Διερεύνηση των συνθηκών γένεσης και δυνατότητες βιομηχανικής χρήσης του χουντίτη - υδρομαγνησίτη των νεογενών σχηματισμών Λευκάρων Κοζάνης

Abstract

In the region defined by the cities of Kozani, Eani and Servia, a Neogene basin is being developed occupying an area of about 400 km2. In this basin two series of deposits are distinguished: a) The Lower Neogene Series which mainly consists of sandstones, claystones and marls containing lignite bodies and b) The Upper Neogene Series which is consisted of dolomite marls, sandstones, diatomites and unconsolidated volcanic ash of an approximate thickness of 20 cm, formations that contain layered, lenticular and nodular deposits of white, mainly magnesium containing, minerals of sedimentary origin. These deposits contain fluctuating amounts of magnesite (MgCO3), huntite [Mg3Ca(CO3)4], hydromagnesite [Mg5(CO3)4?4H2O] and aragonite (CaCO3) and they usually have a very bright white color. The above carbonate minerals have been most likely deposited in small swamps of lake areas, which were supplied with upward flowing fluids. In this doctoral thesis fifteen samples of huntite / hydromagnesite of the region Leukara of Kozani, as well as a soil sample, are examined. In all samples, except two, the proportion of huntite exceeds that of hydromagnesite. The following minerals ensue in abundance: calcite, opal – A, aragonite, magnesite and dolomite. From the analysis of the samples, using the method of simultaneous measurement of heat flow (DSC) and weight change (TGA) of the samples in the thermogravimetric analysis device SDT 2960, we observe the decomposition of huntite in dolomite, MgO and CO2 at temperatures above 500oC. We also observe that samples H6 and H7 behave similarly concerning their weight change. Their weight decreases more and faster in relation to the samples H3 and H5. This is due to the fact that they contain more hydromagnesite than the samples H3 and H5, which have almost the same behaviour regarding their weight change. It is noted that these samples lose the same weight amount at the end of this change. Initially, the sample H3 loses weight faster than the sample H5. At 588oC, this phenomenon is reversed and the sample H5 starts losing its weight amount faster (i.e. at higher temperatures). The average value of the insoluble residue is 1.1%. This low value confirms the pure composition of the samples, which are being tested; this is a very positive fact. The minerals identified by X–Ray diffraction into the insoluble residue are the following: muscovite, chlorite, quartz, hornblende, serpentine, smectite and an amorphous phase.

Στην περιοχή η οποία ορίζεται από τις πόλεις Κοζάνη, Αιανή και Σέρβια αναπτύσσεται μία Νεογενής λεκάνη που καταλαμβάνει έκταση περίπου 400 km2. Στην λεκάνη αυτή διακρίνονται δύο σειρές στρωμάτων: α) Η Κατώτερη Νεογενής Σειρά που περιλαμβάνει κυρίως ψαμμίτες, αργίλους και μάργες οι οποίες εγκλείουν λιγνιτικά σώματα και β) Η Ανώτερη Νεογενή Σειρά η οποία αποτελείται από δολομιτικές μάργες, ψαμμίτες, διατομίτες και ασύνδετη ηφαιστειακή στάχτη πάχους 20 cm περίπου, σχηματισμοί οι οποίοι εγκλείουν στρωματοειδείς, φακοειδείς και κονδυλώδεις αποθέσεις λευκών, μαγνησιούχων κυρίως, ορυκτών ιζηματογενούς προέλευσης. Οι αποθέσεις αυτές περιέχουν κυμαινόμενα ποσά μαγνησίτη (MgCO3), χουντίτη [Mg3Ca(CO3)4], υδρομαγνησίτη [Mg5(CO3)4?4H2O] και αραγωνίτη (CaCO3) και έχουν συνήθως πολύ λαμπρό λευκό χρώμα. Τα παραπάνω ανθρακικά ορυκτά έχουν πιθανότατα αποτεθεί σε μικρά τενάγη παραλίμνιων περιοχών, τα οποία τροφοδοτούνταν από ανερχόμενα ρευστά. Στη συγκεκριμένη διατριβή ειδίκευσης εξετάζονται 15 δείγματα χουντίτη / υδρομαγνησίτη από την περιοχή των Λευκάρων Κοζάνης, καθώς και ένα εδαφικό δείγμα. Σε όλα τα δείγματα ο χουντίτης βρίσκεται σε μεγαλύτερο ποσοστό από τον υδρομαγνησίτη, εκτός από δύο. Ακολουθούν σε αφθονία τα: ασβεστίτης, οπάλιος–Α, αραγωνίτης, μαγνησίτης και δολομίτης. Από την ανάλυση των δειγμάτων με τη μέθοδο της ταυτόχρονης μέτρησης ροής θερμότητας (DSC) και της μεταβολής του βάρους (TGA) δειγμάτων στη συσκευή θερμικής ανάλυσης SDT 2960, παρατηρούμε την αποσύνθεση του χουντίτη σε δολομίτη, MgO και CO2 σε θερμοκρασίες πάνω από 500°C. Παρατηρούμε επίσης ότι τα δείγματα Η6 και Η7 συμπεριφέρονται παρόμοια όσον αφορά τη μεταβολή του βάρους τους. Χάνουν περισσότερο βάρος και πιο γρήγορα σε σχέση με τα δείγματα Η3 και Η5. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περιέχουν περισσότερο υδρομαγνησίτη από ότι τα δείγματα Η3 και Η5 τα οποία συμπεριφέρονται σχεδόν παρόμοια όσον αφορά τη μεταβολή του βάρους τους. Παρατηρείται ότι τα δείγματα αυτά χάνουν την ίδια ποσότητα βάρους στο τέλος της μεταβολής αυτής. Αρχικά το δείγμα Η3 χάνει γρηγορότερα βάρος από ότι το δείγμα Η5. Στους 588°C το φαινόμενο αντιστρέφεται και το δείγμα Η5 χάνει γρηγορότερα το βάρος του (σε υψηλότερες δηλαδή θερμοκρασίες).