Hydrochemical methods applied in the assessment of clastic rocks weathering process on the example of Radków sandstone
 
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2010;26(1):83–92
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The durability of building stones is controlled mostly by the following properties: mineral composition, texture, pore area parameters, and pore fluid phase composition and its content. Stone elements in building objects might be regarded as open hydrochemical systems, whose initial chemistry is set at deposition stage. Chemistry of the system changes when infiltrating water moves chemical components through pores, and causes either leaching or cementation of grains. The weathering processes could be clearly presented by hydrogeochemical modeling (reactive transport models). The paper presents an example of hydrochemical modeling of weathering processes within the clastic rock, used as a building material. The examined rock is Cretaceous quader sandstone from Radków deposit (intrasudetic basin, Lower Silesia, Poland), widely used in architectural monuments in Central Europe. The rock is quartz sandstone of high porosity of over 20%. Dominating pores are macropores (84%). The modeling was conducted with use of geochemical simulator The Geochemist's Workbench 7, estimated the influence of destroying environmental factor (atmospheric water of urbanized area) for rock. In the model the total pore area is assumed to be saturated by rain water, hence the reactions are related to the external part of a building rock. The time of saturation and evaporation stage is established for a one day (24 hours). Themodeling estimated the influence of destroying environmental factors, i.e. atmospheric water of urbanized area. Model of rock-water interactions showed that the porosity increase is connected to decomposition of carbonate minerals (calcite and dolomite). Decomposition of other minerals (aluminosilicates) starts during the evaporation cycle, but the scale of the phenomenon is insignificant, taking into account the volume of the reactants.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Zastosowanie metod modelowania hydrochemicznego w ocenie wietrzenia skał klastycznych na przykładzie piaskowca kredowego ze złoża Radków
modelowanie geochemiczne, wietrzenie, piaskowiec, Radków
W artykule zawarto przykład modelowania hydrochemicznego procesów wietrzenia skał klastycznych, używanych do celów budowlanych. Metodę przedstawiono na przykładzie kredowego piaskowca ciosowego ze złoża Radków (niecka śródsudecka). Badana skała jest piaskowcem kwarcowym, zawierającym do 11% skaleni potasowych oraz 1,8% minerałów węglanowych. Współczynnik porowatości całkowitej wynosi ponad 20%. Na przebieg procesów wietrzenia wpływa też dominujący udział makroporów właściwych (84%). Do modelowania wykorzystano symulator geochemiczny The Geochemist's Workbench 7. Badania miały na celu przybliżone określenie efektów wpływu niszczących czynników otoczenia (wód opadowych na terenach zurbanizowanych) na skały okruchowe. Model krótkotrwałych reakcji kinetycznych wietrzenia surowca wskazuje, iż zobojętnienie kwaśnego odczynu wód opadowych związane jest z rozkładem minerałów węglanowych, w tym przypadku kalcytu i dolomitu. Rozkład minerałów glinokrzemianowych, podczas symulowanego odparowania roztworu, biorąc pod uwagę początkową ich objętość w skale, jest nieznaczny.
 
REFERENCES (13)
1.
Andriani G.F., Walsh N., 2003 - Fabric, porosity and water permeability of calcarenites from Apulia (SE Italy) used as building and ornamental stone, Bull.Eng.Geol.Env., 62, 77-84.
 
2.
Bethke C.M., 2008 - Geochemical and Biogeochemical Reaction Modeling. Cambridge University Press.
 
3.
Fitzner B., Kownatzki R., 1991 - Porositätseigenschaften und Verwitterungsverhalten von Sedimentären Naturwerksteinen, Bauphysic, 13, 4, 111-119.
 
4.
Ingham J.P., 2005 - Predicting the frost resistance of building stone. Quart. J. Eng. Geol. Hydrogeol., 38, 387-399.
 
5.
Labus M., 2008 - Hydrochemiczny model deterioracji piaskowców ciosowych. Zesz. Nauk. Polit. Śl., 285, 151-161.
 
6.
Labus M., 2009 - Parametry porozymetryczne górnokredowych piaskowców ciosowych jako czynnik warunkujący ich odporność na wietrzenie, Geologia, Kwart. AGH, Kraków T. 35, z. 2, 263-275.
 
7.
Manecki A., Muszyński M., red., 2008 - Przewodnik do petrografii. Uczel. Wyd. Nauk.-Dydakt. AGH, Kraków, 552 s.
 
8.
Marszałek M., 1994 - Mineralogiczno-petrograficzne metody badań podatności na niszczenie zabytkowej architektury kamiennej. Ochr. Zbyt., 3-4, 281-288.
 
9.
Natkaniec-Nowa k L., Heflik W., 2000 - Kamienie szlachetne i ozdobne Polski, cz. II. Uczel. Wyd. Nauk.-Dydakt. AGH, Kraków, 365 s.
 
10.
Sweevers H., van Gricken R., 1992 - Analytical study of the Deterioration of Sandstone,Marble and Granite. Atmosph. Env., 26B, 2, 159-163.
 
11.
Such P., 2002 - Wykorzystanie porozymetrii rtęciowej w analizie struktury przestrzeni porowej skał zbiornikowych. Pr. IGNiG Kraków, 113, 86 s.
 
12.
Śliwiński W., Raczyński P., Wojewoda J., 2003 - Sedymentacja utworów epiwaryscyjskiej pokrywy osadowej w basenie północnosudeckim. W: Ciężkowski W., Wojewoda J., Żelaźniewicz A., red. - Sudety Zachodnie: od wendu do czwartorzędu: WIND, Wrocław, 119-126.
 
13.
Środoń J., Dritis V.A.,Mc Carty D.K., Hsieh J.C.C., Ebert D.D., 2001 - Quantitative X-ray analysis of clay-bearing rocks from random preparations. Clays Clay Min., 49, 6, 514-528.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953