Εργαστήριο Ορυκτολογίας – Πετρογραφίας – Κοιτασματολογίας

Διευθυντής: Ανδρέας Καλλιώρας
Website Εργαστηρίου: minpetlab.metal.ntua.gr

Το Εργαστήριο Ορυκτολογίας – Πετρογραφίας – Κοιτασματολογίας ανήκει στον τομέα των Γεωλογικών Επιστημών της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών του Ε.Μ.Π. Το εργαστήριο έχει ως πεδίο έρευνας και εκπαίδευσης τις επιστήμες της ορυκτολογίας, της πετρολογίας και της κοιτασματολογίας, δηλαδή την μελέτη των ορυκτών, των πετρωμάτων και μεταλλευμάτων.

Η εκπαίδευση που παρέχει το εργαστήριο δίνει βασικές γνώσεις:

• ορυκτολογίας, δηλαδή της μελέτης των ορυκτών, της δομής τους, των φυσικών, χημικών και μηχανικών ιδιοτήτων τους, την μεθοδολογία αναγνώρισής τους μακροσκοπικά, της χημικής σύστασης με χημικές ή φυσικές μεθόδους ανάλυσης, της συστηματικής ταξινόμησης αυτών και της χρήσης τους.
• Πετρογραφίας, δηλαδή της μελέτης των πετρωμάτων, της γένεσης και εξέλιξής τους, την μεθοδολογία αναγνώρισης και ταξινόμησης, και του χαρακτηρισμού τους με χημικές ή φυσικές μεθόδους ανάλυσης. Παράλληλα, δίνονται βασικές γνώσεις για την δομή και την σύσταση της γης και μελετώνται οι τρεις βασικές κατηγορίες πετρωμάτων που απαντούν σε αυτήν, δηλαδή τα πυριγενή, τα ιζηματογενή και τα μεταμορφωμένα πετρώματα.
• κοιτασματολογίας, όπου μελετώνται οι μορφολογικοί και γενετικοί τύποι των διαφόρων κοιτασμάτων, ο ιστός και η υφή των μεταλλευμάτων, το γεωτεκτονικό περιβάλλον γένεσης.
  Η έρευνα και εκπαίδευση γίνεται από τα μέλη ΔΕΠ και ΕΕΔΙΠ του εργαστηρίου. Διοικητική και τεχνική υποστήριξη  παρέχεται από μέλη ΕΔΙΠ και ΕΤΕΠ.

Τα μαθήματα που διδάσκονται είναι τα ακόλουθα:

Το εργαστήριο Ορυκτολογίας, Πετρολογίας και Κοιτασματολογίας έχει ως πεδίο έρευνας τα παρακάτω αντικείμενα:

• Μελέτη και χαρακτηρισμός ορυκτών και πετρωμάτων με διάφορες φυσικές μεθόδους (Περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ, XRF, φασματοσκοπικές μεθόδους όπως μικροσκοπία Raman και IR, χημική ανάλυση με ατομική απορρόφηση, μελέτη με μεθόδους διαφορικής θερμικής ανάλυσης, εμπλουτισμό κτλ.)
• Μελέτη μεταμορφωμένων πετρωμάτων του ελληνικού χώρου.  Η μεταμορφική εξέλιξη των τεκτονομεταμορφικών ενοτήτων που συνθέτουν την πρώην «Αττικο-κυκλαδική Ζώνη», την «Πελαγονική Ζώνη», και το Μεταμορφικό Σύμπλεγμα Ροδόπης αποτελεί αντικείμενο συνεχούς, συστηματικής και λεπτομερούς έρευνας. Η πετρογραφική μελέτη συνδυάζεται με την φασματοσκοπία Raman, την φασματοσκοπία απορρόφησης υπερύθρων (IR) και την φασματοσκοπία ακτίνων Χ (XRD), δυνατότητες τις οποίες διαθέτει το εργαστήριό μας, καθώς επίσης και με την μελέτη της χημικής σύστασης/ζώνωσης των ορυκτών  (σε στενή συνεργασία με άλλα πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα, κυρίως του εξωτερικού) και της χημικής σύστασης των πετρωμάτων. Η επεξεργασία των στοιχείων γίνεται με εξειδικευμένα υπολογιστικά προγράμματα με στόχο την όσο το δυνατόν ακριβέστερη προσέγγιση των διαφόρων θερμοβαρομετρικών παραμέτρων, οι οποίες οδηγούν στην κατανόηση της μεταμορφικής εξέλιξης των πετρωμάτων. Τα τελευταία χρόνια, ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί στη μελέτη του Μεταμορφικού Συμπλέγματος της Ροδόπης, το οποίο αποτελεί μοναδική περίπτωση στον ελληνικό χώρο, λόγω των συνθηκών υπερ-υψηλής πίεσης, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μεταμορφικών μικρο-διαμαντιών. Σε παγκόσμια κλίμακα, αποτελεί τη μία από τις πέντε περιοχές στον κόσμο με επιβεβαιωμένη την παρουσία διαμαντιών σε μεταμορφωμένα πετρώματα του φλοιού.
• Μελέτη βιομηχανικών ορυκτών και η χρήση τους στα δομικά υλικά και άλλες τεχνολογικές εφαρμογές. Μελέτη κεραμικών υλικών.
• Μελέτη σιδηρονικελιούχων λατεριτών και βωξιτών.
• Μελέτη και χαρακτηρισμός των λιγνιτών του Ελλαδικού χώρου.
• Ένας νέος τομέας έρευνας στο τμήμα μας αφορά στην πετρολογική και γεωχημική μελέτη μετεωριτών που έχουν έρθει από τον πλανήτη Άρη. Σε συνεργασία με πανεπιστήμιο του εξωτερικού, μας είναι διαθέσιμη σειρά δειγμάτων για ανάλυση. Στο εργαστήριό μας γίνεται η πετρολογική και ορυκτολογική τους ανάλυση με το πετρογραφικό μικροσκόπιο αλλά κυρίως με το μικροσκόπιο Raman ενώ μελέτες χημικής μικροανάλυσης, ισοτοπικές αναλύσεις, γεωχρονολογήσεις και στοιχειακές κατανομές γίνονται σε εργαστήρια του εξωτερικού. Στόχος είναι η διερεύνηση δευτερογενών ορυκτών στους μετεωρίτες τα οποία προϋποθέτουν την ύπαρξη νερού στον πλανήτη και πιθανότατα ζωής.

Διάφορα ερευνητικά προγράμματα βρίσκονται αυτή την στιγμή στο στάδιο υλοποίησης, μερικά σε συνεργασία με ομάδες από το εξωτερικό. Μερικά από αυτά είναι:

• Μελέτη των πετρωμάτων υπερ-υψηλής μεταμόρφωσης της Ροδόπης. Συνεργασία με το πανεπιστήμιο του Graz και Innsburg, Αυστρίας (2003 -2005)
• Φασματοσκοπική έρευνα των νανο-διαμαντιών που περιέχονται στα πετρώματα υπερ-υψηλής μεταμόρφωσης της Ροδόπης  (Πυθαγόρας, 2004-2007)
• Biobrush-Bioremediation for Building Restoration of the Urban Stone Heritage in European States.” Μια συνεργασία με τα ΑΕΙ: Portsmouth  Αγγλίας, Ρήγα Λετονίας, Μιλάνο Ιταλίας, Molise Ιταλίας, Bremmen Γερμανίας και την βιομηχανία Syremont S.P.A. Ιταλίας.

Επιπλέον, εκπονούνται διδακτορικές διατριβές σε θέματα της έρευνας του εργαστηρίου, καθώς και διπλωματικές εργασίες.

Επιστημονικός Εξοπλισμός

• Σειρά ερευνητικών και εκπαιδευτικών πετρογραφικών μικροσκοπίων με δυνατότητες χαρακτηρισμού των οπτικών ιδιοτήτων των ορυκτών και της μελέτης των πετρωμάτων. Τα ερευνητικά μικροσκόπια έχουν δυνατότητες ηλεκτρονικής φωτογραφίας.
• Μικροσκόπιο για την μελέτη των λιγνιτών και οργανικών ορυκτών (macerals).
• Εργαστήριο προπαρασκευής λεπτών πετρογραφικών τομών που περιλαμβάνει όλα τα όργανα κοπής και λείανσης των πετρωμάτων.
• Όργανο XRD για την αναγνώριση ορυκτών και της κρυσταλλική τους δομής με την μέθοδο της περίθλασης των ακτίνων Χ (ένα όργανο σε συνεργασία με του Χημικούς Μηχανικούς και ακόμη ένα, παλαιότερου τύπου στον χώρο του εργαστηρίου).
• Οπτικό μικροσκόπιο με φασματόμετρο Raman για την φασματοσκοπική ανάλυση ορυκτών και άλλων χημικών φάσεων με την μέθοδο Raman και με ακτινοβολία λέιζερ στα 633nm. Περιλαμβάνει λογισμικό επεξεργασίας φασμάτων.
• Φασματοσκοπία απορρόφησης υπερύθρων (IR) και εξοπλισμό προπαρασκευής των δειγμάτων (ζυγοί ακριβείας και πρέσες).
• Φούρνος πυρόλυσης τύπου F30-400-60
• Μικροσκόπια Leica για την ανάλυση οργανικών δομικών συστατικών (Macerals) των ορυκτών ανθράκων.
• Όργανο XRF για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό της χημείας των ορυκτών και των ιχνοστοιχείων τους.
• Διαφορική Θερμική Ανάλυση για την μελέτη αντιδράσεων διάσπασης ή σύνθεσης ορυκτών σε εύρος θερμοκρασιών από τις συνθήκες δωματίου μέχρι και πάνω από 1500ºC.
• Εργαστήρια διαχωρισμού ορυκτών με μαγνητικές μεθόδους (μαγνητικός διαχωριστής)
• Ατομική απορρόφηση για αναλύσεις κύριων χημικών στοιχείων και χημείο διαλυτοποίησης πετρωμάτων για ανάλυση με το όργανο αυτό.