων μεταλλευμάτων Μολύβδου - Ψευδαργύρου βλέπε:
"Ορυκτές πρώτες ύλες Ελλάδος > Μεταλλευτικά ορυκτά > Γαληνίτης"
"Ορυκτές πρώτες ύλες Ελλάδος > Μεταλλευτικά ορυκτά > Σφαλερίτης"

 

 

Δείγμα γαληνίτη (άνω αριστερά) από Madan Βουλγαρίας, συμπαγούς μεταλλεύματος γαληνίτη-σιδηροπυρίτη- αρσενοπυρίτη (άνω δεξιά) από Ολυμπιάδα Χαλκιδικής και συμπαγούς μεταλλεύματος γαληνίτη-σφαλερίτη-σιδηροπυρίτη από το Λαύριο

 

 Μοντέλα κοιτασμάτων

H ταξινόμηση ενός κοιτάσματος σε μία κατηγορία κοιτασμάτων μπορεί να είναι εμπειρική (με βάση την περιγραφή των χαρακτηριστικών του) ή θεωρητική (με βάση δεδομένα γένεσης). Ενα «μοντέλο κοιτάσματος» (mineral deposit model) περιλαμβάνει δεδομένα για τη γεωλογία, την ποιότητα και τα αποθέματα, το είδος χρήσιμων συστατικών, τα γεωχημικά και γεωφυσικά χαρακτηριστικά, το γεωδυναμικό περιβάλλον σχηματισμού, την γένεση, στοιχεία που είναι χρήσιμα για την έρευνα εντοπισμού του, τα οικονομικά και περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά. Η προσπάθεια ταξινόμησης των διαφόρων κοιτασμάτων άρχισε από τις αρχές του προηγούμενου αιώνα. Η κοιτασματολογική έρευνα φέρνει σε φως νέους τύπους κοιτασμάτων, ενώ συμπληρώνει ή βελτιώνει τα υπάρχοντα μοντέλα κοιτασμάτων.

Ι. ΠΑΛΑΙΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ 

Βασικά σημεία της ταξινόμησης των «μαγματικών κοιτασμάτων» κατά LINDGREN (1933)

Ι. Κοιτάσματα που δημιουργούνται σε μάγματα, με διαδικασίες διαφοροποίησης
· Mαγματικά κοιτάσματα από κλασματική κρυστάλλωση και αποχωρισμό (700οC<T<1500oC)
·    Πηγματίτες (Θερμοκτασία πολύ υψηλή έως μέση)

ΙΙ. Κοιτάσματα που σχηματίζονται μέσα στα μαγματικά πετρώματα από συγκέντρωση, που προκαλείται από την εισαγωγή ξένων προς το πέτρωμα στοιχείων (επιγενετικά)
·  Προέλευση που εξαρτάται από την έκρηξη ηφαιστείων
· Aπό ανερχόμενα διαλύματα μαγματικής προέλευσης
(ι) Καταθερμικά κοιτάσματα: 300 οC <Τ<500οC
(ii) Mεσοθερμικά: 200 οC <Τ<300οC
(iii) Eπιθερμικά: 50 οC <Τ<200 οC
(iv) Tηλεθερμικά: απόθεση από διαλύματα σε μακρινή απόσταση από την πηγή
· Προέλευση από κυκλοφορούντα μετεωρικά νερά (Τ<100 οC)
 

ΙΙ. ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ...η σύγχρονη ταξινόμηση

Η φόρμα που έχει χρησιμοποιηθεί:
> είναι ενιαία για όλα τα είδη κοιτασμάτων
> είναι αποδεκτή από όλους
> σκιαγραφεί με σαφήνεια το κοίτασμα 

Η φόρμα: Η σκιαγράφηση ενός μοντέλου κοιτάσματος (deposit model ή deposit profile) ακολουθεί την παρακάτω φόρμα:

ΟΝΟΜΑ
Το όνομα στο μοντέλο δίνεται από τα κύρια χρήσιμα συστατικά του, ή/και το πέτρωμα που τα φιλοξενεί ή τον τρόπο ανάπτυξης ή το κοίτασμα-πρότυπο για την ομάδα κοιτασμάτων π.χ. συμπαγή θειούχα χαλκού τύπου Κύπρου, skarns χρυσού, πορφυρικά Cu-Au, φλέβες μαγνησίτη σε υπερβασικά πετρώματα.

ΣΥΝΩΝΥΜΑ
Δίνονται τα συνώνυμα για το συγκεκριμένο τύπο (αν υπάρχουν)

ΧΡΗΣΙΜΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ (ΚΑΙ ΠΑΡΑΠΡΟΪΟΝΤΑ)
Αναφέρονται τα χρήσιμα συστατικά (μέταλλα, αμέταλλα, ορυκτά) καθώς και τα παραπροϊόντα (με πλάγια γράμματα) π.χ. για τα μεταλλεύματα τύπου Κύπρου: Cu (Au)

ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ
Με λίγες λέξεις-κλειδιά δίνεται στον αναγνώστη να καταλάβει τον τύπο του κοιτάσματος. Συνήθως δίνεται έμφαση στα κύρια ορυκτά και τη μορφή του κοιτάσματος.

Γεωλογικό περιβάλλον σχηματισμου
(π.χ. πυθμένας ωκεανών, ρήγματα εφελκυσμού σε οπισθοτάφρο, ζώνη μεταμόρφωσης επαφής, ρηξιγενείς γραμμές που οριοθετούν καλδέρα ηφαιστείου)

Εύρος ηλικιών σχηματισμού

ΕΙΔΟΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ:
Περιγραφή του είδους των πετρωμάτων μέσα στα οποία φιλοξενείται το κοίτασμα καθώς και των ιστών τους (π.χ. πλουτωνίτες ή υποηφαιστίτες πορφυρικού ιστού ή ανθρακικά)

ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΣ
Δίνεται περιγραφή του γεωμετρικού σχήματος του κοιτάσματος και η σχέση του με τα περιβάλλοντα πετρώματα. Επίσης η τάξη μεγέθους (π.χ. φλέβες πάχους 2-5m με μήκος 500m, στρώματα μέσου πάχους 1-4m και επιφάνειας 2000m2)

Ορυκτολογική σύσταση ορυκτής ύλης
Αναφέρονται τα κύρια ορυκτά και με πλάγια γράμματα αυτά που απαντούν σε μικρά ποσά (π.χ. σφαλερίτης, γαληνίτης, αυτοφυής χρυσός, βουλανζερίτης, βουρνονίτης)

Ιστολογικά χαρακτηριστικά
(π.χ. μετάλλευμα διάσπαρτο ή ταινιωτό ή με μορφή κονδύλων κ.λ.π.)

Αλλοιώσεις του φιλοξενούντος πετρώματος
σαν αποτέλεσμα της διεργασίας σχηματισμού της ορυκτής ύλης (π.χ. υδροθερμικές εξαλλοιώσεις και ζώνωση). Περιγράφονται οι διαστάσεις των ζωνών εξαλλοίωσης και η σχετική θέση τους ως προς το χώρο όπου εντοπίζεται το μετάλλευμα.

Λιθολογία και τεκτονική δομή
που ελέγχει τη μεταλλοφορία (π.χ. συγκεκριμένος τύπος πετρώματος, ασυμφωνίες)

ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ
Περιγράφεται συνοπτικά το ισχύον μοντέλο γένεσης του κοιτάσματος

Γεωχημικά χαρακτηριστικά
(π.χ. παρουσία αυξημένων συγκεντρώσεων ορισμένων στοιχείων, τα οποία θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμα στην αναζήτηση νέων κοιτασμάτων)

Αποσάθρωση της ορυκτής ύλης
(π.χ. δημιουργία ζώνης οξείδωσης, διασπορά βαρέων ορυκτών ή μετάλλων)

Γεωφυσικά χαρακτηριστικά
Ιδιότητες της ορυκτής ύλης που θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες στη γεωφυσική διασκόπηση (π.χ. μαγνητικές ιδιότητες, αυξημένη ραδιενέργια)

Τελικές χρήσεις των ορυκτών
Ιδιαίτερα για κοιτάσματα βιομηχανικών ορυκτών και πετρωμάτων αναφέρονται κύριες χρήσεις των ορυκτών.

Μοντέλο περιεκτικότητας και αποθεμάτων
Αναφέρεται το τυπικό μέγεθος και η περιεκτικότητα σε χρήσιμα συστατικά

 

ΙΙΙ. ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ

...Είναι η περιβαλλοντική «ταυτότητα» των κοιτασμάτων

Θεωρητικά κάθε μοντέλο κοιτάσματος χαρακτηρίζεται από ένα προβλέψιμο γεωπεριβαλλοντικό μοντέλο, το οποίο καθορίζεται από:

· Το μέγεθος του κοιτάσματος και το είδος του μεταλλεύματος – λατομικού ορυκτού
· Περιβάλλοντα πετρώματα
· Γεωχημεία αποσάθρωσης
· Γεωχημεία εξαλλοίωσης
· Γεωλογία – ανάγλυφο περιοχής
· Υδρογεωλογικό καθεστώς
· Κλιματολογικές συνθήκες

 

Το μοντέλο «περιεκτικότητας / αποθεμάτων»
(grade / tonnage model)

Ιδιαίτερη σημασία - κυρίως για την έρευνα εντοπισμού νέων κοιτασμάτων - έχουν τα χαρακτηριστικά ποιότητας (περιεκτικότητα σε μέταλλα ή ορυκτά) και η τάξη μεγέθους των αποθεμάτων.Στόχος των μοντέλων «περιεκτικότητας / αποθεμάτων» είναι η συλλογή στοιχείων για τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ορυκτής ύλης (περιεκτικότητα σε χρήσιμα στοιχεία και/ή ορυκτά) και το εύρος μέσα στο οποίο κυμαίνονται τα αποθέματα των επιμέρους κοιτασμάτων μιάς ομάδας.

Γράφημα που απεικονίζει τις περιεκτικότητες σε Au προς τα αποθέματα ανά τύπο κοιτάσματος (Singer, 1997). Το κέντρο κάθε έλλειψης αντιπροσωπεύει τη μέση περιεκτικότητα και το απόθεμα του συγκεκριμένου τύπου κοιτάσματος. Οι ελλείψεις εκφράζουν το όριο κατά μία τιμή της σταθεράς απόκλισης (standard deviation) της μέσης περιεκτικότητας και του αποθέματος. Τα εικονίδια των «ελεφάντων» δείχνουν τη μέση περιεκτικότητα και το απόθεμα των πέντε μεγαλύτερων κοιτασμάτων της ομάδας. Οι διαγώνιες γραμμές παριστάνουν το σταθερό περιεχόμενο σε μέταλλα.

 

Παραδείγματα Μοντέλων Κοιτασμάτων

Κοιτάσματα χρωμιτών ασκοειδούς τύπου
Κοιτάσματα τύπου Kuroko
Κοιτάσματα τύπου Κύπρου
Κοιτάσματα νικελιούχων λατεριτών
Κοιτάσματα καρστικού νικελίου
Κοιτάσματα λατεριτικών βωξιτών
Κοιτάσματα καρστικών βωξιτών
Κοιτάσματα τύπου skarn
Κοιτάσματα φλεβικού μαγνησίτη σε υπερβασικά
Κοιτάσματα ιζηματογενούς μαγνησίτη
Κοιτάσματα επιθερμικά υψηλής θείωσης
Κοιτάσματα επιθερμικά χαμηλής θείωσης
Κοιτάσματα επιθερμικά τύπου θερμών πηγών
Κοιτάσματα πορφυρικού χαλκού - χρυσού
Κοιτάσματα συμπαγών θειούχων Pb-Ag-Zn αντικατάστασης ανθρακικών
Κοιτάσματα εβαποριτών
Κοιτάσματα προσχωματικού τύπου (placers)
Koιτάσματα σιδήρου ταινιωτού τύπου (Banded Iron Formation)
Κοιτάσματα Ορογενετικού Χρυσού

 

Περισσότερα: Mineral Deposit Models (1986) USGS, Bulletin 169 (editors Cox, D.P. & Singer, D.A)