VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
SEKUNDÁRNÍ MINERÁLY
•
DEFINICE: sekundární minerály vznikají během zvětrávání
•
zvětrávání sulfidů a okolních minerálů uvolňuje obrovské množství kationtů a aniontů do pórových vod
1. ionty mohou být sorbovány fylosilikáty (illit, smektit, chlorit) 2. ionty mohou setrvávat v roztoku a přecházet do podzemních a povrchových vod 3. ionty se mohou akumulovat až dojde k přesycení vůči sekundárnímu minerálu a posléze jeho srážení z roztoku VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ JE NEJVÝZNAMĚJŠÍ ZPŮSOB FIXACE PRVKŮ V SULFIDICKÝCH ODPADECH
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ •
oxidace sulfidů a vznik sekundárních minerálů může probíhat před těžbou, během těžby a po ukončení těžby
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ půda na na zlatonosném ložisku Mokrsko
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ středověká rudní halda arsenopyritu v současnosti, Jáchymov
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ arsenopyrit
síra pitticit kaňkit skorodit jarosit goethit
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ •
oxidace sulfidů a vznik sekundárních minerálů může probíhat před těžbou, během těžby a po ukončení těžby
•
novotvořené sekundární minerály mohou tmelit (cementovat) materiál uvnitř sulfidického odpadu nebo tvořit krusty na povrchu (výkvěty) či těsně pod povrchem
• • • • •
oxidace a hydrolýza rozpuštěných kationtů (Fe2+) hydrolýza rozpuštěných kationtů (např. Al3+, Fe3+) reakce AMD s alkalickými vodami (neutralizujícími minerály) oxidace sulfidů ve vlhkém prostředí evaporace důlních vod (koncentrace prvků)
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
Výkvěty Fe, Mn a Al hydroxysíranů na stěně lomu ve Chvaleticích
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
Výkvěty Cu – As minerálů na stěnách dolu Svornost, Jáchymov
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
Cementace horninových fragmentů pitticitem (amorfní Fe3+ arzeničnan) na středověké haldě Giftkies, Jáchymov
HYDRATOVANÉ SÍRANY DVOJMOCNÝCH KOVŮ
VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ SYSTÉM SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ:
•
melanterit (Fe2+SO4·7H2O)
•
sírany a hydratované sírany (dvojmocných kovů, trojmocných kovů a smíšená valence)
•
epsomit (MgSO4·7H2O)
•
oxidy a hydroxidy
•
hexahydrit (MgSO4·6H2O)
•
arzeničnany
•
chvaleticeit (MnSO4·6H2O)
•
karbonáty
•
chalkantit (CuSO4·5H2O)
•
silikáty
•
rozenit (FeSO4·4H2O)
•
prvky
•
szomolnokit (FeSO4·H2O)
chalkantit, sádrovec, goethit a jarosit vzniklé evaporací
HYDRATOVANÉ SÍRANY DVOJMOCNÝCH KOVŮ
HYDRATOVANÉ SÍRANY DVOJMOCNÝCH KOVŮ
•
jsou velmi rozšířené a časté
•
jsou velmi rozšířené a časté
•
obvykle vznikají evaporací z velmi mineralizovaných roztoků
•
obvykle vznikají evaporací z velmi mineralizovaných roztoků
•
jsou snadno rozpustné → potenciální zdroj kovů, kyselosti
•
jsou snadno rozpustné → potenciální zdroj kovů, kyselosti
•
velmi často dehydratují (např. melanterit → rozenit → szomolnokit)
•
velmi často dehydratují (např. melanterit → rozenit → szomolnokit)
•
melanterit může oxidovat na copiapit (Fe2+-Fe3+ síran)
•
melanterit může oxidovat na copiapit (Fe2+-Fe3+ síran)
HYDRATOVANÉ (HYDROXO)SÍRANY DVOJMOCNÝCH A TROJMOCNÝCH KOVŮ •
römerit (Fe3(SO4)4·14H2O)
•
halotrichit (FeAl2(SO4)4·22H2O)
•
copiapit (Fe5(SO4)6(OH)2·20H2O) •
HYDRATOVANÉ (HYDROXO)SÍRANY TROJMOCNÝCH KOVŮ jednoduché Fe a Al sírany •
coquimbit (Fe2(SO4)3·9H2O)
•
anulogen (Al2(SO4)3·17H2O)
Fe a Al hydroxosírany
obecný vzorec (AB2(SO4)4·nH2O) A: Fe2+, Zn, Mg, Mn; B: Fe3+, Al3+
•
aluminit (Al2(SO4)(OH)4·7H2O)
•
velmi časté substituce těžkých kovů v pozici A
•
jarosit (KFe3(SO4)2(OH)6)
•
opět velmi snadno rozpustné → potenciální zdroj kovů, kyselosti
•
schwertmannit (Fe8O8(SO4)(OH)6)
HYDRATOVANÉ (HYDROXO)SÍRANY TROJMOCNÝCH KOVŮ •
vznikají v pozdním stádiu vývoje sulfidického odpadu
•
Fe3+ a Al3+ hydroxosírany jsou velmi rozšířené, neboť jsou relativně nerozpustné
•
mají velký povrch → ochotně sorbují kovy, As a další
SÍRANY
OXIDY A HYDROXIDY TROJMOCNÉHO ŽELEZA (FOH) •
ferrihydrit (5Fe2O3·4H2O)
•
goethit (αFeO(OH))
•
akaganéite (βFeO(OH))
•
lepidokrokit (γFeO(OH))
•
hematit (αFe2O3)
•
maghemit (γFe2O3)
•
magnetit (FeO·Fe2O3)
OXIDY A HYDROXIDY TROJMOCNÉHO ŽELEZA (FOH) •
v kyselém prostředí v oxidických podmínkách často dochází ke tvorbě minerálů skupiny jarositu
•
při zvýšení pH se jarosit rozpadá na HFO
KFe3(SO4)2(OH)6 + 3H2O ↔ K+ + 3Fe(OH)3(s) + 2SO42- + 3H+
OXIDY A HYDROXIDY TROJMOCNÉHO ŽELEZA (FOH) •
jsou méně rozpustné než Fe sírany
•
mají velký povrch → velmi ochotně sorbují kovy, As; je tu však silná závislost na pH
•
ferrihydrit a goethit vznikají v neutrálnímalkalickém prostředí
•
síranové minerály vznikají v kyselém prostředí
OXIDY A HYDROXIDY TROJMOCNÉHO ŽELEZA (FOH) pH 7,3 Fe2+ < 0,01 ppm ferrihydrit 5(Fe2O3)·9H2O
pH 8,2 – 8,4
pH 3,7 Fe2+ 75 - 125 ppm 2SO4 900 ppm schwertmannit Fe8O8(OH)6SO4 Murad and Rojík (2003)
OXIDY A HYDROXIDY TROJMOCNÉHO ŽELEZA (FOH)
PARAGENEZE SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ
DALŠÍ SKUPINY SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ •
arzeničnany: skorodit, AFA (pitticit), etc.
•
karbonáty: kalcit, cerusit, malachit, smithsonit, otavit, etc.
•
silikáty: kaolinit, dioptas, chryzokol, etc.
•
prvky: síra, měď
VZNIK KRUST • dlouhotrvající srážení sekundárních minerálů na povrchu vede ke vzniku laterálně rozsáhlých tmelených deskovitých útvarů: krust (hardpans) • obvykle vznikají na rozhraní oxidační a redukční zóny • často je horizontální bariérou vertikálnímu pohybu vody
růst pH a krystalinity novotvořených fází
VZNIK KRUST • přidáním vápence, vápna, magnezitu se uměle indukuje vznik krust (zpomaluje oxidaci sulfidů) • zabraňuje průsaku kyslíkem bohatých vod z povrchu • zabraňuje difůzi atmosferického kyslíku • akumuluje kovy srážením, adsorbcí a koprecipitací
• obvykle je tvořená: goethitem, ferrihydritem, lepidokrokitem, jarositem, sádrovcem, melanteritem
