Κοιτάσματα PGM

Τα μέταλλα της ομάδας του λευκόχρυσου, PGM (Platinum Group Metals) ή PGE (Platinum Group Elements), είναι ο λευκόχρυσος, Pt, το ιρίδιο, Ir, το παλλάδιο, Pd, το ρόδιο, Rh, το ρουθήνιο, Ru και το όσμιο, Os.

 Τα PGM έχουν σιδηροφιλικό χαρακτήρα και ανευρίσκονται στη φύση ως αυτοφυή µέταλλα, ως κράματα με σίδηρο ή μεταξύ τους, µε µορφή θειούχων ή αρσενικούχων ενώσεων αλλά και ως οξείδια. Αυξημένες ποσότητες PGM (κυρίως Pt) εντοπίσθηκαν και στη Σελήνη, σε μετεωρίτες (ιδίως Ir) αλλά και σε κρατήρες που δημιουργήθηκαν από πτώση μετεωριτών. Τα κοιτάσματα PGM προέρχονται κυρίως από κλασματική κρυστάλλωση ρευστού μάγματος. Πρόκειται δηλαδή για υγρομαγματικά (ορθομαγματικά) κοιτάσματα προκάμβριας ηλικίας άνω των 2 δις χρόνων και συναντώνται μέσα σε υπερβασικά πετρώματα βρίσκονται δε μαζί με κοιτάσματα χρωμίτη και αδάμαντα. Τα οξείδια των PGM επειδή είναι δυσδιάλυτα στο πυριτικό τήγμα, κρυσταλλώνονται πρώτα και καταβυθίζονται προς βαθύτερα σημεία λόγω μεγαλύτερης πυκνότητας. Η διαφορά πυκνότητας τήγματος-μεταλλικών ορυκτών και το ιξώδες του τήγματος καθορίζουν τη μορφή του μεταλλεύματος (συμπαγής, ταινιωτή, διάσπαρτη κ.λ.π.). Τα PGΜ, παρά τη γεωχηµική τους συγγένεια, διακρίνονται σε δύο υποοµάδες µε διαφορετική συµπεριφορά στη διαδικασία της κλασµατικής κρυστάλλωσης : Στην υποοµάδα ιριδίου (Ir-PGEs ή ΙPGEs) η οποία περιλαµβάνει το Os, το Ir και το Ru. Αυτά είναι περισσότερο δύστηκτα και ανταγωνιστικά στις µαγµατικές διεργασίες και κυρίως συνδέονται µε χρωµίτες Στην υποοµάδα παλλαδίου (Pd-PGEs ή ΡPGEs) η οποία περιλαµβάνει το Pt, το Pd και το Rh. Τα μέταλλα αυτά είναι λιγότερο δύστηκτα και µη ανταγωνιστικά ενώ τείνουν να συγκεντρώνονται σε σουλφίδια χαλκού-νικελίου όπου τα PGM απαντώνται επίσης ως σουλφίδια (π.χ. PtS), τελλουρίδια (π.χ.PtBiTe), αντιμονίδια (π.χ. PdSb) και αρσενίδια (π.χ. PtAs2).Είναι, κατά συνέπεια, σηµαντική η σύνδεση των PGΜ και των ορυκτών τους µε τη µεταλλογένεση του χρωµίτη (κοιτάσματα Bushveld, Stillwater, Great Dyke), καθώς και με τα υγροµαγµατικής γένεσης κοιτάσµατα σουλφιδίων Cu-Ni (κοιτάσματα Noril'sk και Sudbury). Οι σπουδαιότερες συγκεντρώσεις των PGΜ, οικονοµικής σηµασίας, έχουν βρεθεί σε καθορισµένους στρωµατογραφικούς ορίζοντες συµπλεγµάτων στρωματόμορφου τύπου: Το τεράστιο «Σύμπλεγμα Bushveld» βρίσκεται στη Δημοκρατία της Νότιας Αφρικής και εκεί υπάρχει το μεγαλύτερο κοίτασμα PGM (κυρίως λευκόχρυσου). Τα βεβαιωμένα και πιθανά αποθέματα λευκόχρυσου εκτιμώνται σε 6.323 τόννους. Εικάζεται ότι ίσως ανέρχονται σε 29.206 τόννους Pt. Στο σύμπλεγμα αυτό υπάρχουν τρεις μεταλλοφόροι ορίζοντες, που ονομάζονται "Merensky Reef", "UG2 Chromitite" και "Platreef". Ο ορίζοντας "UG2" είναι ο σημαντικότερος και εκτείνεται 130 – 300 m κάτω από τον Merensky Reef. Τα πετρώματα είναι βασικά και υπερβασικά με ηλικία 2,1 δις χρόνια και έχουν επιφανειακή έκταση 96.000 τ.χλμ. και πάχος 8 χλμ.. Έχουν διεισδύσει σε ιζηματογενή πετρώματα και λάβες ηλικίας 2,26 δις χρόνων και εναλλάσσονται με κοιτάσματα χρωμίτη που έχουν πάχος από λίγα εκατοστά έως 2 m. Τα κοιτάσματα χρωμίτη ταυτοποιήθηκαν το 1865 και ο Pt ανακαλύφθηκε το 1906.. Τα ορυχεία άρχισαν να λειτουργούν το 1925 (Merensky Reef), το 1970 (UG2) και το 1993 (Platreef). Το σημαντικότερο ορυκτό του λευκόχρυσου στην περιοχή είναι το σπάνιο σουλφίδιο κουπερίτης, (Pt,Pd,Ni)S υπάρχει όμως και σπερρυλίτης. Μεγάλα αποθέματα, 7.892 τόννοι, έχουν εντοπιστεί και στην περιοχή Γκρέιτ Ντάικ (Great Dyke) της Ζιμπάμπουε (Zimbabwe). Τα PGM ανακαλύφθηκαν το 1925, αλλά μόνο τα τελευταία χρόνια η παραγωγή έχει φτάσει σε σημαντικά επίπεδα. Στην περιοχή λειτουργούν τρία ορυχεία: Το παλαιότερο ορυχείο με την ονομασία «Mimosa» άρχισε να λειτουργεί από τη δεκαετία του 1960. Το ορυχείο «Hartley Platinum» άρχισε να λειτουργεί στα τέλη της δεκαετίας του 1990. Από το 2008 λειτουργεί το ορυχείο «Anglo American’s Unki».Ο γεωλογικός σχηματισμός Great Dyke έχει ηλικία 2,5 δις χρόνων, πλάτος που κυμαίνεται από 4 έως 11 χλμ. και είναι μακρόστενος διασχίζοντας τη χώρα με κατεύθυνση ΒΑ - ΝΔ σε μήκος 550 χλμ. Αποτελείται από τέσσερις γεωλογικούς σχηματισμούς από τους οποίους ο σχηματισμός «Hartley» είναι ο μεγαλύτερος και περιέχει το 80 % των PGM της Zimbabwe. Τα μεταλλοφόρα κοιτάσματα βρίσκονται σε ένα στρώμα πάχους περίπου 3 m γνωστό ως «Κύρια Θειούχος Ζώνη». Η περιεκτικότητα σε PGM είναι 4,7 ppm με το λευκόχρυσο να αντιπροσωπεύει περίπου το 55 %. Γενικά, τα PGM που εξορύσσονται στην ευρύτερη περιοχή της Νότιας Αφρικής περιέχουν κατά μέσο όρο 47 % Pt, 32 % Pd, 11 % Ru, 7 % Rh, 2 % Ir και 1 % Os. Πρόκειται κυρίως για κοιτάσματα νικελίου-χαλκού της χερσονήσου Ταιμύρ (Taimyr) κοντά στις πόλεις Νόριλσκ (Noril'sk) και Ταλνάκ (Talnakh) της Βόρειας Σιβηρίας των οποίων η εκμετάλλευση άρχισε το 1935. Τα PGM ανακτώνται ως παραπροϊόντα της κατεργασίας σουλφιδίων Ni-Cu, βρίσκονται δε μαζί με χρωμίτη μέσα σε γάββρους, νορίτες, πυροξενίτες και δουνίτες. Τα βεβαιωμένα αποθέματα είναι περίπου 6.200 τόνοι με περιεκτικότητα σε PGM 3,8 ppm. Περιέχουν κατά μέσο όρο 25 % Pt, 67 % Pd, 2 % Ru, 3 % Rh, 2 % Ir και 1 % Os. Από το 1960 έως το 1980 αναπτύχθηκαν τέσσερα μεγάλα ορυχεία (Taimyrsky, Komsomolsky, Mayak, Skalisty) και μια επιφανειακή επιχείρηση (Medvezhy Ruchey) που λειτουργούν ακόμα και εξάγουν μετάλλευμα από βάθη 400 έως 1500 m με μέση ημερήσια θερμοκρασία Φεβρουαρίου -32 °C. Η μέγιστη παραγωγή είχε επιτευχθεί στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και ήταν 32 τόννοι Pt ετησίως. Το 2005 η εταιρεία που εκμεταλλεύεται τα ορυχεία της περιοχής ανέφερε παραγωγή 24 τόννων Pt. Στο «Σύμπλεγμα Στιλλγουώτερ» (Stillwater) της Νότιας Μοντάνα των Η.Π.Α. υπάρχουν βασικά και υπερβασικά πετρώματα ηλικίας 2,7 δις χρόνων που έχουν διεισδύσει σε ιζηματογενή πετρώματα ηλικίας 3,14 δις χρόνων. Ο μεταλλοφόρος ορίζοντας με το όνομα "J-M Reef" έχει μήκος 48 χλμ. και βάθος τουλάχιστον 1,6 χλμ.. Μαζί με τα προηγούμενα πετρώματα, βρίσκονται και 14 χρωμιτοφόρα κοιτάσματα πάχους από λίγα εκατοστά έως 4 m. Ο J-M Reef δεν περιέχει βέβαια τα αποθέματα του Bushveld αλλά η περιεκτικότητα σε PGM είναι υψηλότερη, 22,3 ppm. Τα βεβαιωμένα αποθέματα είναι 1.057 τόνοι και το παλλάδιο αντιπροσωπεύει τα 3/4 της παραγωγής ενώ το υπόλοιπο είναι λευκόχρυσος. Η «Λεκάνη Σάντμπερυ» (Sudbury) στο Οντάριο του Καναδά είναι ένας μεγάλος γεωλογικός σχηματισμός ηλικίας περίπου 1,85 δις χρόνων που δημιουργήθηκε από πτώση μετεωρίτη. Είναι τα φτωχότερα κοιτάσματα με βεβαιωμένα αποθεματικά σε PGM μόνο 217 τόνοι περιεκτικότητας 0,9 ppm. Τα PGM ανακτώνται ως παραπροϊόντα κοιτασμάτων νικελίου και χαλκού. Ο Pt βρίσκεται στο ορυκτό σπερρυλίτης που είναι αρσενικούχος λευκόχρυσος, PtAs2. Η Λεκάνη του Sudbury ανακαλύφθηκε το 1883 και η εμπορική παραγωγή των PGM άρχισε περίπου το 1908. Κοιτάσματα PGM στον Καναδά υπάρχουν επίσης στο Χωκ Ρίτζ (Hawk Ridge) μαζί με κοιτάσματα χρωμίτη, χαλκού, νικελίου, στη Μανιτόμπα (Manitoba) και στην περιοχή Λακ ντεζ Ιλ (Lac des Iles) όπου η εμπορική εκμετάλλευση, κυρίως παλλαδίου, άρχισε το 1993. Υπάρχουν και εμπορικώς εκμεταλλεύσιμα ιζηματογενή κοιτάσματα PGM που έχουν προκύψει από την αποσάθρωση συνεκτικών πετρωμάτων και τη μεταφορά και απόθεση των υλικών σε άλλες θέσεις. Τα προσχωματικά αυτά κοιτάσματα δημιουργούνται από τη μεταφορική δράση ρεμάτων και ποταμών. Τέτοια δευτερογενή αλλουβιακά κοιτάσματα έχουν εντοπιστεί στην περιοχή Τσόκο (Choco) της Κολομβίας, σε διάφορα ποτάμια του Καναδά, σε ποταμούς των Ουραλίων ορέων και στο Βιτσβάτερσραντ (Witswatersrand ) της Ν. Αφρικής, κοίτασμα που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, το 1982. Από το 1778 έως το 1823, η Κολομβία ήταν η μόνη χώρα που παρήγαγε PGM. Στα Ουράλια όρη τα κοιτάσματα εντοπίστηκαν το 1823, η εκμετάλλευσή τους άρχισε να υποχωρεί από τη δεκαετία του 1920 και σήμερα αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 1 % της ρωσικής παραγωγής λευκόχρυσου. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δέκα ετών σημαντικές ποσότητες λευκόχρυσου έχουν παραχθεί από δύο προσχωσιγενή κοιτάσματα στη Ρωσική Άπω Ανατολή. Το πρώτο είναι στην περιοχή Χαμπάροβσκ (Khabarovsk) και το δεύτερο, στο οποίο η παραγωγή άρχισε το 1994, είναι στην χερσόνησο Καμτσάτκα (Kamchatka). Και στις δύο περιοχές, λόγω του πολικού ψύχους, η εξόρυξη γίνεται μόνο κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, συνήθως από Μάιο έως Σεπτέμβριο. Τα δύο αυτά κοιτάσματα παρήγαγαν μαζί το 2005 περίπου 6 τόννους πλατίνας. Ebbing D.D, Gammon S.D. (2008). General Chemistry (9η έκδοση). Cengage Learning. ISBN 0618857486. Emsley J (2003). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford University Press. ISBN 0198503407. Evans A.M. (1993). Ore geology and industrial minerals: an introduction. Wiley - VCH. ISBN 978-0-632-02953-2. Greenwood N. N., Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Oxford. ISBN 0750633654. Misra K.C. (2000). Understanding mineral deposits (14η έκδοση). Springer. ISBN 978-0-04-553009-0. Μανουσάκης Γ.Ε. (1994). Γενική και Ανόργανη Χημεία. Αφοι Κυριακίδη, Θεσσαλονίκη. ISBN 9603432725. Schumann W. (2008). Minerals of the World. ISBN 140275339X. Mining Glossary Stillwater Mining Company IMPLATS Distinctly Platinum Norilsk Nickel Αρχειοθετήθηκε 2013-06-03 στο Wayback Machine. Photos of Bushveld Igneous Complex (Rustenberg Layered Suite) - field exposures (University of Cape Town) Sudbury mines, Canada The Platinum Group Metals Database Infomine Αρχειοθετήθηκε 2012-08-12 στο Wayback Machine.