Tom 27 2011 Zeszyt 3
MAREK REMBIŒ*
Mineralno-teksturalna zmiennoœæ wybranych ska³ bazaltowych
Dolnego Œl¹ska i jej rola w kszta³towaniu fizyczno-mechanicznych
w³aœciwoœci produkowanych kruszyw
Wprowadzenie
Kruszywa bazaltowe s¹ tradycyjnie jednymi z najbardziej cenionych wyrobów u¿y-wanych w ró¿nych dziedzinach przemys³u budowlanego. Miêdzy innymi powszechnie wykorzystywane s¹ do produkcji betonu, mieszanek bitumicznych, stosowanych w po-wierzchniach przeznaczonych do ruchu oraz niezwi¹zanych i zwi¹zanych hydraulicznie materia³ów stosowanych w budownictwie. Ich przydatnoœæ do wspomnianych zastosowañ wynika g³ównie z du¿ej odpornoœci na czynniki niszcz¹ce, np. œcieranie, rozdrabnianie, czy te¿ oddzia³ywanie sk³adników klimatu i wyra¿ona jest odpowiednimi kategoriami, zawartymi w normach PN-EN 12620: 2008, PN-EN 13043: 2004 i PN-EN 13242: 2008. Niejednokrotnie poszczególne partie kruszywa bazaltowego, pozyskiwane z ró¿nych czêœci tego samego z³o¿a, odpowiadaj¹ odmiennym kategoriom charakteryzuj¹cym poziom wyma-gañ stawianych przez normy. Zmiennoœæ ta wynika ze zró¿nicowania w³aœciwoœci fizyczno--mechanicznych kopaliny, która cechuje siê ró¿norodnoœci¹ teksturaln¹ i mineraln¹ oraz ró¿nym zakresem rozwoju procesów wietrzeniowych zachodz¹cych w jej obrêbie, co w niniejszej pacy omówiono na przyk³adzie bazaltoidów pochodz¹cych z piêciu wybranych z³ó¿ z obszaru Dolnego Œl¹ska. Powi¹zanie wielkoœci parametrów technicznych kruszywa z litologi¹ kopaliny, z której ono powsta³o, mo¿e stanowiæ podstawê do dzia³añ zwi¹zanych z kszta³towaniem jakoœci produkowanych wyrobów. Zagadnienie to rozwa¿ano koncen-truj¹c siê na bazaltoidach reprezentuj¹cych jedno z opisywanych z³ó¿. Uzyskane wyniki
* Dr, AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska, Katedra Geologii Z³o¿owej i Górniczej, Kraków; e-mail: mrembis@geol.agh.edu.pl
badañ mog¹ byæ odnoszone tak¿e do innych ska³ bazaltowych wykazuj¹cych podobn¹ litologiê.
1. Materia³ badawczy i metodyka badañ
Bazaltoidy dolnoœl¹skie wystêpuj¹ w trzech g³ównych obszarach nazywanych kon-centracjami bazaltowymi (Cwojdziñski, Jod³owski 1982). Odznaczaj¹ siê zró¿nicowaniem petrograficznym, omówionym w licznych pracach (np. Birkenmajer 1967; Koz³owska-Koch 1987; Wierzcho³owski 1993; Luciñska-Anczkiewicz, Michalik 1996; £atkiewicz i in. 2002; Awdankiewicz 2004; Badura, Przybylski 2004; Ladenberger i in. 2004, 2005; Matusiak, Puziewicz 2005; Badura i in. 2006; Ladenberger i in. 2006; Puziewicz, JaŸwa 2006; Zych-Habel i in. 2008), reprezentuj¹c g³ównie tefryty i bazanity, rzadziej foidyty, bazalty i sporadycznie trachybazalty oraz buduj¹ ró¿ne formy intruzywne (Cwojdziñski, Jod³owski 1982; Birkenmajer, Pécskay 2002; Birkenmajer i in. 2002a i b, 2004a i b, 2007). Wiêkszoœæ bazaltoidów dolnoœl¹skich wywodzi siê z magm utworzonych w górnym p³aszczu, które ulega³y szybkiemu wznoszeniu i nie zd¹¿y³y ulec dyferencjacji (Badura i in. 2006). Wyniki datowañ radiometrycznych bazaltoidów (Birkenmajer i in. 2004a i b) wykaza³y istnienie dwóch okresów intensywnej aktywnoœci wulkanicznej zachodz¹cej w póŸnym oligocenie (z kulminacj¹ na oko³o 27 Ma) i we wczesnym miocenie (z kulminacj¹ na oko³o 20 Ma). Badania Badury i in. (2006) wskazuj¹, ¿e najstarszy etap wulkanizmu mo¿e przypadaæ nawet na paleocen i eocen (65–33,9 Ma). Ponadto w okolicach L¹dka Zdroju Birkenmajer i in. (2002a) ujawnili istnienie najm³odszego epizodu wulkanicznego datowanego na 5,46–3,86 Ma.
W niniejszej pracy do analizy wytypowano piêæ aktualnie eksploatowanych z³ó¿ repre-zentuj¹cych poszczególne obszary, a tak¿e ró¿norodne formy wystêpowania zró¿nicowa-nych petrograficznie bazaltoidów. Pobrane w nich próbki – o ³¹cznej liczbie 45 – poddano badaniom makroskopowym i mikroskopowym, na podstawie których wyró¿niono piêæ odmian teksturalnych, zró¿nicowanych g³ównie pod wzglêdem iloœci wystêpuj¹cych w skale fenokryszta³ów (zdefiniowanych jako kryszta³y o rozmiarach powy¿ej 0,125 mm), a tak¿e o ró¿nym stopniu spójnoœci masy skalnej. Przyjêto nastêpuj¹ce okreœlenia wydzielonych odmian: afanitowa, afanitowo-porfirowa, porfirowo-afanitowa, porfirowo-gruz³owa oraz gruz³owo-porfirowa, czyli tak zwany „bazalt ze zgorzel¹”. Ostatnia z wymienionych od-mian – z racji swoich bardzo s³abych w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych – uwa¿ana jest za odpad i z tego powodu w dalszej czêœci pracy nie by³a uwzglêdniana.
Z koncentracji bazaltowej ¯ytawa-Zgorzelec-Lubañ wybrano ska³y ze z³o¿a Rêbiszów--K³opotno. W jego zachodniej czêœci wystêpuje strefa kominowa, od której w kierunku wschodnim i zachodnim odchodz¹ dwa potoki lawowe (Adamczyk, Derewecki 2004; Adam-czyk 2008). Próbki do badañ reprezentuj¹ce odmianê porfirowo-afanitow¹ pobrano w po-bli¿u strefy kominowej, w zachodniej czêœci wyrobiska, natomiast odmianê afanitowo-por-firow¹ w jego czêœci pó³nocno-wschodniej.
Formê wylewu posiada natomiast z³o¿e Jawor-Mêcinka (Borek, Kautzki 1977; Pu-ziewicz, JaŸwa 2006) wybrane z rejonu Legnica-Jawor-Z³otoryja. W obrêbie tego z³o¿a obecne s¹ dwa potoki lawowe rozdzielone poziomem utworów piroklastycznych. Próbki bazaltoidów odmiany afanitowej pobrano w po³udniowej czêœci wyrobiska w obrêbie górnej czêœci pokrywy lawowej, natomiast reprezentuj¹ce odmianê afanitowo-porfirow¹ w obrêbie jej ni¿szej czêœci. Do tego samego obszaru nale¿¹ tak¿e z³o¿a Krzeniów i Wilcza Góra, których utwory, w odró¿nieniu od poprzednio wymienionego z³o¿a, rozwinê³y siê w obrêbie pni i czopów wulkanicznych (Mê¿yk 1961; Krzyœków 1986). W z³o¿u Krzeniów lawa bazaltoidowa wydostawa³a siê przez komin wulkaniczny usytuowany w po³udniowo-œrod-kowej czêœci z³o¿a, a nastêpnie wylewa³a siê w kierunku pó³nocnym i zachodnim. Próbki bazaltoidów o teksturze afanitowo-porfirowej i porfirowo-afanitowej pobrano w czêœci kominowej, natomiast reprezentuj¹ce odmianê porfirowo-gruz³ow¹ w czêœci przykomi-nowej, w pó³nocno-wschodnim fragmencie wyrobiska. W z³o¿u Wilcza Góra zaznacza siê kilka okresów dzia³alnoœci wulkanu. W wyniku krzepniêciu lawy z nastêpuj¹cych kolejno po sobie faz erupcyjnych (Œliwa 1971) œrednica komina wulkanicznego uleg³a zmniejszeniu, a w czêœci wierzcho³kowej krateru utworzy³a siê pokrywa lawowa (Smu-likowski, Koz³owska-Koch 1984). Z czêœci po³udniowo zachodniej z³o¿a z poziomu II wyrobiska eksploatacyjnego pobrane zosta³y próbki bazaltoidów o teksturze afanitowo--porfirowej.
Trzeci rejon Strzelin-Ziêbice reprezentowany jest przez z³o¿e Targowica, w którym wyst¹pienie bazaltów ma formê wylewu o kszta³cie elipsy wyd³u¿onej w kierunku SW-NE (Siembach 1967; Birkenmajer i in. 2004b). Z³o¿e stanowi po³udniow¹ czêœæ potoku lawo-wego, którego strefa kominowa znajduje siê na pó³nocny wschód od pó³nocnej granicy z³o¿a. Na obszarze z³o¿a wystêpuj¹ dwa potoki lawowe przedzielone utworami piroklas-tycznymi trzech generacji. Górny potok lawowy wykszta³cony w formie jednolitej serii, ze s³upami ustawionymi pionowo, wystêpuje jedynie w pó³nocnej czêœci z³o¿a. W jego po³udniowej czêœci tworzy jedynie drobne wtr¹cenia wœród utworów tufowych. Dolny potok wystêpuje natomiast na ca³ym obszarze z³o¿a. Próbki do badañ petrograficznych reprezentuj¹ce odmianê afanitow¹ i afanitowo-porfirow¹ pobrano w czêœci œrodkowej dol-nego potoku lawowego ods³aniaj¹cej siê w pó³nocno-wschodnim fragmencie wyrobiska. Próbki bazaltoidów o teksturze porfirowo-afanitowej pozyskano z centralnej czêœci wy-robiska, równie¿ ze œrodkowej czêœci dolnego wylewu, natomiast wykazuj¹ce teksturê porfirowo-gruz³ow¹ z zachodniej czêœci wyrobiska, ze strefy brze¿nej dolnego potoku lawowego.
Na próbkach bazaltoidów pochodz¹cych ze z³o¿a Targowica i wyró¿niaj¹cych siê spo-œród analizowanych z³ó¿ najwiêkszym zró¿nicowaniem teksturalnym, dodatkowo wykonano badania w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych. Bry³y skalne w iloœci 48 sztuk reprezentuj¹ce cztery wydzielone odmiany teksturalne pobrano w tych samych miejscach wyrobiska co próbki do badañ petrograficznych. Dla ka¿dej z odmian bazaltoidu wykonano dwanaœcie próbek foremnych bêd¹cych szeœcianami o krawêdziach 70 mm i przeprowadzono bada-nia gêstoœci objêtoœciowej (zgodnie z norm¹ PN-EN 1936: 2001), nasi¹kliwoœci (zgodnie
z norm¹ PN-EN 13755: 2002), a nastêpnie wytrzyma³oœci na œciskanie (zgodnie z norm¹ PN-EN 1926: 2001). Powierzchnie czo³owe próbek, które mia³y byæ obci¹¿ane zosta³y wyszlifowane. Próbki obci¹¿ano ze sta³¹ prêdkoœci¹ wzrastania naprê¿eñ œciskaj¹cych 1 MPa/s. W wyniku rozdrobnienia w kruszarce laboratoryjnej pozosta³ych fragmentów bry³ bazaltoidów poszczególnych odmian, uzyskano próbki kruszywa o wymiarach 10–14 mm. Oznaczono na nich zgodnie z norm¹ PN-EN 1097-1: 2000 odpornoœæ kruszywa na œcieranie (wskaŸnik mikro-Deval) oraz zgodnie z norm¹ PN-EN 1097-2: 2000 odpornoœæ na roz-drabnianie (wskaŸnik Los Angeles).
2. Wyniki badañ petrograficznych
2.1. O d m i a n a o t e k s t u r z e a f a n i t o w e j
Ska³y tej odmiany stwierdzono w z³o¿ach Jawor-Mêcinka i Targowica. W pierwszym z nich tworz¹ niewielkie, izolowane fragmenty rozmieszczone nieregularnie w obrêbie ca³ego z³o¿a. W z³o¿u Targowica stanowi¹ one znaczny udzia³ w pó³nocnej i centralnej jego czêœci. Bazaltoidy posiadaj¹ barwê czarn¹ oraz strukturê zwiêz³¹ i bez³adn¹. W obrazach mikroskopowych ujawnia siê ich tekstura porfirowa niewidoczna makroskopowo. Ciasto skalne w udziale 94,1–97,7% (tab. 1) sk³ada siê g³ównie z wykszta³conych listewkowo mikrolitów piroksenów i plagioklazów, wzajemnie przerastaj¹cych siê i wspó³wystêpu-j¹cych z kryszta³ami oliwinów albo z ich iddyngsytowymi pseudomorfozami. W prze-strzeniach miêdzy tymi sk³adnikami wystêpuje nefelin oraz produkty dewitryfikacji szkliwa wulkanicznego. W ca³ej masie ciasta skalnego równomiernie rozsiane s¹ minera³y nieprzeŸ-roczyste, g³ównie magnetyt. Czêsto tworzy on ziarna o izometrycznej formie, które mog¹ ³¹czyæ siê tak¿e w wiêksze agregaty.
Nieliczne (2,3–5,9%) fenokryszta³y reprezentowane s¹ g³ównie przez pirokseny i oli-winy, a w œladowych iloœciach przez plagioklazy i nefelin (tab. 1). Sk³adniki te maj¹ bardzo zmienn¹ wielkoœæ. Osi¹gaj¹ maksymalne rozmiary do 1,50 mm, przy œredniej wynosz¹cej 0,65 mm. Pirokseny, g³ównie z grupy augitu, charakteryzuj¹ siê bardzo czêsto budow¹ pasow¹, ale dostrzega siê tak¿e kryszta³y o budowie klepsydrowej. Tworz¹ krótkie s³upki lub izometryczne formy. W przekroju poprzecznym doskonale jest zauwa¿alna ich oœmioboczna geometria oraz regularna siatka ³upliwoœci. Przewa¿nie s¹ dobrze zachowane, ale niekiedy wykazuj¹ na swoich obrze¿ach zatoki korozyjne. Du¿e osobniki zawieraj¹ wrostki mag-netytu i listewki plagioklazów.
Fenokryszta³y oliwinu s¹ czêsto automorficzne. Wykazuj¹ przy tym szeœcioboczne wyd³u¿one formy. Na ogó³ s¹ s³abo spêkane, w niektórych przypadkach uleg³y jednak silnym procesom wietrzennym. Wœród nich dominuj¹c¹ rolê odgrywa iddyngsytyzacja, obejmuj¹ca zwykle wiêksze czêœci kryszta³ów.
TABELA 1 Sk³ad m ineralny bazaltoidów wy dzielony ch odm ian [% o bj. ] TABLE 1 Mineral com position o f the distinguished varieties o f b asaltoids [vol.%] Odm iana teksturalna bazaltoidu Nazwa z³o¿a Plagioklazy Pirokseny O liwin Min era³y nieprzeŸroczyste Nef elin Szkliwo wulkaniczne Sum a œrednich wartoœci pir oksenów, oliwinów i m iner. nieprzeŸr. Feno-kryszta³y Ciasto skalne od–do; œrednio* od–do; œrednio* Af anitowa T ar gowica 27, 8–39, 7 33, 0 26, 2–46, 5 32, 8 5, 8–10, 9 6, 4 14, 3–23, 2 17, 1 0, 1–2, 4 1, 4 4, 0–17, 1 9, 3 56, 3 3, 0–5, 9 4, 9 94, 1–97, 0 95, 1 Jawor--Mêcinka 26, 3–46, 8 37, 4 28, 8–41, 9 33, 6 4, 5–10, 3 7, 8 11, 1–21, 5 15, 8 0, 1–1, 2 0, 9 3, 3–10, 2 4, 5 57, 2 2, 3–4, 6 3, 1 95, 4–97, 7 96, 9 Af anitowo--p o rf iro wa Rêbiszów- -K³opotno 27, 4–34, 8 32, 9 22, 1–35, 7 32, 4 16, 8–20, 7 18, 0 7, 1–13, 4 11, 3 1, 1–2, 0 1, 6 6, 1–25, 1 6, 8 61, 7 9, 0–14, 8 11, 3 85, 2–91, 0 88, 9 T ar gowica 20, 1–47, 7 33, 1 24, 5–46, 5 37, 6 6, 9–18, 1 9, 4 10, 1–29, 2 12, 2 2, 4–5, 7 3, 8 2, 0–14, 1 3, 9 59, 2 7, 2–18, 1 10, 6 81, 9–92, 8 89, 4 Krzeniów 29, 6–49, 0 32, 9 28, 9–41, 2 38, 7 7, 0–16, 7 11, 9 7, 6–11, 0 10, 3 3, 4–5, 7 4, 7 0, 0–2, 9 1, 5 60, 9 10, 9–18, 7 14, 6 81, 3–89, 1 85, 4 Jawor--Mêcinka 30, 2–45, 1 33, 1 27, 5–39, 4 37, 6 6, 3–14, 5 9, 9 10, 7–28, 6 15, 3 1, 5–3, 5 2, 4 0, 1–3, 1 1, 7 62, 8 6, 8–11, 5 10, 2 88, 5–93, 2 89, 8 Wilcza Góra 30, 7–41, 7 31, 8 29, 1–34, 0 30, 6 15, 0–21, 4 18, 0 10, 2–14, 0 11, 1 7, 4–9, 1 8, 3 0, 1–0, 3 0, 2 59, 7 8, 2–16, 1 12, 3 83, 9–91, 8 87, 7 Porfirowo- -af anitowa Rêbiszów- -K³opotno 29, 7–41, 2 32, 1 29, 9–45, 1 38, 7 14, 7–22, 8 16, 9 8, 2–11, 8 8, 9 1, 4–4, 2 2, 1 0, 5–4, 3 1, 3 64, 5 19, 5–22, 7 20, 8 77, 3–80, 5 79, 2 Krzeniów 32, 3–39, 6 33, 1 31, 9–42, 5 37, 2 13, 4–20, 9 17, 6 7, 7–13, 4 9, 0 1, 6–3, 1 2, 3 0, 2–1, 1 0, 8 63, 8 23, 0–28, 1 26, 3 71, 9–77, 0 73, 7 T ar gowica 26, 8–32, 9 29, 0 35, 4–51, 8 38, 7 11, 6–20, 1 13, 2 8, 9–16, 3 11, 6 5, 6–11, 3 6, 6 0, 1–1, 0 0, 9 63, 5 19, 8–23, 5 21, 2 76, 5–80, 2 78, 8 Porfirowo- -gru z³o w a Krzeniów 30, 1–41, 1 36, 5 29, 2–44, 8 37, 5 11, 6–13, 8 12, 8 6, 3–9, 8 8, 1 3, 7–4, 3 4, 0 0, 0–2, 0 1, 1 58, 4 19, 4–24, 7 23, 5 75, 3–80, 6 76, 5 T ar gowica 29, 8–46, 6 33, 3 28, 6–49, 5 41, 2 8, 9–14, 4 10, 2 8, 8–12, 2 9, 7 2, 8–6, 3 4, 5 0, 0–3, 2 1, 1 61, 1 19, 7–22, 8 21, 0 77, 2–80, 3 79, 0 * W ka¿dym przypadku wartoœci œrednie u zysk ano n a p odstawie analizy trzech próbek.
2.2. O d m i a n a o t e k s t u r z e a f a n i t o w o -p o r f i r o w e j
Bazaltoidy o takim wykszta³ceniu zaobserwowano we wszystkich opisywanych z³o¿ach. W Wilczej Górze stanowi¹ jedyn¹ odmianê, w Krzeniowie oraz w Jaworze-Mêcince do-minuj¹ w obrêbie ca³ego obszaru z³o¿a, natomiast w du¿ym udziale obecne s¹ w Rêbiszowie--K³opotnie oraz Targowicy, zajmuj¹c czêœci centralne i pó³nocno-wschodnie tych z³ó¿.
Posiadaj¹ barwê szaro-czarn¹, strukturê zwiêz³¹ i bez³adn¹ oraz teksturê porfirow¹, zauwa¿aln¹ równie¿ makroskopowo. Dominuj¹ce w skale ciasto skalne, obecne w udziale 81,3–93,2% (tab. 1) zbudowane jest g³ównie z listewkowych mikrolitów plagioklazów wzajemnie poprzerastanych. Nieco mniej obserwuje siê piroksenów, które wykszta³cone s¹ w postaci drobnych, krótkich s³upków. Czêsto dostrzega siê w nich budowê pasow¹. Oprócz nich wystêpuj¹ izometryczne kryszta³y oliwinu. W ca³ej masie równomiernie rozmieszczone s¹ ponadto minera³y nieprzeŸroczyste, g³ównie magnetyt o automorficznej, czworoœciennej formie. W przestrzeniach miêdzy wymienionymi sk³adnikami obecne s¹ fragmenty szkliwa wulkanicznego z przejawami dewitryfikacji oraz nefelin, którego lepiej wykszta³cone osob-niki s¹ czêsto poikilitowo przeroœniête.
Fenokryszta³y s¹ liczniejsze ni¿ w odmianie afanitowej, wystêpuj¹c w udziale 6,8–18,7% (tab. 1). Osi¹gaj¹ maksymaln¹ wielkoœæ 3,0 mm. W ich sk³adzie wyró¿nia siê prawie wy³¹cznie pirokseny i oliwiny. Kryszta³y oliwinu przybieraj¹ ksenomorficzne kszta³ty i miejscami s¹ dosyæ mocno spêkane. Na obrze¿ach tych kryszta³ów powszechnie obecne s¹ zatoki korozyjne. Fenokryszta³y piroksenu, g³ównie augitu, s¹ na ogó³ wiêksze od oliwinów i doœæ dobrze zachowane. Wystêpuj¹ powszechnie pod postaci¹ krótkich s³upków, a w prze-kroju poprzecznym maj¹ charakterystyczne oœmioboczne formy. Czêsto cechuje je budowa pasowa, a rzadziej typu klepsydrowego. Sporadycznie przeroœniête s¹ sk³adnikami ciasta skalnego. Miejscami obserwuje siê w ich wnêtrzu drobne ziarna magnetytu i listewki plagioklazów. W niektórych przypadkach obrze¿a kryszta³ów piroksenów, podobnie jak to stwierdza siê w oliwinach, maj¹ charakter korozyjny.
2.3. O d m i a n a o t e k s t u r z e p o r f i r o w o -a f a n i t o w e j
Ska³y o takiej teksturze zidentyfikowano w trzech z³o¿ach. W Rêbiszowie-K³opotnie zajmuj¹ du¿e fragmenty jego zachodniej i po³udniowo-wschodniej czêœci, w Krzeniowie tworz¹ w¹skie, wyd³u¿one strefy usytuowane w czêœci centralnej i pó³nocno-wschodniej, a w Targowicy buduj¹ g³ównie centraln¹ czêœæ z³o¿a. Charakteryzuj¹ siê szaro-czarnym zabarwieniem, miejscami zielonkawym, wynikaj¹cym zapewne ze zwiêkszonego udzia³u oliwinu. Wykazuj¹ strukturê zwiêz³¹, bez³adn¹ oraz wyraŸnie widoczn¹ makroskopowo teksturê porfirow¹. Ciasto skalne w udziale 76,5–80,5% (tab. 1) sk³ada siê g³ównie, tak jak we wszystkich omawianych odmianach, z listewkowych plagioklazów, bardzo drobnych mi-krolitów piroksenów i oliwinów o izometrycznym pokroju. Ziarna magnetytu rozmieszczone s¹ równomiernie w ca³ej masie, mog¹ te¿ tworzyæ wiêksze koncentracje o nieregularnych kszta³tach. W sk³ad ciasta wchodzi równie¿ nefelin, który niekiedy tworzy automorficzne, czworoboczne osobniki, przewa¿nie jednak wype³nia interstycje.
Fenokryszta³y s¹ obecne w najwiêkszym udziale (19,5–28,1%) spoœród wszystkich wydzielonych odmian i reprezentowane g³ównie przez pirokseny oraz oliwiny (tab. 1). Pirokseny s¹ liczniejsze i wiêksze od oliwinów, osi¹gaj¹c rozmiary do 1,5 mm. Cha-rakteryzuj¹ siê czêsto budow¹ zonaln¹, rzadziej klepsydrow¹. Niektóre du¿e osobniki uleg³y intensywnej korozji i s¹ spêkane. Czêste jest równie¿ ich poikilitowe przerastanie sk³ad-nikami t³a (magnetyt i oliwin). Fenokryszta³y oliwinów maj¹ formy ksenomorficzne, ale wystêpuj¹ równie¿ osobniki automorficzne. Wiêkszoœæ z nich jest zast¹piona przez iddyn-gsyt i powszechnie pokryta sieci¹ spêkañ.
2.4. O d m i a n a o t e k s t u r z e p o r f i r o w o -g r u z ³ o w e j
Obserwacje terenowe wykaza³y, ¿e bazaltoidy tej odmiany zajmuj¹ du¿¹, g³ównie po³ud-niowo-zachodni¹ czêœæ z³o¿a Targowica oraz niewielkie fragmenty w po³udniowo-za-chodniej i pó³nocno-wspo³udniowo-za-chodniej czêœci z³o¿a Krzeniów. Ska³y te s¹ w ró¿nym stopniu dotkniête procesem wietrzenia i w wyrobiskach wystêpuj¹ w obszarach przylegaj¹cych do stref objêtych zgorzel¹. Wp³ywa to na ich barwê, która jest niejednorodna, szaro-czarna z jasnopopielatymi plamami. Ponadto posiadaj¹ nierówn¹, gruz³owat¹ powierzchniê i wy-kazuj¹ mniejsz¹ zwiêz³oœæ od bazaltoidów pozosta³ych odmian.
Ciasto skalne zbudowane jest z mikrolitów listewkowych plagioklazów, które bez³adnie przerastaj¹ siê z innymi sk³adnikami t³a. Poza nimi w du¿ej iloœci obecne s¹ drobne s³upki piroksenów i ró¿nej wielkoœci ziarna magnetytu. W przestrzeniach miêdzy tymi sk³adnikami obserwuje siê hipautomorficzne osobniki nefelinu i skupienia szkliwa wulkanicznego z prze-jawami dewitryfikacji.
Fenokryszta³y wystêpuj¹ce w iloœci 19,4–24,7% (tab. 1) reprezentowane s¹ przez oli-winy i pirokseny. Sporadycznie mog¹ byæ te¿ obecne wiêksze listewki plagioklazów, które ujawniaj¹ polisyntetyczne zbliŸniaczenia. Oliwiny wyraŸnie przewa¿aj¹ iloœciowo nad piroksenami, które z kolei maj¹ wiêksze rozmiary, dochodz¹ce do 2,3 mm. Niektóre z fenokryszta³ów oliwinu uleg³y wyraŸnej korozji. Wiêkszoœæ z nich zast¹piona zosta³a niemal w ca³oœci przez iddyngsyt, serpentyny lub chloryty. Fenokryszta³y piroksenów (przede wszystkim augitu) wystêpuj¹ w formie krótkich s³upków lub ksenomorficznych ziarn. S¹ one schlorytyzowane i obficie poikilitowo przeroœniête sk³adnikami ciasta skalnego (najczêœciej plagioklazów). Te ostatnie zwykle ujawniaj¹ budowê zonaln¹, rzadziej spotyka siê klepsydrow¹. Uleg³y one silnej korozji oraz chlorytyzacji, która obejmuje nie tylko brzegowe czêœci kryszta³ów, ale tak¿e wnika w g³¹b, wzd³u¿ spêkañ i p³aszczyzn ³upliwoœci.
W obrêbie fenokryszta³ów i sk³adników t³a skalnego obserwuje siê liczne spêkania, których linie tworz¹ nieregularn¹ siatkê. Miejscami dostrzega siê pustki po zwietrza³ych sk³adnikach mineralnych lub czêœciowo wype³nione wtórnymi minera³ami. Obserwuje siê równie¿ du¿¹ iloœæ mikroporów.
Wykonane badania petrograficzne wykaza³y, ¿e badane ska³y reprezentuj¹ce poszcze-gólne odmiany teksturalne ró¿ni¹ siê miêdzy sob¹ sk³adem mineralnym i stanem zachowania sk³adników. Dla próbek pochodz¹cych ze wszystkich badanych z³ó¿ potwierdzono
pow-szechnie obserwowan¹ tendencjê do wzrostu udzia³u fenokryszta³ów kosztem szkliwa wul-kanicznego, przechodz¹c od odmiany afanitowej do porfirowo-afanitowej. Stwierdzono tak¿e zmiennoœæ sk³adu mineralnego w przypadku próbek nale¿¹cych do tej samej odmiany, ale pochodz¹cych z ró¿nych z³ó¿. Jest to widoczne zw³aszcza w przypadku szkliwa wulka-nicznego, którego udzia³ jest najmniejszy w próbkach pochodz¹cych z czêœci kominowej, a najwiêkszy w próbkach reprezentuj¹cych górne czêœci potoków lawowych.
Omówione ska³y wykazuj¹ podobieñstwo petrograficzne do bazaltoidów, g³ównie ba-zanitów, opisanych w wymienionych powy¿ej z³o¿ach przez Mê¿yka (1961), Borka, Kautzkiego (1977), Krzyœkowa (1986), Kryzê, Kuœnierz (1992), Birkenmajera i in. (2002b), Zago¿d¿ona (2002), Awdankiewicza (2004), Birkenmajera i in. (2004b) oraz Adamczyka (2008). Niewielkie ró¿nice polegaj¹ce g³ównie na ró¿nym udziale fenokryszta³ów mog¹ wynikaæ zarówno z lokalizacji pobranych próbek w odmiennych fragmentach potoków lub komina wulkanicznego, jak te¿ z przyjêcia przez poszczególnych badaczy ró¿nych wartoœci (od 0,125 mm do 0,5 mm) stanowi¹cych minimalny rozmiar form traktowanych jako fenokryszta³y.
3. W³aœciwoœci fizyczno-mechaniczne kopaliny
Opisana zmiennoœæ wykszta³cenia petrograficznego bazaltoidów, bêd¹ca wynikiem dzia-³ania procesów magmowych i pomagmowych, a tak¿e wtórnych czynników, takich jak wietrzenie hipergeniczne, wp³ywa na wielkoœæ parametrów fizyczno-mechanicznych kopa-liny. Tezê tê wyra¿an¹ ju¿ niejednokrotnie wczeœniej (np. Adamczyk 1998; Zago¿d¿on 2002) zweryfikowano poprzez charakterystykê wielkoœci gêstoœci objêtoœciowej, nasi¹kli-woœci i wytrzyma³oœci na œciskanie, dokonan¹ dla bazaltoidów pochodz¹cych ze z³o¿a Targowica, które reprezentuj¹ wszystkie uprzednio wydzielone odmiany. Mo¿na oczekiwaæ, ¿e sposób i zakres zmiennoœci w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych kopaliny w poszcze-gólnych odmianach mo¿e mieæ charakter uniwersalny, dotycz¹c tak¿e tych z³ó¿, w których wystêpuj¹ podobnie wykszta³cone bazaltoidy.
3.1. G ê s t o œ æ o b j ê t o œ c i o w a
Zró¿nicowanie tego parametru jest uzale¿nione od sk³adu mineralnego, cech struktu-ralnych i tekstustruktu-ralnych, a tak¿e stopnia spêkania i zwietrzenia sk³adników ska³y.
Bazaltoidy ze z³o¿a Targowica charakteryzuj¹ siê w poszczególnych odmianach zmien-noœci¹ gêstoœci objêtoœciowej w zakresie od 2,85 Mg/m3 do 3,00 Mg/m3 (tab. 2).
Naj-wy¿szymi wartoœciami tego parametru od 2,97 Mg/m3do 3,00 Mg/m3(œrednio 2,98 Mg/m3)
charakteryzuj¹ siê ska³y o teksturze porfirowo-afanitowej. Spowodowane to jest najwiêksz¹ zawartoœci¹ minera³ów ciemnych (g³ównie fenokryszta³ów), które maj¹ wysokie wartoœci gêstoœci w³aœciwej (pirokseny, oliwiny, magnetyt). Sk³adniki te wystêpuj¹ w ³¹cznym udziale wynosz¹cym œrednio dla tej odmiany 63,5% (tab. 1). Ponadto minera³y buduj¹ce tê
odmianê ska³ wykazuj¹ stosunkowo niski stopieñ zmian wtórnych i charakteryzuj¹ siê zwiêz³¹ struktur¹.
Nieco ni¿sz¹ gêstoœæ objêtoœciow¹ maj¹ ska³y o teksturze afanitowo-porfirowej. Wynosi ona od 2,94 Mg/m3do 2,98 Mg/m3, przy wartoœci œredniej równej 2,96 Mg/m3(tab. 2).
Wp³ywa na to mniejsza zawartoœæ minera³ów ciemnych, która œrednio dla wszystkich próbek wynosi 59,2% (tab. 1), a tym samym nieco wiêkszy udzia³ pozosta³ych sk³adników o ni¿szej gêstoœci w³aœciwej. Stan zachowania minera³ów i struktura ska³ s¹ zbli¿one do opisanych w poprzedniej odmianie.
Ska³y o teksturze afanitowej maj¹ gêstoœæ objêtoœciow¹ w przedziale 2,90–2,95 Mg/m3, œrednio 2,94 Mg/m3. Decyduje o tym ni¿szy udzia³ minera³ów ciemnych o wysokich
gêstoœciach w³aœciwych, wynosz¹cy œrednio dla odmiany 56,3% (tab. 1), przy podobnej do opisywanych wczeœniej strukturze ska³y i stanie zachowania jej sk³adników.
Najni¿sze wartoœci gêstoœci objêtoœciowej (2,85–2,93 Mg/m3, œrednio 2,90 Mg/m3)
posiadaj¹ ska³y odmiany porfirowo-gruz³owej (tab. 2), pomimo ¿e charakteryzuj¹ siê one zawartoœciami minera³ów ciemnych zbli¿onymi do wystêpuj¹cych w odmianie afanitowo--porfirowej (œrednio dla próbek: 61,1%) (tab. 1). Wynika z tego, ¿e zwi¹zek gêstoœci objêtoœciowej ze sk³adem mineralnym w tej odmianie bazaltoidów ma mniejsze znaczenie. WyraŸniejszy wp³yw ma natomiast rozluŸnienie zwiêz³oœci ska³y wywo³ane obecnoœci¹ spêkañ i drobnych porów oraz najwy¿szy spoœród omawianych odmian stopieñ zwie-trzenia minera³ów, wyra¿aj¹cy siê g³ównie chlorytyzacj¹ plagioklazów i iddyngsytyzacj¹ oliwinów.
TABELA 2 Zmiennoœæ w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych bazaltoidów ze z³o¿a Targowica
TABLE 2 Variability of the physical and mechanical properties of the basaltoids from the Targowica deposit
Odmiana teksturalna bazaltoidu Gêstoœæ objêtoœciowa [Mg/m3] wg PN-EN 1936:2001 od–do; œrednio* Nasi¹kliwoœæ [%] wg PN-EN 13755: 2002 od–do; œrednio* Wytrzyma³oœæ na œciskanie [MPa] wg PN-EN 1926: 2001 od–do; œrednio* Afanitowa 2,90–2,95 2,94 0,18–0,24 0,22 272–305 288 Afanitowo-porfirowa 2,94–2,98 2,96 0,22–0,25 0,23 246–258 250 Porfirowo-afanitowa 2,97–3,00 2,98 0,25–0,30 0,28 166–194 182 Porfirowo-gruz³owa 2,85–2,93 2,90 0,46–0,55 0,52 152–169 158
3.2. N a s i ¹ k l i w o œ æ
Ta cecha ska³ jest œciœle zwi¹zana z ich porowatoœci¹, okreœlaj¹c w nich poœrednio zawartoœæ porów skomunikowanych, dostêpnych dla wody, a wiêc efektywnych.
Omawiane ska³y bazaltowe wykazuj¹ du¿¹ zmiennoœæ nasi¹kliwoœci. Jej wartoœci dla poszczególnych odmian wahaj¹ siê od 0,18% do 0,55% (tab. 2). Tak du¿a zmiennoœæ tego parametru mo¿e byæ spowodowana zró¿nicowaniem strukturalno-teksturalnym ska³ oraz stopniem ich zwietrzenia.
Najni¿sz¹ nasi¹kliwoœæ od 0,18% do 0,24% (œrednio 0,22%) wykazuj¹ ska³y o teksturze afanitowej. Zbli¿one wartoœci tej w³aœciwoœci (0,22–0,25%, œrednio 0,23%) wykazuj¹ ska³y odmiany afanitowo-porfirowej (tab. 2). Ska³y obu tych odmian maj¹ zwiêz³¹ strukturê, nie ujawniaj¹ spêkañ i charakteryzuj¹ siê niskim stopniem zwietrzenia minera³ów.
Nieco wy¿sz¹ nasi¹kliwoœæ posiadaj¹ ska³y odmiany porfirowo-afanitowej. Mieœci siê ona w zakresie 0,25–0,30%, przy wartoœci œredniej wynosz¹cej 0,28% (tab. 2). Wp³yw na takie wartoœci nasi¹kliwoœci mo¿e mieæ obecnoœæ wiêkszej iloœci fenokryszta³ów pirok-senów i oliwinów, z których du¿a czêœæ wykazuje przejawy spêkania.
Najwy¿sze wartoœci omawianego parametru (0,46–0,55%, œrednio 0,52%) stwierdzono w ska³ach odmiany porfirowo-gruz³owej (tab. 2), które cechuj¹ siê ni¿sz¹ zwiêz³oœci¹ oraz mniej szczeln¹ struktur¹. Wynika ona z wystêpowania sieci spêkañ rozwijaj¹cych siê w obrêbie ró¿nych sk³adników i obecnoœci mikroporów, a tak¿e zwi¹zana jest z tworzeniem siê pseudomorfoz chlorytu oraz iddyngsytu kosztem plagioklazów i oliwinów.
3.3. W y t r z y m a ³ o œ æ n a œ c i s k a n i e
Ta w³asnoœæ ska³ warunkowana jest si³¹ wi¹zañ strukturalnych oraz w³aœciwoœciami wytrzyma³oœciowymi poszczególnych sk³adników mineralnych, zale¿¹c tym samym od ich udzia³u w skale (por. Piniñska 1995; Bro¿ek, Oruba-Bro¿ek 2003). W przypadku ska³ o zbli¿onym sk³adzie mineralnym istotny wp³yw na zró¿nicowanie tej wielkoœci mo¿e mieæ wielkoœæ sk³adników, a tak¿e ich stan zachowania.
Bazaltoidy pochodz¹ce ze z³o¿a Targowica charakteryzuj¹ siê du¿¹ zmiennoœci¹ wiel-koœci wytrzyma³oœci na œciskanie w zakresie od 152 MPa do 305 MPa (tab. 2). Charakter tej zmiennoœci pozwala s¹dziæ, ¿e zwi¹zana jest ona z rodzajem tekstury ska³y i stopniem zwietrzenia ska³y, poœrednio natomiast wynika z jej sk³adu mineralnego. Wskazuje na to bardzo wysoka wartoœæ wspó³czynnika korelacji (r = –0,98) pomiêdzy wielkoœci¹ wytrzy-ma³oœci na œciskanie a udzia³em fenokryszta³ów. Poniewa¿ sk³adaj¹ siê na nie pirokseny i oliwiny, równie¿ w ich przypadku istniej¹ ujemne korelacje, choæ o nieco mniejszej wartoœci (r = –0,93 i r = –0,78), gdy¿ minera³y te tworz¹ tak¿e ma³e kryszta³y obecne w cieœcie skalnym. Najwiêksze wartoœci omawianego parametru (272–305 MPa) wykazuj¹ zatem ska³y odmiany afanitowej, a nieznacznie ni¿sze (246–258 MPa) – reprezentuj¹ce odmianê afanitowo-porfirow¹. W odmianie porfirowo-afanitowej o wiêkszym ni¿ w pozo-sta³ych ska³ach udziale fenokryszta³ów w stosunku do t³a skalnego, wartoœci wytrzyma³oœci
s¹ ni¿sze i wynosz¹ od 166 MPa do 194 MPa (tab. 2). Najni¿sze wytrzyma³oœci na œciskanie w przedziale 152–169 MPa posiadaj¹ bazaltoidy odmiany porfirowo-gruz³owej, mimo i¿ posiadaj¹ teksturê i udzia³ fenokryszta³ów zbli¿one do wystêpuj¹cych w odmianie por-firowo-afanitowej. W tym przypadku wartoœci te wynikaj¹ g³ównie ze wspomnianego ju¿ spêkania i czêœciowego zwietrzenia sk³adników mineralnych tych ska³, a tym samym koreluj¹ z wielkoœciami gêstoœci objêtoœciowej i nasi¹kliwoœci.
4. Charakterystyka wybranych parametrów kruszyw
Zró¿nicowanie wielkoœci odpornoœci na rozdrabnianie i œcieranie kruszywa frakcji 10–14 mm, pochodz¹cego ze z³o¿a Targowica i reprezentuj¹cego poszczególne odmiany teksturalne bazaltoidów, wykazuje oczywist¹ analogiê do zmiennoœci wytrzyma³oœci na œciskanie, któr¹ okreœlono dla kopaliny. Brak jest jednak miêdzy tymi parametrami wyraŸnej zale¿noœci, co wykazali ju¿ np. Dhir i in. (1971), Bromowicz (2001), dla ró¿nego rodzaju kruszyw. Najwiêksz¹ odpornoœci¹ charakteryzuje siê kruszywo uzyskane z odmiany afa-nitowej, dla którego wskaŸnik Los Angeles wynosi 9,6% a mikro-Deval 9,8% (tab. 3). Nieznacznie wy¿sze wartoœci, wynosz¹ce odpowiednio 11,4% i 10,4%, stwierdzono dla kruszywa z odmiany afanitowo-porfirowej. Wiêkszy udzia³ fenokryszta³ów w ska³ach o tek-sturze afanitowej oraz nasilenie siê przejawów wietrzenia w odmianie porfirowo--gruz³owej, wyra¿aj¹ce siê obni¿eniem zwiêz³oœci, sprawia ¿e w tej ostatniej wskaŸnik
TABELA 3 Wielkoœæ odpornoœci na rozdrabnianie i œcieranie kruszywa bazaltoidowego frakcji 10–14 mm,
pochodz¹cego ze z³o¿a Targowica
TABLE 3 The values of resistance to fragmentation and wear of the basaltoid aggregate (fraction 10–14 mm)
from the Targowica deposit
Odmiana teksturalna bazaltoidu
Odpornoœæ na rozdrabnianie (wskaŸnik Los Angeles) [%] wg PN-EN 1097-2: 2000 Odpornoœæ na œcieranie (wskaŸnik mikro-Deval) [%] wg PN-EN 1097-1: 2000 Afanitowa 9,6 9,8 Afanitowo-porfirowa 11,4 10,4 Porfirowo-afanitowa 14,5 12,5 Porfirowo-gruz³owa 17,7 15,8
Mieszanina wszystkich odmian w udzia³ach
po 25% 11,6 10,9
Mieszanina odmian: afanitowej
i porfirowo-gruz³owej w udzia³ach po 50% 13,6 12,8
Los Angeles wzrasta do wartoœci 17,7%, natomiast mikro-Deval osi¹ga poziom 15,8% (tab. 3).
Jak wynika z przedstawionych danych, eksploatacja kopalin nale¿¹cych do odmiany afanitowej, afanitowo-porfirowej, a nawet porfirowo-afanitowej pozwala uzyskaæ materia³ o bardzo wysokiej jakoœci, w odró¿nieniu od kopaliny ostatniej odmiany, daj¹cej wyrób nale¿¹cy wed³ug norm PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004 do nieco gorszych kategorii LA i MDE. Prowadz¹c racjonaln¹ gospodarkê z³o¿em i d¹¿¹c do uzyskania jak
najwiêkszej iloœci wyrobów spe³niaj¹cych wysokie wymagania, zwykle modyfikuje siê jakoœæ kruszyw poprzez równoczesne urabianie ró¿nych czêœci z³o¿a i „uœrednianie” wiel-koœci poszczególnych parametrów. Nawi¹zuj¹c do tego typu dzia³añ podjêto próbê osza-cowania jakoœci kruszywa ze z³o¿a Targowica w zale¿noœci od udzia³u w nim ró¿nych odmian teksturalnych bazaltoidów. W tym celu okreœlono wielkoœæ wskaŸników LA i MDE
dla mieszaniny wszystkich odmian w udzia³ach po 25% oraz mieszaniny odmian: afanitowej i porfirowo-gruz³owej w udzia³ach po 50%. Uzyskane wyniki wskazuj¹, ¿e w pierwszym z wymienionych przypadków niewielkiemu pogorszeniu uleg³a zarówno odpornoœæ na rozdrabnianie wyra¿ona wskaŸnikiem LA równym 11,6%, jak te¿ œcieralnoœæ okreœlona wskaŸnikiem MDE, wynosz¹cym 10,9% (tab. 3). Nale¿y podkreœliæ, ¿e w obu przypadkach
s¹ to nadal doœæ korzystne wartoœci, przekraczaj¹ce tylko nieznacznie poziom charakterys-tyczny dla odmiany afanitowo-porfirowej (tab. 3). Badania kruszyw z³o¿onych w równych udzia³ach z dwóch odmian: najbardziej i najmniej odpornej na rozdrabnianie i œcieranie pokazuj¹, ¿e wielkoœæ wskaŸnika LA pomimo wzrostu do wartoœci 13,6%, jest nadal ni¿sza ni¿ dla odmiany porfirowo-afanitowej, natomiast wielkoœæ wskaŸnika MDErówna 12,8% nieznacznie tylko przekracza wartoœæ 12,5% okreœlon¹ dla wspomnianej odmiany (tab. 3).
Z punktu widzenia jakoœci badanego kruszywa okreœlonej normami PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004 nale¿y stwierdziæ, ¿e dla odmian afanitowej, afanitowo-porfirowej i porfirowo-afanitowej, kruszywa reprezentuj¹ce zarówno któr¹kolwiek z tych odmian, jak te¿ ich mieszaninê zestawion¹ w dowolnym udziale, odpowiadaj¹ tej samej, najlepszej kategorii LA15. Kruszywo pochodz¹ce z bazaltoidów o teksturze porfirowo-gruz³owej ma wyraŸnie gorsz¹ jakoœæ i nale¿y do kategorii LA20, jednak zmieszane z pozosta³ymi
odmianami, w proporcjach okreœlonych w tabeli 3, ponownie kwalifikuje siê do kategorii LA15.
Pod wzglêdem odpornoœci na œcieranie, najlepszej kategorii MDE10 odpowiada tylko
kruszywo z odmiany afanitowej i zapewne jej mieszaniny z odmian¹ afanitowo-porfirow¹, co wymaga jednak potwierdzenia badaniami. WyraŸnie gorsz¹ jakoœæ (MDE20) posiada
natomiast kruszywo z bazaltoidu o teksturze porfirowo-gruz³owej. Pozosta³e kruszywa, a tak¿e mieszaniny wszystkich wydzielonych odmian, okreœlone w tabeli 3 spe³niaj¹ wymogi kategorii MDE15 (tab. 3).
Wed³ug normy PN-EN 13242: 2008 o wymaganiach nieco mniej rygorystycznych ni¿ omówione powy¿ej, wszystkie badane kruszywa ze z³o¿a Targowica reprezentuj¹ce zarów-no pojedyncze odmiany, jak te¿ ich mieszaniny, mieszcz¹ siê w kategoriach LA20i MDE20.
Jak to ju¿ wielokrotnie wykazano (np. Ramsay i in. 1974; Bromowicz 2001) parametry wytrzyma³oœciowe s¹ cech¹ charakterystyczn¹ dla ka¿dej ska³y, mimo i¿ s¹ zale¿ne od warunków w jakich przeprowadza siê badanie (Piniñska 1995). Nieco odmiennie jest natomiast w przypadku kruszyw, których odpornoœæ dodatkowo modyfikowana jest przez kszta³t i wielkoœæ ziarn. Zale¿ne jest to zarówno od sposobu kruszenia kopaliny i rodzaju zastosowanych urz¹dzeñ, jak te¿ od sk³adu petrograficznego ska³y oraz jej struktury i tekstury (Ramsay i in. 1974; Smith, Collis 2001). Wp³yw wspomnianych czynników petrograficznych na zmiennoœæ parametrów kruszywa w zale¿noœci od wielkoœci frakcji, przeanalizowano na przyk³adzie danych, zawartych w orzeczeniach o jakoœci kruszywa bazaltoidowego, pochodz¹cego ze z³o¿a Targowica. Wyniki oznaczeñ zosta³y odniesione do kategorii kruszywa przedstawionych w normach PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004. Nale¿y wyraŸnie podkreœliæ, ¿e przedstawiane poni¿ej wielkoœci uzyskano dla kruszyw pochodz¹cych z bie¿¹cej produkcji (marzec–kwiecieñ 2010 r.) i stanowi¹cych mieszaninê opisanych wczeœniej odmian, zestawionych w nieznanych proporcjach.
Omawiane kruszywa charakteryzuj¹ siê gêstoœci¹ objêtoœciow¹ w zakresie 2,93 Mg/m3
do 2,98 Mg/m3(tab. 4). Stwierdzono pewn¹ tendencjê do jej zwiêkszania siê we frakcjach o drobniejszym uziarnieniu (rys. 1). Mo¿na to wi¹zaæ z gromadzeniem siê w nich okruchów oliwinów i magnetytu, stosunkowo podatnych na rozkruszanie, a jednoczeœnie wykazu-j¹cych du¿¹ gêstoœæ w³aœciw¹. Wp³yw udzia³u tych dwóch minera³ów na wielkoœæ gêstoœci objêtoœciowej kopaliny potwierdza wysoka korelacja pomiêdzy nimi, wyra¿ona wspó³czyn-nikiem korelacji równym r = 0,81. Podobn¹ zmiennoœæ wynikaj¹c¹ z uziarnienia kruszywa stwierdzono w przypadku nasi¹kliwoœci (rys. 1). We frakcjach drobniejszych wzrasta ona nawet powy¿ej 1% i w zwi¹zku z tym kruszywo nale¿y wówczas do gorszej kategorii WA242
(tab. 4). Mo¿na to wi¹zaæ z wiêkszym udzia³em we frakcjach drobniejszych odmiany porfirowo-gruz³owej, odznaczaj¹cej siê znacznym zwietrzeniem, a wiêc podatniejszej na rozdrabnianie, a jednoczeœnie wykazuj¹cej dwukrotnie wiêksz¹ od pozosta³ych nasi¹kliwoœæ wagow¹ (tab. 2).
Wspomniane czynniki decyduj¹ce o zmiennoœci gêstoœci objêtoœciowej i nasi¹kliwoœci mog¹ mieæ równie¿ wp³yw na wielkoœæ odpornoœci kruszyw na rozdrabnianie (LA) i œcie-ranie (MDE). Z tego wzglêdu obserwuje siê wzrost wartoœci wskaŸników LA oraz MDE
w miarê zmniejszania siê uziarnienia (rys. 1), co w przypadku drugiego parametru do-datkowo wi¹¿e siê z pogorszeniem kategorii kruszywa (tab. 4).
Pomimo zmiennych wartoœci nasi¹kliwoœci kruszywa wszystkich frakcji charakteryzuj¹ siê zbli¿on¹ mrozoodpornoœci¹, wyra¿on¹ ubytkiem masy w zakresie 0,3–0,8% (tab. 4), co kwalifikuje je do najlepszej kategorii F1. Wyj¹tek stanowi kruszywo frakcji 2/8 mm, gdzie
wartoœæ ta wynosi 1,4%, st¹d odpowiada ono kategorii F2 (tab. 4). Mo¿na to wi¹zaæ
z wiêkszym udzia³em s³abo zwiêz³ej odmiany porfirowo-gruz³owej w badanej partii ma-teria³u skalnego.
Przedstawione dla bazaltoidów ze z³o¿a Targowica zale¿noœci pomiêdzy zmiennoœci¹ teksturaln¹ i mineraln¹ kopaliny, a parametrami technicznymi kruszyw, maj¹ podobny charakter tak¿e w przypadku pozosta³ych omawianych z³ó¿. Scharakteryzowano je na
podstawie danych zawartych w œwiadectwach badañ kruszyw pochodz¹cych z roku 2010, bior¹c pod uwagê takie same frakcje, jak podane w tabeli 4 i odniesiono do kategorii przedstawionych w normach PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004. W niektórych przypadkach nie by³o mo¿liwe uzyskanie od producentów szczegó³owych danych, doty-cz¹cych wielkoœci poszczególnych parametrów, a jedynie odpowiadaj¹cych im kategorii, które przyjêto jako przedmiot analizy.
W z³o¿u Krzeniów zró¿nicowanie teksturalne bazaltoidów wp³ynê³o na zmiennoœæ gê-stoœci objêtoœciowej ziarn produkowanego kruszywa w zakresie od 2,95 Mg/m3 do 3,06 Mg/m3. Wartoœci te s¹ jednak nieco wy¿sze ni¿ w bazaltoidach ze z³o¿a Targowica, co
mo¿na wi¹zaæ z wiêkszym udzia³em w tych ska³ach sumy oliwinów, piroksenów i minera³ów nieprzezroczystych (tab. 1). Pomimo tego, ¿e kopalina pochodzi ze z³o¿a zlokalizowanego
TABELA 4 W³aœciwoœci fizyczno-mechaniczne kruszyw bazaltoidowych ze z³o¿a Targowica
na podstawie deklarowanego przez kopalniê œwiadectwa badañ
TABLE 4 Physical and mechanical properties of the basaltoid aggregates from the Targowica deposit declared
in the producer attest
Frakcja kruszywa [mm]
2/5 2/8 5/8 8/11 8/16 11/16 16/22
Gêstoœæ objêtoœciowa ziarn (ra) wg PN-EN 1097-6: 2002
Wynik badania [Mg/m3] 2,97 2,97 2,98 2,93 2,97 2,94 2,97
Nasi¹kliwoœæ (WA24) wg PN-EN 1097-6: 2002
Wynik badania [%] 1,5 0,9 1,3 0,6 0,7 0,6 0,7 Kategoria wed³ug PN-EN 12620 i PN-EN 13043 WA242 WA241 WA242 WA241 WA241 WA241 WA241 Mrozoodpornoœæ (F) wg PN-EN 1367-1: 2001 Wynik badania [%] 0,3 1,4 0,3 0,8 0,5 0,8 0,4 Kategoria wed³ug PN-EN 12620 i PN-EN 13043 F1 F2 F1 F1 F1 F1 F1
Odpornoœæ na rozdrabnianie (wskaŸnik Los Angeles) wg PN-EN 1097-2: 2000
Wynik badania [%] 15,0 14,0 13,0 13,0 11,0 11,0 11,0
Kategoria wed³ug
PN-EN 12620 i PN-EN 13043 LA15 LA15 LA15 LA15 LA15 LA15 LA15 Odpornoœæ na œcieranie (mikro-Deval) wg PN-EN 1097-1: 2000
Wynik badania [%] 15,0 10,1 14,0 – 9,4 10,0 10,0
Kategoria wed³ug
Ry s. 1. Zm iennoœæ (wraz z liniam i trendu) pa ram etrów kruszy w b azaltoidowy ch ró¿ny ch frakcji pochodz¹cy ch ze z³o¿a T argowica Fig. 1. Variability of physical and m echanical proper ties (trend lines are indicated) o f v arious fr ac tions of the b asaltoid aggregates fr om the T arg owica d eposit
w strefie komina wulkanicznego, to jednak z uwagi na obserwowane w niej przejawy zwietrzenia sk³adników mineralnych, zw³aszcza w odmianie porfirowo-gruz³owej, oma-wiane kruszywa charakteryzuj¹ siê podwy¿szon¹ nasi¹kliwoœci¹, powy¿ej 1% i st¹d nale¿¹ do kategorii WA242 oraz obni¿on¹ odpornoœci¹ na œcieranie, wyra¿on¹ kategori¹ MDE15.
Wspomniane procesy nie maj¹ jednak wp³ywu na odpornoœæ kruszyw na rozdrabnianie, bowiem nale¿¹ do najlepszej kategorii LA15.
Z uwagi na wystêpowanie w z³o¿u Jawor-Mêcinka bazaltoidów o zbli¿onych do siebie teksturach: afanitowej i afanitowo-porfirowej, produkowane kruszywa w odró¿nieniu od omówionych wczeœniej, odznaczaj¹ siê du¿¹ jednorodnoœci¹ wielkoœci gêstoœci objêtoœcio-wej, zawieraj¹cej siê w przedziale 3,02–3,04 Mg/m3. Kruszywa posiadaj¹ stosunkowo du¿¹ nasi¹kliwoœæ przy niewielkiej zmiennoœci w zakresie 1,2–1,4%, co mo¿na wi¹zaæ z obec-noœci¹ spêkañ i przejawami wietrzenia ska³y. Takie wartoœci odpowiadaj¹ kategorii WA242.
Odpornoœæ na rozdrabnianie kruszyw (LA) jest zró¿nicowana w poszczególnych ich frakcjach. Wy¿sza wartoœæ (13,1%) charakteryzuje frakcje drobniejsze, natomiast ni¿sza (10,9%) odpowiada frakcjom grubszym. Pomimo tej zmiennoœci o podobnym charakterze jak w z³o¿u Targowica, wszystkie nale¿¹ do najlepszej kategorii LA15. Odpornoœæ na œcieranie (MDE)
kruszyw zmienia siê od 9,0% do 10,6% i w zwi¹zku z tym nale¿¹ do dwóch kategorii MDE10
i MDE15.
Kruszywa reprezentuj¹ce z³o¿e Wilcza Góra pochodz¹ z jednej, afanitowo-porfirowej odmiany bazaltoidów, natomiast w z³o¿u Rêbiszów-K³opotno sk³ada siê na nie dodatkowo odmiana porfirowo-afanitowa. Takie wykszta³cenie kopaliny zwi¹zanej genetycznie ze stref¹ komina wulkanicznego i zawieraj¹cej du¿y udzia³ dobrze zachowanych kryszta-³ów o gêstoœci wiêkszej ni¿ pozosta³e sk³adniki powoduje, ¿e kruszywa z obu tych z³ó¿, w stosunku do uprzednio omówionych, posiadaj¹ najwy¿sze wartoœci gêstoœci objêtoœciowej w zakresie 3,06–3,10 Mg/m3w Rêbiszowie-K³opotnie i 3,09–3,10 Mg/m3w Wilczej Górze.
Podobne wzglêdem siebie wielkoœci nasi¹kliwoœci kruszyw wynosz¹ odpowiednio 0,6– –1,0% oraz 0,6–0,9%. Tak niskie wartoœci wynikaj¹ce z dobrego stanu zachowania ska³ kwalifikuj¹ je do kategorii WA241. Kruszywa z obu z³ó¿ posiadaj¹ identyczn¹ odpornoœæ na rozdrabnianie (LA = 8,0%) i œcieranie (MDE= 10,0%), st¹d reprezentuj¹ kategorie LA15
i MDE10.
Podsumowanie
Analiza danych uzyskanych w trakcie obserwacji terenowych, a tak¿e dotycz¹cych petrografii omawianych bazaltoidów wskazuje, ¿e nie wystêpuje wyraŸny i jednoznaczny zwi¹zek pomiêdzy form¹ intruzji, w obrêbie której one wystêpuj¹, a przynale¿noœci¹ do odpowiedniej odmiany teksturalnej. W z³o¿ach po³o¿onych w obrêbie potoków lawowych mo¿na bowiem wyró¿niæ wszystkie opisane powy¿ej odmiany teksturalne (Targowica), wzglêdnie afanitow¹ i afanitowo-porfirow¹ (Jawor-Mêcinka). W z³o¿ach zlokalizowanych w strefie kominów wulkanicznych obecne s¹ odmiany bazaltoidów o teksturze
afanitowo--porfirowej i porfirowo-afanitowej (Krzeniów, Rêbiszów-K³opotno), b¹dŸ tylko pierwszej z nich (Wilcza Góra).
Jak wynika z przedstawionych danych, kruszywa z poszczególnych z³ó¿ wykazuj¹ zró¿nicowane w³aœciwoœci, w zale¿noœci od wielkoœci frakcji w jakiej wystêpuj¹, co mo¿na wi¹zaæ z w³aœciwoœciami kopaliny, warunkowanymi jej sk³adem mineralnym i sposobem jej kruszenia. Zmiennoœæ ta jest najwyraŸniej widoczna w kruszywach uzyskanych z kopaliny reprezentowanej przez ró¿ne odmiany teksturalne, w tym wykazuj¹cej przejawy wietrzenia. W kruszywach uzyskanych z kopaliny jednorodnej i wystêpuj¹cej w stanie niezmienionym zakres zmian jakoœci jest mniejszy.
Stwierdzono, ¿e kruszywa uzyskane z bazaltoidów zwi¹zanych genetycznie ze stref¹ komina wulkanicznego charakteryzuj¹ siê nieco wiêkszymi wartoœciami gêstoœci objêtoœcio-wej i ni¿sz¹ nasi¹kliwoœci¹ oraz nieznacznie wiêksz¹ odpornoœci¹ na œcieranie i rozdrab-nianie ni¿ pochodz¹ce z potoków lawowych. Zró¿nicowanie to nie wp³ywa jednak zasad-niczo na zmianê jakoœci omawianych kruszyw, bowiem zarówno pierwsze z nich, jak i drugie nale¿¹ do kategorii WA241 i WA242 oraz MDE10 i MDE15, a tak¿e LA15. WyraŸniejszy
wp³yw na parametry techniczne kruszyw ma natomiast przynale¿noœæ kopaliny do okreœ-lonej odmiany teksturalnej, co wykazano na przyk³adzie bazaltoidów pochodz¹cych ze z³o¿a Targowica. W zwi¹zku z tym okreœlenie w z³o¿u obszarów wystêpowania ska³ reprezen-tuj¹cych poszczególne odmiany teksturalne umo¿liwia wyodrêbnienie i wskazanie stref, z których mo¿na uzyskaæ surowiec o przewidywanej jakoœci. Mo¿e byæ ona modyfikowana poprzez zestawianie w ustalonych proporcjach ró¿nych odmian kopaliny. Z badañ wynika, ¿e dla uzyskania kruszyw najwy¿szej kategorii œcieralnoœci okreœlonej w normach PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004 jako MDE10, powinny byæ stosowane kruszywa uzyskane
z odmian afanitowej i afanitowo-porfirowej, natomiast najlepsz¹ kategoriê odpornoœci na rozdrabnianie LA15 zapewniaj¹ w zasadzie kruszywa z odmian afanitowej, afanitowo--porfirowej i porfirowo-afanitowej, a tak¿e o teksturze porfirowo-gruz³owej, ale w tym przypadku wy³¹cznie w mieszaninie z wymienionymi wczeœniej.
Praca zrealizowana zosta³a na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska AGH, w ramach prac statutowych Katedry Geologii Z³o¿owej i Górniczej AGH (nr 11.11.140.562), finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy¿szego.
LITERATURA
A d a m c z y k Z., 1998 – Wstêpna ocena przydatnoœci bazaltoidu z Rêbiszowa jako surowca do wielokie-runkowego u¿ytkowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 14, 4, s. 177–184.
A d a m c z y k Z., 2008 – Ewolucja wulkanizmu kenozoicznego Przedgórza Rêbiszowskiego (Dolny Œl¹sk) oraz jej wp³yw na charakter petrograficzny i jakoœæ surowca bazaltowego. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, Górnictwo, 282, s. 1–244.
A d a m c z y k Z., D e r e w e c k i M., 2004 – Initial evaluation of the basalt from K³opotno deposit as a raw material for multipurpose application, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 20, 4, s. 37–46.
A w d a n k i e w i c z M., 2004 – Petrology and geochemistry of Cenozoic basalts from Targowica (Fore–Sudetic Block). Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 24, s. 61–64.
B a d u r a J., P r z y b y l s k i B., 2004 – Dolnoœl¹ska formacja bazaltowa. [W:] Budowa geologiczna Polski. T. I, Stratygrafia, cz. 3a, Kenozoik – paleogen, neogen. Red. T.M. Peryt i M. Piwocki, Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, s. 161–168.
B a d u r a J., P é c s k a y Z., K o s z o w s k a E., W o l s k a A., Z u c h i e w i c z W., P r z y b y l s k i B., 2006 – Nowe dane o wieku i petrologii kenozoicznych bazaltoidów dolnoœl¹skich. Przegl¹d Geologiczny, 54, 2, s. 145–153.
B i r k e n m a j e r K., 1967 – Bazalty dolnoœl¹skie jako zabytki przyrody nieo¿ywionej. Ochrona Przyrody, 32, s. 225–275.
B i r k e n m a j e r K., P é c s k a y 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.
B i r k e n m a j e r K., P é c s k a y Z., G r a b o w s k i J., L o r e n c M.W., Z a g o ¿ d ¿ o n P. P., 2002a – Radiometric dating of the Tertiary volcanics in Lower Silesia, Poland. II. K-Ar and palaeomagnetic data from Neogene basanites near L¹dek Zdrój, Sudetes Mts. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 72, s. 119–129. B i r k e n m a j e r K., P é c s k a y Z., G r a b o w s k i J., L o r e n c M.W., Z a g o ¿ d ¿ o n 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.
B i r k e n m a j e r K., L o r e n c M.W., P é c s k a y Z., Z a g o ¿ d ¿ o n P.P., 2004a – Wiek, cykle i kierunek migracji trzeciorzêdowego bazaltowego wulkanizmu Dolnego Œl¹ska w œwietle datowañ K-Ar. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa “Datowanie minera³ów i ska³” Kraków, s. 9–10.
B i r k e n m a j e r K., P é c s k a y Z., G r a b o w s k i J., L o r e n c M.W., Z a g o ¿ d ¿ o n 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.
B i r k e n m a j e r K., P é c s k a y Z., G r a b o w s k i J., L o r e n c M.W., Z a g o ¿ d ¿ o n 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 Ge-ologorum Poloniae, 77, s. 1–16.
B o r e k Z., K a u t z k i A., 1977 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a bazaltu „Jawor-Mêcinka” w kat. B + C2, miejscowoœæ: Mêcinka, gm. Mêcinka, woj. legnickie.
B r o m o w i c z J., 2001 – Zakres zmian w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych ska³ w procesie przeróbki kruszyw ³amanych. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wroc³awskiej, 93, s. 13–31.
B r o ¿ e k M., O r u b a -B r o ¿ e k E., 2003 – Wp³yw struktury ziaren mineralnych na ich w³aœciwoœci wytrzy-ma³oœciowe na przyk³adzie wapienia i porfiru. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 19, 3, s. 91–109. C w o j d z i ñ s k i S., J o d ³ o w s k i S., 1982 – „Plamowe” koncentracje bazaltowe Masywu czeskiego i Dolnego
Œl¹ska. Biuletyn Instytutu Geologicznego, 341, s. 201–222.
D h i r R.K., R a m s a y D.M., B a l f o u r N., 1971 – A study of the aggregate impact and crushing value tests. Journal of Institution of Highway Engineers 18, s. 17–27.
K o z ³ o w s k a -K o c h M., 1987 – Klasyfikacja i nomenklatura trzeciorzêdowych wulkanitów Dolnego i Opol-skiego Œl¹ska. Archiwum Mineralogiczne, 42, s. 43–91.
K r y z a G., K u œ n i e r z A., 1992 – Opracowanie petrograficzne ska³ ze z³o¿a Targowica. [W:] Dokumentacja geologiczna z³o¿a Targowica.
K r z y œ k ó w M., 1986 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a bazaltu „Krzeniów” w kat. C1+ C2.
L a d e n b e r g e r A., M i c h a l i k M., P e a t e D.W., G r a s s i n e a u N., 2005 – Oxygen isotopic composition in Tertiary Lower Silesia basalts (SW Poland) – evidence for HIMU mantle source in NE part of the Bohemian massif. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 25, s. 133–136.
L a d e n b e r g e r A., M i c h a l i k M., T o m e k C., P e a t e D.W., 2004 – Major, trace elements characteristics and isotopic composition of Tertiary volcanic rocks from SW Poland. [In:] M.W. Lorenc, P.P. Zago¿d¿on (Eds) – International workshop “Basalts 2004”, s. 17–18.
L a d e n b e r g e r A., Z y c h B., M i c h a l i k M., 2006 – Clinopyroxenes from the Tertiary volcanic rocks from the Lower Silesia (SW Poland). Mineralogia Polonica – Special Papers, 29, s. 53–56.
L u c i ñ s k a -A n c z k i e w i c z A., M i c h a l i k M., 1996 – Wybrane dane geochemiczne trzeciorzêdowych ba-zaltów Dolnego Œl¹ska. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 8, s. 69–72.
£ a t k i e w i c z A., M i c h a l i k M., Z y c h B., 2002 – Opaque minerals in Tertiary basalts from the Lower Silesia. Prace Specjalne Polskiego Towarzystwa Mineralogicznego, 20, s. 133–136.
M a t u s i a k M., P u z i e w i c z 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.
M ê ¿ y k O., 1961 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a bazaltu „Wilcza Góra”. N a d y b s k i J., 1956 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a bazaltu w Rêbiszowie.
P i n i ñ s k a J., 1995 – W³aœciwoœci wytrzyma³oœciowe i odkszta³ceniowe ska³. Czêœæ I. Ska³y osadowe regionu œwiêtokrzyskiego. Tom 2. Objaœnienia i interpretacja. Zak³ad Geomechaniki Instytutu Hydrogeologii i Ge-ologii In¿ynierskiej, Wydzia³ GeGe-ologii Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 1995.
PN-EN 1097-1: 2000 – Badania mechanicznych i fizycznych w³aœciwoœci kruszyw. Czêœæ 1: Oznaczanie odpor-noœci na œcieranie (mikro-Deval). Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2000.
PN-EN 1097-2: 2000 – Badania mechanicznych i fizycznych w³aœciwoœci kruszyw. Czêœæ 2: Metody oznaczania odpornoœci na rozdrabnianie. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2000.
PN-EN 1097-6: 2002 – Badania mechanicznych i fizycznych w³aœciwoœci kruszyw. Czêœæ 6: Oznaczanie gêstoœci ziarn i nasi¹kliwoœci. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2002.
PN-EN 1367-1: 2001 – Badania w³aœciwoœci cieplnych i odpornoœci kruszyw na dzia³anie czynników atmo-sferycznych. Czêœæ 1: Oznaczanie mrozoodpornoœci. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001. PN-EN 1926: 2001 – Metody badañ kamienia naturalnego. Oznaczanie wytrzyma³oœci na œciskanie. Polski
Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001.
PN-EN 1936: 2001 – Metody badañ kamienia naturalnego. Oznaczanie gêstoœci i gêstoœci objêtoœciowej oraz ca³kowitej i otwartej porowatoœci. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2001
PN-EN 12620: 2008 – Kruszywa do betonu. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2008.
PN-EN 13043: 2004 – Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleñ stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2004.
PN-EN 13242: 2008 – Kruszywa do niezwi¹zanych i zwi¹zanych hydraulicznie materia³ów stosowanych w obiek-tach budowlanych i budownictwie drogowym. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2008. PN-EN 13755: 2002 – Metody badañ kamienia naturalnego. Oznaczanie nasi¹kliwoœci przy ciœnieniu
atmo-sferycznym. Polski Komitet Normalizacyjny. Warszawa, 2002.
P u z i e w i c z J., J a Ÿ w a A., 2006 – The Mêcinka 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, Leœna 19–22 October 2006.
R a m s a y D.M., D h i r R.K., S p e n c e I. M., 1974 – The role of rock and clast fabric in the physical performance of crushed-rock aggregate. Engineering Geology 8, s. 267–285.
S i e m b a c h D., 1967 – Dokumentacja geologiczna w kat. B + C1 z³o¿a bazaltu „Targowica”.
S m i t h M.R., C o l l i s L., 2001 – Aggregates: Sand, Gravel and Crushed Rock Aggregates for Construction Purposes. Geological Society, Engineering Geology Special Publication 17. The Geological Society, Lon-don, 339 s.
W i e r z c h o ³ o w s k i B., 1993 – Stanowisko systematyczne i geneza sudeckich ska³ wulkanicznych. Archiwum Mineralogiczne, 49, s. 199–235.
Z y c h -H a b e l B., K a s i n a M., M i c h a l i k M., 2008 – Fe-Ti oxides in the Tertiary volcanic rocks from the Lower Silesia (SW Poland). Mineralogia, Special Papers, 32, s. 177.
Z a g o ¿ d ¿ o n P.P., 2002 – Kruszywa bazaltowe a zgorzel s³oneczna. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wroc³awskiej, 97, 33, s. 229–242.
MINERALNO-TEKSTURALNA ZMIENNOŒÆ WYBRANYCH SKA£ BAZALTOWYCH DOLNEGO ŒL¥SKA I JEJ ROLA W KSZTA£TOWANIU FIZYCZNO-MECHANICZNYCH W£AŒCIWOŒCI PRODUKOWANYCH KRUSZYW
S ³ o w a k l u c z o w e Dolny Œl¹sk, petrografia bazaltoidów, kategorie kruszyw
S t r e s z c z e n i e
Jednym z g³ównych wymogów, okreœlaj¹cych gospodarcz¹ przydatnoœæ kopalin, stosowanych do produkcji kruszyw s¹ odpowiednie wartoœci w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych oraz ich jednorodnoœæ. Uzale¿nione s¹ one od naturalnych cech ska³y, jej sk³adu mineralnego, tekstury i struktury. Charakterystyka kruszyw oraz stawiane im wymagania techniczne okreœlone s¹ w odpowiednich normach, dotycz¹cych procedur przeprowa-dzania poszczególnych badañ oraz sposobów interpretacji ich wyników.
W bazaltoidach pochodz¹cych z wybranych z³ó¿ Dolnego Œl¹ska i reprezentuj¹cych ró¿ne formy intruzywne, wydzielono piêæ odmian teksturalnych: afanitow¹, afanitowo-porfirow¹, porfirowo-afanitow¹, porfirowo-gruz³o-w¹ oraz gruz³owo-porfiroporfirowo-gruz³o-w¹. Zosta³y one scharakteryzowane w zakresie petrografii (tab. 1) oraz podstawowych w³aœciwoœci fizyczno-mechanicznych (tab. 2). Wykazano, ¿e najlepsze parametry techniczne posiada kopalina w odmianach afanitowej i afanitowo-porfirowej, co wynika z tekstury ska³y i nieznacznego stopnia jej zwietrzenia, w mniejszym stopniu natomiast zwi¹zane jest z jej sk³adem mineralnym.
Dla kruszyw frakcji 10–14 mm uzyskanych z poszczególnych odmian teksturalnych kopaliny oraz ich mieszanin, wykonano badania odpornoœci na œcieranie (mikro-Deval) i rozdrabnianie (Los Angeles) wed³ug norm PN-EN 12620: 2008 i PN-EN 13043: 2004. Stwierdzono, ¿e kruszywa reprezentuj¹ce wiêkszoœæ odmian stanowi¹ materia³ o bardzo wysokiej jakoœci, z wyj¹tkiem odmiany gruz³owo-porfirowej, daj¹cej wyrób nale¿¹cy do nieco gorszych kategorii. Ponadto na wybranych przyk³adach wykazano, jak poprzez zestawianie ró¿nych odmian kopaliny, mo¿na zmieniaæ jakoœæ uzyskiwanych z niej kruszyw, wyra¿on¹ kategoriami LA i MDE(tab. 3).
Przeanalizowano wp³yw petrografii ska³y na zró¿nicowanie parametrów kruszywa w zale¿noœci od wielkoœci jego frakcji (rys. 1, tab. 4) i stwierdzono, ¿e jest ono najmniejsze w kruszywach uzyskanych z kopaliny jednorodnej i niezwietrza³ej. Wiêkszy zakres zmiennoœci obserwuje siê natomiast w kruszywach pochodz¹cych z kopaliny reprezentowanej przez ró¿ne odmiany teksturalne, w tym wykazuj¹ce przejawy wietrzenia.
Mo¿liwoœæ okreœlenia w z³o¿u obszarów wystêpowania bazaltoidów reprezentuj¹cych poszczególne odmiany teksturalne, stwarza warunki do typowania stref, z których mo¿na uzyskaæ surowiec o przewidywanej jakoœci. Mo¿e byæ ona czêœciowo zmieniana poprzez zestawianie w ustalonych proporcjach ró¿nych odmian kopaliny przeznaczonej do produkcji kruszywa.
MINERAL AND TEXTURAL VARIABILITY OF SELECTED LOWER SILESIAN BASALTOIDS AND ITS ROLE IN CONTROLLING THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE AGGREGATES PRODUCED
K e y w o r d s Lower Silesia, petrography of basaltoids, categories of aggregates
A b s t r a c t
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.
