Analisi delle georisorse
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41
bentonite
dessiccant making
• •paper
deumidificazione fibre cellulosa
• •flocculazione
copy paper
•carbonless
e talco (minerali
•caolino
environmental sealants
• argillosi) sono usati come
sigillatura pozzi
• riempitivi, per rendere
sigillatura suoli per
• meno poroso il foglio
fondazioni 42
minerali argillosi e discariche
• la discarica deve essere compatibile con l'ambiente
• le discariche di rifiuti sono costituite da tre componenti
• ogni componente deve agire come una barriera contro il rilascio e la
propagazione di sostanze pericolose
• i tre componenti di una discarica sono
• il sito = barriera geologica
• le proprietà geologiche e idrogeologiche del sito determinano il
comportamento a lungo termine della discarica
• posizione relativa di acquiferi e discarica, permeabilità delle formazioni
geologiche
• la barriera tecnica
• sigillatura, drenaggio, elimazione dei gas, principi di raccolta e controllo
• argille, muri, substrato, geomembrane
• i rifiuti
• devono essere trattati per ridurre il possibile rilascio di sostanze inquinanti 43
minerali argillosi e discariche
• i minerali sono materiali naturali
• possono essere presenti nel sito
• possono essere impiegati nella costruzione della barriera tecnica
• i minerali-barriera più importanti sono le argille
• bassa conducibilità idraulica
• alta ritentività per le sostanze tossiche (adsorbimento, scambio
ionico) tipo di distanza carica scambio dimens. area conduc. qualità
fogli basale per ionico cristalli superf. idraulica
(Å) (meq/100g) (µm) (m /g) (m/s)
2
strato
caolinite T-O 7.2 ≈ 0 5-15 4 15 > 10 scarsa
-8
smectite T-O-T 10-28 0.5 - 1 65 - 140 < 2 800 < 10 ottima
-11
vermiculite T-O-T 10-14 1 - 1.5 150 < 2
illite T-O-T 10 2 25 < 2 bassa buona 44
minerali argillosi e fertilità fertilità suolo
nutrienti accessibilità nutrienti
STADIO roccia
INIZIALE scarsa
nei minerali primari inaccessibili
+ H O
2 crescente
smectite (2:1) + H SiO + K + Na + Mg + Ca …
+ + 2+ 2+
INTERMEDIO 4 4 massima
lisciviati adsorbiti (smectiti) altamente
O
+ H 2 accessibili
piante e micro-organismi decrescente
caolinite (1:1) + K + Na + Mg + Ca …
+ + 2+ 2+
TARDIVO + H O
2 __
lisciviati minima
SiO
gibbsite + H scarsissimi (solo Fe±Al)
4 4 45
evaporiti Wenk & Bulakh, Minerals (2006)
46
solfati
gesso in evaporiti; produzione di cemento
.
CaSO 2H O
4 2 e intonaco
anidrite CaSO in evaporiti; produzione di cemento
4
barite BaSO depositi idrotermali, aggregati,
4 densità: 4.5 g/cm : additivo nei
3
fanghi di perforazione; industria
vernici, carta, plastica, chimica 47
apatite
fluoroapatite, cloroapatite, idrossiapatite
• (PO ) (F,Cl,OH)
Ca
• 5 4 3
ATP
depositi di valore economico
• depositi ignei (16%)
• minerale accessorio r. ignee
•
sedimentari (84%)
• carbonato-fluoro-apatite
• criptocristallina (collofane)
evaporiti
• upwelling di acque oceaniche
• profonde verso le piattaforme
continentali Evans et al. (1997)
48
amianto-anfiboli
A N F I B O L I
SERPENTINO
Crisotilo Amosite Tremolite Actinolite Antofillite Crocidolite
asbestosi
carcinoma polmonare mesotelioma 49
amianto-crisotilo 50
gemme
diamante
• Wenk & Bulakh (2006) 51
gemme
Wilson & Head (Nature, 2007) 52
metals Press et al. (2006) 53
metals Press et al. (2006) 54
Press et al. (2006) 55
metals today
sperrylite ematite
2 g 1100 kg
ferro
etc. 758 kg
platino
1 g cromo
140 kg cromite
300 kg
sfalerite zinco
14 kg 9 kg nichel
102 kg
piombo alluminio
11 kg 65 kg
rame manganese
12 kg 20 kg pentlandite
300 kg
galena bauxite
13 kg 150 kg
calcopirite pirolusite
35 kg 32 kg 56
metals in the past
mining older than agriculture
• flint and obsidian tools
• pigments (iron oxides)
•
metals
• copper (native) and bronze
• the seven metals of the antiquity
• copper
• tin
• gold (Jason ad the Golden Fleece)
• silver
• lead
• iron
• mercury
•
Craig et al. (20010) 57
ore mineralization through time
Archean (3800-2500 Ma)
• Proterozoic (2500-540 Ma)
• Phanerozoic (540 Ma-today)
• 58
ore mineralization through time
Archean
greenstone belts
• zones of variably metamorphosed mafic to ultramafic volcanic sequences with associated sedimentary rocks; dozens
• to thousands km long; Greenstone belts have been interpreted as having formed at ancient oceanic spreading
centers and island arc terranes
high grade terrains - granites
• Cr: chromitite in serpentinites (Zimbabwe)
• Ni-Cu: komatiite-tholeiite lava flows Australia, Canada,
• Zimbabwe, Russia)
Au (+Ag): veins cutting basic/intermediate intrusions and
• lava flows (Australia) and granite-greenstone border
(Canada)
Cu-Zn: volcanic-associated massive sulphides (Canada)
• Fe-Mn: banded iron formation (China)
• 59
ore mineralization through time
early-mid Proterozoic
U (+Au)
• pyrite placers (late Archean)
• unique metallogenic event pre-
• oxygenation
unconformity-associated U
• (1800-1200 Ma)
hexavalent U in solution
•
Mn: sediments
• Pb-Zn: syngenetic Evans (1997)
• Cr-Ni-Pt-Cu: layered intrusions
• Ti-Fe: ilmenite anorthosites
• C (diamond): lower geothermal gradient, thick
• lithosphere
Fe: banded iron formations (2500-1900 Ma),
• deposition on shelves and intraplate basin of
stable plates 60
ore mineralization through time
early-mid Proterozoic
Fe: banded iron formations (2500-1900 Ma)
• shelves and intraplate basin of stable plates
• weathering of mafic volcanics in greestone belts
• -rich atmosphere
Fe traveling in ionic solution: CO
• 2
O precipitation: bacterial Fe oxidation
Fe
• 2 3 61
ore mineralization through time
mid-late Proterozoic
Cu: sedimentary
• Mn: sedimentation along the margins of cratonic
• blocks
Sn: deposits associated with high-level granites and
• pegmatites 62
ore mineralization through time
Phanerozoic
new tectonic pattern
• Phanerozoic fold belts
• recycling of oceanic crust
• P: phosphorite deposition at low-
• latitudes due to multiple continent
fragmentation (Kazakhstan-central
Asia-southern China-Vietnam-
Australia belt) Evans (1997)
Cu: Cyprus-type Cu-pyrite in ophiolites + porphyry copper (and
• Mo) of continental margins and island arcs
U: sandstone
• Pb: volcanic-associated massive sulphides
• Au: Mesozoic and Quaternary in convergent margins
• 63
ore genesis and plate tectonics
interior basins, intracontinental rifts
• oceanic basins and rises
• passive continental margins
• subduction-related settings
• strike-slip settings
• collision settings
• Press et al. (2006)
64
interior basins, intracontinental rifts
large basins
• evaporites: sulphate, Na and K salts
• Au - U
•
rift valleys: erosion of alkaline lavas and carbonatites
• soda
• Fe, Nb, Zr, REE
• fluorite, baryte
• 65
oceanic basins and rises
volcanic-associated massive sulfide deposits
• mid-ocean ridges
• back-arc spreading ridges
• median zones of embryonic oceans
• Cyprus-type
•
Evans (1997) Barnes (1988)
66
oceanic basins and rises
volcanic-associated massive sulfide deposits
• Evans (1997)
67
oceanic basins and rises
mid-ocean ridges Press et al. (2006)
68
passive continental margins
Mississippi
Evans (1997) • Valley-type
Evans (1997)
69
passive continental margins
phosphorites
• low latitude
• east-west seaways
• strong upwelling
•
banded iron formations
• beach placers
• diamonds (Namibia)
• rutile-zircon-monazite-
• ilmenite (Australia) Evans (1997) 70
subduction-related settings
Evans (1997) 71
Press et al. (2006)
72
subduction-related settings
porphyry-copper deposits
• 73
strike-slip settings
transcurrent faults
• tear (wrench) faults
• fault intersection
• copper
• diamond-bearing kimberlites
• salt
• 74
collision-related settings
S-type granites (melting products of the continental
• crust)
Sn - W: greisen and vein type
• Cornwall, Erzgebirge, Portugal; south-eastern Asia
•
U
• 75
plate tectonics and mineralizations
Press et al. (2006)
76
Evans (1997)
DESCRIZIONE DISPENSA
Materiale didattico per il corso di Fondamenti di Geologia a cura del Prof. Sergio Rocchi, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: introduzione e analisi del concetto di “georisorse”; fonti energetiche e loro sfruttamento; classificazione dei combustibili fossili; la geotermia; lo sfruttamento delle rocce e dei metalli.
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di geologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Rocchi Sergio.
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