Ορυκτολογική και γεωχημική περιβαλλοντική έρευνα στην ευρύτερη περιοχή Φιλίππων, Ν. Καβάλας

Abstract

The present research provides information about the geochemical composition of rocks, about the grain-size distribution, the mineralogical and geochemical composition of sediments as well as the geochemical composition of surface and drinking water samples collected throughout the catchment basin which is developed in the broader Philippoi area (Kavala Prefecture, Northern Greece). The branches of the main drainage system of the basin emanate from the Lekani mountains and flow north of the Kavala city, towards the Philippoi plain. The research area is characterized by the presence of various ore deposits enriched in Fe-Mn-Au, Pb-Zn-Ag, Cu-Au and Fe-As-Au, while anthropogenic activities like mining and agriculture have been taking place in the region, since the antiquity. The purpose of the research was to investigate the possible effects of these activities in the studied area, especially in terms of the environmental impact of metals. Collection of rock, sediment, surface and drinking water samples was carried out in the broader area of Philippoi. The study was mainly focused on the five streams of Palea Kavala, Zygos, Kryoneri, Philippoi and Krinides, since they flow among the ore deposits and the old mining wastes. Samples from the Agia Eleni mine were also collected. In total 17 rock samples, 33 sediment samples, 68 samples of surface water and 13 samples of drinking water were studied in the present dissertation. According to the results, the mineralogical composition of the sediments is uniform and consists of minerals which are characteristic of the geological bedrock rocks and the ore deposits that they host. The comparison of the elemental concentrations in the rock samples with the mean composition of the continental crust, revealed that the marbles are enriched in Co, W, Ag, Cd, the schists and gneisses are enriched in W, Ca, Ag, Co, As, Na, Mn, Sr, Ni, Cr, and the granites in Co, Pb, U and Sb. The geochemical analyses of the sediment samples demonstrated that their enrichment in Ag, As, Au, Bi, Cd, Cu, Mn, Pb, Sb and Zn is mainly attributed to the neighboring ore deposits, while the elevated concentrations of Cr, Hg, La, Ni, Th, U and V are mainly related to the rock formations, such as schists and amphibolites. The geochemical analyses of the surface water samples revealed that they are enriched in As, Cr, Cu, Hg, Mn, Pb and Zn, elements which are attributed to the local geological context. Finally, the geochemical analyses of the drinking water samples demonstrated that, in the research area, the drinking water samples are significantly enriched in As. Particularly in the Palea Kavala village, the As content is up to 2 times higher than the limit of 10 μg/L which is established by the European legislation, the US Environmental Protection Agency (USEPA) and the World Health Organization (WHO).

Η παρούσα έρευνα αναφέρεται στη μελέτη της χημικής σύστασης των πετρωμάτων, στον προσδιορισμό της κοκκομετρικής, της ορυκτολογικής και της χημικής σύστασης των ιζημάτων, καθώς και τον προσδιορισμό της χημικής σύστασης επιφανειακών και πόσιμων υδάτων του υδρογραφικού δικτύου που αναπτύσσεται στην ευρύτερη περιοχή των Φιλίππων, Ν. Καβάλας. Η περιοχή έρευνας εντοπίζεται βόρεια της πόλης της Καβάλας και ΒΑ των Τεναγών των Φιλίππων, ενώ τα ρέματα τoυ υδρογραφικού της δικτύου αποστραγγίζουν μέρος του ΝΔ τμήματος της οροσειράς της Λεκάνης. Η επιλογή της περιοχής έγινε καθώς από κοιτασματολογικές και αρχαιομετρικές μελέτες είναι γνωστή η έντονη μεταλλευτική και μεταλλουργική δραστηριότητα στην ευρύτερη περιοχή των Φιλίππων από την αρχαιότητα μέχρι πριν από λίγες δεκαετίες, για την εκμετάλλευση κοιτασμάτων πλούσιων σε Fe-Mn-Au, σε Pb-Zn-Ag καθώς επίσης σε Cu-Au και Fe-As-Au. Σκοπός της έρευνας ήταν να διερευνηθεί η πιθανή επιβάρυνση από την δραστηριότητα αυτή αλλά και την σύγχρονη ανθρώπινη παρέμβαση στην περιοχή. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία στα πετρώματα, τα ιζήματα, και στα επιφανειακά και πόσιμα ύδατα στην ευρύτερη περιοχή των Φιλίππων στην οποία αναπτύσσονται τα ρέματα Παλαιάς Καβάλας, Ζυγού, Κρυονερίου, Φιλίππων, Κρηνίδων και του μεταλλείο της Αγίας Ελένης. Συνολικά λήφθηκαν και μελετήθηκαν ως προς τη σύστασή τους 17 δείγματα πετρωμάτων, 33 δείγματα ιζημάτων, 68 δείγματα επιφανειακών και 13 δείγματα πόσιμων υδάτων. Με βάση τα αποτελέσματα, η σύσταση των ιζημάτων της περιοχής έρευνας είναι ομοιόμορφη και αποτελείται από ορυκτά που είναι χαρακτηριστικά των πετρωμάτων του υποβάθρου της ευρύτερης περιοχής και των μεταλλοφοριών που αυτά φιλοξενούν. Από τη σύγκριση των συγκεντρώσεων των στοιχείων στα δείγματα των πετρωμάτων με αντίστοιχες τιμές που προτείνονται για τη μέση περιεκτικότητά τους στον φλοιό της Γης, προκύπτει ένας εμπλουτισμός των μαρμάρων σε Co, W, Ag, Cd, των σχιστολίθων και των γνευσίων σε W, Ca, Ag, Co, As, Na, Mn, Sr, Ni, Cr και των γρανιτών σε Co, Pb, U και Sb. Οι γεωχημικές αναλύσεις των ιζημάτων έδειξαν έναν εμπλουτισμό αυτών σε Ag, As, Au, Bi, Cd, Cu, Mn, Pb, Sb και Zn που οφείλεται κυρίως στις μεταλλοφορίες που φιλοξενούν τα πετρώματα της περιοχής. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις των Cr, Hg, La, Ni, Th, U και V σχετίζονται κυρίως με τους σχιστόλιθους και τους αμφιβολίτες της ευρύτερης περιοχής Καβάλας-Φιλίππων. Οι γεωχημικές αναλύσεις των επιφανειακών υδάτων έδειξαν ότι τα επιφανειακά ύδατα της περιοχής έρευνας περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις σε As, Cr, Cu, Hg, Mn, Pb και Zn, χημικά στοιχεία στα οποία είναι εμπλουτισμένα τόσο τα πετρώματα όσο και τα ιζήματα της περιοχής. Τέλος, από τις γεωχημικές αναλύσεις των πόσιμων υδάτων προέκυψε ότι τα πόσιμα ύδατα της περιοχής έρευνας είναι ιδιαίτερα εμπλουτισμένα σε As, η περιεκτικότητα του οποίου στον οικισμό της Παλαιάς Καβάλας είναι έως και 2 φορές υψηλότερη από το όριο των 10 μg/L που θεσπίζει η ευρωπαϊκή νομοθεσία, η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των Η.Π.Α. (USEPA) και ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO).