Zastosowanie metody porozymetrycznej w badaniach właściwości skał krzemionkowych

Zastosowanie metody porozymetrycznej w badaniach w³aœciwoœci

ska³ krzemionkowych

Krystyna Wo³kowicz*, Krzysztof Majer*, Stanis³aw Wo³kowicz*, Marta Kuberska*

z rejonu po³udniowej i œrodkowej Polski. Jedn¹ z zastoso-wanych procedur badawczych by³a metoda porozyme-tryczna (u¿yto porozymetru AutoPore IV 9500). Okreœlono parametry porowatoœci i przepuszczalnoœci w ziemi krze-mionkowej ze z³o¿a Lechówka II, w ska³ach diatomito-wych ze z³o¿a Jawornik oraz z obszarów prognostycznych Futoma i Borek Nowy, a tak¿e w piaskowcach, gezach i chalcedonitach, wystêpuj¹cych wœród utworów kredo-wych niecki tomaszowskiej. £¹cznie badaniom porozyme-trycznym poddano 18 próbek.

W Polsce ziemia krzemionkowa (opoka odwapniona) tworzy ma³e formy w utworach kredowych i trzeciorzêdo-wych w obrze¿eniu Gór Œwiêtokrzyskich i na Wy¿ynie Lubelskiej. Jest ona produktem rezydualnym hipergenicz-nego wietrzenia opok i gez w póŸnym trzeciorzêdzie (Ruœkiewicz, 1975). Badana ska³a wieku kredowego pochodz¹ca ze z³o¿a Lechówka II jest zbudowana z biokla-stów (okrzemek, igie³ g¹bek, otwornic), tkwi¹cych wraz z ziarnami kwarcu, ³yszczyków i glaukonitu w opalowo-ila-stym spoiwie. W skale znamienna jest porowatoœæ biokla-stów i obecnoœæ licznych pustek po rozpuszczonych ziarnach wêglanowych. Wyniki badañ porozymetrycznych wskaza³y na dominacjê porów kapilarnych i subkapilar-nych nale¿¹cych do mikroporów i ultraporów oraz nie-wielk¹ iloœæ mezoporów. Pomierzona porowatoœæ wynios³a 36,06% i 39,23%, a wspó³czynnik filtracji odpowiednio 6,56× 10-8

m/s oraz 7,9× 10-8

m/s.

Diatomity karpackie wystêpuj¹ na obszarze p³aszczo-winy skolskiej. S¹ pochodzenia morskiego, geosynklinal-nego (Kotlarczyk, 1991). W kompleksach diatomitowych niewielk¹ czêœæ stanowi¹ czyste diatomity. G³ównym typem ska³ w z³o¿u Jawornik s¹ mu³owce diatomitowe (Kotlarczyk, 1991), podrzêdnie wystêpuj¹ diatomity zawieraj¹ce do 50% okrzemek. Silnie zdiagenezowane ska³y z Borku Nowego i Futomy reprezentuj¹ ³upki krze-mionkowo-ilaste z okrzemkami. Poddane badaniom poro-zymetrycznym ska³y diatomitowe maj¹ zró¿nicowane wartoœci badanych parametrów. W próbce z Borku Nowe-go o wspó³czynniku filtracji 4,75× 10-8m/s i porowatoœci 15,98% dominuj¹ pory o œrednicy mniejszej ni¿ 3mm. S¹ to zatem g³ównie pory subkapilarne, nale¿¹ce do

ultrapo-rów. Obecne s¹ równie¿ mezopory. Próbki z Futomy charakteryzuj¹ nastêpuj¹ce wartoœci wspó³czynnika filtra-cji: 4,989× 10-8m/s przy porowatoœci wynosz¹cej 3,56% i 2,02× 10-11m/s przy porowatoœci 20,04%. Wystêpuj¹ tu g³ównie mezopory i ultrapory. Próbki z Jawornika maj¹ skrajne wartoœci z pomierzonego w ska³ach diatomitowych wspó³czynnika filtracji, wynosz¹ce odpowiednio 7,5× 10-11m/s przy porowatoœci 34,65% i 6,08× 10-7m/s przy porowatoœ-ci 29,77%. Dominuj¹ tu pory subkapilarne o œrednicach poni¿ej 3–4mm. S¹ tu ultrapory oraz niewielka iloœæ mikro-i mezoporów.

Piaskowce wystêpuj¹ce w niecce tomaszowskiej (Porêba, 1987) w z³o¿ach Bia³a Góra, Grudzeñ Las, Rado-nia, Zaj¹czków s¹ reprezentowane przez porowate arenity kwarcowe. Charakteryzuj¹ siê s³ab¹ zwiêz³oœci¹, zmien-nym stopniem wysortowania materia³u detrytycznego i ró¿nym stopniem obtoczenia ziaren. Próbki piaskowców maj¹ wartoœæ wspó³czynnika filtracji 1,0–2,01-5m/s przy porowatoœci wahaj¹cej siê od 23,28 do 32,45%. Badania porozymetryczne wykaza³y, ¿e dominuj¹ tu pory kapi-larne o wielkoœci od 5 do 100 µm, a wiêc g³ównie mezo-pory.

Z osadów le¿¹cych nad seri¹ piasków niecki toma-szowskiej do badañ wytypowano gezy bezwapniste ze z³ó¿: Grudzeñ Las, Radonia i Zaj¹czków oraz chalcedonity spongiolitowe z Bia³ej Góry (Ratajczak i in., 1997). W prób-kach Grudzeñ Las i Radonia wartoœæ wspó³czynnika filtra-cji wynosi 3,72× 10-7

m/s i 5,14× 10-7

m/s przy porowatoœci wynosz¹cej odpowiednio 24,925% i 24,56%. W próbce z Bia³ej Góry wspó³czynnik filtracji wynosi 9,46× 10-8m/s przy porowatoœci 24,48%. Natomiast wartoœæ wspó³czyn-nika filtracji w próbce z Zaj¹czkowa jest ni¿sza i wynosi 2,23× 10-9

m/s przy porowatoœci 13,97%. W badanych próbkach wystêpuj¹ pory kapilarne i subkapilarne; s¹ to g³ównie mikropory (Bia³a Góra, Grudzeñ Las), ultrapory (Zaj¹czków) oraz mezopory, mikropory i ultrapory (Rado-nia).

Literatura

KOTLARCZYK J. 1991 — Diatomity [W:] Sorbenty mineralne Polski. ¯abiñski W. (red.). Wydawnictwo AGH, Kraków: 115–137.

PORÊBA E. 1987 — Budowa geologiczna synkliny tomaszowskiej i jej baza surowcowa. Wyd. SITG, Kraków.

RATAJCZAK T., GRUSZCZYÑSKI J., MUSZYÑSKI M., PORÊBA E. & WYSZOMIRSKI P. 1997 — Kredowe gezy i chalcedonity niecki tomaszowskiej — charakterystyka petrograficzna i mo¿liwoœci wyko-rzystania. Gosp. Sur. Miner., 13, 1.

RUŒKIEWICZ M. 1975 — Hipergeniczne z³o¿a ziemi krzemionkowej w obrze¿eniu Gór Œwiêtokrzyskich i na Wy¿ynie Lubelskiej. Pr. Inst. Geol., 75.

309

Przegl¹d Geologiczny, vol. 55, nr 4, 2007

*Pañstwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; krystyna.wolkowicz@pgi.gov.pl, krzysztof.majer@ pgi.gov.pl, stanis³aw.wolkowicz@pgi.gov.pl, marta.kuber-ska@pgi.gov.pl