Mineral and textural variability of selected Lower Silesian basaltoids and its role in controlling the physical and mechanical properties of the agregates produced
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2011;27(3):29–49
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Proper values of physical and mechanical properties and their homogeneity are one of major requirements deciding about technological suitability of the rocks quarried to manufacturing aggregates. These properties depend on the natural features of a rock, its mineral composition, texture and structure. The characteristic of aggregates and the technical requirements they must meet are normalized in adequate standards that describe the procedures of conducting particular determinations and the methods of interpreting their results. In the basaltoids (usually called basalts) of selected deposits of Lower Silesia that represent different intrusive forms, five textural varieties have been distinguished: aphanitic, aphanitic-porphyritic, porphyritic-aphanitic, porphyritic-nodular and nodular-porphyritic. The petrography and essential physical and mechanical properties of these varieties have been described in Tables 1 and 2, respectively. The highest technical parameters have the aphanitic and aphanitic-porphyritic rock varieties. They result mainly from the textures of these rocks and their insignificant weathering, and to a lesser degree from their mineral composition. The resistance to wear (micro-Deval) and the resistance to fragmentation (Los Angeles) of the aggregates that represent the grain fraction 10-14 mm of the five varieties of basaltoids and the rock composites were determined according to the standards PN-EN 12620: 2008 and PN-EN 13043: 2004. Of the aggregates produced from the five major varieties, only those made of the nodular-porphyritic basaltoids have the properties of lower categories, whereas the remaining four are the materials of very high quality. Additionally, it has been shown that by combining various basaltoid types it is possible to produce composite aggregates with the variable qualities belonging to the categories LA and MDE (Tab. 3). The effect of rock petrography on the differentiation of the parameters of aggregates depending on the grain fraction of the products (Fig. 1, Tab. 4) is the lowest in the case of the aggregates produced from the homogenous and not weathered rock. In contrast, the range of variability of the parameters is higher if the starting material to produce aggregates is composed of several textural varieties and shows signs of weathering as well. The possibility of delineation of the areas occupied in the deposit by basaltoids with specific textural varieties creates the conditions of determining the rock zones, from which the aggregates of the predicted quality may be produced. This quality may be controlled and partly changed to the user needs by producing aggregates from the specially prepared rock mixtures (i.e. the charge to crushers) with specified proportions of the basaltoid varieties.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Mineralno-teksturalna zmienność wybranych skał bazaltowych Dolnego Śląska i jej rola w kształtowaniu fizyczno-mechanicznych właściwości produkowanych kruszyw
Dolny Śląsk, petrografia bazaltoidów, kategorie kruszyw
Jednym z głównych wymogów, określających gospodarczą przydatność kopalin, stosowanych do produkcji kruszyw są odpowiednie wartości właściwości fizyczno-mechanicznych oraz ich jednorodność. Uzależnione są one od naturalnych cech skały, jej składu mineralnego, tekstury i struktury. Charakterystyka kruszyw oraz stawiane im wymagania techniczne określone są w odpowiednich normach, dotyczących procedur przeprowadzania poszczególnych badań oraz sposobów interpretacji ich wyników. W bazaltoidach pochodzących z wybranych złóż Dolnego Śląska i reprezentujących różne formy intruzywne, wydzielono pięć odmian teksturalnych: afanitową, afanitowo-porfirową, porfirowo-afanitową, porfirowo-gruzłową oraz gruzłowo-porfirową. Zostały one scharakteryzowane w zakresie petrografii (tab. 1) oraz podstawowych właściwości fizyczno-mechanicznych (tab. 2). Wykazano, że najlepsze parametry techniczne posiada kopalina w odmianach afanitowej i afanitowo-porfirowej, co wynika z tekstury skały i nieznacznego stopnia jej zwietrzenia, w mniejszym stopniu natomiast związane jest z jej składem mineralnym. Dla kruszyw frakcji 10-14 mm uzyskanych z poszczególnych odmian teksturalnych kopaliny oraz ich mieszanin, wykonano badania odporności na ścieranie (mikro-Deval) i rozdrabnianie (Los Angeles) według norm PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004. Stwierdzono, że kruszywa reprezentujące większość odmian stanowią materiał o bardzo wysokiej jakości, z wyjątkiem odmiany gruzłowo-porfirowej, dającej wyrób należący do nieco gorszych kategorii. Ponadto na wybranych przykładach wykazano, jak poprzez zestawianie różnych odmian kopaliny, można zmieniać jakość uzyskiwanych z niej kruszyw, wyrażoną kategoriami LA i MDE (tab. 3). Przeanalizowano wpływ petrografii skały na zróżnicowanie parametrów kruszywa w zależności od wielkości jego frakcji (rys. 1, tab. 4) i stwierdzono, że jest ono najmniejsze w kruszywach uzyskanych z kopaliny jednorodnej i niezwietrzałej. Większy zakres zmienności obserwuje się natomiast w kruszywach pochodzących z kopaliny reprezentowanej przez różne odmiany teksturalne, w tym wykazujące przejawy wietrzenia. Możliwość określenia w złożu obszarów występowania bazaltoidów reprezentujących poszczególne odmiany teksturalne, stwarza warunki do typowania stref, z których można uzyskać surowiec o przewidywanej jakości. Może być ona częściowo zmieniana poprzez zestawianie w ustalonych proporcjach różnych odmian kopaliny przeznaczonej do produkcji kruszywa.
 
REFERENCES (47)
1.
Adamczyk Z., 1998 - Wstępna ocena przydatności bazaltoidu z Rębiszowa jako surowca do wielokierunkowego użytkowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 14, 4, s. 177-184.
 
2.
Adamczyk Z., 2008 - Ewolucja wulkanizmu kenozoicznego Przedgórza Rębiszowskiego (Dolny Śląsk) oraz jej wpływ na charakter petrograficzny i jakość surowca bazaltowego. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo, 282, s. 1-244.
 
3.
Adamczyk Z., Derewecki M., 2004 - Initial evaluation of the basalt from Kłopotno deposit as a raw material for multipurpose application, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 20, 4, s. 37-46.
 
4.
Awdankiewicz M., 2004 - Petrology and geochemistry of Cenozoic basalts from Targowica (Fore-Sudetic Block). Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 24, s. 61-64.
 
5.
Badura J., Przybylski B., 2004 - Dolnośląska formacja bazaltowa. [W:] Budowa geologiczna Polski. T. I, Stratygrafia, cz. 3a, Kenozoik - paleogen, neogen. Red. T. M. Peryt i M. Piwocki, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, s. 161-168.
 
6.
Badura J., Pécskay Z., Koszowska E., Wolska A., Zuchiewicz W., Przybylski B., 2006 - Nowe dane o wieku i petrologii kenozoicznych bazaltoidów dolnośląskich. Przegląd Geologiczny, 54, 2, s. 145-153.
 
7.
Birkenmajer K., 1967 - Bazalty dolnośląskie jako zabytki przyrody nieożywionej. Ochrona Przyrody, 32, s. 225-275.
 
8.
Birkenmajer K., Pécskay Z., 2002 - Radiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. I. Alkali basaltic rocks of the Opole region. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Earth Sciences, 50, s. 31-50.
 
9.
Birkenmajer K., Pécskay Z., Grabowski J., Lorenc M. W., Zagożdżon P. P., 2002a - adiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. II. K-Ar and palaeomagnetic data from Neogene basanites near Lądek Zdrój, Sudetes Mts. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 72, s. 119-129.
 
10.
Birkenmajer K., Pécskay Z., Grabowski J., Lorenc M. W., Zagożdżon P. P., 2002b - Radiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. III. K-Ar and palaeomagnetic data from Early Miocene basaltic volcanics near Jawor, Fore-Sudetic Block. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 72, s. 241-253.
 
11.
Birkenmajer K., Lorenc M. W., Pécskay Z., Zagożdżon P.P., 2004a -Wiek, cykle i kierunek migracji trzeciorzędowego bazaltowego wulkanizmu Dolnego Śląska w świetle datowań K-Ar. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Datowanie minerałów i skał" Kraków, s. 9-10.
 
12.
Birkenmajer K., Pécskay Z., Grabowski J., Lorenc M. W., Zagożdżon P. P., 2004b - Radiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. IV. Further K-Ar and palaeomagnetic data from Late Oligocene to Early Miocene basaltic rocks of the Fore-Sudetic Block. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 74, s. 1-19.
 
13.
Birkenmajer K., Pécskay Z., Grabowski J., Lorenc M. W., Zagożdżon P.P., 2007 - Radiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. V. K-Ar and palaeomagnetic data from Late Oligocene to Early Miocene basaltic volcanics of the North-Sudetic Depression. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 77, s. 1-16.
 
14.
Borek Z., Kautzki A., 1977 - Dokumentacja geologiczna złoża bazaltu "Jawor-Męcinka" w kat. + C2, miejscowość: Męcinka, gm. Męcinka, woj. legnickie.
 
15.
Bromowicz J., 2001 - Zakres zmian właściwości fizyczno-mechanicznych skał w procesie przeróbki kruszyw łamanych. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 93, s. 13-31.
 
16.
Brożek M., Oruba-Brożek E., 2003 - Wpływ struktury ziaren mineralnych na ich właściwości wytrzymałościowe na przykładzie wapienia i porfiru. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 19, 3, s. 91-109.
 
17.
Cwojdziński S., Jodłowski S., 1982 - "Plamowe" koncentracje bazaltowe Masywu czeskiego i Dolnego Śląska. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 341, s. 201-222.
 
18.
Dhir R. K., Ramsay D. M., Balfour N., 1971 - A study of the aggregate impact and crushing value tests. Journal of Institution of Highway Engineers 18, s. 17-27.
 
19.
Kozłowska-Koch M., 1987 - Klasyfikacja i nomenklatura trzeciorzędowych wulkanitów Dolnego i Opolskiego Śląska. Archiwum Mineralogiczne, 42, s. 43-91.
 
20.
Kryza G., Kuśnier z A., 1992 - Opracowanie petrograficzne skał ze złoża Targowica. [W:] Dokumentacja geologiczna złoża Targowica.
 
21.
Krzyśków M., 1986 - Dokumentacja geologiczna złoża bazaltu "Krzeniów" w kat. C1 + C2.
 
22.
Ladenberger A., Michalik M., Peate D. W., Grassineau N., 2005 - Oxygen isotopic composition in Tertiary Lower Silesia basalts (SWPoland) - evidence for HIMU mantle source in NE part of the Bohemian massif. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 25, s. 133-136.
 
23.
Ladenberger A., Michalik M., Tomek C., Peate D. W., 2004 - Major, trace elements characteristics and isotopic composition of Tertiary volcanic rocks from SW Poland. [In:] M. W. Lorenc, P. P. Zagożdżon (Eds) - International workshop "Basalts 2004", s. 17-18.
 
24.
Ladenberger A., Zych B.,Michalik M., 2006 - Clinopyroxenes from the Tertiary volcanic rocks from the Lower Silesia (SW Poland). Mineralogia Polonica - Special Papers, 29, s. 53-56.
 
25.
Lucińska-Anczkiewicz A., Michalik M., 1996 - Wybrane dane geochemiczne trzeciorzędowych bazaltów Dolnego Śląska. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 8, s. 69-72.
 
26.
Łatkiewicz A.,Michalik M., Zych B., 2002 - Opaque minerals in Tertiary basalts from the Lower Silesia. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 20, s. 133-136.
 
27.
Matusiak M., Puziewicz J., 2005 - Preliminary data on basalt from Winna Góra near Jawor (SW Poland) and its peridotitic enclaves. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 26, s. 203-206, 12th Meeting of the Petrology Group of the Mineralogical Society of Poland with special session "Crystalline rocks of the East-european craton", Stary Folwark, 13-16 October 2005.
 
28.
Mężyk O., 1961 - Dokumentacja geologiczna złoża bazaltu "Wilcza Góra".
 
29.
Nadybski J., 1956 - Dokumentacja geologiczna złoża bazaltu w Rębiszowie.
 
30.
Pinińska J., 1995 - Właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe skał. Część I. Skały osadowe regionu świętokrzyskiego. Tom 2. Objaśnienia i interpretacja. Zakład Geomechaniki Instytutu Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, Wydział Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 1995.
 
31.
PN-EN 1097-1: 2000 - Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Część 1: Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-Deval). Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2000.
 
32.
PN-EN 1097-2: 2000 - Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2000.
 
33.
PN-EN 1097-6: 2002 - Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2002.
 
34.
PN-EN 1367-1: 2001 - Badania właściwości cieplnych i odporności kruszyw na działanie czynników atmosferycznych. Część 1: Oznaczanie mrozoodporności. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001.
 
35.
PN-EN 1926: 2001 - Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001.
 
36.
PN-EN 1936: 2001 - Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie gęstości i gęstości objętościowej oraz całkowitej i otwartej porowatości. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001.
 
37.
PN-EN 12620: 2008 - Kruszywa do betonu. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2008.
 
38.
PN-EN 13043: 2004 - Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2004.
 
39.
PN-EN 13242: 2008 - Kruszywa do niezwiązanych i związanych hydraulicznie materiałów stosowanych w obiektach budowlanych i budownictwie drogowym. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2008.
 
40.
PN-EN 13755: 2002 - Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie nasiąkliwości przy ciśnieniu atmosferycznym. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2002.
 
41.
Puziewicz J., Jaźwa A., 2006 - The Męcinka basalt (SW Poland) - preliminary data. Mineralogia Polonica - Special Papers, 29, s. 70-72, XIII Meeting of the Petrology Group of the Mineralogical Society of Poland, Leśna 19-22 October 2006.
 
42.
Ramsay D. M., Dhir R. K., Spence I. M., 1974 - The role of rock and clast fabric in the physical performance of crushed-rock aggregate. Engineering Geology 8, s. 267-285.
 
43.
Siembach D., 1967 - Dokumentacja geologiczna w kat. B + C1 zoża bazaltu "Targowica".
 
44.
Smith M. R., Collis L., 2001 - Aggregates: Sand, Gravel and Crushed Rock Aggregates for Construction Purposes. Geological Society, Engineering Geology Special Publication 17. The Geological Society, London, 339 s.
 
45.
Wierzchołowski B., 1993 - Stanowisko systematyczne i geneza sudeckich skał wulkanicznych. Archiwum Mineralogiczne, 49, s. 199-235.
 
46.
Zych-Habel B., Kasina M., Michalik M., 2008 - Fe-Ti oxides in the Tertiary volcanic rocks from the Lower Silesia (SW Poland). Mineralogia, Special Papers, 32, s. 177.
 
47.
Zagożdżon P. P., 2002 - Kruszywa bazaltowe a zgorzel słoneczna. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 97, 33, s. 229-242.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953