Μελέτη γεωχημικών διεργασιών σε περιβάλλοντα απόθεσης στερεών αποβλήτων μεταλλευτικής δραστηριότητας και διεργασιών σχηματισμού προσχωματικών κοιτασμάτων σε παράκτια περιβάλλοντα συνδεόμενα με το Οφιολιθικό σύμπλεγμα του Τροόδους της Κύπρου
Authors: Χατζηπαναγιώτου Κώστας 
Published: October 2021

Κύριο αντικείμενο της εργασίας αποτελούν δυο θέματα τα οποία είναι συνδεδεμένα με την παρουσία του Οφιόλιθου Τροόδους, χωρίς όμως να έχουν μέχρι σήμερα διερευνηθεί αρκετά στο χώρο της Κύπρου. Το πρώτο μελετά την εκμετάλλευση των συνδεδεμένων θειούχων κοιτασμάτων και τη συμπεριφορά των μετάλλων σε περιβάλλον οξείδωσης και διάλυσης θειούχων ενώσεων μετά την εξόρυξη των θειούχων ορυκτών. Έχει σαν εφαρμογή της κυρίως την περιοχή Αγροκηπιάς στην ενδοχώρα αλλά συναντήθηκε και στην παράκτια περιοχή της Λίμνης, στην Πόλη Χρυσοχούς, Κύπρου. Περιοχές όπου έγινε εξόρυξη θειούχων ορυκτών (σουλφιδίων) από επιφανειακά και υπόγειο κοίτασμα. Επίσης η διατριβή επικεντρώνεται σε ένα δεύτερο παράγοντα ως αποτέλεσμα της παρουσίας του Οφιόλιθου, αυτόν της αποσάθρωσης και μεταφοράς των προιόντων πετρωμάτων διαβάση και υλικών στο κόλπου Χρυσοχούς στις βορειοδυτικές ακτές της Κύπρου. Ειδικότερα μελετάται η παρουσία προσχωματικών αποθέσεων βαριών ορυκτών ως αποτέλεσμα των παράκτιων διεργασιών που διαμορφώνονται μετά την αποσάθρωση των πετρωμάτων του Οφιόλιθου στην κοντινή ενδοχώρα στην βόρεια Πάφο και την μεταφορά των προϊόντων στο υψηλής ενέργειας παράκτιο περιβάλλον του κόλπου Χρυσοχούς. Ταυτόχρονα μελετώνται οι συνθήκες σε σχέση με το είδος των ακτών και παρουσιάζεται ένα μοντέλο διαμόρφωσης πιθανής παρουσίας αποθέσεων βαριών ορυκτών (placer deposits) στις ακτές και στο θαλάσσιο περιβάλλον, και ειδικότερα τοπικών συγκεντρώσεων τιτανομαγνητικής άμμου.Η έντονη μεταλλευτική δραστηριότητα που αναπτύχθηκε στην Κύπρο στον εικοστό αιώνα και η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων χαλκού από κοιτάσματα θειούχων ενώσεων του σιδήρου, ήταν γνωστή από την αρχαιότητα. Αρκετά κοιτάσματα χαλκούχου σιδηροπυρίτη που συνδέονται με τις λάβες στην περιφέρεια του Οφιολιθικού συμπλέγματος Τροόδους, ανακαλύφθηκαν και εκμεταλλεύτηκαν το εικοστό αιώνα κατά διαστήματα. Η μεγαλύτερη όμως δραστηριότητα παρατηρήθηκε στα μέσα του αιώνα.Οι εγκαταλελειμμένες περιοχές εξόρυξης έχουν αφήσει μια κληρονομιά περιβαλλοντικών ζημιών με πιθανές επιπτώσεις στη δημόσια υγεία. Η παρούσα μελέτη στόχευε στην αξιολόγηση του επιπέδου ρύπανσης των χώρων που περιβάλλουν την εκσκαφή του μεταλλείου στην Αγροκηπιά μέσω της κινητοποίησης και μεταφοράς δυνητικά τοξικών στοιχείων συσχετίζοντας τα αποτελέσματα με την ορυκτολογία της περιοχής, συζήτηση πιθανών οικολογικών κινδύνων και κινδύνων για την ανθρώπινη υγεία και πρόταση στρατηγικών αναγέννησης / αποκατάστασης. Για το σκοπό αυτό, τα επίπεδα σημαντικών στοιχείων αξιολογήθηκαν στο όξινο νερό της εκσκαφής, των σωρών στείρων υλικών, των υδάτων και των ιζημάτων διαφόρων ρυακιών που προέρχονται από την περιοχή εξόρυξης και διέρχονται από το χωριό Αγροκηπιά, και από γεωργικά εδάφη σε προσκείμενο γειτονικό οπωρώνα ελιάς. Η συμπεριφορά μετά την απελευθέρωση και διασπορά μετάλλων, σαν αποτέλεσμα της μεταλλευτικής δραστηριότητας αποτελεί αντικείμενο της εργασίας. Στην περιοχή της Αγροκηπιάς έγινε εξόρυξη χαλκούχου σιδηροπυρίτη από ένα επιφανειακό και ένα υπόγειο κοίτασμα. Το αποτέλεσμα της απόθεσης των σωρών στείρων υλικών σε ατμοσφαιρικές συνθήκες ήταν η οξείδωση και διάλυση των σουλφιδίων της μεταλλοφορίας τα οποία περιέχονται σε μικρές συγκεντρώσεις στους σωρούς. Στοιχεία τα οποία συνυπήρχαν στην αρχική δομή των ορυκτών, διαχωρίστηκαν και απελευθερώθηκαν και στη συνέχεια συνδέθηκαν με νέες χημικές φάσεις που ελέγχονται από βασικές θειικές ενώσεις και οξείδια/υδροξείδια του Fe. Η απελευθέρωση των μετάλλων σε συνδυασμό με την κινητικότητα τους οδήγησε σε εμπλουτισμό των ιζημάτων της περιοχής Αγροκηπιάς σε Fe, Pb, Ag, Cu, Zn, Co, Cd. Η συσσώρευση στοιχείων αποκαλύπτει ότι τα περίχωρα της εγκαταλελειμμένης περιοχής εξόρυξης χαλκού στην Αγροκηπιά ρυπαίνονται, τουλάχιστον σε κάποιο βαθμό, από τη διασπορά των μετάλλων. Οι κύριες οδοί που διευκόλυναν τη διασπορά των μετάλλων ήταν τα όξινες απορροές και τα νερά ρεμάτων, όπως αποδεικνύεται από τις υψηλότερες συγκεντρώσεις δυνητικά τοξικών στοιχείων σε υδάτινα ρεμάτων και ιζήματα σε σύγκριση με τις σχετικές συγκεντρώσεις υποβάθρου. Η ρύπανση συσχετίστηκε κυρίως με αυξημένες συγκεντρώσεις Cu, Zn, Pb, Cd και Ag που αφορούσαν κυρίως τα ρυάκια και τα γύρω γεωργικά εδάφη, όπως αποδεικνύεται από τους υπολογισμένους δείκτες μόλυνσης.Η στατιστική επεξεργασία των γεωχημικών δεδομένων με την εφαρμογή της ανάλυσης ομάδων και στη συνέχεια παραγοντικής ανάλυσης κατέληξε στην δημιουργία εξαμελούς μοντέλου παραγόντων και φανέρωσε τις χημικές φάσεις που είναι υπεύθυνες για την κατανομή των πιο πάνω μετάλλων καθώς και τον τρόπο σύνδεσης τους στα ιζήματα της περιοχής. Τα μέταλλα Pb, Ag, Cu, βρίσκονται προσροφημένα στις θειικές ενώσεις και υδροξείδια- οξείδια Fe ενώ η κατανομή τους περιορίζεται γύρω από τους σωρούς στείρων υλικών γεγονός που φανερώνει και την σχετική δυσκίνητη συμπεριφορά τους στο περιβάλλον διάλυσης των θειούχων ενώσεων. Τα αργιλικά ορυκτά στα ιζήματα της περιοχής Αγροκηπιάς είναι υπεύθυνα για την κατανομή του μεγαλύτερου μέρους του Co και μέρους της συγκέντρωσης Cu. Τα μέταλλα Zn και Cd, έδειξαν σχετικά μεγαλύτερη κινητικότητα και αφού απομακρύνθηκαν από την περιοχή των λαβών καθίζαναν σε περιοχή όπου επικρατεί η παρουσία ασβεστούχων ιζημάτων. Η κατακρήμνιση έγινε μετά την αλλαγή της λιθολογικής σύστασης όπου οι λάβες αντικαταστάθηκαν από τα ασβεστούχα ιζήματα.Τα ασβεστούχα πελαγικά ιζήματα, κατάντι της περιοχής των κοιτασμάτων της Αγροκηπιάς είναι ο κυριότερος παράγοντας που ελέγχει την κατανομή των μετάλλων. Η ανάμειξη τους με τα προϊόντα της διάλυσης των σουλφιδίων και άλλων ορυκτών οδηγεί σε αλκαλικότερο περιβάλλον και εμποδίζει την παραπέρα διασπορά των μετάλλων σε μακρινές αποστάσεις στα ιζήματα της περιοχής.Η παρουσία του Οφιόλιθου στην ακτή και στην κοντινή ενδοχώρα αποτελεί μοναδική περίπτωση εμφάνισης στην Κύπρο, και βρίσκεται στο παράκτιο περιβάλλον στην περιοχή Πωμού. Σε ειδικές περιοχές όπου υπάρχουν οι κατάλληλες παράκτιες φυσικές διεργασίας διαπιστώνεται ότι υπάρχουν θέσεις οι οποίες φιλοξενούν αξιοσημείωτες προσχωματικές αποθέσεις βαριών ορυκτών. Είναι τοπικές αποθέσεις σε θέσεις που ανήκουν στην κατηγορία των μικρών κολποειδών ακτών, κατά μήκος των οποίων τα κλαστικά θαλάσσια υλικά βρίσκονται σε συνεχή κίνηση κάθετα προς την ακτή (forward-backward) και υπόκεινται σε εκλεκτικό διαχωρισμό, ταξιθέτηση και επαναπόθεση. Τέτοιες συνθήκες επέτρεψαν τη συσσώρευση ψηλών ποσοστών βαριών ορυκτών και ειδικότερα τιτανομαγνητίτη σε θέσεις όπως μικροί κολπίσκοι όπου τα υλικά εμποδίστηκαν από την κατά μήκος των ακτών μεταφορά τους(longshore transport) με την ύπαρξη προστατευτικών προεξοχών σκληρών πετρωμάτων διαβάση στα άκρα των κολποειδών παραλιών.Οι παλαιότερες και νεότερες απόψεις για τους τύπους προσχωματικών κοιτασμάτων ακτών και υφαλοκρηπίδας καθώς και των δεδομένων που προέκυψαν από τη μελέτη των συγκεντρώσεων μαγνητιτικών άμμων στο κόλπο Χρυσοχούς, πιθανόν συντείνουν για πιθανές αποθέσεις βαριών ορυκτών, περιλαμβανομένου τιτανομαγνητίτη, στην υφαλοκρηπίδα της Κύπρου και ομοιάζουν και προσεγγίσουν το “Αυστραλιανό Μοντέλο” παρόμοιων προσχωματικών ορυκτών. Μέσα στα πλαίσια της εφαρμοσμένης γεωχημείας και ορυκτολογίας εντάσσεται η προσπάθεια αυτή θεωρώντας ότι θα συμβάλλει το ελάχιστο στη γνώση ενός θέματος που λίγο έχει διερευνηθεί στην Κύπρο.Η σημερινή στάθμη της θάλασσας επιτεύχθηκε πριν 6000 χρόνια, και η πιο πρόσφατα ανάλογη ήταν κατά τη τελευταία μεσοπαγετώδη περίοδο οπότε υπήρξε η δυνατότητα κατά τη μεγάλη αυτή χρονική περίοδο που διήρκησε η παγετώδης περίοδος να συντελέστηκε εκτενής μεταφορά ιζημάτων στη σημερινή υφαλοκρηπίδα. Αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι κατά τις περιόδους παγετώνων της βόρειας Ευρώπης, στις Μεσογειακές χώρες επικρατούσαν περίοδοι έντονων βροχοπτώσεων οπότε δημιουργήθηκαν μεγάλες ποσότητες κορημάτων που είχαν προκύψει από διάβρωση των μητρικών πετρωμάτων και κάλυψαν περιφερειακά τον Οφιόλιθο Τροόδους. Η ηπειρωτική υφαλοκρηπίδα στην περιοχή του Πωμού συγκεντρώνει τις δυνατότητες να θεωρηθεί σαν περιοχή με αρκετές πιθανότητες ύπαρξης συγκεντρώσεων βαριών ορυκτών (highly prospective shelf area). Η μελέτη της μορφολογίας της υφαλοκρηπίδας της κλίσης της καθώς και η αναγνώριση ύπαρξης περιόδων σταθερότητας (still stand) φάσεων της στάθμης της θάλασσας είναι πολύ σημαντικοί παράγοντες στην παραπέρα πορεία των ερευνών για τη γνώση του θαλάσσιου δυναμικού της υφαλοκρηπίδας σε βαριά ορυκτά στην ενδιαφέρουσα αυτή περιοχή της Κύπρου. Η συνέχιση των ερευνών προς αυτή την κατεύθυνση προσφέρει ένα πολύ ενδιαφέρον πεδίο στον τομέα της γνώσης της σύγχρονης κοιτασματογένεσης στη θαλάσσια περιοχή της Κύπρου