Teleptan I. 7. előadás: Vulkáni-hidrotermális rendszerek ásványi nyersanyagai és a vulkáni kőzetek hasznosíthatósága Dr. Molnár Ferenc
Epitermális ércesedések általános jellemzői Szárazföldi vulkáni területek kis mélységű (0-1500 m) zónáiban, 100-300 C hőmérsékletű hidrotermális folyamatokhoz kapcsolódóan, változékony nyomásviszonyok (litosztatikus-hidrosztatikus) mellet képződnek. Hasznosítható fémtartalom: Au, Ag, Pb, Zn, Cu (Hg) - nx1- nx10 g/t Au koncentrációk, 1-100 Mt átlagos készlettel Kapcsolódó ásványi nyersanyagtelepek: kaolinit, illit, bentonit, alunit, kova Jellemző előfordulások: szubdukciós zónák mezozoósrecens vulkáni ívei Recens analógiák: geotermális mezők és vulkánihidrotermális rendszerek
Economics of gold and types of deposits Price USD/oz 550,00 500,00 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 1984.01.03 1985.01.03 Long term variation of gold price (USD/oz) 1986.01.03 1987.01.03 1988.01.03 1989.01.03 1990.01.03 1991.01.03 1992.01.03 1993.01.03 1994.01.03 Date 1995.01.03 1996.01.03 1997.01.03 1998.01.03 1999.01.03 2000.01.03 2001.01.03 2002.01.03 0,1% 1,2% 56,9% 0,4% 2,0% Gold production according to ore types in 1991 Price on February 28, 2003: 349.60 USD/oz 7,9% 23,3% 8,2% Laterite VMS Mesothermal gold Epithermal gold Cu-porphyry, skarn, subvolcanic veins Placers and paleoplacers BIF Carlin type (production data in Oz)
Recens geotermális mezők és vulkáni hidrotermális rendszerek sajátosságai Geotermális mezők Előfordulás: kiegyenlített térszínű vulkáni területek, vulkáni kúpok peremi és kalderák töréses zónái Megjelenés: hévforrások, steaming ground, melegvizes tavak Vulkáni hidrotermális rendszerek Előfordulás: vulkáni kitörési központok (kráterek) Megjelenés: időszakos krátertavak, szolfatarák Fluidumok kemizmusa: alkálineutrális, lokálisan savas Fluidumok kemizmusa: erősen savas Tipomorf ásványok: adulár, illit, szmektit, karbonát, alunit Tipomorf ásványok: pirofillit, alunit, barit, terméskén
Epitermális ércesedések típusainak jellemzői Alacsony szulfidizációs fokú (adulár-szericit) Telepforma: teléres, érhálós, hintett Szerkezeti kontroll: kigyenlített térszínű vulkáni területek, kalderák töréses szerkezetei Szövet: szalagos-sávos, drúzás, kollomorf érkitöltés, breccsa Ércásványok: pirit, elektrum, arany, Au-Ag telluridok, vörösezüstércek, akantit, szfalerit, galenit, kalkopirit Meddőásványok: kvarc, kalcedon, opál, karbonátok, adulár, illit Elemasszociáció: Au, Ag, Zn, Pb (Cu, Sb, As, Hg, Te, Se) Magas szulfidizációs fokú (savas-szulfátos) Telepforma: hintett, tömzsös, érhálós Szerkezeti kontroll: vulkáni kalderák centrális zónái, rendszerint szubvulkáni intrúzió felett Szövet: breccsa, kiszorítás, egyszerű erezések Ércásványok: pirit, enargit, kalkopirit, tennantit, covellin, elektrum, arany, telluridok Meddőásványok: kvarc, alunit, barit, kaolinit, pirofillit, topáz, illit Elemasszociáció: Cu, Au, Ag, (Pb, Hg, Sb, Te, Sn, Mo, Bi)
Kismélységű vulkáni-hidrotermális rendszerek és ércesedések térbeli kapcsolódása MAGMÁS FLUIDUM GŐZ/GÁZ FELÁRAMLÁS FORRÓVIZES OLDATOK CSAPADÉKVÍZ BEÁRAMLÁS 500-900 C SO 2, HCl,CO 2 VULKÁNI HIDROTERMÁLIS RENDSZER GEOTERMÁLIS MEZŐK KRÁTERTÓ 200-300 C CO 2, HCl,S HÉVFORRÁS 100 C CO 2, H 2 S HÉVFORRÁSOS KOVAÜLEDÉK STEAM-HEATED ALTERATION 160-180 C FELFORRÁS HS, Au,Cu FELFORRÁS LS, Au,Ag 200-300 C NEUTRALIZATION 500-600 C FELFORRÁS CU- (Mo, Au) - PORFÍR
Volcanic structures, geothermal fields and epithermal gold deposits Kyushu, Japan
Vulkáni kürtő Aso, Kyushu, Japán
Geotermális mező (steaming ground) Unzen, Kyushu, Japán
Otake-Hatchobaru geothermal field Kyushu, Japan
Mineralogy of epithermal systems at intermediate depth (100-500 m)
Oxidation state in LS and HS type epithermal deposits
Solubility of gold in epithermal fluids
Hishikari LS type epithermal deposit Kyushu, Japan
HS type epithermal deposits in the Nansatsu district, Kyushu, Japan Zoning is the result of neutralization of acidic-oxidative fluids during their interaction with the wall rocks. Permeability of rocks highly influences the extent of their alteration
General geology of the Carpathians
The Palaeogene volcanic arc of Hungary
The porphyry-copper and epithermal gold ore complex at Recsk NE-Hungary
Geology and hydrothermal alteration in the epithermal zoneof the Recsk ore complex, southern part
HS-type epithermal zones at Recsk 2 cm Mineralized polymict breccia Enragite-luzonite, pyrite, gold enrichment Advanced argillic alteration zones
Mineralization of the Palaeogene intrusive-volcanic complex in the Velence Mts., W-Hungary
Fluid inclusion and stable isotope data for Palaeogene hydrothermal systems of Hungary
Neogene calk-alkaline and alkaline volcanism in Hungary and adjacent areas
Neogene geodynamic evolution and intermediate-acidic volcanism of the Carpathians
Neogene mineralization of the Tokaj Mts.
Adularia-sericite alteration zones in the Tokaj Mts.: Telkibánya Au-Ag deposit 0,2 cm 2 cm
Telkibánya: alteration and palaeodepth estimation
Steam-heated alteration zone in an LS type epithermal system near Mád southern Tokaj Mts.
Distal discharge zones of paleo-hot springs: Rátka, Tokaj Mts.
Alacsony szulfidizációs fokú epitermális ércesedések ásványparageneziseinek, elemasszociációinak és hőmérsékletének mélységi zonációja Csapadékvíz Mélység 100-50 m 500-200 m Gőzhevített savas-szulfátos átalakulási zóna Intenzív kovásodás (paleo talajvízszint) Gõzhevített savas-szulfátos felülbélyegzés Káliföldpátos neutrális-alkalikus átalakulási zóna Propilitesedés Paleofelszín Kaolinit Kovásodás kvarc, opál Illit & montmorillonit Alunitkaolinit Adulárszericit Albite-kloritkarbonát Epidot Hidrotermális erupciós breccsa Hévforrásos kovaüledék Limnikus kovaüledékek és bentonittelepek Sb, Hg, As (Au) Au-Ag Zn, Pb, Cu Ag(-Au) Cinnabarit, antimonit, realgár, barit Hematit Pirit Szfalerit galenit kalkopirit 100 C 200 C 250 C Felforrás Felforrás Feláramló oldatok magmás komponensekkel Oldatáramlás Érhálózat Telér Hidrotermális breccsa
Limnikus kovaüledék felhasználása: szilikatégla gyártás A nagytisztaságú (95-98%) Kovaanyagot finomszemcséjű formázott őrleményében krisztobalittá alakítják hevítéssel. A hőállóság kritériuma: 1580 C feletti olvadáspont.
Neogene mineralization of the Mátra Mts. Ore production between 1952 and 1986: 3.2 Mt with 1.1% Pb and 3.2% Zn Remaining reserves: 5.2 Mt with 1.2% Pb and 3.3% Zn Average Au content of veins: 0.6 g/t
Neogene mineralization of the Börzsöny Mts.
Fluid inclusion and K-Ar data for Neogene LS-type epithermal mineralization in Hungary
Proposed model for hydrothermal mineralization of the Neogene volcanic belt in Hungary
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok I A felhasználhatóságot megszabó tényezők: fizikai tulajdonságok, kémiai ellenállóképesség Fizikai tulajdonságok I.: - kőzettani jellemzők: többnyire csak üde kőzet használható - törőszilárdság: a kőzet ásványos összetétele, szövete, nedvességtartalma erősen befolyásolja bazalt: 600 3400 kp/cm 2, andezit: 500 3500 kp/cm 2, intermedier savanyú tufák: 500 900 kp/cm 2 - húzási, hajlító-, nyírási-, ütési-, koptatási szilárdság Végh Sándorné: Nemércek földtana 189-249 oldal
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok II Fizikai tulajdonságok II. Ásvány Mohs Rosiwal talk 1 0,5 kősó 2 1.33 kalcit 3 3.30 - kőzetkeménység: Rosiwal-féle csiszolási keménység 4cm 2 felületű próbakockát 0,2 mm-es korundporral 8 percig, meghatározott nyomóerővel csiszolják fluorit apatit földpát kvarc 4 5 6 7 3.10 4.50 13.30 72.0 topáz 8 112 korund 9 1000 gyémánt 10 90 000
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok III Fizikai tulajdonságok III. - Fúrási keménység - Hézagosság-hézagtérfogat: 100 (V Vt) V=teljes térfogat N% = ------------------ V Vt = tömör térfogat Vt = száraz súly / fajsúly - Térfogatsúly: Gránit 2600-2700 kg/m 3 Riolit 1900-2500 kg/m 3 Andezit 2200-2800 kg/m 3 Bazalt 2800-3000 kg/m 3 Tufa 1400-2000 kg/m 3 Horzsakő 800-1500 kg/m 3 Fúrhatósági fokozat I II III IV V VI VII VIII IX X Kőzettípus Homok, agyag, lösz Kavicsos homok, talaj Pala, márga, homokkő, mészkő, tufa Törmelékes talaj, pala, márvány, tömött mészkő Kovás palák, bontott vulkáni magmás kőzetek, peridotit Kovás mészkő, dolomit, vulkáni és magmás kőzetek Kvarcos-karbonátos magmás kőzetek, szkarnok Középszemcsés mélységi magmás kőzetek, üde vulkanitok Bazalt, aprószemcsés mélységi kőzetek Tömör kvarcit, jaspilit, tűzkő, korundos metamorfit
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok IV Fizikai tulajdonságok folyt. - víztartalom: bányanedvesség! - vízfelvevő képesség, kapillaritás - vízáteresztő képesség: 1 darcy=1 cm2 felületen, 1 mp alatt, 1cm távolságra, 1ml 1 centipoise viszkozitású folyadék átbocsátása 1 bar nyomáskülönbség mellett. - hővezető képesség - hangszigetelő képesség - elektromos szigetelőképesség v = k J k=átbocsátási/szivárgási tényező, J=nyomásgradiens Kémiai tulajdonságok: mállással szembeni ellenállóképesség
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok VI Andezit, bazalt: útépítés (burkolat, zúzalék, szegélykő) Horzsakő: könnyűbeton-adalék, csiszolóanyag, hő és hangszigetelő téglák (horzsakő+mész), nemesvakolatok, talajjavítás Perlit: duzzasztott állapotban hőálló vakolatok, könnyűbeton (hő- és hangszigetelő), vegyi anyagok adszorbense, szűrője
Tokaji-hegység: a világ egyik legjelentősebb perlit előfordulása Perlit: gömbös-gyöngyös szerkezetű, savanyú vulkáni üveg, 2-6 súly% víztartalommal Duzzasztás: a víz kötési módjától függően 700-1100 C-on Pálháza, Gyöngykőhegy Perlie: an acid and glassy Magyarország földtani készlete: 41 mt bányabeli készlete: 28 mt
Szárazföldi vulkáni-hidrotermális rendszerek nemérces ásványi nyersanyagai Agyagtelepek: kaolinit, illit, bentonit hidrotermális kőzetátalakulás során kialakult telepei Kovatelepek: hévforrások által táplált limnikus kifejlődések Végh Sándorné: Nemércek földtana 101 136. oldal
Kaolin: kaolinit és illit keverékéből álló többnyire hidrotermális eredetű ásványi nyersanyag Mád környéke, Tokaji hegység Háztartási porcelán Szigetelő porcelán: 37-50% kaolin 37-25% kvarc 25% földpát Papírkaolin Kiégetés során: 1000 C körül Kvarcból krisztobalit Kaolinitből mullit Krisztobalit+földpát= olvadék
Egy másik példa: Cornwall, gránit kaolinitesedése
Füzérradvány illit