7 metala antike u dinaridima

1

7 METALA ANTIKE U DINARIDIMA

Otvoreni kop limonita, Ljubija, sjeverozapadna BiH

~ prije 6000 godina počeci metalurgije

- trenutno 86 poznatih metala

- prije 19. stoljeća samo 24 od tih metala je otkriveno

- od tih 24 metala, 12 otkrivenih u 18. stoljeću

- od otkrića prvih metala - zlata i bakra do kraja 17. stoljeća, samo 12 metala su bilipoznati.

- četiri od tih metala, arsena, antimona, bizmuta i cinka, otkriveni su u trinaestom i četrnaestom stoljeću, dok je platina otkrivena u 16. stoljeću

- ostalih sedam metala, poznati kao Metali antike, bili su metali na kojima se temeljilecivilizacije

-Zlato

-Bakar

-Srebro

-Olovo

-Kositar

-Željezo

-Živa

UVOD

Panonski bazen

2

Paleolitik

Mezolitik

Neolitik

2 500 000 – 10 000 g.pr.Kr.

10 000 – 6 500 g.pr.Kr.

?6 500 – 4 500 (3 000) g.pr.Kr.

Kameno doba

PRAPOVIJEST

Stare kulture koristile različite ishodišne materijale

bazaltdijabazserpentinitandezitpješčenjak

4 500 – 2 100 g.pr.Kr.2 100 – 1200 (700) g.pr.Kr.1200 – 50 g.pr.Kr.

Bakreno dobaBrončano dobaŽeljezno doba

Metalno doba

327Pb

1036Au

1084Cu

1535*Fe

232Sn

Talište ©Element

961Ag

-38Hg

7 METALA ANTIKE

1) Au (zlato) ~ 7 -6000 g.pr.Krista

2) Cu (bakar) ~ 7- 4200 g.pr.Krista

3) Ag (srebro) ~ 4000 g.pr.Krista

4) Pb (olovo) ~ 6 - 3500 g.pr.Krista

5) Sn (kositar) ~ 3 - 1750 g.pr.Krista

6) Fe (željezo) ~ 1500 g.pr.Krista

7) Hg (živa) ~ 750 g.pr.Krista

Elektrum = Au+15 – 35 % Ag Arsenova bronca = As-bakar Veća tvrdo ća

samorodni

ZLATO

Latinski: aurum (Au) – zlato, svijetleća zoraStaroslavenski: zoltoStarogermanski: ghel – žut (gold)Hebrejski: zahab – suncem obasjan

Formula: Au; obično legirano: 30 – 50 % Ag; 20% Cu; 30 % Ir; 10 % Pt; 43 % Rn; 6 % Pd; 4 % Fe; 4 % BiSustav: kubičniHabitus: izometričan, nepravilan, grumenje, ljuskice, pločice, zrncaTvrdoća: 2,5 – 3, para se noktom; raste u udjelom primjesaBoja: zlatnožuta; Au+Ag – bljedožuta; Au+Cu – crvenkasta Gustoća: 19,3 g/cm3 , < s porastom udjela primjesaSpecifična svojstva: kovnost, rastezljivost, odličan vodičtopline i elektriciteta, Trošenja: rezistentno – plemeniti metalUpotreba: nakit, kovani novac

Zlato se može kovati i rastezati u tako tanke listiće da su gotovo prozirni. Debljina takvog listića može iznositi 1µm (0.001 mm). Zato se od 1g zlata može izvući žica dugačka 2400m, dok se jednim kilogramom zlatne folije može prekriti površina od 530 m2.

Za što je služilo?

-Nakit, ukrasi, ornamenti

100 % Au Ttaljenja = 1036ºCZlato – 1-40 % Ag, Cu, Fe~ 15 – 35 % srebra (zelenkasto) = elektrum (najčešće u prirodi)

10 % Ag Ttaljenja = 1046ºC~ bakrom (crvenkasto) veća tvrdoća, niža temperatura taljenja

10 % Cu Ttaljenja = 925ºC20 % Cu Ttaljenja = 880ºC

Legure zlata

3

POSTANAK ZLATA

• Dubinsko hidrotermalno Au– Granitne intruzije– Teleskopiranje– Kvarcne žice s Au + Py + Apy

• Plitko epitermalno Au– Subvulkanski-vulkanski procesi– Kvarcne žice s Au + As + Hg

• Metamorfogeno– Stari metamorfni tereni– Kvarcne žice sa zlatom

• Nanosno, rezidualno Au (placer-gold)– Riječni džepovi

Rezidualno zlato iz riječnog tokaSamorodno zlato u kvarcnoj žili

Povijest rudarenja zlata

~ 4000 g.pr.Kr. 222 zlatna predmeta pronañena u eneolitskoj grobnici u Varni, Bugarska (zlato vjerojatno potječe iz Transilvanije)~ 4000 g.pr.Kr. prvi zapisi o zlatu nañeni na hijeroglifima u Egiptu ~ Spominje se u Ilijadi, Odiseji, Bibliji~ 1500 g.pr.Kr. – zlato standardna valuta pri trgovanju

Eneolitska grobnica, Varna

Kako su ga našli?- Samorodno- Grumenje, listići, dendritične forme- Zlatnožute boje- Gustoća 19,3 g/cm3- Rezistentno (nekorodira) - Kovnost, rastezljivost

Rudarenje, separacija

Egipćani poznavali

1) Zlato s planina – (zlatne žice različitih vrsta); ručna separacija

2) Zlato iz rijeka – placer gold (rezidualna ili nanosna ležišta); stavljali riječni pjesak u ovčju kožu (zlatno runo), punili vodom, i tresli - gravitacijska separacija)

-Skupljeni komadi usitnjavani mehanički, kamenim čekićima

-Drobili u fini prah

- Zagrijavali u vatrostalni posudama grijanim ispod s drveni ugljenom na otvorenoj vatri

-Različite tehnike upuhavanja zraka

-Kasnije razvijene visoke peći ~1600 g.pr.Kr., i modernije tehnike upuhavanja (kožnati mijehovi)

Drobljenje, taljenje

Izljevanje zlata

4

Zlato u Dinaridima

PRIMARNA LEŽIŠTA1) Bakovići, srednje-

bosansko škriljavo gorje -hidrotermalno

2) Novo brdo, Kosovo -epitermalno

REZIDUALNA LEŽIŠTA1) pijesci Drave i Mure,

stoljećima eksploatirani, 2 g Au dnevno

2) pijesci koje donose potoci sa Samoborske gore (Ludvić potok – valutice zlatonosnih konglomerata), Papuka, Psunja i Krndije, Moslavačke gore

3) Komiža, Vis, paragenezas Cpy, Py

4) Rijeke Vardar, Kriva reka, Južna Morava, Peka, Timok (najznačajnija ležišta u Istočnoj Srbiji –Srednje-gorje – Timokzona), Bosna, Vrbas, Lašva

Novo brdoNovo brdo

BakoviBakovi ććii

TrnovecTrnovec

Donji Donji VidikovecVidikovecBukovecBukovec

VratnikVratnikSuhajicaSuhajica

ŠŠamanovicaamanovicaVelikaVelika

LipovacLipovacŠŠagovinaagovina

KomiKomi žžaa

ErdeljErdelj

BAKAR + KOSITAR

Latinski: cuprum (Cu) – Cipar, Cyprium

Formula: Cu; ±8 % Ag; 3 % Au; As; FeSustav: kubičniHabitus: izometričan, grumenje, masivna zrna, listići, mahovina, žiceTvrdoća: 2,5 – 3, para se noktomBoja: bakrenocrven, ružičasta, nahuče se crveno i smeñe

Gustoća: 8,9 g/cm3

Specifična svojstva: kovnost, rastezljivost, odličan vodičtopline i elektriciteta, Trošenja: oksidacijom nastaju kuprit i tenoritUpotreba: nakit, kovani novac

Sulfidne rude: halkopirit, kovelit, halkozin i bornit

Oksidne rude: kuprit, tenorit

Karbonatne rude: malahit i azurit

Samorodni Samorodni CuCu

HalkopiritHalkopirit MalahitMalahit i i azuritazurit

Povijest rudarenja bakra

~ 6 500 g.pr.Kr. prve peći za taljenje u Kini i na Bliskom istoku; rani lončari bojili posuñe malahitom → zagrijali prejako i dobili Cu~ 4 500 g.pr.Kr. prve peći za taljenje u Evropi~ 3 000 g.pr.Kr. As-bornceLegure Cu + Sb, Sn, Ag, Zn – posljedica rude obogaćene na različitim elementima~ 3 000 g.pr.Kr. dodatak kositra (kasiterit) → BRONCA~ 3 000 – 2 200 g.pr.Kr. Vučedolska kultura (serijska proizvodnja bakra i bronze, kupolaste peći, dvodijelni i višedijelni glineni kalupi, mijeh, legiranje)

Za što je služilo?-Nakit, ukrasi, ornamenti, novac

- 100 % Cu Ttaljenja = 1084ºC- Cu ±8 % Ag; 3 % Au; As; Fe- Cu + As (do 7 %) → ARSENOVA BRONCA (otkrivena slučajno) sniženje tališta, bolje se lijeve, veća čvrstoća, no As vrlo otrovan i hlapiv- Cu ± Sb, Sn, Ag, Zn → bronze sličnih svojstava, posljedica obogaćenja rude (loša separacija)- Cu + Sn (do 5-6 %) → BRONCA – bolja svojstva od As-bronze, nije toksična

-Sn iz kasiterita (SnO2)

Legure bakra

CuFeS2

Cu FeSnS2 4

SnO2

BaSO4

stanit

Trgovska gora, Bešlinac

(Ni>Co>Fe)(As>>Sb)S

(Ni>>Co>Fe)(As>Sb)S

CuFeS2

(Cu,Fe ) Sb S,Ag,Ni ( >>As)12 4 13

tetraedrit

gersdorfit

5

POSTANAK BAKRA• Dubinsko hidrotermalno

– Granitne intruzije– Teleskopiranje– Kvarcne žice sa sulfidima Fe, Cu i sideritom

• Plitko epitermalno– Subvulkanski-vulkanski procesi– Kvarcne žice sa sulfidima Fe, Cu

• Cu-porfirna– Primarna ruda niske koncentracije– Zona obogaćenja (cementacije) – elementarni bakar,

bornit, halkozin, kovelin• VMS ležišta masivnih sulfida

– Ciparski tip masivnih sulfida

Oksidne rude (malahit, azurit, kuprit, tenorit) taljene u zatvorenim pećima (visoke ili šahtne peći) → pečenje u oksid i redukcijski postupak CuCO3 → CuO + CO2 ( 250°C - 350°C) CuO + CO → Cu + CO2↑

Rudarenje, separacija

Metalurški proces

-Površinski i plitki kopovi (d = 50 m; ovisno o materijalu stijene domaćina)-Separacija rude usitnjavanjem i ispiranjem vodom

koks

Šahtna peć

100 kg drvenog ugljena za 5 kg Cu

2CuS + O2 → Cu2S + SO2

šljaka

Sulfidne rude (halkopirit, kovelit, halkozin i bornit) taljene u otvorenim pećima → oksidacijski postupak upuhivanje zraka → pri ~ 700º odparavanje S u obliku SO2, Sb, As, Bi…~t = 1100ºC

taljiva

Endotermne, zagrijavaju pe ć

1 t Cu + 1,5 t šljake + 2 t SO2

Halkozin Cu2S

Halkopirit CuFeS2

Kovelin CuS

Bornit Cu5FeS4

Bakar u Dinaridima

1) Istočna Srbija (Bor, Majdanpek);Makedonija (Bučim) Cu-porfirna

2) Trgovska gora; Samoborska gora; Ljubija– hidrotermalni dijelovi ležišta (žice Cpy + Py + kvarc + siderit)

3) Vareško rudonosnopodručje (VMS –tip)

Bor, Bor, MajdanpekMajdanpek

TrgovskaTrgovska goragora

RudeRude

LjubijaLjubija ,,SanaSana--Una paleozoikUna paleozoik

VareVarešškokopodrupodru ččjeje

6

CuFeS2

Cu FeSnS2 4

SnO2

BaSO4

stanit

Trgovska gora, Bešlinac

OLOVO + SREBRO

Habitus: izometrični, grumenje, masivna zrnaTvrdoća: 2 – 3, para se noktomGustoća: 5,5 - 8,5 g/cm3

Postanak: hidrotermalni

Sulfidne rude:

Pb: galenit (PbS); sulfosoli(boulangerit Pb5Sb4S11; bournonitPbCuSbS3)

Ag: argentit Ag2S; piralgiritAg3SbS3 ; proustit Ag3AsS3

Oksidne rude: cerusit (PbCO3 ), anglezit (PbSO4)

Proustit Ag3AsS3 Galenit PbS Cerusit PbCO3

Postanak: alteracijom galenita

POSTANAK OLOVA I SREBRA

• Dubinsko hidrotermalno– Duboka cirkulacija– Teleskopiranje– Kvarcne žice sa sulfidima i srebrnonosnim galenitom

• Plitko epitermalno– Subvulkanski-vulkanski procesi– Kvarcne žice sa sulfidima i srebrnonosnim galenitom

• MVT (Mississipy-valey type)– Pb-Zn ležišta– Srednje trijaski karbonati – rub

karbonatne platforme– Napredno riftovanje– Nemaju vezu s magmatizmom– Istovremeno sa SEDEX leštima

tipa Vareš– Singenetska i epigenetska– niskotemperaturna

Povijest rudarenja olova i srebra

~ 4 000 g.pr.Kr. taljenje i lijevanje srebra~ 1 500 g.pr.Kr. taljenje i lijevanje olova

Ttaljenja Ag = 961 ºCTtaljenja Pb = 327 ºC

Metalurški proces

1) Niska temperatura taljenja olova (327 ºC); PbS taljen redukcijskim postupkom na otvorenoj vatri (Tvatre = 500-600 ºC)PbS + O2 → PbO + SO2↑

PbO + C → Pb + CO2 ↑

2) Izdvajanje srebra iz galenita →taljenje galenita na visokim temperaturama u redukcijskim uvjetima → PbAg → ponovno taljenje pri 900°C -1000°C u oksidacijskim uvjetima →

PbO + tekući Ag, Au

Upotreba

Pb: Boja za oči, utezi, kasnije Pb cijevi i posuñe (nekorozivan)

Ag: nakit, ukrasi, novac

7

Olovo i srebro u Dinaridima

1) MVT ležišta u Trijaskimkarbonatima (Mežica, Topla, Raibl, Bleiberg, Salafossa, Ivanšćica, Medvednica, Olovo, Srb)

2) Hidrotermalna ležišta (Samoborska gora, Trgovska gora, Ljubija)

3) Epitermalna, metasomatska, skarnskaoligocensko-miocenska Pb-Zn±Ag ležišta Vardarske zone (Trepča, Crnac, Belo brdo, Novo Brdo, Aratana, Karavansavlija)

4) VMS –tip (Vareškorudonosno područje)


RudeRude



MeMežžicaica , Topla, , Topla, RaiblRaibl , , BleibergBleiberg , , SalafossaSalafossa

IvanIvanššććicaica

Zrinski rudniciZrinski rudnici

LeLežžiiššta: ta: Debelo Brdo, Debelo Brdo, BakiBakiććii, , SlavanjSlavanj, , KneKnežžaaččaa, , SolekovecSolekovec, Dolovi, , Dolovi, KurjaKurjaččaa, Kljun, , Kljun, StojnaStojna, Lokva, Lokva……RudniRudni mineraliminerali :: cerusitcerusit, , smitsonitsmitsonit, rijetko galenit i , rijetko galenit i sfaleritsfaleritStijenaStijena domadoma ććinin : : srednje i srednje i gornjogornjo trijaskitrijaski vapnenci i dolomiti, i brevapnenci i dolomiti, i brečče sa e sa rudistimarudistima sadrsadržže e diseminiranediseminirane galenitegalenite

Tip rude:Tip rude:SingenetskaSingenetska –– primarna, unutar primarna, unutar trijaskihtrijaskih karbonatakarbonataSekundarna Sekundarna –– trotroššenjem i sedimentacijom iz primarnih leenjem i sedimentacijom iz primarnih ležžiiššta unutar krta unutar kršških kih ššupljina, upljina, šškarpa, uvala, vrtakarpa, uvala, vrtačča, a, tektonskih pukotina ili tektonskih pukotina ili siparasipara. .

Starost mineralizacijeStarost mineralizacije : : primarna primarna –– trijasketrijaske starosti; sekundarna starosti; sekundarna –– posttrijaskaposttrijaska , ?, ?kvartarnakvartarna

Morfološki tipovi cerusitne rude u ležištu Olovo, kod Olova u Bosni(Kubat, 1982)

Bioštica-Olovo

Prgoševo-Olovo

Stijene domaStijene domaććini:ini:

a) Srednje i a) Srednje i gornjogornjotrijaskitrijaski vapnenci i vapnenci i dolomitidolomiti

b) Breb) Brečče sa e sa rudistimarudistima

Srednje i Srednje i gornjogornjo trijaskitrijaski

vapnenci i dolomitivapnenci i dolomiti





BreBrečče sa e sa rudistimarudistima

BreBrečče sa e sa rudistimarudistima



1535*ŽELJEZO

Sulfidne rude: pirit (FeS2); pirhotinFe1-xS

Oksidne rude: hematit (Fe2O3); magnetit (Fe3O4); siderit (FeCO3); limonit (FeOOH)

pirit

hematit

magnetit

Oksidirani siderit

8

POSTANAK ŽELJEZA

• Dubinsko hidrotermalno - metasomatsko– Kvarcne žice sa piritom i sideritom

• VMS ležišta• SEDEX ležišta

Povijest rudarenja željeza

~ 4000. g.pr.Kr. - otkriće meteoritsko željeza – čisto željezo mekše od bronce i brzo korodira, porozno, puca, nisu uspjeli dobiti ''dobro željezo''. ~ 1500-1000 g.pr.Kr. – početak željeznog doba; tajnu ''dobrog željeza'' prvi otkrili Hiiti (Mala Azija, Sirija)koji su uspjeli preko 200 godina čuvati tajnu (od oko 1450 do 1200 g.pr.Kr. ).

•slučajno taljenjem s drvenim ugljenom obogatili željezo ugljikom (karbonizacija) → celika, čvršći od bronca ali jako krt (čelik izvana, unutrašnjost od običnog željeza)

~ Ilijada opisuje postupak karbonizacije i kaljenja (vatra drvenog ugljena i naglo hlañenje u vodi pa kovanje)

- Tutanhamon – privjesak načinjen od meteoritskog željeza

- Stari Sumerani zvali željezo “nebeski metal”

- Faraoniu starom Egiptu: “crni bakar s neba”

- Eskimi s Greenlanda stotinama godina su izrañivali željezno oruñe iz golemog meteorita (30 tona)

UpotrebaExcalibur= cut steel

Inox 18/10Fe+4%C+10,5–11%Cr

FeCO3 → Fe2O3 i Fe3O4

Izrada šahta od gline Oblaganje trskom

POSTUPAK DOBIVANJA Fe IZ SIDERITA U ŠAHTNOJ PEĆI

Metalurški proces

9

Redukcijski postupak

~ 900-1000ºC, raspadom drvenog ugljena proizvodi se CO umjesto CO22CO + O2 ↔ 2CO2 (reakcija pomaknuta u lijevo)

Fe2O3 + CO ↔ 2FeO + CO2FeO + CO ↔ Fe + CO23Fe2O3 + CO2 ↔ Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO ↔ 3FeO + CO2

Izrada peći

Postizanje konstantne temperature (drvo i drveni ugljen)

Oksidna ruda Taljenje, pogled kroz otvor za zrak

Fe se odvaja od šljake čekićem Fe

POSTUPAK DOBIVANJA Fe IZ HEMATITA U ŠAHTNOJ PEĆI

Metalurški proces Željezo u Dinaridima

1) SEDEX ležišta (Samoborska gora, Trgovska gora, Ljubija)

2) VMS –tip (Vareškorudonosno područje)

3) Epitermalna, metasomatska, skarnskaoligocensko-miocenska Pb-Zn±Ag ležišta Vardarske zone (Trepča, Crnac, Belo brdo, Novo Brdo, Aratana, Karavansavlija)


RudeRude



RudnicaRudnica

7 metala antike u dinaridima

Documents