Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Μήτσης Ιωάννης, Επίκουρος καθηγητής, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών
Σταματάκης Μιχαήλ, Καθηγητής, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών
Αργυράκη Αριάδνη, Αναπληρώτρια καθηγήτρια, Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών
Περίληψη:
Οι σερπεντινίτες είναι πετρώματα, τα οποία απαντώνται παγκοσμίως και χαρακτηρίζονται από τις αυξημένες συγκεντρώσεις Cr, Ni, Mn και Co. Επιπροσθέτως, ο γενικός όρος σερπεντινικά ιζήματα και εδάφη χρησιμοποιείται για να περιγράψει οποιοδήποτε ίζημα και έδαφος που προέρχεται από σερπεντινίτη και το οποίο ανεξαρτήτως των φυσικών και χημικών του χαρακτηριστικών, περιέχει αυξημένες συγκεντρώσεις Cr, Ni, Mn και Co, οι οποίες μπορεί ακόμη, να είναι και μεγαλύτερες σε σχέση με το αυτές του πρωτολίθου. Το κυρίαρχο χημικό είδος του χρωμίου στους σερπεντινίτες, στα σερπεντινικά ιζήματα και εδάφη, είναι το Cr(III). Ωστόσο, διάφορες γεωχημικές αλληλεπιδράσεις κατά την διάρκεια αποσάθρωσης του σερπεντινίτη και της συνεπακόλουθης δημιουργίας ιζημάτων ρέματος και εδαφών, παρέχουν τις κατάλληλες οξειδωτικές συνθήκες για την δημιουργία Cr(VI).
Στην περιοχή Κρομμυωνίας (Σουσάκι), που υπάρχουν Μεσοζωϊκά οφιολιθικά πετρώματα τα οποία έχουν επηρεαστεί από την, Πλειοκαινικής ηλικίας, ηφαιστειακή δραστηριότητα η οποία συνεχίζεται μέχρι σήμερα, και χαρακτηρίζεται από έντονα μετα-ηφαιστειακά φαινόμενα τα οποία συνέβαλαν στη δημιουργία ασυνήθιστων Cr-αργίλων, η μελέτη της χημικής και ορυκτολογικής εξέλιξης των προαναφερθέντων ιχνοστοιχείων σε ιζήματα ρέματος, εδάφη και το μητρικό πέτρωμα, κατάφερε να αναδείξει την αφθονία τους, την εκπλυσιμότητα τους, τις πιθανές πηγές και την ειδοταυτοποίηση τους σε σχέση με τις διάφορες ορυκτολογικές φάσεις.
Δείγματα ιζήματος ρέματος, εδάφους και πετρώματος συλλέχθηκαν συνολικά από 57 θέσεις δειγματοληψίας. Για να αξιολογηθούν η γεωχημική αφθονία, η εκπλυσιμότητα και η ειδοταυτοποίηση των γεωγενών βαρέων μετάλλων (Cr, Ni, Mn και Co), εφαρμόστηκαν: ολικές διαλυτοποιήσεις (4-οξέων), εκχυλίσεις ενός σταδίου και διαδοχικές καθώς και ανάλυση των ανωτέρω στοιχείων με φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης με σύστημα ατομοποίησης φλόγα αέρα-ασετιλίνης (F-AAS) και φασματοφωτομετρία. Ο συσχετισμός των στοιχείων με τις διάφορες ορυκτολογικές φάσεις των ιζημάτων ρέματος και των εδαφών αξιολογήθηκε ακόμη και με χρήση των μεθόδων περιθλασιμετρίας ακτίνων-X σε κονιοποιημένα δείγματα (PXRD) και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης(SEM).
Οι ολικές συγκεντρώσεις των Cr (ιζήματα: διάμεσος: 1237; εύρος: 161-2864ppm, εδάφη: διάμεσος: 1448; εύρος: 614-7388mg/kg), Ni (ιζήματα: διάμεσος:1789; εύρος: 179-2872mg/kg, εδάφη: διάμεσος: 1879; εύρος: 966-2706mg/kg), Mn (ιζήματα: διάμεσος: 875; εύρος: 597-1572mg/kg, εδάφη: διάμεσος: 904; εύρος: 610-1753mg/kg) και Co (ιζήματα: διάμεσος: 114; εύρος: 42-252mg/kg, εδάφη: διάμεσος: 115; εύρος: 78-209mg/kg) ήταν μεγαλύτερες σε σχέση με δεδομένα από παλαιότερες μελέτες που διεξήχθησαν στην ευρύτερη περιοχή του Σουσακίου καθώς και σε εδάφη ανά τον κόσμο. Ωστόσο, η διάμεσος και το εύρος των ολικών συγκεντρώσεων του Cr των ιζημάτων και εδαφών της περιοχής μελέτης, είναι μικρότερες σε σχέση με την πλειοψηφία των σερπεντινικών εδαφών ανά τον κόσμο. Το νικέλιο παρουσιάζει την υψηλότερη διάμεσο σε σχέση με τα υπόλοιπα μέταλλα, με την φθίνουσα σειρά τους να είναι: Ni>Cr>Mn>Co. Η διάμεσος του κάθε ιχνοστοιχείου είναι παρόμοια σε ιζήματα και εδάφη. Κατόπιν, βρέθηκε θετική συσχέτιση για ιζήματα και εδάφη μεταξύ των στοιχείων: Cr-Ni, Ni-Mn, Ni-Co και Mn-Co.
Το πιο ευδιάλυτο στο νερό ιχνοστοιχείο ήταν το Cr, με την φθίνουσα σειρά των συγκεντρώσεων τους να είναι: Cr>Ni>Mn≈Co (ιζήματα) and Cr≈Ni>Mn≈Co (εδάφη). Τα αποτελέσματα της αλκαλικής έκπλυσης έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις CrVI ήταν μεγαλύτερες στα εδάφη και στον Cr-αλλοϋσίτη σε σχέση με τα ιζήματα ρέματος. Επιπλέον, μόνον ένα μικρό ποσοστό του συνολικού CrVI στα εδάφη, είναι ευδιάλυτο στο νερό, ενώ το υπόλοιπο CrVI παραμένει προσροφημένο ή έχει καθιζάνει. Επίσης, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα αυξημένα ποσοστά εκπλυσιμότητας και οι αυξημένες συγκεντρώσεις ευδιάλυτου στο νερό Cr και CrVI σχετίζονται με τις υψηλές ολικές συγκεντρώσεις Mn και χαμηλές Cr, στα εδαφικά δείγματα. Η διάμεσος των συγκεντρώσεων των θειϊκών ήταν σχετικά υψηλή στα ιζήματα ρέματος (διάμεσος: 1624; εύρος: 0,5-22692mg/kg) και σχετικά χαμηλή στα εδάφη (διάμεσος: 9; εύρος: 0-16955mg/kg). Αναφορικά με τις διαδοχικές εκχυλίσεις, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα Ni και Cr παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερη εκπλυσιμότητα στα κλάσματα που θεωρούνται περιβαλλοντικώς διαδραστικά σε σχέση με τα Mn και Co, σε αμφότερα ιζήματα και εδάφη. Επιπλέον, τα Mn και Co παρουσιάζουν υψηλή, το Ni σημαντική ενώ το Cr αξιοσημείωτη, περιβαλλοντικώς διαδραστική εκπλυσιμότητα. Ως εκ τούτου η φθίνουσα σειρά των στοιχείων που δυνητικά μπορεί να απελευθερωθούν στον υδροφόρο ορίζονται είναι: Mn>Co>Ni>Cr.
Με βάσει τα αποτελέσματα των διαδοχικών εκχυλίσεων, του PXRD και του SEM, συμπαιρένεται ότι τα κύρια ορυκτά-ξενιστές του Cr είναι ο χρωμίτης, η Fe-Si-Al-Cr φάση, ο Cr-αλλουσίτης και ο Cr-σμεκτίτης, επίσης, σε μικρότερο βαθμό τα καλά κρυσταλλωμένα Fe-οξείδια. Το Mn βρίσκεται ως συναποτεθημένο μαζί με ανθρακικά ορυκτά καθώς και ως ροφημένο σε θέσεις της επιφάνειας αργιλικών ορυκτών, οργανικής ύλης και Fe/Mn οξει-υδροξειδίων. Σημαντικές συγκεντρώσεις του συνδέονται επίσης με Mn-οξείδια. Το Co βρίσκεται α) ως συναποτεθημένο μαζί με ανθρακικά ορυκτά καθώς και ως ροφημένο σε θέσεις της επιφάνειας αργιλικών ορυκτών, οργανικής ύλης και Fe/Mn οξει-υδροξειδίων και β) στο πλέγμα του γκαιτίτη και λοιπών Fe- (υδρο)οξειδίων.
Η αποτίμηση των δεδομένων του PXRD έδειξαν ότι η ύπαρξη αλλοϋσίτη-7Å σχετίζεται με το λεπτόκοκκο κλάσμα, ενώ η παρουσία του αλλοϋσίτη-10Å είναι ανεξάρτητη από την κοκκομετρία.
Λέξεις-κλειδιά:
Περιβαλλοντική γεωχημεία, Κινητικότητα βαρέων μετάλλων, Ειδοταυτοποίηση, Cr, Ni, Mn, Co, Σερπεντινικά εδάφη, Σερπεντινικά ιζήματα ρέματος, Σερπεντινίτες, Υδροθερμική εξαλλοίωση, Θειϊκά ορυκτα, Ατμιδικό - γεωθερμικό πεδίο, Διαδοχικές εκχυλίσεις, Χρωμιούχα αργιλικά ορυκτά, Εξασθενές χρώμιο, Κρομμυωνία (Σουσάκι), Χρωμιούχος σπινέλιος
