Μαγνησίτης (Λευκόλιθος)

Θέσεις των κοιτασμάτων μαγνησίτη (λευκόλιθου) του ελληνικού χώρου. Εμφανίσεις λευκολίθου υπάρχουν και στη Λέσβο και την Ερμιόνη.

Τα κοιτάσματα μαγνησίτη του Ελληνικού χώρου απαντούν με μορφή φλεβών και τέμνουν υπερβασικά πετρώματα των οφιολιθικών συμπλεγμάτων. Το ορυκτό μαγνησίτης (MgCO₃:  MgO 52.2%, CO₂ 47.8%) ανήκει στην ομάδα των ανθρακικών ορυκτών. Το “μετάλλευμα του μαγνησίτη” είναι μία φυσική συγκέντρωση του “ορυκτού μαγνησίτη” με μικρή συνήθως συμμετοχή (<10%) δολομίτη [CaMgCO^₃] και πολύμορφων του πυριτίου. Ο μαγνησίτης αυτού του τύπου έχει συνήθως πολύ μικρή κοκκομετρία (μέγεθος κόκκων μικρότερο των ~20μm), γι΄αυτό στη βιβλιογραφία περιγράφεται και σαν “κρυπτοκρυσταλλικός μαγνησίτης” (cryptocrystalline magnesite). Ονομάζεται και λευκόλιθος λόγω του λευκού του χρώματος. Η άλλη ποικιλία μεταλλεύματος μαγνησίτη αναφέρεται σε συγκεντρώσεις αδρόκοκκου μαγνησίτη (sparry) και απαντά σε ανθρακικά πετρώματα.

Λευκόλιθος (κρυπτοκρυσταλλικός μαγνησίτης), Βασιλικά Θεσσαλονίκης

      Ρομβοεδρικοί κρύσταλλοι μαγνησίτη

 

Προϊόντα και χρήσεις μαγνησίτη

Τα προϊόντα της κατεργασίας του είναι η καυστική και η δίπυρος μαγνησία. Η καυστική μαγνησία (MgO) (caustic calcined magnesia), είναι το προϊόν, που παράγεται όταν θερμανθεί ο μαγνησίτης στους 800 ^οC - 1200 ^οC, οπότε το μεγαλύτερο τμήμα του CO₂ απομακρύνεται, ενώ παραμένει 2-7% CO₂, ανάλογα με τη θερμοκρασία ψησίματος. Με περαιτέρω θέρμανση, πάνω από 1450^οC (συνήθως στους 1800^οC ή και περισσότερο), παράγεται η δίπυρη μαγνησία ή πυρίμαχη μαγνησία, ή πλήρως καμένος (deadburned) μαγνησίτης, που έχει λιγότερο από 0,5 % CO₂.

 Καυστική μαγνησία    Δίπυρος μαγνησία

 

Η παρουσία πολλών προσμίξεων στον μαγνησίτη καθιστά συνήθως δύσκολη την κατεργασία του και επηρεάζει αρνητικά την αντοχή του υλικού στη θερμοκρασία. Ιδιαίτερα επιβλαβείς είναι οι προσμίξεις CaO, SiO₂ και Fe₂O₃ και Al₂O₃ όταν αυτές βρίσκονται σε μεγάλο ποσοστό.

Ο μαγνησίτης είναι λευκός, σχετικά μαλακός, απορροφητικός και χημικά αδρανής. Χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για:

 

Οι εφαρμογές του μαγνησίτη και των προϊόντων επεξεργασίας του φαίνονται στον ακόλουθο Πίνακα:

• Την παραγωγή μαγνησίου.
  Το μαγνήσιο είναι μέταλλο που χρησιμοποιείται στην παραγωγή ελαφρών κραμάτων για τις ατράκτους των αεροσκαφών, εξαρτημάτων μηχανών αεριώθησης, πυραύλων και βλημάτων, φωτογραφικών μηχανών και οπτικών οργάνων. Καθώς το μαγνήσιο καίγεται με ένα εκπληκτικό έντονο λευκό φως, χρησιμοποιείται στα πυροτεχνήματα και σε άλλες μορφές πυροτεχνικής, όπως οι φωτοβολίδες.

• Σε βιομηχανίες όπως:
  Στη βιομηχανία χάλυβα, στη βιομηχανία θειϊκού οξέος, ζάχαρης, λιπασμάτων, υαλουργίας, φαρμάκων και γεωργικών φαρμάκων. Ως πληρωτικό υλικό στην παραγωγή χρωμάτων, χάρτου, πλαστικών και ελαστικών.

• Στην παραγωγή πυριμάχων υλικών και ειδικών πυριμάχων όπως:
  Τα χρωμιο-μαγνησιούχα με την προσθήκη πυρίμαχου χρωμίτη (Cr₂O₃+Al₂O₃>57% και Cr₂O₃>30%). Τα πυρίμαχα αυτά, έχουν ευρεία χρήση στην επένδυση εσωτερικών επιφανειών φούρνων.

• Στη μεταλλουργία, ιδιαίτερα στην παραγωγή βιομηχανικών κραμάτων:

  • Ηλεκτρονικά μέταλλα με 90% Mg και 10% Al, Zn, Mn και άλλα στοιχεία

  • Μαγνάλιο με 10-30% Al και 90-70% Mg

  • Ντουραλουμίνιο με 0,5-2% Mg και το υπόλοιπο Al και λίγο Si

• Στην εξουδετέρωση ή κατακράτηση ρύπων

 

Πυρίμαχα τούβλα

Η καυστική μαγνησία χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την κατασκευή πυριμάχων υλικών. Επίσης, χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία, ως χημικός επιταχυντής, στην κατασκευή ελαστικών, στη σωληνουργία, στη γεωργία ως βελτιωτικό εδαφών, στην παραγωγή ζωοτροφών και λιπασμάτων, στη φαρμακοβιομηχανία και στη βιομηχανία καλλυντικών και ως επιβραδυντικό φωτιάς σε καλώδια και ηλεκτρικές συσκευές. Παράλληλα έχει πολλές εφαρμογές στην περιβαλλοντική τεχνολογία, όπως στην απομάκρυνση βαρέων μετάλλων, στη διαχείριση – αδρανοποίηση βιομηχανικών αποβλήτων και όξινων απορροών, στη σταθεροποίηση στερεών αποβλήτων και στην αντιμετώπιση ρυπασμένων εδαφών με βαρέα μέταλλα.

Η δίπυρος μαγνησία θεωρείται υψηλού βαθμού πυρίμαχο και χρησιμοποιείται κύρια στην κατασκευή πυρίμαχων πλίνθων (τούβλων). Επίσης χρησιμοποιείται ως μονωτικό υλικό σωληνωτών αντιστάσεων, στα μαγνησιακά φωσφορικά τσιμέντα και σε μονώσεις καλωδίων.

Ορυκτολογία

Κραμβοειδής ποικιλία μεταλλεύματος μαγνησίτη (Β. Εύβοια)

Το μετάλλευμα αποτελείται κυρίως από μαγνησίτη, δολομίτη, μορφές SiO₂ (χαλαζία, οπάλιο ή/και χαλκηδόνιο), ενώ τάλκης, υδρομαγνησίτης και σηπιόλιθος είναι ορυκτά, τα οποία υπάρχουν σε μερικά κοιτάσματα.

Εχει παρατηρηθεί ορυκτολογική ζώνωση των κοιτασμάτων κατά την κατακόρυφο ανάπτυξή τους: καθαρός μαγνησίτης επικρατεί στα βαθύτερα τμήματα, ενώ προς τα ανώτερα τμήματα αυξάνεται ο δολομίτης και στο ανώτερο τμήμα επικρατούν μορφές διοξειδίου του πυριτίου. O μαγνησίτης προηγήθηκε της απόθεσης δολομίτη και των διαφόρων μορφών διοξειδίου του πυριτίου.

Η επαφή του μαγνησίτη με το υπερβασικό πέτρωμα είναι απότομη. Το υπερβασικό πέτρωμα όμως έχει αλλοιωθεί και μετατραπεί σε έναν «καστανό σερπεντινίτη» (brown serpentinite), που αποτελείται από σερπεντίνη, ιδινγσίτη, λειμωνίτη, ανθρακικά και τάλκη.

Γεωλογία των κοιτασμάτων

Τα κοιτάσματα του Ελληνικού χώρου φιλοξενούνται σε υπερβασικά πετρώματα των οφιολιθικών συμπλεγμάτων. Τα πετρώματα αυτά μπορεί να είναι υγιή ή σερπεντινιωμένα. Δεν έχει παρατηρηθεί κάποια συστηματική σχέση ανάμεσα στο μετάλλευμα και στο είδος του υπερβασικού πετρώματος. Τα κοιτάσματα αναπτύσσονται συνήθως σε βάθη έως και 300m από την επιφάνεια, όπως έχει προκύψει από τις γεωτρήσεις που έχουν πραγματοποιήσει οι μεταλλευτικές εταιρείες.

Το μετάλλευμα του μαγνησίτη βρίσκεται κάτω από τεκτονικό έλεγχο, ακολουθώντας ρηξιγενείς γραμμές. Σε μεγάλο βάθος παρατηρούνται φλέβες πάχους αρκετών μέτρων, που ακολουθούν εφελκυστικά ρήγματα από θραυσιγενή τεκτονική. Το παχός των φλεβών αυτών σταδιακά μειώνεται προς τα ανώτερα τμήματα, ενώ ταυτόχρονα ο αριθμός των φλεβών και φλεβιδίων μαγνησίτη αυξάνεται. Το κύριο χαρακτηριστικό του μαγνησίτη είναι ότι γεμίζει κενό χώρο των φλεβών (open space filling), γεγονός που υποδηλώνει ότι αποτέθηκε κατά τη διάρκεια του ανοίγματος των φλεβών και της κυκλοφορίας ρευστής φάσης σε ένα εφελκυστικό πεδίο τάσεων. Γωνιώδη τεμάχη υπερβασικού πετρώματος είναι συνήθη μέσα στις φλέβες. Επίσης τεμάχη μαγνησίτη που αποτέθηκε σε πρώϊμο στάδιο συγκολλώνται από μαγνησίτη που δημιουργήθηκε αργότερα. Χαρακτηριστικές εικόνες ανάπτυξης κοιτασμάτων κρυπτοκρυσταλλικού μαγνησίτη φαίνονται στις Εικόνες που ακολουθούν. Ο μαγνησίτης είναι κρυπτο-κρυσταλλικός με κογχώδη θραυσμό.

Τα περισσότερα κοιτάσματα διαβρώθηκαν στα ανώτερα τμήματά τους. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα τεμάχη μαγνησίτη να εγκλωβισθούν σε χερσαίες ή ποταμοχειμάρριες κλαστικές αποθέσεις, οι οποίες σε αρκετές περιπτώσεις κάλυψαν τα πρωτογενή κοιτάσματα.

Ανοικτή εκμετάλλευση φλεβικού μαγνησίτη (λευκό). To ανώτερο τμήμα του κοιτάσματος έχει διαβρωθεί και καλυφθεί από νεώτερες προσχώσεις

Μετάλλευμα μαγνησίτη τύπου πλέγματος φλεβών (Stockwork) (Bόρειος τομέας κοιτάσματος Γερορέματος Βορείου Ευβοίας)Φλέβες μαγνησίτη ΒΔ κατεύθυνσης (λευκό χρώμα) σε υπερβασικό πέτρωμα (σκούρο χρώμα) στο βόρειο τομέα του κοιτάσματος Γερόρεμα (Β. Εύβοια). Είναι εμφανές ότι ο μαγνησίτης γεμίζει κενό χώρο κατά μήκος εφελκυστικών γραμμών του υπερβασικού πετρώματος

 

Λατύπες μαγνησίτη σε προσχώσεις που καλύπτουν διαβρωμένο κοίτασμα (Β. Εύβοια)

  Λίμνη που δημιουργήθηκε στην ανοικτή εκσκαφή για εκμετάλλευση μαγνησίτη (Παρασκευόρεμα, Β. Εύβοια).

Προς την επιφάνεια τα φλεβίδια γίνονται λεπτά και αλληλοτέμνονται ακολουθώντας τις επιφάνειες διακλάσεων του υπερβασικού πετρώματος, δημιουργώντας εντυπωσιακές μορφές «πλέγματος φλεβιδίων» (stockwork). Σε μία απλουστευμένη τομή κάθετη στη ρηξιγενή ζώνη το κοίτασμα θα έμοιαζε με βεντάλια. Κατά κανόνα τα κοιτάσματα μαγνησίτη δεν είναι παραμορφωμένα. Οι φλέβες σε ορισμένες περιπτώσεις τέμνονται από νεώτερα ρήγματα, τα οποία δεν μεταλλοφορούν.

Επειδή κατά την εξόρυξη το μετάλλευμα αναμιγνύεται με τεμάχη του περιβάλλοντος πετρώματος απαιτείται εμπλουτισμός. Ο λευκόλιθος εμπλουτίζεται με χειροδιαλογή, επίπλευση, μαγνητικές μεθόδους ή με φωτομετρικό διαχωρισμό.

Γένεση

Κοίτασμα φλεβικού μαγνησίτη σε υπερβασικά πετρώματα. Το μοντέλο γένεσής του ακολουθεί το μοντέλο επιθερμικού συστήματος τύπου θερμών πηγών (Pohl, 1990).

Σημαντικές εργασίες έχουν δημοσιευθεί για τα κοιτάσματα της Καλιφόρνιας, της Αυστρίας και της Γιουγκοσλαβίας. Ο ελληνικός χώρος έδωσε την ευκαιρία σε έλληνες και ξένους γεωλόγους να μελετήσουν τις συνθήκες σχηματισμού του μαγνησίτη σε υπερβασικά πετρώματα. Παρά το γεγονός ότι σημαντικές εργασίες έχουν δημοσιευθεί την τελευταία εικοσαετία για τον τρόπο ανάπτυξης, την ορυκτολογία και τη γεωχημεία σταθερών ισοτόπων του μαγνησίτη, υπάρχει ακόμη διάσταση απόψεων για τον τρόπο γένεσης και τις γεωδυναμικές συνθήκες που ήλεγχαν τη δημιουργία τους. Τρία μοντέλα έχουν προταθεί για τη γένεση των κοιτασμάτων μαγνησίτη, τα οποία οδηγούν αυτόματα σε παραδοχή διαφορετικής ηλικίας και βέβαια διαφορετικών γεωδυναμικών συνθηκών. Τα δύο πρώτα μοντέλα προέκυψαν μετά από λεπτομερή μελέτη των κοιτασμάτων μαγνησίτη της Βάβδου Χαλκιδικής, ενώ το τρίτο κοιτασμάτων της Β. Εύβοιας. Σύμφωνα με αυτά: 

1η άποψη:
O μαγνησίτης δημιουργήθηκε από υπεργενετικές διεργασίες. Μετεωρικό νερό που περιέχει διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο έχει παραληφθεί από την ατμόσφαιρα, αντιδρά με το πέτρωμα και παίρνει μαγνήσιο στο διάλυμα. Το διάλυμα αυτό κινείται πρός τα κάτω, εμπλουτίζεται σε μαγνήσιο και όταν γίνει υπέρκορο αποθέτει μαγνησίτη με μορφές stockwork και φλεβών. Αν δεχθούμε την άποψη αυτή τότε τα κοιτάσματα πρέπει να δημιουργήθηκαν μετά την τοποθέτηση των υπερβασικών πετρωμάτων στο γειτονικό τους ηπειρωτικό περιθώριο (obduction) και τη χέρσευσή τους

2η άποψη:
Ο μαγνησίτης αποτέθηκε από πλούσια σε CO₂ ανερχόμενα διαλύματα, τα οποία προήλθαν από την απομάκρυνση του νερού Μεσοζωϊκών ιζημάτων, που βρίσκονταν κάτω από τα υπερβασικά πετρώματα, κατά την συμπαγοποίησή τους/διαγένεση. Η αντίδραση τους με τα υπερβασικά πετρώματα προκάλεσε εμπλουτισμό σε μαγνήσιο (και πυρίτιο). Ο μαγνησίτης αποτέθηκε σε ρηξιγενείς ζώνες και σε ρωγμές του πετρώματος, όταν τα διαλύματα πλησίασαν την επιφάνεια καθώς η πίεση του διοξειδίου του άνθρακα ελαττώθηκε. Το πυρίτιο αποτέθηκε πολύ κοντά στην επιφάνεια μετά τον μαγνησίτη. Σύμφωνα με την άποψη αυτή η γένεση των κοιτασμάτων τοποθετείται χρονικά κατά το στάδιο της obduction των υπερβασικών πετρωμάτων.

3η άποψη:
Ο μαγνησίτης σχηματίσθηκε από διαλύματα χαμηλής θερμοκρασίας, τα οποία προέκυψαν από ανάμειξη ανερχόμενων πλούσιων σε CO₂ διαλυμάτων με μετεωρικό νερό. Αυτό το συμ πέρασμα προκύπτει από τη μελέτη της ισοτοπικής σύστασης του οξυγόνου και του άνθρακα του μαγνησίτη. Η συσχέτιση της ισοτοπικής σύστασης C και O του μαγνησίτη με νερά σημερινών θερμών πηγών, παραπέμπει σε διεργασίες δημιουργίας διαλυμάτων χαμηλής θερμοκρασίας λόγω προσφοράς θερμότητας από μαγματική πηγή. Η πηγή θερμότητας πιθανόν να συνδέεται με ηφαιστειακή δραστηριότητα. Το διπλανό σχήμα προσομοιώνει τη γένεση των κοιτασμάτων μαγνησίτη προς το μοντέλο γένεσης επιθερμικών μεταλλοφοριών τύπου «θερμών πηγών».

 

Στην Ελλάδα, στον τομέα του λευκολίθου και των μαγνησιακών προϊόντων δραστηριοποιούνται οι εταιρείες ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ και ΤΕΡΝΑ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ (η οποία προσπαθεί να επαναδραστηριοποιήσει την παραγωγή μαγνησιακών προϊόντων στην περιοχή της Β. Ευβοίας, ως διάδοχο σχήμα της FIMISCO και της παλιάς ΒΙΟΜΑΓΝ που λειτούργησε από το 1996 έως το 2000). Η ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ είναι η μοναδική παραγωγός μαγνησίας στην Ελλάδα. Αποτελεί την μεγαλύτερη εξαγωγική επιχείρηση λευκολίθου στην Ευρωπαϊκή Ένωση και την μεγαλύτερη σε πωλήσεις καυστικής μαγνησίας παγκοσμίως. Η εταιρεία έχει ετήσια παραγωγή της τάξεως των 400-450.000 τόνων λευκολίθου και 180-200.000 τόνων τελικών προϊόντων (καυστική & δίπυρη μαγνησία, πυρίμαχες μάζες). Η νέα εταιρία ΤΕΡΝΑ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ διαθέτει 14 κοιτάσματα λευκόλιθου στη Β. Εύβοια με βέβαια αποθέματα 15 εκατ. τόνους και άλλα 4 κοιτάσματα στη Χαλκιδική με βέβαια αποθέματα 450.000 τόνους.

Για περισσότερα στοιχεία σχετικά με τις Εταιρίες που δραστηριοποιούνται στην εξόρυξη-εκμετάλλευση μαγνησίτη:
http://www.sme.gr/proionta-sme-orykta/93-leukolithos

 

Επιλογή από τη βιβλιογραφία
Burgath, K., Grissemann, C., Johannes, W., Jung, D., Knolke, H., Kockel, F., Makris, J., Mohr, M., Mussalam, K. & Rashka, H. (1981) On the Genesis of magnesite deposits in Northern Greece. In: Proc. UNESCO International Symposium on Metallogeny of mafic and ultramafic complexes, 3, 226-239.

Dabitzias, S. (1980) Petrology and Genesis of the Vavdos Cryptocrystalline Magnesite Deposits, Chalkidiki Peninsula, Northern Greece. Econ. Geol., 75, 8, 1138-1151.

Gartzos, E. (1986) On the genesis of cryptocrystalline magnesite deposits in the ultramafic rocks North Evia. PhD Thesis, ETH Zurich, 195.

Pohl, W. (1990) Genesis of Magnesite Deposits – Models and Trends. Geol. Rundschau, 79, 2, 291-299.