Egyes ritkaelemeket, vagy ritkaelem-csoportokat keresni általában olyan területeken és olyan képződményekben célszerű, ahol dúsulásuk geokémiailag indokolt. Elemenként tanulmányozni kell tehát az előfordulásuk és dúsulásuk módozatait és ismert telepeik geokémiai jellegét, hogy az analógiák alapján könnyebben felismerhessük a reménybeli telepeket.
Mielőtt az elemenkénti részletes ismertetésbe kezdünk, kiragadunk né
hány olyan eljárást, melyet ritkafém-prospekcióra gyakrabban alkalmaznak.
Az egyes elemek speciális, prospekciós vizsgálati módszereire az elemek tár
gyalásánál külön kitérünk.
Az érctelepek felkutatásának módszereit G. Tischendorf (1968) három tényező szerint csoportosította:
1. regionális tényezők, 2. helyi tényezők,
3. az érc telep diszperziós udvarának indikátor elemei.
Ez a csoportosítás a ritkaelemek prospekciójára is alkalmazható azzal a megjegyzéssel, hogy míg az órctelepek kutatásánál leggyakrabban a 3. módszert használják, addig a ritkaelem-kutatásnál, ahol a diszperziós udvarok analitikai eljárásokkal kimutatható mértékű kialakulására kevesebb a lehetőség, az első két módszer kerül előtérbe.
A r e g i o n á l i s t é n y e z ő nagyobb földtani egységre kiterjedő adottság, mely elsődleges alapfeltétele lehet a ritkaelem-dúsulás kialakulásá
nak. Magában foglalja a földtani és szerkezeti felépítést , a kőzettani jellegeket , a földtani-geokémiai fejlődéstörténetet, az ősföldrajzi viszonyokat, továbbá az elemmobilizációt és a migrációt elősegítő körülményeket.
A regionális tényezők közé sorolhatjuk például a granitoidok jellegéből és kémizmusából a várható ritkafémdúsulásra levonható következtetéseket.
Közismerten kedvező jelnek számít ritkafém- és ércdúsulás szempontjából a gránit-biotitokban az
Sn-
tartalom megnövekedése.A szakirodalomban egyre több említést és adatot találhatunk az indikátor elemekről, melyeknek az átlagosnál nagyobb koncentrációja, esetleg egy más elemhez való aránya figyelmeztet valamilyen telep kialakulásának lehetősé
gére. A. A . Beus és A. A . Sit n in (1968) összehasonlító táblázatokat készített érchozó és nem-produktív gránitok indikátor elemeire. Táblázataikból kiemel
jük a következő adatsorokat, melyek első csoportja egyes ritkaelemek dúsulását jelző indikátor elemekre, második csoportja pedig a W -, Sn- és Ta-telepeket jelző indikátor elemekre vonatkozik (9. és 10. táblázat). A . A . Beus és munka
társa a 9. és 10. táblázatban feltüntetett adataikat a Szovjetunió különböző gránitos területeinek kőzetanyagára vonatkozó elemzésekből statisztikai mód
szerekkel nyerte. A kritériumaikat reálisnak tartják, mert az érctartalmú
9. táblázat Indikátor elemek L i-, B e-, Sn-, W - , Nb-telepek jelzésére
Az indikátor elem vagy elemarány (zárójelben a figyelembe vett minta-
szám)
Átlagos előfordulás g/t-ban
ércesedett gránitokban meddő gránitokban
Li (60) 80 + 20 37 + 6
Sn (75) 15 + 4 5 + 1
Mg/Li (40) 75 + 30 270 + 80
Zr/Sn (40) 30 ±10 76 + 20
kőzettípusok és a meddő típusok között a felsorolt indikátor elemekre határo
zott (5— 30-szoros) koncentrációkülönbségek adódtak.
Megkíséreltük a fenti kritériumokat a velencei-hegységi gránitos kőze
tekre alkalmazni, azonban meg kellett állapítanunk, hogy nem kaptunk egy
értelmű eredményeket. Az üde gránittípusban a 9. táblázat alapján a gránit jellege nem dönthető el, mert két adat az első, két adat a második típusba utalja azt. A gránit átlagos Li-tartalma 70 g/t, Mg/Li aránya 71, Sn-tartalma 1,5 g/t és Zr/Sn aránya 126. Hasonlóképpen nem kaptunk egyértelmű választ akkor sem, amikor a 10. táblázat kritériumait a velencei-hegységi pneumatoli- tos kőzetképződményekre akartuk alkalmazni. Előre bocsátjuk, hogy e kép
ződményekben — vizsgálataink szerint — nemegyszer 250, sőt 400 g/t W - tartalmat találtunk. Ezen képződmények átlagos W-tartalma 69 g/t, Sn-tar
talma 27 g/t, Li-tartalma 30 g /t , Mg/Li aránya pedig 166. A Rb-ra vonatkozóan nincs adatunk. Mint látható, a komoly indikációk ellenére is van az adatokban ellentmondás. Azt a következtetést kellett tehát levonnunk, hogy óvakodnunk kell attól, hogy a geokémiai eredményeket csak önmagukban tekintsük és ne vegyük egyidejűleg figyelembe a szerkezetföldtani, kor és egyéb tényezőket, továbbá a mellékkőzet szerepét.
L. V. Ta u s o n, V. D. Ko z l o v és M. I. Ku z’m in (1968) a gránitok érchozó jellegét inkább a kőzet képződési mélységével és a könnyenilló tartalmával hozzák kapcsolatba és ezzel megerősítik Sz á d e c z k y- Ka r d o s s E. (1955) ré
gebbi megállapításait. A szerzők az összetétel és a képződési mélység szerint a gránitintrúziókat négy csoportba sorolják: abisszikus batolit, mezo-abisszikus batolit, hipabisszikus intrúziók kevés könnyenilló tartalommal, hipabisszikus
10. táblázat Indikátor elemek W - , Sn- és Ta-telepek jelzésére pegmatitokban, apogránitokban
Az indikátor elem vagy elemarány (zárójelben a figyelembe vett minta-
szám)
Átlagos előfordulás g/t-ban
ércesedett gránitokban meddő gránitokban
W (40) (kvarctelérben, greizenben) 5 + 1 2 + 0,3
Sn (80)
Li (80) (Ta-telepek jelzése főként
25 ± 5 2 + 0,7
pegmatitokban) 120 + 20 60 ± 10
Rb (80) 300+ 15 200 + 30
Mg/Li (80) 30 + 5 200 + 50
53
intrúziók sok könnyenilló anyaggal. Az abisszikus batolitok képződési mély
sége általában 8 — 10 km, a hipabisszikus intrúziók 2 — 4 km mélvségűek.
A tapasztalat és az elméleti megfontolások szerint is az ércdúsulásra legkedve
zőbb perspektívákat a magas illóanyag-tartalmú hipabisszikus intrúziók nyújtják, a legkevésbé reményt nyújtó pedig a mezo-abisszikus batolit. K ed van szoros korrelációban. Az utóbb megfigyelt jelenségek arra utalnak, hogy ebben a kőzettípusban az ón már a kőzetképződés korai fázisában koncentráló
dott. A gránitprospekció egyik módszere tehát a gránit monominerális frak
cióinak vizsgálata óntartalomra. Sokat ígérő az a gránit, melyben az óntartalom főként a biotitokban dúsul.
A velencei-hegységi gránitot ebből a szempontból is megvizsgáltuk.
Na g y B. (1967) adatai szerint a velencei-hegységi üde gránitban a biotittarta- lom 7,5%. A biotitban az ón 20 g/t koncentrációban jelentkezett, a többi ás
ványfrakcióban az Sn színkép-analitikailag nem volt kimutatható. A telér- gránit biotitjában az Sn-tartalom 300 g/t-ra emelkedik, ami az elmondottak szerint igen kedvező jelnek számít.
Gyakran felmerülő kérdés, milyen kőzettani és geokémiai jellegek döntik el azt, hogy egy bázikus vagy ultrabázisos masszívum nvújt-e reményt jelentős Ni-dúsulásra ? A legkézenfekvőbb kritérium az egész masszívumra kiterjedő átlagosnál nagyobb nikkel koncentráció, amit T. I. Ny u p p e n e n (1966) szerint pontosabban a koncentráció-koefficiens bevezetésével fejezhetünk ki. A kon
centráció-koefficiens ( Kk) alatt azt a viszonyszámot értjük, melynek számláló
jában a kérdéses összlet átlagos Ni-tartalma áll, nevezőjében pedig az illető kőzettípusra az irodalomban található Ni-koncentráció világátlaga. A kon
centráció-koefficienseket a Vinogradov-féle világátlagok figyelembevételével a következőképpen írhatjuk fel: ajánl. Egy tapasztalati nomogramot készített, mely a kőzet SiÖ2-tartalma és az átlagos Ni koncentrációjának logaritmusa közötti összefüggést tünteti fel.
A nomogram gyakorlatilag egy egyenes; a Ni-anomáliát mutató kőzeteknél az Si02— log Ni %-ot mutató összefüggések pontjai az átlagot jelző egyenestől jobbra helyezkednek el (13. ábra).
A Nyuppenen-féle kritériumokat egyértelműen kedvező eredménnyel alkal
maztuk a kőszegi vas-hegvi szerpentines kőzetekre. E kőzetek átlagos Ni-koncentrációja 0,23%, az átlagos Si02-tartalma pedig 39,63%. Ebből
látható, hogy a koncentráció-koeffi ójánál regionális tényezőnek számít a kőzet anyag származása, fajtája, a lehordási terület kőzettani, geokémiai jellege, az üledékképződés fáciesté- nyezői. Általános megállapítás pél
dául az, hogy a mészkövek ritkábban tartalmaznak értékes nyomelemeket, mint a homokkövek és főként az agyagos kőzetek, mégis némely eset
ben éppen a mészkövek lehetnek ér
tékes nyomelemek hordozói. Regi
onális vonatkozású megfigyelés az, hogy nagy kiterjedésű szárazföldi
üledékek esetében ritkábban számíthatunk helyi összetételbeli változásra, mint tengeri eredetű üledékeknél.
Az átalakult kőzetek regionális tényezőinek vizsgálata a legnehezebb és a legkevesebb tapasztalattal alátámasztott. Ismeretes, hogy az átalakult kőze
teknél az egymástól független paraméterek száma sokkal nagyobb, mint a magmás vagy üledékes kőzeteknél. A kiinduló kőzet összetételével szemben elemdúsulást, pontosabban jelentős elemkoncentráció-változást természet
szerűleg csak az allokémiai (és nem izokémiai) metamorfózistól várhatunk.
Leginkább a metaszomatikus folyamatokra kell felfigyelnünk.
A metaszomatózis különböző típusai különféle nyomelemcsaládok dúsu
lását idézik elő. A turmalinosodás a bór dúsulásán kívül gyakran áll kapcso
latban kassziterit- és volframit-telepek kialakulásával. Ä greizenesedés a fluorásványok megjelenésén kívül szintén kassziterites ásványok dúsulásával járhat. A szkarnosodás oxidos és szulfidos ércásványok megjelenését ered
ményezheti. A metamorfózisnak, mint regionális tényezőnek a vizsgálata tehát ebből a szemszögből igen nagy fontosságú.
A regionális tényezőt ismerve, a területi ritkaelem-kutatás legfontosabb prospekciós feladata az anomáliaterületek kijelölésén túlmenően a helyi dúsu
lási tényezők felismerése.
A diszperziós udvarok vizsgálata,
mint említettük, a ritkaelem-kutatásnál kisebb jelentőségű módszer, azonban nemegyszer mégis sikerrel alkalmazható.13. ábra. Nomogram a Ni-anomáliák becslésére Ny u p p e n e n (1966) szerint
55
Az érctestek körül kialakult primer és szekunder diszperziós udvarok geo
kémiai vizsgálata különösen a szulfidos ércek utáni kutatómunka fontos mód
szere. Szulfidos érceken kívül azonban alkalmazzák más érctípusok és azok oxidációs zónájának vizsgálatára is. A prospekciós munka rendszerint hidro- geokémiával kezdődik, mely jó szolgálatot tehet a diszperziós udvarok határai
nak megállapításánál. Ezután következik a talajtakaró, vagy ha az nincs, ak
kor a kőzetanyag rendszeres, hálószerű mérési pontokban való vizsgálata.
A prospekciós munkát a vertikális elterjedés érdekében az anomália-területek- ről származó fúrásanyag vizsgálatával célszerű teljessé tenni. Sok esetben hasznos segítséget nyújt a növényzet geokémiai nyomelem vizsgálata is.
Néhány példát ragadunk ki annak bemutatására, hogy e módszer sokszor hasznos a ritkaelem-kut at ásnál is.
A hidrotermális ércesedésre és a hidrotermális folyamatok kapcsán dúsuló ritkaelemekre azonos prospekciós eljárásokat alkalmazhatunk. Ezen eljárások közül az utóbbi időben nagy figyelmet fordítanak a higanynak, mint indikátor elemnek a szerepére. Saukov már 1946-ban mutatott rá arra, hogy az érctelé- rek körül a Hg igen nagy aureolában szóródik. Ezt a jelenséget a szovjet kuta
tók, majd később más országokban is érctelérek prospekciójára kezdték alkal
mazni. A módszer nemcsak kifejezetten Hg-telepek, hanem általában hidro
termális telepek megkeresésére alkalmas. A megfigyelések szerint a Hg-anomá- liák gyakran az érctesttől több km távolságban is felismerhetők. E nagyfokú mozgékonyság a Hg nagymértékű volatilitásával függ össze. A Hg klarkja igen alacsony, átlagosan 0,06— 0,09 g/t. Ha a vizsgált területen a Hg-tartalom eléri, vagy meghaladja ennek tízszeresét, azaz 1 g/t-t, ekkor ezt már Hg-ano- máliának kell tekinteni. Speciális színképgerjesztéssel elérhettük, hogy 1 g/t Hg-koncentrációt már ki tudunk mutatni, ily módon egy hasznos prospekciós eljáráshoz jutottunk.
Geokémiai kutatómunkánk során Vető I. a Tokaji-hegységben kováso- dott, agyagásványosodott riolittufában nagy kiterjedésben mutatott ki Hg- anomáliákat. A Hg-tartalom ezekben a kőzetekben 3— 30 g /t között változik és a Hg-nyomokat jelentős (többszáz g/t) As- és Sb-dúsulás kíséri. A klark- értéknél 20— 30-szor nagyobb Hg-tartalmakra az irodalmi példák alapján fel kell figyelnünk.
A prospekciós eljárások korszerűsítését, pontosítását világszerte fokozot
tan szorgalmazzák, ennek kapcsán újszerű kezdeményezésekre figyelhetünk fel.
Ilyen pl. Ju. P. Shergina és A . B. Ka m in sk a ya (1965) munkája. A szerzők a bor-izotópok arányának változását használták fel érctelérek mélységének becslésére. A módszer alapja a következő: a bór a magmatitok fontos kőzet
alkotó ásványaiban, főleg a plagioklászokban izomorf rácshelyettesítőként található. A hidrotermális oldatok hatására azonban a rácsból könnyen ki
szabadul, mobilizálódik és rendszerint komplex borátok alakjában az oldatok nagyobb távolságra is elszállítják. A szállítás közben azonban lehetőség nyílik a bór-izotópok frakcionációjára. Laboratóriumi kísérletekből már régebben ismeretes ugyanis, hogy a B11 izotópot tartalmazó molekulák mobilabbak, mint azok, melyekben B 10 izotóp van. E jelenségnek molekula-finomszerkezeti értelmezését adták.
Ha izotóp-frakcionáció a szállítás közben valóban bekövetkezik, akkor a
bór izotóp-összetétele a diszperziós udvar különböző helyein függ a bort szállító
oldat kiindulási helyétől való távolságtól, illetve a felszínen mérve, a kiindulási
hely mélységétől.
14. ábra.B izotóparányok és a B eloszlása érctelep felett Shergina és Ka m in sk a y a (1965) szerint
1. Riolit, 2. andezit, 3. polimetallikus érctelér, 4. barit, 5. vető, 6. mintavételi pontok
Az említett szerzők mérései azt mutatták, hogy a bor-izotópok eloszlása nem teljesen egyértelműen változik, mert az izotóp-frakcionációt egyéb folya
matok (pl. izotóp ioncsere) részben módosíthatják. Megállapították azonban azt is, hogy sokkal kifejezőbb a kép akkor, ha természetes, bórszállító oldatok migrálnak a teléreken, illetve repedéseken keresztül. A telérzónák csatornákat szolgáltatnak az áramló oldat számára, a telérkitöltő anyagok viszont jó bór- adszorbensek. Az előkísérletek és az ebből levont következtetéseik igazolására ismert érctelér felett mérték részben a B-koncentráció alakulását, részben az izotóparány változását. Mérési eredményeiket a 14. ábra szemlélteti, melyen a vizsgált telér szelvényét tüntették fel. A telér riolit— andezit határ közelében a riolitban van. Az érc mezotermális képződésű, polimetallikus jellegű. Az érce- sedés az alpi mozgás kapcsán jött létre, az érctestecskék a vetővel párhuzamo
san helyezkednek el. Látható, hogy a vető mentén elhelyezkedő érctestek felett a bértartalom maximumot mutat, továbbá a B n /B 10 arány az érctesttől távolodva egyenletesen növekszik (4,030-tól 4 ,130-ig). Miután a bór kimuta
tása, továbbá a B-izotópok meghatározása is színkép-analitikailag megoldható feladat, a módszert még azok a laboratóriumok is használhatják, ahol tömeg- spektrométer nem áll rendelkezésre, de nagy feloldóképességű optikai spektro
gráfok van. A bórprospekciónak az itt tárgyalt módon való rendszeres alkal
mazásáról azonban még nincs tudomásunk.
A biogeokémiai prospekció a ritkaelem-kutatásnál nem mindig sikeres.
Japánban egy munkacsoport (Nob o r ú Ya m a g a t a, Ytjkio Mu r a k a m i és Te s u y a To r h, 1960) biogeokémiai módszert próbált ki szerpentines területen Cr-dúsulás felkutatására. A szerpentinek mállásából vöröses vagy szürkéssárga
57
agyagtakaró képződött 20 cm-től 1 m vastagságig és ezen dús vegetáció nőtt.
Lombos nagy fák őszi levélzetét gyűjtötték be vizsgálatra. Méréseik szerint azonban a növényzet Cr-tartalma a növényfajták szerint rendkívül nagy kü
lönbségeket mutatott. Ezenkívül a módszer nem is bizonyult elég érzékenynek és a talajtakaró Cr-t art almának a vizsgálata sokkal érzékenyebb eljárásnak mutatkozott. Ezzel szemben sok szerző tapasztalata szerint a Se vizsgálatára a biogeokémiai módszerek jól beválnak.
Ritkaelemek prospekciójára a hidrogeokémiai módszerek is csak kivételes esetben alkalmasak és csak dúsabb ércesedést jeleznek (pl. rézérc). Szórt ritka
elemek nyomait természetes vizekben rendszerint nehéz kimutatni.
Összefoglalóan G. N. Sc h t s c h e r b a szavaira (1961) emlékeztetünk, aki szerint a rejtett ritkaelem-dúsulások felkutatására eddig gyűjtött tapasztala
tok azt mutatják, hogy prognózisokat nem készíthetünk előre megszabott sémák szerint, hanem csak a kérdéses terület alapos ismerete, kőzet anyagának sokoldalú vizsgálata és a metallogenetikai viszonyok tanulmányozása után.
IV . A R I T K A - ÉS M IK R O E L E M -D Ú SU L Á SO K R É S Z L E T E S T Á R G Y A L Á S A
ÁLTALÁNOS MEGJEGYZÉSEK
A ritkaelem-dúsulások legfontosabb geokémiai, fizikai, kristály kémiai, kolloidkémiai, biológiai, mechanikai tényeződnek megismerése után kövessük ezen tényezők szerepét az egyes elemek dúsulásainál.
Jelen munkának nem célja az egyes elemek geokémiáját adni, erre vonat
kozóan kitűnő hazai és külföldi szakkönyveink alapos felvilágosítást nyújta
nak. Tárgyalásmenetünk nem is követi az elemek geokémiájának szokásos tárgyalási sorrendjét és geokémiai csoportjait, inkább azt a gyakorlati célt tartottuk szem előtt, hogy áttekintést nyújtsunk egyes meghatározott föld
tani és kőzettani felépítésű — és adott geokémiai jellemzőkkel körülhatárol
ható — területek várható ritkaelem-dúsulásairól.
A hazai viszonyokra is alkalmazható analógiák felismerése érdekében számba kell vennünk az elemek jelentősebb előfordulásait, lehetőleg helyesen értelmezni dúsulásuk módját, és részletesen meg kell ismernünk előfordulásuk körülményeit és genetikai jellemzőit.
A savanyú, a bázisos és az üledékes kőzetekben dúsuló ritkaelemek cso
portját külön tárgyaljuk. Az ily módon történő elhatárolás természetesen nem lehet tökéletes, mert több olyan elem van, amelynek dúsulása pl. magmás és üledékes kőzetekben is egyaránt bekövetkezhet. Ezért némely esetben a tár
gyalás menetében egv-egv elemre többször is vissza kell térnünk. Az egyes elemek tárgyalásánál röviden összefoglaljuk az utolsó évtizedben nyert hazai eredményeket.
1. A S A V A N Y Ú MAGMÁS K Ő Z E T E K B E N DÚSULÓ R IT K A -