Dannelse af Mineraler og Pladetektonik

Side 1

[navn fjernet] 3.cf Naturgeografi d. 16. februar 2009

Pladetektonik og mineraldannelse

Side 1 af 5

Pladetektonik og mineraldannelse

1. Dannelse af mineraler langs med Andesbjergene og den nordamerikanske vestkyst.

Andesbjergene og den nordamerikanske vestkyst ligger ved en subduktionszone, hvor Nacza-pladen og den Sydamerikanske plade støder sammen. Området er meget rigt på mange forskellige mineraler og der kan findes både guld, sølv, bly, zink, tin, kobber, nikkel, mangan og jern [1]. Man

skal dog også huske på, hvor stort ”området” er. Hele zonen er ligeledes en mobil zone^{2}, hvilket

betyder, at der er vulkansk aktivitet, som har stor betydning for mineralerne.

Andesbjergene er blandt de yngste af foldebjergene på Jorden. For 60 millioner år siden blev de presset op under Den alpine Foldning da oceanpladen, den Østpacifiske Plade eller Nascapladen bevægede sig mod kontinentpladen, Den Sydamerikanske Plade. Langs kontinentets vestrand bevæger oceanpladen sig stadig ned under kontinentpladen langs en destruktiv pladerand, hvor der dannes en dybdegrav. Der bliver skabt jordskælv og vulkanisme pga. oceanbundens bevægelser skråt ind under Andesbjergene. Vulkanismen har former de højeste tinder som keglevulkaner.

Den store energi, høje temperaturer og tryk, langs kontaktfladen mellem de to plader under bjergene smelter store stenmasser, magmaer, som trænger op bjergkæderne og størkner som malme med værdifulde mineralforekomster.

Det er derfor magmatiske mineralforkomster, der er at finde i zonen. Oceanbundspladen med malmforekomster glider ned under Andesbjergene, hvor det smelter og bliver til magma. Hvis magmaen indeholder for meget vand, bliver det frigivet sammen med reststofferne (kobber, guld, zink, bly m.fl.). De søger ud i omkringliggende bjergarter og de udskilles ved tryk og temperaturfald. Når trykket efterhånden falder, dannes der hydrotermale gange hvor mineralerne udskilles. Nogle gange sker denne udskillelse først, når opløsningen når op til havbunden eller jordoverfladen, hvor den afkøles og udsættes for trykfald. [3]

Metallerne udskilles tit som sulfider,

                                   2-
dvs. metallerne er bundet til en sulfidion (S

). Dette gør det sværere at skille metallerne fra resten og resultatet bliver ofte svovldioxid (SO

2

), som er syreholdigt i vandig opløsning.

Under afkølingen i magmakammeret, bliver de forskellige mineraler afkølet etapevist – da de har forskelligt smeltepunkt, størkner de ligeledes på forskellige tidspunkter. Derfor adskilles og koncentreres mineraler med forskellig massefylde og opløselighed, og bundfældes gradvist. På

1

Diercke s.231

2

Diercke s. 218

3

Geograti Natur – kultur – mennesker s. 101

Side 2

[navn fjernet] 3.cf Naturgeografi d. 16. februar 2009

Pladetektonik og mineraldannelse

Side 2 af 5 denne måde kan der dannes malmforekomster, som indeholder jern og nikkel (som er at finde i denne zone).

Guld og sølv blev udvundet af inkaerne og derefter i stor stil af de spanske kolonisatorer. Fra omkring 1900 udnyttedes de meget rige kobberforekomster. Blandt andre vigtige mineralske råstoffer kan nævnes zink, bly, tin, molybdæn, tungsten og jern. Minedriften er især udviklet i den vestlige og mest tilgængelige del af bjergene. Minedriften har haft afgørende betydning for veje og de få jernbaner, der fører op i bjergene. Minerne har været og er stadig en vigtig arbejdsplads for mange højlandsindianere, som søger til minebyerne, hvor de opsuges i det moderne samfund.

2. Dannelse af jernmalm, bauxit og nikkel i Brasilien

Brasilien ligger midt på den Sydamerikanske plade, og er derfor ikke udsat for vulkanisme.

Mineralerne i Brasilien er derfor dannet på en anden måde, end mineralerne i Andesbjergene og Rocky Mountains – selvom det er på det samme kontinent.

Mineralforekomsterne i Brasilien er sedimentære. Sedimentære mineralforekomster dannes ved nedbrydning af jordens overflade eller stammer fra organismer. Pga. nedbrydningen bliver stofferne frigivet og de bliver enten koncentreret på selve dannelsesstedet (primært leje) – mens de uinteressante mineraler fjernes af vand og vind – eller også bliver stofferne fjernet (eksempelvis af vand) og bliver aflejret på et sekundært leje (f.eks. i floder). F.eks. bliver nikkel og bauxit koncentreret på det primære leje, mens eksempelvis guld, tin og tungsand aflejres på et sekundært leje.

Bauxitforekomsterne ligger i det nordligste af Brasilien, som er væsentligt nyere end det sydøstlige

(hvor man kan finde nikkel). ”Bauxit-området” er fra mesozoikum-kænozoikum, mens størstedelen af resten af Brasilien er fra det tidlige prækambrium. [4]

Det har ligeledes betydning, at Brasilien har et varmt klima. I varme områder bliver aluminium og jern (dvs. tungtopløselige stoffer) tilbage efter nedbrydning af bjergarter, hvorimod resten opløses og fjernes. Derfor kommer aluminium og jern til at dække store arealer. Hvis aluminium dominerer dannes der bauxit, og hvis jern dominerer dannes der laterit. I området med nikkel i Brasilien har jern været dominerende, eftersom at nikkelforekomsterne sidder på lateriten. Det er svært at udvinde nikkel, når det sidder på laterit. [5]

4

Diercke s. 218 og 230

5

”Brazil nickel developer progessing well with big sulphide mining operation” - artikel

Side 3

[navn fjernet] 3.cf Naturgeografi d. 16. februar 2009

Pladetektonik og mineraldannelse

Side 3 af 5

Jernmalm bliver udvundet i åbne brud og i egentlige miner. De steder, hvor malmen er lødig nok, og hvor den træder frem på overfladen, kan man udnytte malmen i de mindre bekostelige, åbne brud. I dag bryder man hovedsageligt jernmalm på denne måde i Sydamerika, særligt Brasilien, i det vestlige Australien, i Kina, i Østeuropa (f.eks. Ukraine) og Canada.

3. Dannelsen af nikkel i Ny Kaledonien og af tin i Malaysia

Ny Kaledonien ligger mellem Australien og Fiji-øerne. Der er tale om forvitringsdannelse og nikkelforekomsterne i Ny Kaledonien skal ligeledes udvindes af laterit.

Forekomsterne skal være store nok til, at det er besværet værd at bryde dem – og de skal ligge på fremkommelige steder. Da forekomsternes dannelse starter ved de konstruktive pladerande i spredningszonerne. Langs oceanryggene findes der varme kilder, hvor der gennem sprækker i havbunden strømmer saltholdigt vand ud med en temperatur på 350-400° C. Det nedsivende havvand bliver opvarmet af varme fra magmakamrene under oceanryggene, som også driver et system af cirkulerende saltvand i den nydannede oceanbundsskorpe. Det varme vand opløser og transporterer metaller, der findes i oceanbundsskorpen oven over magmakamrene, op til havbunden. [6] Dybt nede i oceanbunden, hvor indtrængen magma, der er størknet i et magmakammer, kan der dannes krom- og nikkelforekomster. Havdybden gør det svært at udnytte forekomsterne og de udnyttes derfor kun de steder, hvor de som følge af senere pladebevægelser er hævet op over havet. Her er nikkelforekomsterne i Ny Kaledonien et eksempel.

Malaysia ligger ligesom Andesbjergene og Rocky Mountains i en mobil zone, tæt på rigtig mange jordskælv og vulkaner. [7] Her er den indisk-australske plade på vej ind under pladen, hvor Malaysia ligger, dvs. det er en subduktionszone pga. de destruktive pladegrænser. Malaysias tinforekomster er sedimentære forekomster, som er blevet koncentreret på et sekundært leje, efter at være blevet ført dertil af vand. Det er blevet aflejret, hvor strømhastigheden er aftaget. [8] Når oceanbundspladerne bevæger sig ind mod kontinenterne, flyttes de konstruktive zoners rige malmforekomster ind mod de destruktive pladerande langs kanten af kontinenterne. Foran de vulkanske øbuer glider litosfærepladen sammen med oceanbundens sedimenter skråt ned under kontinentet, hvor den begynder at smelte. Herved dannes der ofte vandrigt magma, som søger gennembrudzoner op mod jordoverfladen. Det overflødige vand i magmaen bliver frigivet (ligesom i Andesbjergene) sammen

6

Geografi natur – kultur – mennesker s.101

7

Diercke s.218 og 230

8

Geografi natur – kultur – mennesker s.102

Side 4

[navn fjernet] 3.cf Naturgeografi d. 16. februar 2009

Pladetektonik og mineraldannelse

Side 4 af 5 med reststofferne. Dvs. det er hydrotermale mineralforekomster med f.eks. kobber, guld, sølv. Zink og bly. Magma, der dannes på større dybder i underskydningszonen (i dette tilfælde Sundagraven), er ophav til tinforekomster. Derfor findes tinminerne rundt om i Stillehavet i større afstand fra havet

(dybgraven) end kobberminerne.

4. Dannelsen af mineraler i Uralbjergene

I Uralbjergene findes der nikkel, platin, jern, kobber og krom. Området er fra palæozoikum. [9] Omkring 2 mia. år gamle magmatiske mineralforekomster i store dybtliggende intrusioner

(intrængen magma, der er størknet i et magmakammer) kan være opstået langs en gravsænkning nær randen af et kontinent. I Uralbjergene findes de som hævet op ved Den Sibiriske Plades sammenstød med Europapladen. Dvs. at mineralforekomsterne her ligeledes er magmatiske. [10]

5. Dannelsen af mineraler i Sudbury-området (Canada)

I Sudbury-området i Canada findes der kobber, platin, nikkel, jern, bly, zink og sølv. Området er fra Prækambrium. [11] Jern, nikkel og kobber i Sudbury er dannet ved at magmatisk segregation, da disse stoffer kan binde sig til sulfidionen. Sulfiddelen af magmaen er tung og synker ned i bunden. [12] Her er det igen ca. 2 mia. år gamle magmatiske mineralforekomster, som er blevet dannet ligesom mineralerne i Uralbjergene, der har dannet nikkelforekomsterne i Sudbury. Forekomsterne er blevet tilgængelige for mennesket efter en hævning af dannelsesområdet, der er foregået samtidig med, at de overliggende bjergarter er blevet nedbrudt og fjernet. [13]

6. Dannelsen af mineraler i Sydafrika

I Sydafrika findes der kobber, mangan, jern, guld, tin, sølv, bly, zink, nikkel, platin og krom.

Området med sølv, bly, zink, nikkel, guld og tin er fra Palæozoikum, mens området med kobber, mangan, jern, platin og krom er fra Prækambrium. [14]

Her er forekomsterne ligeledes magmatiske.

Krom er et af de tungeste mineraler, og er derfor sunket ned i magmaen og har koncentreret sig.

Krom- og platinforekomsterne er dannet på samme måde som nikkel i Sudbury og platin og krom i Uralbjergene.

9

Diercke s.218 og 230

10

Geografi natur – kultur – mennesker s.101

11

Diercke s.218 og 230

12

Ark om mineralforekomster

13

Geografi natur – kultur – mennesker s.101

14

Diercke s.218 og 230

Side 5

[navn fjernet] 3.cf Naturgeografi d. 16. februar 2009

Pladetektonik og mineraldannelse

Side 5 af 5

På samme måde som tin blev dannet ved Malaysias kyster, blev der dannet diamantforekomster i Sydafrika. Forekomsterne af guld og uran i Sydafrika er dannet i en gravsænkning i den unge jordskorpe for 2,5 mia. år siden. De tunge guld- og uransedimenter, der menes at stamme fra nedbrydning af en malmforekomst i en nærliggende hævet kontinentskorpe, er blevet koncentreret i

bunden.^{15}

Udvinding af mineralforekomsterne

Der første der gøres, er at malmen brydes. Dette kan enten foregå i et åbent eller et underjordisk brud. Porfyrforekomster af kobber og jern (Carajas) og bauxit kan ofte brydes i et åbent brud. Ved udvinding af bauxit er stripmining også en mulighed. Denne form er god til at reetablere området.

Derefter skal malmen knuses og formales, så man kan skille metallerne fra resten. Dette foregår enten ved at visse kemikalier tilsættes, for at disse kan binde sig til metallerne (flotation). Ved flotation bliver der også tilsat et skumdannende middel, så når der derefter blæses luft gennem opslemningen, vil kornene med deres overtræk binde luftbobler og samles som et skumlag på overfladen. Skummet kan let fjernes, og man har derved fået koncentreret et metal. [16] Man kan også gøre brug af magnetisme eller ganske enkelt massefylden (de tunge metaller vil synke til bunds).

Det er dog ikke altid muligt at lave en fysisk adskillelse af mineralerne. I visse guld- og uranmalme bliver man nødt til at gøre brug af kemisk ekstraktion af de eftersøgte metaller. Man kan enten overhælde det brudte malm med svovlsyre oppe på jordoverfladen (svovlsyren opløser uranmineralerne). Syrebehandlingen kan dog også foretages i de underjordiske skakter eller i et åbent brud. En moderne metode er at bruge svovldannende bakterier, så bakterierne kan producere syren ud fra svovlholdige mineraler i malmen (f.eks. svovlkis FeS). [17]

2

                                                                          2-
Metaludvinding giver forureningsproblemer. Når sulfiderne skilles fra metallerne reagerer S meget

let med et oxygenmolekyle (O

2

) og bliver derved til svovldioxid, som er syreholdigt i vandig opløsning og som dermed giver syreregn, som forsure det omgivende miljø. Grundvandet kan ligeledes blive forurenet af tungmetallerne (f.eks. cadmium, bly, som findes sammen med andre metaller bl.a. zink, og kviksølv, som dog mest er et problem i Amazonas). Derudover kræver det et stort energiforbrug at smelte metallerne, hvilket udleder meget CO.

2

15

Geografi natur – kultur – mennesker s.102

16

Råstoffer af Henning Sørensen s. 70

17

Råstoffer af Henning Sørensen s. 72