Ορυκτολογική και γεωχημική έρευνα σε θέσεις αποκατάστασης του παλαιού τέλματος στη μεταλλευτική περιοχή Ολυμπιάδος, ΒΑ Χαλκιδική

Περίληψη

Οι παλαιές αποθέσεις τελμάτων στην μεταλλευτική περιοχή της Ολυμπιάδας Χαλκιδικής αποτελούν τα στείρα υπολείμματα της επεξεργασίας και εμπλουτισμού του κοιτάσματος Pb-Zn-Au-Ag της Ολυμπιάδας, τα οποία αποβάλλονταν στην τοπική λίμνη τέλματος από το 1975 έως το 1995. Στρωματογραφικά, οι αποκαλυμμένες αποθέσεις συνίστανται από παράλληλους ή φακοειδείς ορίζοντες πάχους έως 30 cm, που χαρακτηρίζονται λεπτοστρωματώδεις έως μεσοστρωματώδεις. ∆εν παρατηρείται διαβαθμισμένη στρώση, ενώ η κοκκομετρική τους κατανομή δεν φαίνεται να μεταβάλλεται ως προς το βάθος, αλλά ακολουθεί την τυχαία αποβολή υλικών από το εργοστάσιο εμπλουτισμού. Ιστολογικά το τέλμα ταξινομείται από αμμοϊλυώδες έως ιλυοαμμώδες, με διάμετρο κόκκων κάτω από 2 mm και κατά μέσο όρο 30 μm. Τα αδρόκοκκα συστατικά εντοπίζονται στα περιθώρια των αποθέσεων, ενώ τα λεπτομερή προς το κέντρο. Οι αποθέσεις τελμάτων παρουσιάζουν σημαντική ορυκτολογική ομοιογένεια και ταυτίζονται τόσο με τα πρωτογενή ορυκτά της μεταλλοφορίας της Ολυμπιάδας όσο και με τα σύνδρομα ορυκτά από τους σχηματισμούς που την φιλοξενούν. Τα αποτελέσματα της περιθλασιμετρίας ακτίνων X και της μικροσκοπικής μελέτης με μεταλλογραφικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης υποδεικνύουν πως οι αποθέσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο υποομάδες, το μη οξειδωμένο και το οξειδωμένο τέλμα, με βάση την περιεκτικότητά τους σε δευτερογενή ορυκτά, που αποτελούν προϊόντα οξείδωσης των σιδηρούχων σουλφιδίων. Το τεφρό μη οξειδωμένο τέλμα, που καταλαμβάνει την κύρια μάζα των αποθέσεων, χαρακτηρίζεται από αλκαλικό περιβάλλον με pH = 7,9 και αποτελείται κυρίως από σύνδρομα ορυκτά όπως χαλαζία, αστρίους, ασβεστίτη, ροδοχρωσίτη και δολομίτη, ενώ ακόμα περιέχει μικρές ποσότητες σουλφιδίων όπως σιδηροπυρίτη, αρσενοπυρίτη, σφαλερίτη και χαλκοπυρίτη, καθώς και δευτερογενή θειικά άλατα όπως η γύψος. Το  καστανό έως κίτρινο οξειδωμένο τέλμα εντοπίζεται σπάνια και υπό τη μορφή φακών και λεπτών στρώσεων εντός των αποθέσεων. Αποτελείται κυρίως από δευτερογενή ορυκτά όπως γύψος και γιαροσίτης, ενώ ακόμα περιέχει σύνδρομα ορυκτά και σουλφίδια όμοια με αυτά των μη οξειδωμένων υλικών, με τη διαφορά ότι τα ανθρακικά ορυκτά εντοπίζονται σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Στα οξειδωμένα δείγματα η οξείδωση των σουλφιδίων συνδέεται με τη δημιουργία όξινου περιβάλλοντος με pH = 3. Τόσο στο μη οξειδωμένο, όσο και στο οξειδωμένο τέλμα απαντούν μικρές ποσότητες οξειδίων-υδροξειδίων του σιδήρου καθώς και ορυκτές φάσεις οξειδίων-υδροξειδίων του μαγγανίου συχνά πλούσιες σε Zn και Pb, όπου σε ορισμένες περιπτώσεις περιέχουν Fe, Sb και As, έπειτα από δέσμευση που οδηγεί στο σχηματισμό χυτονίων (coatings) περιμετρικά των κόκκων. Τα λευκά βοτρυοειδή επανθίσματα θειικών αλάτων που σχηματίζονται στην επιφάνεια των τελμάτων συνίστανται κυρίως από σιδηροεξαϋδρίτη, ενώ περιέχονται και ποσότητες εξαϋδρίτη, αλοτριχίτη και γύψου. Τα συστατικά του τέλματος με μέγεθος κόκκων κάτω από 2 μm αποτελούνται κατά 87 wt.% περίπου από σύνδρομα – αδρανή ορυκτά, κυρίως γύψο και ροδοχρωσίτη. Οι χημικές αναλύσεις σε ολικά δείγματα έδειξαν πως η χημική σύσταση τόσο των μη οξειδωμένων όσο και των οξειδωμένων δειγμάτων χαρακτηρίζεται από υψηλές συγκεντρώσεις Ca, Fe, Mn και Mg καθώς και από την παρουσία Pb, Zn και As, στοιχεία τα οποία ταυτίζονται με τα περιεχόμενα σουλφίδια. Ο Au στο μη οξειδωμένο τέλμα φθάνει τα 12 ppm και στο οξειδωμένο τα 3 ppm, ενώ ο Ag στο μη οξειδωμένο τέλμα κυμαίνεται από 4 έως 18 ppm και στο οξειδωμένο από 10 έως 20 ppm.

The old tailings disposal area of Olympias mine district in NE Chalkidiki contain the mine wastes produced by the beneficiation of the Olympias Pb-Zn-Au-Ag ore deposit, that been disposed in the local tailing pond between 1975 and 1995. Tailings impoundments consist of parallel to banded layers of up to 30 cm thick, characterized as thin to medium in thickness. Any graded bedding has not been observed, neither the grain size distribution seems to change from the surface to the depth, but follows the random disposal from the local beneficiation plant. The texture is classified as sandy silt to silty sand, with a total grain size below 2 mm and a mean value of 30 μm. Coarse grained components are concentrated at the outer part of the old tailing pond, while the finest component at the central parts. The mineralogical composition of these materials seems to be homogenous in the whole disposal area and shows a significant relation with the ore, the gangue minerals and the host rocks of the Olympias ore deposit. The results of the mineralogical study based on X-ray diffraction, optical and scanning electron microscopy reveal that the tailings can be divided in two subgroups, the non-oxidized and the oxidized tailings, based on their content in oxidation products of the contained sulfides. Non-oxidized tailings are gray in color and cover the bulk mass of the waste piles. They consist mainly of gangue minerals (quartz, feldspars, calcite, rhodochrosite and dolomite), along with minor sulfides (pyrite, arsenopyrite, sphalerite and chalcopyrite) and secondary sulphates (such as gypsum). These tailings generate an alkaline environment with high pH values (pH=7.9). The oxidized tailings with brown to yellow color are limited in the disposal area having the form of thin layers and bands. These are characterized by the presence of the secondary minerals gypsum and jarosite while are accompanied by gangue and minor sulfides, the same as in the fresh tailings, but with lower concentrations in carbonate minerals. The pH values in the oxidized tailings indicated an acidic environment (pH= 3). Both non-oxidized and oxidized tailings contain minor iron and manganese oxyhydroxides, while the last are often enriched in Zn and Pb and in some cases in Fe, Sb and As, after adsorption mechanisms that formed coatings around the grains. The white botryoidal efflorescent salts that formed at the surface of the piles consist mainly of ferrohexahydrite and minor quantities of hexahydrite, halotrichite and gypsum. The tailing components with a grain size below 2 μm consist mainly of gangue minerals in a percentage of about 87 wt.%, dominated by gypsum and rhodochrosite. Chemical analyses indicated that both non-oxidized and oxidized tailings are characterized by high Ca, Fe, Mn and Mg concentrations and the presence of Pb, Zn and As, elements which are related to the contained sulfides. Gold in non-oxidized tailings reaches up to12 ppm and in oxidized up to 3 ppm, while silver varies from 4 to18 ppm and from 10 to 20 ppm respectively.