Indagini mineralogiche per la caratterizzazione della discarica mineraria della miniera di solfuri di ferro e rame di Libiola (Sestri Levante, Genova)

Lo scopo di questa tesi di laurea è quello di inquadrare i processi di AMD (Acid Mine Drainage) innescati dall’ossidazione dei solfuri in una delle discariche di waste rock più estese ed eterogenee della miniera di solfuri di Fe e Cu di Libiola (Sestri Levante, Genova). Infatti nella discarica sono presenti materiali di scarto, contenenti oltre ai minerali di ganga e delle rocce incassanti, anche notevoli quantità di mineralizzazioni a solfuri non sfruttabili (mineralizzazioni a pirite dominante) e residui di mineralizzazioni a solfuri di Cu con tenori non commerciali. I materiali deposti derivano dalle attività di coltivazione che si sono protratte per circa 100 anni attraverso numerosi scavi in sotterraneo e due grandi scavi a cielo aperto. Questo lungo periodo di accumulo ha determinato arricchimenti di solfuri distribuiti eterogeneamente nel corpo di discarica che difficilmente possono essere ricostruiti a tavolino.In questo lavoro è stata calcolata la potenzialità dei materiali deposti in discarica di innescare e mantenere attivi nel tempo i processi di AMD inquadrando dal punto di vista mineralogico e chimico tutti i possibili reagenti. E' stata inoltre rappresentata graficamente, attraverso "contour maps", la distribuzione degli elementi potenzialmente tossici che possono essere liberati nelle acque circolanti durante i processi di alterazione dei solfuri.
Le fasi di studio possono essere schematizzate in: indagini di terreno e campionamento; analisi granulometriche; analisi mineralogiche qualitative e quantitative (microscopia ottica in luce trasmessa e riflessa, microscopia elettronica a scansione e microanalisi); analisi chimiche di roccia totale (XRF, ICP-AES e parametri AMD);analisi geostatistica dei dati.
Il corpo di discarica è soggetto a fenomeni erosivi estesi, determinati soprattutto dall’elevata acclività del pendio e dai conseguenti incessanti fenomeni di ruscellamento, che hanno determinato l’asportazione progressiva dei materiali debolmente coerenti in prossimità del ciglio e l’accumulo in corrispondenza del piede, lo sviluppo di profondi solchi di erosione e numerosi fenomeni franosi di crollo.
Dalle osservazioni di terreno è stata evidenziata la presenza di clasti mineralizzati alla base della discarica e vicino agli imbocchi principali, di livelli mineralizzati affioranti in posto a seguito dei fenomeni erosivi e di croste di alterazione superficiali, che rappresentano il risultato di processi di precipitazione dalle soluzioni circolanti e di arricchimento selettivo di fasi insolubili derivanti dall’alterazione dei solfuri. Dal punto di vista mineralogico e petrografico i materiali della discarica possono essere suddivisi in: frammenti di mineralizzazioni a solfuri a diverso grado di alterazione; clasti di rocce silicatiche femiche e ultrafemiche; frammenti interamente costituiti da minerali secondari criptocristallini (ossidi ed ossidrossidi di Fe), che rappresentano le fasi secondarie di neoformazione che precipitano direttamente dai fluidi circolanti riempiendo gli interstizi intergranulari, le fratture e le cavità intragranulari. Queste fasi hanno una mobilità ridotta e tendono a cementare i singoli clasti oppure a formare crostoni superficiali molto compatti. Le analisi chimiche di roccia totale (elementi maggiori, minori ed in tracce) hanno mostrato che la distribuzione degli elementi riflette la somma dei materiali messi a dimora nella discarica; della quantità di elementi rilasciati e dispersi durante i processi di alterazione delle fasi minerali; della quantità di elementi intrappolati nelle fasi secondarie. Lo studio dei parametri per la valutazione del potenziale di produzione di AMD è stato calcolato con prove statiche attraverso il parametro NAPP (Net Acid Producing Potential). Attraverso questo parametro è stato possibile evidenziare che circa il 60 % dei siti studiati ha ancora una potenzialità di produrre drenaggio acido e di mantenerlo persistente a lungo nel tempo (NAPP positivo), a causa sia dell’elevato contenuto in solfuri sia dell’assenza di fasi neutralizzanti (carbonati). L’analisi comparativa dei variogrammi e delle contour maps ha permesso di evidenziare le variazioni spaziali di alcuni metalli di interesse ambientale che presentano in media tenori decisamente superiori ai limiti previsti dalla normativa vigente per i suoli ad uso civile ed industriale (D.M. 471/99; D.Lgs. 152/2006). In particolare è risultato evidente come, in tutti i punti di campionamento con processi di AMD attivi, numerosi elementi chimici originariamente contenuti nelle fasi solide siano rilasciati nelle soluzioni circolanti. Molti di essi tuttavia sono efficacemente immobilizzati, almeno temporaneamente, nelle fasi secondarie di neoformazione attraverso processi di adsorbimento, co-precipitazione o incorporazione strutturale.