Analisi delle georisorse

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)

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.