A mineralogical and geochemical assessment of the As-, Cu-, In-, Pb-, Sb- and Zn- rich mine wastes at Pefka epithermal deposit in Evros, Greece = Ορυκτολογική και γεωχημική μελέτη των αποβλήτων που είναι πλούσια σε As-, Cu-, In-, Pb-, Sb- και Zn στην επιθερμική μεταλλοφορία στα Πεύκα Έβρου, Ελλάδα.

Περίληψη

The Pefka deposit is an intermediate (IS) to high (HS) sulfidation polymetallic deposits of  NE Greece. According to the publication by Dimou et al. (1994) which was based on the mineralogical and geochemical alterations of the rocks, the mineralization in the area of Pefka is an epithermal system with a high sulfidation state. Specifically, the mineralization is highly enriched in copper (more than 1 wt%) and indium (around 700 ppm) and is composed by two cross-cutting vein systems with intermediate (IS) and high (HS) sulfidation state, which are found in andesitic lavas (Voudouris et al. 2021). Mining in Pefka, with shafts, underground galleries and surface operations was active during the 1950’s, but since then any environmental restoration was not held.
The aim of this research is to analyze the presence of As, Cu, In, Pb, Sb and Zn in the mine wastes of this epithermal system, observe the secondary mineral phases of these elements and evaluate their potential mobility in the waste material. To succeed this, a detailed geochemical and mineralogical study was carried out, by processing ten samples, collected from three different locations of the Pefka area (A1-A5, B1-B4, S). The methods that were used for this study were: geochemical [X-Ray Fluorescence (XRF) analysis, pH measurements, mineralization and quantitative chemical analysis, sequential extraction (SE) analysis] and mineralogical [X-Ray Diffraction (XRD) analysis, Electron Probe Microanalysis (EPMA)]. The sequential extraction, XRD analysis and microprobe analysis were applied for selected samples, which were found by XRF to have special interest, chemically and mineralogically. This multi-method data set was combined to reach the final conclusions.

Τα Πεύκα αποτελούν μια ενδιάμεσης (IS) ως υψηλής (HS) θείωσης πολυμεταλλική μεταλλοφορία της βορειοανατολικής Ελλάδας. Σύμφωνα με τη δημοσίευση του Dimou et al. (1994) η οποία βασίστηκε στις ορυκτολογικές και γεωχημικές αλλοιώσεις των πετρωμάτων, η ορυκτοποίηση στην περιοχή των Πεύκων αποτελεί ένα επιθερμικό σύστημα με υψηλή κατάσταση θείωσης. Συγκεκριμένα, η ορυκτοποίηση είναι υψηλά εμπλουτισμένη σε χαλκό (πάνω από 1 wt%) και ίνδιο (περίπου 700 ppm) και αποτελείται από δύο συστήματα εγκάρσιων φλεβών με ενδιάμεση (IS) και υψηλή (HI) κατάσταση θείωσης, τα οποία εντοπίζονται σε ανδεσιτικές λάβες (Voudouris et al. 2021). Η εξόρυξη στα Πεύκα, με φρέατα, υπόγειες στοές και επιφανειακές εργασίες δραστηριοποιήθηκε τη δεκαετία του 1950, αλλά έκτοτε δεν έγινε καμία περιβαλλοντική αποκατάσταση.
Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της παρουσίας As, Cu, In, Pb, Sb, και Zn στα απόβλητα αυτού του επιθερμικού συστήματος, η παρατήρηση των δευτερογενών ορυκτών φάσεων αυτών των στοιχείων και η αξιολόγηση της πιθανής κινητικότητάς τους στα απόβλητα. Για να επιτευχθεί αυτός ο σκοπός, πραγματοποιήθηκε μια λεπτομερής γεωχημική και ορυκτολογική μελέτη, με την επεξεργασία δέκα δειγμάτων, τα οποία συλλέχθηκαν από τρεις διαφορετικές τοποθεσίες της περιοχής των Πεύκων (A1-A5, B1-B4, S). Οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη αυτή ήταν: γεωχημική ανάλυση [φθορισμός ακτίνων X (XRF), μετρήσεις pH, ορυκτοποίηση και ποσοτική χημική ανάλυση, ανάλυση διαδοχικής εκχύλισης (SE)] και ορυκτολογική [ανάλυση περίθλασης ακτίνων X (XRD), μικροανάλυση ηλεκτρονικής ανίχνευσης (EPMA)]. Η ανάλυση διαδοχικής εκχύλισης, η ανάλυση XRD και η ανάλυση μικροανίχνευσης εφαρμόστηκαν για επιλεγμένα δείγματα, τα οποία, διαπιστώθηκε από το XRF, ότι παρουσιάζουν ιδιαίτερο ορυκτολογικό και γεωχημικό ενδιαφέρον. Τα δεδομένα αυτών των πολλαπλών μεθόδων συνδυάστηκαν για την εξαγωγή των τελικών συμπερασμάτων.