II./b) Az Ibériai Pirit Öv és a Culm csoport
Az Ibériai Pirit Öv ércesedésének kialakulása, bányászata és környezeti problémái
b) Az Ibériai Pirit Öv
A Dél-Portugál-zónában, kronológiai sorban a második legidősebb képződmény az Ibériai Pirit Öv (ld. 3. ábra). Területe keletről nyugatra Spanyolországban a Sevillai- és a Huelvai- provinciákat érinti (mindkét provincia Andalúzia tartomány része), Portugáliában pedig a Beja kerület területén végződik. Mint ahogy az a negyedik ábrán is látszik, az Ibériai Pirit Öv különböző képződményei a felszínen közel sem mutatnak homogén eloszlást (ld. 4. ábra), sőt, még az egyes, akár homológ képződmények sem bizonyos, hogy egy helyen képződtek. A kőzetek eloszlását, a rétegsorok jellegeit, az egyes érclelőhelyek képződésének közvetlen környezeteit, illetve a feltételezett geológiai képződési környezetet figyelembe véve az Ibériai Pirit Övet két alcsoportra (Oliveira, 1990; Inverno et al., 2015), vagy három alcsoportra (Sáez et al., 1999; Tornos et al., 2008) szokás tagolni: északi, középső és déli területekre (ld. 4. ábra). Azon szerzők, akik a két tagolású rendszert használták, a középső és az északi egységet tekintik egynek. Mindkét felosztás helyes, attól függően, hogy a genetikai/szövettani (két csoport) vagy a tektonikai jellegeket (három csoport) kívánjuk hangsúlyozni. Ez utóbbi felosztás antiklinális-szinklinális szerkezetekkel határozható meg. Az érctelepeket az antiklinális és a szinklinális szerkezetek közötti átmenetben találjuk meg.
4. ábra: A nagyobb ábrán az Ibériai Pirit öv legjelentősebb érctelepeinek elhelyezkedése látható, a kisebb ábrán az Ibériai Pirit öv északi, középső és déli zónáinak sematikus elkülönítése látható (forrás: Sáez et al., 1999).
A déli területen találjuk az úgymond „egyszerűbb”, folytonosabb, vetőkkel kevésbé szabdalt rétegsorokat. Ezzel szemben a középső és északi területeken a vetőkkel, és vulkáni intrúziókkal sűrűbben tagolt rétegsorokat találjuk. Tornos (2008) szerint ezzel magyarázható az, hogy jóval több publikáció jelent meg rétegsorok elemzésével kapcsolatban a déli területekről, mint az északiakról.
A szakirodalomban kőzettanilag három, jól elkülöníthető egységet írnak le az Ibériai Pirit Övben. Az első egység a PQ csoport (Fillit-kvarcit csoport /Grupo Filita-Cuarzita/ Phillite-Quarzite Group) (ld. 4. és 5. ábra), a második a szakirodalom nyelvétől függően a CVS, vagy VSC (Vulkáni- és Üledékes Komplexum /Complejo Volcano Sedimentario /Volcanic Sedimentary Complex) (ld. 4. és 5. ábra), és a harmadik a Grupo Culm /Culm Group, amit, elsősorban a portugál szerzők (Oliveira, 1990; Oliveira et al., 2013; Inverno et al., 2015) Baixo-Alentejo flis csoport (Grupo do Flysch do Baixo Alentejo (portugál) / Baixo Alentejo Flysch Group) névvel is illettek (ld. 4. és 5. ábra). A fenti felsorolás képződési sorrendet is hivatott reprezentálni (ld. 5. ábra). A PQ csoport (ahogy ezt a neve is sugallja) alsó-giveti – középső-késő-famenni korú fillitet, kvarcitot, és mészkőlencséket tartalmaz (Pereira et al., 2009; Inverno et al., 2015). Függőleges vastagsága több, mint 2000 méter is lehet, de maximális vastagságát nem ismerjük. A CVS késő-famenni – korai-viséi felzikus és mafikus mélységi és kiömlési kőzeteket tartalmaz, de főleg alacsony fokú metamorfitok (szürke és fekete agyagpala) jelennek meg benne. Vastagsága 0 és 1300 méter között váltakozik. A Culm csoportot korai-viséi – korai-moszkvai korú homokkő, agyagkő, iszapkő, és grauwacke jellemzi. Vastagsága akár a 3000 métert is elérheti (Oliveira, 1990; Leister et al., 1998; Olías Álvarez et al., 2008; Tornos et al., 2008; Oliveira et al., 2013; Inverno et al., 2015).
A PQ csoport adja az érctelepek feküjét. Képződésének kezdeti ideje nehezen definiálható, hiszen a PQ csoport feküje sehol sem bukkan a felszínre. A PQ csoport legidősebb mintái fúrásokból, spórákon végzett vizsgálatok alapján São Francisco da Serra (Portugália) térségéből ismertek, ennek kora korai-giveti (Pereira et al., 2009). Az északi részeken igencsak szétszabdalva találhatjuk meg, ami igen bonyolult tektonikai struktúrát kölcsönöz a csoportnak. A csoport alsó részén egy jól gradált, párhuzamosan rétegzett, főleg sötét palák által dominált és vízszintes kvarcrétegekkel tagolt rétegsorról beszélhetünk, melyben bioturbációra utaló, és a rétegsor tetején vízhullámzásra, illetve deltaüledékekre utaló nyomokat és formakincset találunk. Mindez tengeri, felül sekélytengeri üledékképződési környezetre utal, amit alátámasztanak a formációban megtalált acritarchák (szerves vázú egysejtű élőlények) és prasinomorthytesek (zöldalga) fosszíliái is (Sáez et al., 1999; Oliveira et al., 2013; Inverno et al., 2015). A csoport teteje felé nő a kvarcit mennyisége és a csoport tetején egy nagyjából 30 m vastag agyagköves réteget találunk kiterjedt területen, mely bioklasztos mészkő-csomókat / lencséket tartalmaz (ld. 5. ábra) (Oliveira, 1990; Oliveira et al., 2013). Ebből a rétegből gazdag conodonta faunát írtak le a kutatók (Oliveira, 1990; Oliveira et al., 2013; Inverno et al., 2015), továbbá clymeniát (ammonitesz), brachiopodákat, és kevés trilobitát is találtak (Oliveira, 1990). Ezt a felső, kb. 30 m vastagságú réteget a középső-késő famenni emeletre korolták. Ezt ólom izotópos koradatok is megerősítik (Sáez et al., 1999).
A kiugró ércásvány-koncentrációkat a CVS (Vulkáni- és Üledékes Komplexum) képződményben mérhetjük minden esetben. A terület kőzeteire általánosságban jellemzőek az igen kis fokú, a Pulo do Lobo antiform metamorf kőzeteinél kisebb fokú, prehnit-pumpellyit fáciesben megrekedt metamorf kőzetek. Ez még akkor is igaz, ha megjelenhet a kőzetekben klorit ásvány is, és esetlegesen hiányzik a pumpellyit és/vagy a prehnit is (Vázquez, 1983; Olías Álvarez et al., 2008; Tornos, 2008). A Komplexum képződése a középső-késő-famennitől a késő-viséiig tartott. Az ércesedés legaktívabb periódusa a késő-famenni (struni) korszakhoz köthető (Inverno et al., 2015).
A Vulkáni- és Üledékes Komplexumban nagyon sokféle kőzetet találunk, ezek geometriája pedig rendkívül bonyolult, különösen az északi területeken. A kis fokú metamorfózison átesett agyagpalán és iszappalán kívül jellemzőek a felzikus kőzetek közül a riolit, riodácit, dácit. Ezek főleg lávadóm komplexekként jelennek meg, melyeket kisebb piroklaszt árak vagy intrúziók kísérnek. A masszív szulfid érctelep gyakran a felzikus kőzetek tetején helyezkedik el, melyet kova- vagy karbonát üledék kísérhet, főként az érctelep felett. A mafikus kőzetek közül jellemző a bazalt és a dolerit. A bazalt párnabazaltként is megjelenhet, de jellemzőbb, hogy a bazaltok intrúziót alkotnak az egyéb kőzetekben. Ritkán megjelenhet andezit is a kétféle forrású kőzet keverékeként (ld. 5. ábra) (Oliveira, 1990; Inverno et al., 2015).
5. ábra: Szelvényrajz az Ibériai Pirit Öv komplexumairól / csoportjairól (forrás: Almodóvar & Sáez, 1992).
Az Ibériai Pirit Övben a művelésre alkalmas érckészletek elhelyezkedése szétszórt jellegű. Ennek oka az érctelepet létrehozó egykori füstölgők szétszórtsága lehet, továbbá, hogy az érc migrációja nem volt jelentős (ld. részletesebben a IV. fejezetben) (Sáez et al., 1999; Olías Álvarez et al., 2008).
A területen végzett jelenlegi (2022) érckutatások és a bányászat a réz ásványaira fókuszál. A rezet tartalmazó ásványok közül a kalkopiritből van legtöbb az Ibériai Pirit Övben. A ma még fejtésre váró érc maximum nagyjából 5%-ban tartalmaz rezet, azonban a Neves Corvo-i bányában olyan Cu érctestet is azonosítottak, amelynek érctartalma a 14,4%-ot is elérte, ami az egyik legmagasabb érték a világon (Leister et al., 1998). Viszont az átlagosan 1,3% réztartalom (a teljes Ibériai Pirit Övre jellemző érték) is kiemelkedően magas érték, különösen, ha hozzátesszük, hogy az Ibériai Pirit Övben található réz becsült össztömege 14,6 millió tonna. Összehasonlításképpen, a világhírű bulgáriai Elatsite rézporfíros érctelepen 2002-ig kitermelt 165 millió tonna érc réztartalma „csupán” 0,38%-nak adódott (Strashimirov et al., 2002). A 20. század végéig több helyen is előfordultak 5%-ot meghaladó réztartalmú kőzetek is, ám a rezet legnagyobb koncentrációban tartalmazó gossant (eróziós hatásokra, felszíni mállási folyamatok során létrejövő réteg az érctelep legfelső részén) mára már szinte mindenütt teljesen letermelték. Tornos (2008) szerint ez nagyjából az 1970-es években következett be. Tharsisban ezt a réteget a magas nemesfém tartalma okán (Au, Ag) is fejtették (Almodóvar & Sáez, 1992; Sáez et al., 1999; Tornos, 2008; Inverno et al., 2015).
Az Ibériai Pirit Öv arról is ismeretes, hogy itt van a világ legmagasabb kén koncentrációja, az érc (később majd részletezett) jellegétől függően értéke akár a 66-96%-ot is elérheti (Inverno et al., 2015). Ezen kívül, a világgazdasági kereslet függvényében ugyan, de művelésre való mennyiségben lehet jelen a cink, az ólom, az ezüst, az arany, a vas, néhol az ón (Neves Corvo), és a mangán (Soloviejo, El Morante) is, bár a mangánt jelenleg csak melléktermékként dolgozzák fel, a vasat pedig csak történelmi időkben fejtették. A fenti elemeket az Ibériai Pirit Övben a következő ásványok tartalmazzák a legnagyobb mennyiségben: pirit, szfalerit, galenit, termésezüst, termésarany, kassziterit, pirolúzit, hematit, goethit, jarosit. Ezeken kívül még magas koncentrációban van jelen, és melléktermékként ki szokták nyerni az arzént (arzenopiritből), az antimont (antimonitból), a báriumot (baritból), a kobaltot (kobaltinból), a kadmiumot (szfaleritből), a nikkelt (pirrhotinból), a titánt (ilmenitből és rutilból) és a wolframot (scheelitből) is a fejtett kőzetekből (Olías Álvarez et al., 2008; Tornos et al., 2008; Velasco et al., 2013; Inverno et al., 2015). Továbbá még esetleg kinyerhető koncentrációban fordul elő számos más elem is, melyek közül a nyersanyag felhasználás nagysága és az igény ellátásának biztosítása szempontjából több az Európai Unió ún. kritikus fontosságú nyersanyag listáján[2] is szerepel (pl. Ba, Sb, REE, Bi, Co), így mindenképpen figyelmet érdemel.
Az Ibériai Pirit Öv teljes ércvagyonát 1700 millió tonna szulfid ércre becsülik több forrás egybehangzó állítása alapján (legkésőbb: Inverno et al., 2015). Korábban azonban Munhá et al. (1986) még csak 109 tonna, később viszont Almodóvar et al. (2019) már 2000 millió tonna szulfid ércről számolt be. Az 1700 millió tonnára számolt szulfidos ércben a réz össztömegét Leister et al. (1998) 14,6 millió tonnára, az ólom össztömegét 13 millió tonnára, a cink össztömegét 34,9 millió tonnára, az ezüst össztömegét 46100 tonnára, míg az arany össztömegét 880 tonnára becsülte.
A legnagyobb érctelepek becsült szulfidásvány vagyona a 100 millió tonnát is meghaladja. Ilyen telepből jelenleg nyolcat ismerünk az Ibériai Pirit Övben. Ezek közül is kimagaslanak a Minas de Rio Tinto (Spanyolország) (ld. 4. ábrán, 6. számmal) település közelében fekvő érckészletek, ugyanis itt a teljes becsült ércvagyon 500 millió tonna szulfid érc (Sáez et al., 1999). A terület környékén eredő Rio Tinto-folyóról elnevezett érctelepen ma is aktív bányászat folyik (ld. 6. ábra), és talán ennek a bányavidéknek a leghosszabb a történeti múltja is.
6. ábra: Robbantás a Filón Sur külfejtésben (Minas de Rio Tinto) 2022.05.18-án, délután.
A készletek nagyságát mérő skála második és harmadik helye is egyértelmű: Az 1977-ben, graviméteres módszerrel felfedezett és 1988-ban megnyitott, Portugáliában található Neves Corvo érctelep 300 millió tonna szulfid ércet, míg a szintén portugáliai Aljustrel 200 millió tonna becsült szulfid ércvagyont tudhat magáénak (ld. 4. ábrán, 48., ill. 49. számmal). A többi nagy érctelepnél kb. 100-100 millió tonna a szulfid ásványok tömege. Ezek közé tartozik Tharsis, Aznalcóllar-Los Frailes (ld. 7. ábra), Masa Valverde, Sotiel-Migollas és La Zarza (ld. 4. ábra). Ez utóbbiak közül mindegyik Spanyolországban található (Inverno et al., 2015).
7. ábra: Kutatófúrás mélyítése Aznalcóllar térségében (2022. május 18.).
Ezeken kívül feltétlen említést kell tenni ezen a helyen Cobre Las Cruces-ről (ld. 8. ábra). Az első ízben 1992-ben megfúrt terület már a Guadalquivir-medencében található, Sevillától csupán 30 km-re, de a nagyjából 30 m vastag alluviális üledékréteget letakarítva a Pirit Övet jellemző, és azzal kogenetikus kőzetekkel találkozhatunk. Cobre Las Cruces szerintem a térség modern érckutatásának egyik sikertörténete, mert már rögtön az első fúrások óriási pozitív ércanomáliákat találtak, így már 2009-ben be is indították a kitermelést, melyhez óriási méretű feldolgozóüzemeket építettek a modern kor elvárásainak megfelelően. Becsült ércvagyona csupán 30 millió tonna, de mivel még egy igen friss bányászati területről van szó, ezért sok, nála nagyobb érctelepnél nagyobb a kitermelési intenzitás (Las Cruces Múzeum; Las Cruces, 2014).
8. ábra: Las Cruces eddig egyetlen külfejtése (2022. május 20.). A Guadalquivir-medence üledékei alatt feltárul a szulfidos ásványokban gazdag érctelep (ld. fekete területek). A jövőben a külfejtésből kiindulva mélyműveléssel kívánják tovább bővíteni a bányát.
Kisebb, de egykor fontos bánya volt San Miguel és Soloviejo is (ld. 4. ábrán, 14. számmal, ill. a 12.-13. pontok között). Mindkét bánya az Ibériai Pirit Öv északi részén található, Spanyolországban.
San Miguelben 1859 és 1960 között bányásztak réztartalmú ásványokat (főleg kalkopiritetet) és piritet. A vulkanoklasztos és a palás kőzetek határán fekvő bányában még ma is rendkívül látványos stockwork szövetű ércet tanulmányozhatunk dácitban (Olías Álvarez et al., 2008).
Soloviejo ennél jóval jelentősebb szerepet töltött be: a XIX. század második felében ugyanis itt fejtették a világ összes kitermelt mangánjának nagyjából kétharmadát (Tornos et al., 2008).
c) A Culm csoport
A Culm csoport avagy a Baixo-Alentejo Flis csoport teszi ki az Ibériai Pirit Öv területének csaknem felét (ld. 3. ábra) (Oliveira, 1990; Olías Álvarez et al., 2008). Szakdolgozatomban Oliveira (1990) felosztását vettem alapul a Baixo-Alentejo Flis csoport felosztásakor.
A Culm képződése az alsó-viséi – alsó-moszkvai emeletéig tartott. A moszkvai után az üledékképződés a területen abbamaradt, és a jelenkorig már nem rakódott rá említésre méltó üledék (Tornos, 2008; Inverno et al., 2015; [1]).
A Culm csoporton belül három formációt különítünk el. Ezek csupán helyi jelentőségű formációk, érceket vagy egyéb ásványi nyersanyagokat nem találunk bennük (Oliveira, 1990). Ezek a következők:
A Mértola Formációt különböző vastagságú homokkövek dominálják, kisebb részben agyagkő és iszapkő alkotja, ez utóbbiak, illetve egyéb üledékek az Ibériai Pirit Öv felé közelítve egyre gyakoribbak. Megtalálhatóak benne a Goniatites (ammonitesz) és a Posidonia Becheri (kagyló) fosszíliái. A fosszíliák alapján a formációt a felső-viséi emeletre korolták (Oliveira, 1990).
A Mira Formáció már több agyagos üledéket tartalmaz, mint homokot. Ebben már vékony turbiditek is megfigyelhetők, valamint a Goniatites fosszíliák már ritkábbak benne. A formációt a késő-viséitől a korai-namuriig korolták (Oliveira, 1990).
A Brejeira formációt kétféle kőzet alkotja: az egyik a homokkő, a másik pedig a délnyugaton jellemző, éretlen, sötét grauwacke. Ez utóbbi valószínűleg egy tenger alatti, domborzat által elzárt területen képződhetett. Ebben a formációban is találunk Goniatitest. A formációt a korai namuritól a vesztfáliaiig korolták (Oliveira, 1990). Talán érdekes lehet, hogy a 48 spanyol szerző által jegyzett, a Huelvai Egyetem által kiadott Geología de Huelva (Olías Álvarez et al., 2008) ezt a formációt már nem sorolja az Ibériai Pirit övhöz, hanem külön formációként kezeli „Délnyugat-portugáliai formáció” néven (ld. 3. ábra) (Oliveira, 1990; Olías Álvarez et al., 2008). Mivel egy kis területről van szó, melynek nem volt hatása az ércképződésre, ezért ezen különbség okait nem kutattam részletesebben.
[2] Az Európai Bizottság olyan nyersanyagokat minősít kritikus fontosságúnak, amelyek alapvető gazdasági jelentőséggel bírnak, de a jelentős mértékű import miatt esetükben ellátási kockázattal kell számolni (link).