Basalt Weathering Crust from Rutki near Niemodlin (Opole Voivodeship) - opportunities for its current utilization and remarks on its former use

• Autorzy: Wyszomirski Piotr , Szydłak Tadeusz , Zawadzki Tomasz , Baranowski Marcin

Identyfikatory

DOI

10.24425/gsm.2024.150822

Warianty tytułu

PL

Zwietrzelina bazaltowa z Rutek k. Niemodlina (woj. opolskie ) -perspektywy współczesnego wykorzystania i przejawy dawnego użytkowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In contrast to the western part of the Lower Silesia, information about the basalt-derived weathering crusts occurring in the Opole region is rather limited. However, in 2018, significant volumes of such regolith (about 20,000 m³) were discovered during development works in the NW part of the Rutki Quarry near Niemodlin. This weathering crust is rich in clay minerals and represents a smectite-kaolinite mixture with some halloysite, the latter being a poorly ordered member of the kaolinite group. The minerals of the smectite group contain in their interlayer spaces bivalent cations (calcium and magnesium), which is the most often case in the nature. The mineral composition of the regolith mass is supplemented by iron-containing phases, i.e. goethite and magnetite, and traces of phosphate mineral – crandallite. A significant amount of clay minerals, particularly those belonging to the smectite group and halloysite, results in high value of the specific surface area (up to 100 m²/g) of the studied crust. Such favorable property of the crust makes it a promising sorptive raw material that can be applied, even in an unprocessed form, for waterproofing. It must be emphasized that the sorption properties of basalt weathering crusts were noticed some centuries ago in the western part of Lower Silesia, where medicine called terra sigillata was produced from them. Moreover, the crust from Rutki was also used in the XIXth century, in a ceramic manufacture located in nearby Tułowice, where the so-called “Silesian black porcelain” was produced.

PL

W przeciwieństwie do zachodniej części Dolnego Śląska, wzmianki o zwietrzelinach rozwiniętych na bazaltach trzeciorzędowych w okolicy Opola są nieliczne i sporadyczne. W 2018 r. zwietrzelina tych skał została odsłonięta w większej ilości podczas prac górniczych prowadzonych w NW części kamieniołomu w Rutkach k. Niemodlina. Jej zasoby są znaczne i w odsłoniętym fragmencie szacowane na około 20 tys. m³. Zwietrzelina ta reprezentuje typ smektytowo-kaolinitowy. Występuje w niej też słabo uporządkowany minerał grupy kaolinitu, tj. haloizyt. Minerały grupy smektytu zawierają kationy dwuwartościowe (wapń, magnez) w ich przestrzeniach międzypakietowych, co jest najczęstszym – obserwowanym w przyrodzie – przypadkiem. W zwietrzelinie występują też fazy żelaziste reprezentowane przez goethyt i magnetyt oraz – w śladowej ilości – minerał fosforanowy, tj. crandallit. Znaczna zawartość minerałów ilastych w badanej zwietrzelinie – a zwłaszcza minerałów grupy smektytu i haloizytu – decyduje o dużej wartości jej powierzchni właściwej, dochodzącej do 100 m²/g. Stanowi to korzystną przesłankę do wykorzystania tej kopaliny jako materiału sorpcyjnego, który w stanie nieprzetworzonym może być stosowany w znacznych ilościach dla celów hydroizolacyjnych. Właściwości sorpcyjne zwietrzelin dostrzeżono już przed wieloma wiekami w zachodniej części Dolnego Śląska, wytwarzając z nich preparat leczniczy o nazwie terra sigillata. Zwietrzelina bazaltowa z Rutek była natomiast stosowana w XIX wieku w manufakturze ceramicznej w pobliskich Tułowicach do wytwarzania tzw. czarnej porcelany śląskiej.

Słowa kluczowe

EN

basalt weathering crust; smectite; specific surface; sorption properties

PL

zwietrzelina bazaltowa; smektyt; powierzchnia właściwa; właściwości sorpcyjne

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 40, z. 2
• Strony: 69--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wyszomirski Piotr

• AGH University of Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5720-917X

autor

Szydłak Tadeusz

• AGH University of Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6516-2612

autor

Zawadzki Tomasz

• Kopalnie Odkrywkowe Surowców Drogowych SA, Niemodlin, Poland

autor

Baranowski Marcin

• Kopalnie Odkrywkowe Surowców Drogowych SA, Niemodlin, Poland

Bibliografia

• [1] Brindley, G.W. and Brown, G. 1980. Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. Mineralogical Society Monograph No. 5, London, Chapter 6. DOI: 10.1180/mono-5.
• [2] Dyjor et al. 2008 – Dyjor, S., Kościówko, H. and Sikora, W.S. 2008. Basalt weathering crusts of Lower Silesia (Zwietrzeliny bazaltowe Dolnego Śląska). [In:] Kłapyta, Z. and Żabiński, W., (eds.), Mineral sorbents of Poland (Sorbenty mineralne Polski). Kraków: AGH University of Science and Technology Press, pp. 75-94 (in Polish).
• [3] Eggleton, R.A. and Wang Qiming, 1991. Smectites formed by mineral weathering. [In:] Störr, M., Henning, K.-H., Adolphi, P. (eds.), Proceedings of the 7th Euroclay Conference, Dresden, 26-30.08.1991, Greifswald: Ernst -Moritz-Arndt-Universität, pp. 113-118.
• [4] Figarska-Warchoł, B. and Kaczmarczyk, R. 2023. Studies on selected raw-material parameters of two samples of basalt weathering crust from the Rutki deposit (Tułowice Commune, Opole District) for waterproofing purposes (Badanie wybranych cech surowcowych dwóch próbek zwietrzeliny bazaltowej ze złoża Rutki (gm. Tułowice. woj. opolskie) dla celów hydroizolacycyjnych). Kraków. Stanisław Staszic Scientific Association, pp. 1-6 (unpublished report) (in Polish).
• [5] Garcia-Romero, E. and Suarez, M. 2021. The alteration of Miraflores Basalt (Panama): Mineralogical and textural evolution. Applied Clay Science 205, DOI: 10.1016/j.clay.2021.106036.
• [6] Goldich, S.S. 1938. A study of rock weathering. Journal of Geology 46, pp. 17-58, DOI: 10.1086/624619.
• [7] Kapuściński, T. and Probierz, M. 1999. Possible utilization of tuffs from the Gracze basalt deposit for production of sorbents for liquid media (Możliwości wykorzystania utworów tufowych ze złoża bazaltu w Graczach do produkcji sorbentów ciekłych mediów). Ceramika – Materiały Ceramiczne 51(3), pp. 86-95 (in Polish).
• [8] Kłapyta, Z. and Żabiński, W. (eds.), Mineral sorbents of Poland (Sorbenty mineralne Polski). Kraków: AGH University of Science and Technology Press (in Polish).
• [9] Konta, J. 1982. Ceramic and glass raw minerals (Keramické a sklářské suroviny). Praha: Univerzita Karlova (in Czech).
• [10] Kowalski, W. and Wiewióra, A. 1974. Terra Sigillata (Terra Sigillata). Prace Muzeum Ziemi 21(2), pp. 1-38 (in Polish).
• [11] Kozłowski, S. and Parachoniak, W. 1960. Basalt weathering products in Lubań region (Lower Silesia) (Produkty wietrzenia bazaltów w rejonie Lubania na Dolnym Śląsku). Acta Geologica Polonica 10, pp. 283-323 (in Polish).
• [12] Kühnel, R.A. and van der Gaast, S.J. 1989. Formation of clay minerals by mechanochemical reactions during grinding of basalt under water. Applied Clay Science 4(4), pp. 295-305, DOI: 10.1016/0169-1317(89)90038-0.
• [13] Majer, E. 2003. Application of beidellite clays from the overburden of the Bełchatów lignite deposit as construction material for landfill sites (Zastosowanie iłów beidellitowych z nadkładu z KWB Bełchatów SA jako materiału do budowy składowisk odpadów). Górnictwo Odkrywkowe 45(6), pp. 56-61 (in Polish).
• [14] Rutkowski, M. 2008. Studies of utilization of Lower Silesian basaltic weathering crusts (Badania nad wykorzystaniem dolnośląskich zwietrzelin bazaltowych). [In:] Kłapyta, Z. and Żabiński, W. (eds.), Mineral sorbents of Poland (Sorbenty mineralne Polski). Kraków: AGH University of Science and Technology Press, pp. 95-111 (in Polish).
• [15] Spielvogel, I. and Pająk, M. 2021. Terra sigillata Silesiaca – historical deposits of Silesian medicinal clay as therapeutic agent (Terra sigillata Silesiaca – historyczne pokłady śląskiej gliny leczniczej jako środek terapeutyczny). Medycyna Nowożytna 27(2), pp. 27-44 (in Polish).
• [16] Spielvogel et al. 2021 – Spielvogel, I., Spałek, K., Badora, K. and Proćków, J. 2021. Traditional knowledge and practice of the Triassic variegated clay from Silesia (Krasiejów), Poland, in human medicine. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine 17(10), pp. 1-9, DOI: 10.1186/s13002-021-00437-0.
• [17] Volkmann, G.A. 1720. Silesia subterranea, oder Schiesien, mit seinen Unterirdischen Schatzen, Seltsamheiten. Leipzig (in German).
• [18] Wysokiński, L. (ed.). 2007. Principles of usability evaluation of cohesive grounds from Poland for construction of mineral isolation barriers (Zasady oceny przydatności gruntów spoistych Polski do budowy mineralnych barier izolacyjnych). Warszawa: Instytut Techniki Budowlanej, pp. 1-62 (in Polish).
• [19] Wyszomirski et al. 2017 – Wyszomirski, P., Szydłak, T. and Zawadzki, T. 2017. The basaltic raw material from the Rutki and Ligota Tułowicka deposits (Opole Voivodeship) and the directions of their possible use (Kopalina bazaltowa ze złóż Rutki i Ligota Tułowicka (woj. opolskie) oraz możliwości wielokierunkowego jej wykorzystania). Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN 100, pp. 295-311 (in Polish).
• [20] Wyszomirski et al. 2021 – Wyszomirski, P., Gajek, M., Szydłak, T. and Zawadzki, T. 2021. Clayey raw material used in former faience manufactories in the Opole vicinity (Surowiec ilasty stosowany w dawnych manufakturach fajansu w okolicy Opola). Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials 73(1), pp. 41-56 (in Polish).
• Standards and technical specifications:
• [21] PN-88/B-04481 – Construction grounds. Laboratory tests of ground samples (Grunty budowlane. Badania próbek gruntów) (in Polish).
• [22] PN-ISO 9277:2000 – Determination of the specific surface area of solids by gas adsorption using the BET method (Oznaczanie powierzchni właściwej ciał stałych przez adsorpcję gazu metodą BET) (in Polish).
• [23] PKN-CEN ISO/TS 17892-11:2009 – Geotechnical investigation and testing – Laboratory testing of grounds – Part 11: Determination of permeability at constant and changing hydraulic head (Badania geotechniczne. Badania laboratoryjne gruntów. Część 11: Badanie filtracji przy stałym i zmiennym gradiencie hydraulicznym) (in Polish).