Χρωστικές ορυκτές πρώτες ύλες της Κύπρου: ορυκτολογικά, χημικά και χρωματικά χαρακτηριστικά. = Natural pigments of Cyprus: Mineralogical, chemical and color characteristics.

Περίληψη

Γεωλογικά η Κύπρος χωρίζεται σε 4 γεωλογικές ζώνες: τη ζώνη Τροόδους, τη ζώνη Αυτόχθονων Ιζηματογενών Πετρωμάτων, τη ζώνη ή σύμπλεγμα Μαμωνίων και τη ζώνη Κερύνειας. Οι ορυκτές χρωστικές πρώτες ύλες της Κύπρου εντοπίζονται στη ζώνη του Τροόδους. Στην παρούσα μελέτη συλλέχθηκαν 8 δείγματα από διαφορετικές περιοχές της ζώνης Τροόδους. Τα δείγματα μελετήθηκαν με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτινών-Χ (XRD) για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό της ορυκτολογικής τους σύστασης. Η χημική σύσταση των κύριων στοιχείων των δειγμάτων μετρήθηκε με τη μέθοδο φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF). Οι χρωματομετρικές παραμέτροι μετρήθηκαν σε χρωματόμετρο και μετέπειτα έγινε μετατροπή τους στο Σύστημα Αποχρώσεων Munsell. H ανάλυση της περιθλασιμετρίας ακτινών-Χ (XRD) έδειξε: α) τα καστανοκίτρινα δείγματα είναι ώχρες και αποτελούνται κυρίως από γκαιτίτη σε ποσοστό μέχρι 92%, β) τα σκούρα καστανά δείγματα είναι ούμβρες και αποτελούνται κυρίως από οξείδια-υδροξείδια του μαγγανίου (μαγγανίτης, θοδοροκίτης, γρουτίτης) ενώ περιείχαν γκαιτίτη σε μεγάλο ποσοστό και αργιλικά ορυκτά σε μικρότερο ποσοστό, γ) το μαύρο δείγμα είναι κόνδυλος μαγγανίου και αποτελείται αποκλειστικά από οξείδια-υδροξείδια του μαγγανίου (μαγγανίτη και πυρολουσίτη) και δ) στα κόκκινα δείγματα η χρωστική είναι ο αιματίτης όπου η περιεκτικότητά του φτάνει μέχρι 25%. Οι χημικές αναλύσεις των κύριων στοιχείων στα 8 δείγματα με τη μέθοδο φθορισμού ακτίνων-Χ έδειξαν: i) SiO2 (0,06-91,09 %κ.β.), ii) το TiO2 μετρήθηκε σε 3 δείγματα σε πολύ χαμηλά ποσοστά (0,02-0,07 %κ.β.), iii) το  Al2O3 μετρήθηκε σε 7 δείγματα (0,26-8,12 %κ.β.), iv) Fe2O3t  (2,35-82,48 %κ.β.), v) το MnO βρέθηκε σε 6 δείγματα (0,03-80,71 %κ.β.), vi) το MgO μετρήθηκε σε 5 δείγματα σε χαμηλά ποσοστά (0,24-0,74 %κ.β.), vii) το CaO μετρήθηκε σε 5 δείγματα (0,01-8,06 %κ.β.), viii) το Na2O μετρήθηκε σε 4 δείγματα (0,01-0,35 %κ.β.), ix) το K2O μετρήθηκε σε 4 δείγματα σε χαμηλά ποσοστά (0,10-0,19 %κ.β.), x) το P2O5  μετρήθηκε σε 1 δείγμα (0,09 %κ.β.) και τέλος xi) το SO3 μετρήθηκε σε 1 δείγμα (17.36 %κ.β.). Οι συσχετισμοί μεταξύ της ορυκτολογίας και των κύριων χρωματικών παράμετρων έδειξαν: α) τα μη μεταλλικά ορυκτά έχουν θετική συσχέτιση με τις χρωματικές παραμέτρους Υ και L* όπου ο χαλαζίας έχει τη σημαντικότερη επίδραση, β) ο γκαιτίτης παρουσιάζει θετική συσχέτιση με όλες κύριες τις χρωματικές παραμέτρους, γ) τα μαγγανιούχα ορυκτά παρουσιάζουν αρνητική συσχέτιση με όλες τις κύριες χρωματικές παραμέτρους. Οι συσχετισμοί μεταξύ της χημικής σύστασης και των κύριων χρωματικών παραμέτρων έδειξαν: α) οι χρωματικές παράμετρος L* και Υ παρουσιάζουν αντίστοιχες συσχετίσεις και εμφανίζουν ισχυρή αρνητική συσχέτιση με το MnO, ισχυρή θετική συσχέτιση με το TiO2, αρκετά ισχυρή θετική συσχέτιση με το K2O, θετική τάση συσχέτισης με το SiO2, β) η χρωματική παράμετρος a* παρουσιάζει ισχυρή αρνητική συσχέτιση με το MnO, ισχυρή θετική συσχέτιση με το CaO, αρκετά ισχυρή θετική συσχέτιση με το Al2O3 και μια τάση θετικής συσχέτισης με το SiO2, γ) η χρωματική παράμετρος b* παρουσιάζει ισχυρή θετική συσχέτιση με τα στοιχεία TiO2 και Na2O, αρκετά ισχυρή θετική συσχέτιση με το Fe2O3t και το K2O, αρκετά ισχυρή αρνητική συσχέτιση με το MgO και ισχυρή αρνητική συσχέτιση με το MnO. Τα αποτελέσματα της χρωματομετρίας έδειξαν ότι στο σύστημα αποχρώσεων Munsell αποδίδει πολύ καλά το μακροσκοπικό χρώμα του δείγματος.

Geologically Cyprus is divided into four geological zones: the Troodos zone, the Autochthonous Sedimentary Rocks zone, the Mammonian zone and the Kyrenia zone. The mineral pigment raw materials of Cyprus are located in the Troodos zone. In the present study, eight samples were collected from different areas of the Troodos zone. The samples were investigated by the X-Ray Diffraction (XRD) method, for the qualitative and quantitative determination of their mineralogical composition. The chemical composition of the major elements of the samples was measured by the X-Ray Fluorescence (XRF) method. The colorimetric parameters were measured on a colorimeter and subsequently converted to the Munsell Tint System. The X-Ray Diffraction (XRD) analysis showed: a) The brownish-yellow samples are ochres and are mainly composed from goethite in percentage up to 92%, b) The dark brown samples are umbers and consist mainly of manganese oxides-hydroxides (manganite, todorokite, groutite), while they contained goethite in a large percentage and clay minerals in a smaller percentage, c) The black sample is manganese nodule and consists exclusively of manganese oxides-hydroxides (manganite and pyrolusite) and d) In the red samples the pigment is hematite, where its content reaches up to 25%. The chemical analyzes of major elements in the 8 samples, using the X-ray fluorescence method showed: i) SiO2 (0.06-91.09 wt%), ii) the TiO2 was measured in 3 samples at very low percentages (0,02-0,07 wt%), iii) the Al2O3 was measured in 7 samples (0.26-8.12 wt%), iv) Fe2O3t  (2.35-82.48 wt%), v) the MnO was measured in 6 samples (0.03-80.71 wt%), vi) the MgO was measured in 5 samples at low percentages (0.24-0.74 wt%), vii) the CaO was measured in 5 samples (0.01-8.06 wt%), viii) the Na2O was measured in 4 samples at low percentages (0.01-0.35 wt%), ix) the K2O was measured in 4 samples at low percentages (0.10-0.19 wt%), x) the P2O5 was measured in 1 sample (0.09 wt%) xi) the SO3 was measured in 1 sample (17.36 wt%). The correlations between mineralogy and the main chromatic parameters showed: a) non-metallic minerals have a positive correlation with the chromatic parameters Y and L* where quartz has the most significant effect, b) geothite has a positive correlation with all the main chromatic parameters, c) manganese minerals have a negative correlation with all the main chromatic parameters. The correlations between the chemical composition and the main chromatic parameters showed: a) the chromatic parameters L* and Y have strong negative correlation with MnO, strong positive correlation with TiO2, quite strong positive correlation with K2O, positive correlation trend with SiO2, b) the chromatic parameter a* shows a strong negative correlation with MnO, strong positive correlation with CaO, quite strong positive correlation with Al2O3 and positive correlation trend with SiO2, c) the chromatic parameter b* shows strong positive correlation with the TiO2 and Na2O, quite strong positive correlation with Fe2O3t and K2O,  quite strong negative correlation with MgO and strong negative correlation with MnO. The results of the colorimetry showed that the Munsell system attributes very realistic the macroscopic color of the studied samples.