Nyersanyagok és energiaforrások Földtudományi BSc kurzus 2. előadás Likvidmagmás érctelepek: a Cr, Fe, Ti, Ni, Cu és platinafémek nyersanyagai Dr. Molnár Ferenc egyetemi docens Ásványtani Tanszék
UTÓkristályosodás Az ásványok olvadékból történő kristályosodásának sorrendje Bowen szerint FŐkristályosodás ELŐkristályosodás
Az elemek dúsulásai a mélységi magmás kőzetképződés során Előkristályosodás sziderofil és kalkofil Főkristályosodás litofil Utókristályosodás litofil és kalkofil E folyamatok során az atmofil (könyenilló) elemek jelenléte jelentősen befolyásolja az elemdúsulásokat
Az ultrabázisos és bázisos kőzetek képződése során a likvidmagmás szegregáció sziderofil és kalkofil elemeket tartalmazó oxid- és szulfidásványok feldúsulását eredményezheti. Az érctelep kialakulásában döntő tényező az, hogy a kristályosodás körülményei lehetővé teszik azt, hogy a szegregálódó Fe-, Ti-, Croxid, illetve Fe-, Ni- és Cu-szulfid ásványok többnyire gravitációs úton a magma egy részében feldúsuljanak. Az említett elemeken kívül a vanádium, a kobalt és a platinafémek is oly mértékben koncentrálódhatnak a likvidmagmás ércben, hogy kinyerésük melléktermékként gazdaságos lehet. A likvidmagmás ércképződés általános ásványtani, kőzettani, és geokémiai jellemzői A jelentős likvidmagmás ércesedések réteges komplexumokhoz, platóbazaltok intrúzióihoz, anortozitos intrúziókhoz ofiolitos sorozatokhoz, és komatiites lávafolyásokhoz kötődnek
A likvidmagmás ércképződés legfontosabb ércásványai Oxidok Szulfidok Krómit FeCr2O4 Pirrhotin Fe(1-x) S Magnetit FeFe2O4 Pentlandit (Fe,Ni)9S8 Ilmenit FeTiO3 Kalkopirit CuFeS2 Hematit Fe2O3 Rutil TiO2
A likvidmagmás ércesedéseket befogadó kőzetek geokémiai jellemzői és lemeztektonikai helyzetük Tholeiites és tholeiites-mészalkáli sorozatok - kontinentális táblás területek differenciált ultrabázisos kőzettelérek, szillek, anortozit intrúziók platóbazaltok és a kapcsolódó intrúziók réteges komplexumok - orogén zónák obdukált ofiolitos sorozatok Komatiites sorozatok - Kontinentális táblás területek lávafolyások és kapcsolódó réteges szillek, és dunites-peridotitos intrúziók
Likvidmagmás oxidos érctelepek: krómittelepek ásványtan, kőzetkörnyezet, lemeztektonikai helyzet A likvidmagmás krómércesedéseknek az érctest megjelenési és képződési viszonyainak megfelelően két típusát különböztetjük meg: I. a sztratiform krómércesedések kontinentális táblás területek réteges intrúzióiban a rétegességgel konform módon jelennek meg. II. a podiform (un. "Alpi típusú") krómércesedések orogén zónák rendszerint tektonizált, obdukált ofiolitos sorozataiban lencse-, zsák-, vagy fészek alakú, jórészt diszkonform testeket alkotnak.
A krómérc jellemző megjelenési sajátosságai leopárdérc krómit olivin krómit olivin
kezdőlap 8-krómit K S 1000 µm Hipidiomorf kromitkristály, jellegzetes repedésekkel. Sikburuh, Törökország. (1N) 250 µm A kromitkristályok (K) gyakran hálózatos szövetű szerpentinitben (S) fordulnak elő. Sikburuh, Törökország. (+ N) M K 250 µm A kromit a rideg viselkedése miatt gyakran zúzott megjelenésű, és ezért sűrű repedések vagy breccsás erek hálózzák át. Sikburuh, Törökország. (1N) 250 µm A kromit (K) peremei mentén sokszor magnetitté (M) alakul át. Az apró fényes zárványok (nyíllal jelölve) gyakran platinafém ötvözetek. Sikburuh, Törökország. (1N)
Likvidmagmás oxidos érctelepek: krómittelepek minőség, mennyiség, felhasználás A különböző típusú krómércek átlagos összetétele egymástól különbözik, tehát az érc felhasználhatóságát a képződési körülmények nagymértékben befolyásolják. A krómitérckőzet, a krómitit uralkodóan a spinell-félék közé tartozó krómitból és olivinből áll, de egyéb spinellt és piroxént is tartalmazhat. A podiform krómitit krómitja rendszerint magnéziumban és alumíniumban gazdagabb, míg vasban szegényebb a sztratiform krómitithez képest. A kohászat korrózióálló acél gyártására a nagy Cr/Fe arányú (>2,2-4,0) ércet használja. A kis Cr/Fe a-rányú ércet a vegy-, textil- és faipar alkalmazza. A kicsi Fe-, és nagy Al-tartalmú dúsított krómitérc kemencebélések, és öntőformák készítésére alkalmas.
Likvidmagmás oxidos érctelepek: krómittelepek Példa sztratiform krómércre: Bushveld, Dél-Afrika
A Bushveld Magmás Komplexum sztratiform krómércesedése A 2 milliárd éves dél-afrikai Bushveld Komplexum egy, az archaikumi üledékes-vulkáni Transvaal sorozatra települő lopolit. A réteges intrúzió felszíni területe 67 400 km2, vastagsága több, mint 7 km. A nóritos összetételű peremi (legalsó) zóna az intrúzió kontaminált egységét képviseli. Az alsó zóna és a "Kritikus zóna" differenciált ultrabázisos sorozat. A több tucat, cm-es, m-es vastagságú, és 100 km-es csapásban követhető krómitit réteg a "Kritikus zóna" LG, MG és UG egységeiben csoportosul. A Merensky reef platinafém-tartalmú, míg a felső egység bázisos kőzeteiben magnetit rétegek foldulnak elő.
Sztratiform krómérc A Bushveld Komplexben
Podiform (Alpi-típusú) krómittelepek: előfordulások a Tethys övezet ofiolitos sorozataiban A podiform krómércesedések jellemzően kontinensperemek konvergens zónáiban előforduló obdukált ofiolitos sorozatokban, illetve kontinensperemi régiókba nyomult ultrmafikus-mafikus intrúziókban jelennek meg. Az ércestek az ultramafikus egységek harzburgitos-dunites (ofiolit-sorozatok esetében ezek a köpeny és a kéreg határán előforduló kumulát egységek) gyökérzónáiban települnek. A befogadó kőzetek általában szerpentinesedettek. A podiform któmittelepek előfordulásainak egy jellemző ércprovinciája a Neotethys jórészt obdukált mezozoós óceáni lemez maradványaihoz kötődik a Dinaridáktól a törökországi Anatóliáig terjedő zónában. Hasonló eredetűek a ciprusi Troodos masszívum, az ománi ofiolitos zóna, illetve Irán krómércesedései is.
Podiform krómittelepek szerkezeti és összetételi jellemzői Az érctestek szabálytalan alakúak, méretük általában néhány 10 m x néhány 100 m. Az érctestek a tektonizáltság miatt gyakran szétszabdaltak, deformáltak, a befogadó kőzethez képest rendszerint diszkordánsak, de konkordáns település is előfordul. Jellemző a tömeges-szemcsés szövet, 1-10 mm-es krómitszemcsékkel. A legkevésbé deformált telepekben általános a noduláris ("leopárdérc"), vagy "hálózatos" szövet is. Az erőteljesen deformált telepekben orbikuláris, tömeges, vagy antinoduláris szövet jellemző, a krómitszemcsék intenzív repedezettségével. A krómitban a Cr/Fe arány általában 2.4-4.2 közötti, a Mg/Fe arány 1-7.3 közötti (a réteges komplexumokban ez utóbbi érték 1-3.5). Előfordul, hogy az érctest köz-pontjában a Cr/Fe arány nagy, és ez az arány az érctest peremi zónái felé kon-centrikusan csökken. Óceánaljzat, ofiolitos sorozat Mélytengeri üledék Egy törökországi krómittelep vázlatos szelvénye Bazaltos párnaláva Bazaltos telérraj Gabbró intrúziók Ultrabázisos kőzetek (dunit, harzburgit, lherzolit) A befogadó ulltrabázisos kőzetek az obdukció során általában szerpentinesednek
kezdőlap P 1000 µm 7-magnetit I M M Xenomorf, kerekített, beöblösödő magnetit (M), pirrhotinban (P). Voisey s Bay, Kanada. (1N) 125 µm Ilmenit (I) lemezes szételegyedése a magnetit (M) oktaéder síkjai szerint. A kis szürke orsó szerű zárványok mindkét ásványban az ulvöspinell szemcséi. Kanada. (1N) M 250 µm Martitos magnetit. A magnetit az {111} oktaéder síkok mentén teljesen hematittá (világosszürke szemcsék) alakult. Mongólia. (+ N) 250 µm Magnetit (M) és ilmenit (I) szemcsés összenövése. Jól kitűnik az ilmenit barnább színárnyalata. Xenomorf-szemcsés magnetit (M), sávos-vasércben. Alnö,Kanada. Svédország. (1N) (1N)
Norilszk-Talnakh
Norilszk-Talnakh Cu-Niplatinafém ércesedése
A Sudbury Magmás Komplexum regionális földtani helyzete, gazdasági jelentősége Meteorit krátert kitöltő több kilométer vastag magmás képződmény 1.85 milliárd éves becsapódási esemény A Föld egyik legnagyobb meteorit krátere 20 km É tek e z ő ai k h c r A Magmás folyamatokhoz kötődő Fe-Cu-Ni szulfidércek típusterülete Sudbury A Ni, Pt, és Pd termelés egyik világpiaci meghatározója A bányászat és kapcsolódó iparágak 80 000 ember megélhetését biztosítják P t Fron i k eno oós z o r e Prot etek kőz ill nv e Gr t on r ef Digitális terepmodell
A Sudbury Magmás Komplexum földtana és magmás kőzetei É lat u n o ki v a z s lat u n i vo Dél
A meteorit becsapódás bizonyítékai és jelentőségük az ércföldtani kutatásokban Sokk-metamorf deformációs szerkezet fekükőzetek kvarcában Pszeudotachylit-breccsa (Sudbury Breccsa Fm.) A fekü Cu-Ni-platinafém teléreinek leggyakoribb befogadó kőzete 200 μm Fekükőzetekben relatív időrendiség megállapítása Visszahullási breccsa (Onaping Fm.) Hidrotermálisan átalakult. Az SMK képződését intenzív hidrotermális folyamatok követték.
Likvidmagmás Fe-Ni-Cu érc a kontaktuson és kőzettelérekben Teléres és hintett Cu-Ni-Platinafém érc a fekükőzetben
kezdőlap 34-pentlandite M P V PO 250 µm 250 µm P Pentlandit (P) hasadási vonalakkal, magnetit (M) és pirrhotin (PO) társaságában. Voisey s Bay, Kanada. (1N) Pentlandit (P) violarittá (V) alakul a repedések mentén. Coldwell Komplexum, Kanada. (1N) P P PO 250 µm Pentlandit (P) szételegyedési lángok pirrhotinban (PO). Sudbury, Kanada. (1N) PO 125 µm Intragranuláris durva pentlandit (P) érhálózat pirrhotin (PO) szemcséi között. Sudbury, Kanada. (1N)
kezdőlap 29-kalkopirit P K 125 µm 250 µm Kalkopirit (K), idiomorf pirit (P) zárványokkal. Futalenfu, Chile. (1N) Lemezes ikerrendszer kalkopiritben. É-Svédország. (olajimmerzió, + N) P Kb K 125 µm 125 µm Kalkopirit (K), pirrhotin (P) zárványokkal. Sudbury, Kanada. (1N) Lemezes kubanit (Kb) szételegyedés és csillag alakú apró szfalerit zárványok (nyíllal jelölve) kalkopiritben. Voisey s Bay, Kanada. (1N)
Komatiites lávafolyások likvidmagmás Fe-Ni ércesedései Spinifex-szövetű láfafolyás olivin olivin
Ajánlott irodalom 126-136. oldal CD-melléklet