Teleptan I. 7. előadás: Vulkáni-hidrotermális rendszerek ásványi nyersanyagai és a vulkáni kőzetek hasznosíthatósága Dr. Molnár Ferenc
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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) - nx1nx10 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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Economics of gold and types of deposits 550,00
Gold production according to ore types in 1991
Long term variation of gold price (USD/oz) 500,00
Laterite
400,00 350,00
VMS 23 ,3 %
0, 1% 1, 0, 2% 4% 2, 0%
Price USD/oz
450,00
300,00
Mesothermal gold Epithermal gold
250,00
150,00
19
84 . 19 01. 85 03 . 19 01. 86 03 . 19 01. 87 03 . 19 01. 88 03 . 19 01. 89 03 . 19 01. 90 03 . 19 01. 91 03 . 19 01. 92 03 . 19 01. 93 03 . 19 01. 94 03 . 19 01. 95 03 . 19 01. 96 03 . 19 01. 97 03 . 19 01. 98 03 . 19 01. 99 03 . 20 01. 00 03 . 20 01. 01 03 . 20 01. 02 03 .0 1. 03
100,00
7, 9%
56 ,9 %
8, 2%
200,00
Date
Price on February 28, 2003: 349.60 USD/oz
(production data in Oz) PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Cu-porphyry, skarn, subvolcanic veins Placers and paleoplacers BIF Carlin type
Recens geotermális mezők és vulkáni hidrotermális rendszerek sajátosságai Geotermális mezők
Vulkáni hidrotermális rendszerek
Előfordulás: kiegyenlített térszínű vulkáni területek, vulkáni kúpok peremi és kalderák töréses zónái Megjelenés: hévforrások, “steaming ground”, melegvizes tavak
Előfordulás: vulkáni kitörési központok (kráterek)
Fluidumok kemizmusa: alkálineutrális, lokálisan savas
Fluidumok kemizmusa: erősen savas
Tipomorf ásványok: adulár, illit, szmektit, karbonát, alunit
Tipomorf ásványok: pirofillit, alunit, barit, terméskén
Megjelenés: időszakos krátertavak, szolfatarák
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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)
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Kismélységű vulkáni-hidrotermális rendszerek és ércesedések térbeli kapcsolódása MAGMÁS FLUIDUM
GŐZ/GÁZ FELÁRAMLÁS
FORRÓVIZES OLDATOK
500-900°C SO2, HCl,CO2
VULKÁNI HIDROTERMÁLIS RENDSZER
CSAPADÉKVÍZ BEÁRAMLÁS
KRÁTERTÓ
GEOTERMÁLIS MEZŐK
200-300°C CO2, HCl,S
100°C CO2, H2S HÉVFORRÁS HÉVFORRÁSOS KOVAÜLEDÉK
STEAM-HEATED ALTERATION
FELFORRÁS
160-180°C
HS, Au,Cu
FELFORRÁS
LS, Au,Ag
200-300°C
NEUTRALIZATION
500-600°C
FELFORRÁS
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
CU- (Mo, Au) - PORFÍR
Volcanic structures, geothermal fields and epithermal gold deposits Kyushu, Japan
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Vulkáni kürtő Aso, Kyushu, Japán
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Geotermális mező (steaming ground) Unzen, Kyushu, Japán
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Otake-Hatchobaru geothermal field Kyushu, Japan
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Mineralogy of epithermal systems at intermediate depth (100-500 m)
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Oxidation state in LS and HS type epithermal deposits
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Solubility of gold in epithermal fluids
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Hishikari LS type epithermal deposit Kyushu, Japan
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
General geology of the Carpathians
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
The Palaeogene volcanic arc of Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
The porphyry-copper and epithermal gold ore complex at Recsk NE-Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Geology and hydrothermal alteration in the epithermal zoneof the Recsk ore complex, southern part
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
HS-type epithermal zones at Recsk
2 cm
Mineralized polymict breccia Enragite-luzonite, pyrite, gold enrichment PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Advanced argillic alteration zones
Mineralization of the Palaeogene intrusive-volcanic complex in the Velence Mts., W-Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Fluid inclusion and stable isotope data for Palaeogene hydrothermal systems of Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Neogene calk-alkaline and alkaline volcanism in Hungary and adjacent areas
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Neogene geodynamic evolution and intermediate-acidic volcanism of the Carpathians
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Neogene mineralization of the Tokaj Mts.
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Adularia-sericite alteration zones in the Tokaj Mts.: Telkibánya Au-Ag deposit
0,2 cm
2 cm
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Telkibánya: alteration and palaeodepth estimation
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Steam-heated alteration zone in an LS type epithermal system near Mád southern Tokaj Mts.
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Distal discharge zones of paleo-hot springs: Rátka, Tokaj Mts.
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Alacsony szulfidizációs fokú epitermális ércesedések ásványparageneziseinek, elemasszociációinak és hőmérsékletének mélységi zonációja
Intenzív kovásodás (paleo talajvízszint) Gõzhevített savas-szulfátos felülbélyegzés
Paleofelszín
Alunitkaolinit
Limnikus kovaüledékek Hidrotermális erupciós és bentonittelepek breccsa Hévforrásos Cinnabarit, kovaüledék antimonit, realgár, barit
Kaolinit
Sb, Hg, As
Kovásodás kvarc, opál
Hematit
Au-Ag
Albite-kloritkarbonát Zn, Pb, Cu Ag(-Au)
Propilitesedés
Epidot
Szfalerit galenit kalkopirit
250°C
500-200 m
Pirit
Adulárszericit
Feláramló oldatok magmás komponensekkel
Oldatáramlás
Érhálózat
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Telér
Hidrotermális breccsa
Felforrás
Káliföldpátos neutrális-alkalikus átalakulási zóna
(Au)
200°C
Illit & montmorillonit
Felforrás
100 - 50 m
Gőzhevített savas-szulfátos átalakulási zóna
100°C
Mélység
Csapadékvíz
Limnikus kovaüledék felhasználása: szilikatégla gyártás A nagytisztaságú (95-98%) Kovaanyagot finomszemcséjű formázott őrleményében krisztobalittá alakítják hevítéssel. A hőállóság kritériuma: 1580°C feletti olvadáspont.
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Neogene mineralization of the Börzsöny Mts.
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Fluid inclusion and K-Ar data for Neogene LS-type epithermal mineralization in Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Proposed model for hydrothermal mineralization of the Neogene volcanic belt in Hungary
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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/cm2, andezit: 500 – 3500 kp/cm2, intermedier – savanyú tufák: 500 – 900 kp/cm2
- húzási, hajlító-, nyírási-, ütési-, koptatási szilárdság
Végh Sándorné: Nemércek földtana 189-249 oldal
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok II • Fizikai tulajdonságok II.
- kőzetkeménység: Rosiwal-féle csiszolási keménység 4cm2 felületű próbakockát 0,2 mm-es korundporral 8 percig, meghatározott nyomóerővel csiszolják
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Ásvány
Mohs
Rosiwal
talk
1
0,5
kősó
2
1.33
kalcit
3
3.30
fluorit
4
3.10
apatit
5
4.50
földpát
6
13.30
kvarc
7
72.0
topáz
8
112
korund
9
1000
gyémánt
10
90 000
Vulkáni kőzetek, mint ipari nyersanyagok III Fúrhatósági fokozat
Kőzettípus
I
Homok, agyag, lösz
II
Kavicsos homok, talaj
• Fizikai tulajdonságok III. -
Fúrási keménység Hézagosság-hézagtérfogat: 100 (V – Vt) V=teljes térfogat N% = -----------------V Vt = tömör térfogat
III
Pala, márga, homokkő, mészkő, tufa
IV
Törmelékes talaj, pala, márvány, tömött mészkő
V
Kovás palák, bontott vulkáni –magmás kőzetek, peridotit
Vt = száraz súly / fajsúly
VI
Kovás mészkő, dolomit, vulkáni és magmás kőzetek
VII
Kvarcos-karbonátos magmás kőzetek, szkarnok
VIII
Középszemcsés mélységi magmás kőzetek, üde vulkanitok
IX
Bazalt, aprószemcsés mélységi kőzetek
X
Tömör kvarcit, jaspilit, tűzkő, korundos metamorfit
- Térfogatsúly: Gránit – 2600-2700 kg/m3 Riolit – 1900-2500 kg/m3 Andezit – 2200-2800 kg/m3 Bazalt – 2800-3000 kg/m3 Tufa – 1400-2000 kg/m3 Horzsakő – 800-1500 kg/m3
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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. v=kJ k=átbocsátási/szivárgási tényező, J=nyomásgradiens - hővezető képesség - hangszigetelő képesség - elektromos szigetelőképesség
• Kémiai tulajdonságok: mállással szembeni ellenállóképesség PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
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
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Egy másik példa: Cornwall, gránit kaolinitesedése
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Füzérradvány illit
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com