Strontium and barium in the triassic limestone of the Opole Silesia deposits

• Autorzy: Stanienda K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0003

Warianty tytułu

PL

Stront i bar w wapieniach triasowych złóż obszaru Śląska Opolskiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of studies of strontium and barium content in Triassic (Muschelkalk) carbonate rock samples taken from the area of the Polish part of the Germanic Basin (the area of Opole Silesia). Sr and Ba were determined in the rocks of all formations of the Lower Muschelkalk - Gogolin Beds, Górażdże Beds, Dziewkowice (Terebratula) Beds and Karchowice Beds. Strontium and barium are chemical elements characteristic for aragonite carbonate phase. Aragonite is unstable calcium carbonate phase which is transformed such as high-Mg calcite into low magnesium calcite during diagenesis. So as Sr and Ba indicate the presence of aragonite in the primary carbonate material. Now these elements concentrate in low-Mg calcite crystal structure. The Triassic rocks of Lower Muschelkalk which are mined in different quarries of the Opole Silesia area are mainly built of low-Mg calcite with lower amounts of high-Mg calcite, protodolomite, ordered dolomite and huntite. There are smaller addition of non-carbonate minerals - quartz, chalcedony, muscovite, feldspars and iron minerals. The presence of Sr and Ba now bound in a structure of low-Mg calcite will indicate the occurrence of aragonite in the primary carbonate material. The Triassic rocks from the area of Opole Silesia were studied to determine the rocks enriched in Sr and Ba. Selected rock samples were examined using ICP AES spectrometry, XRF analysis and microprobe measurements. The results of studies show that strontium and barium occur in rocks of all Lower Muschelkalk formations. The lowest contents of these elements were determined in rocks of Gogolin Beds, higher - in rocks of other formations. The results of studies show that Sr and Ba concentrate in low-Mg calcite which dominates in Lower Muschelkalk rocks. Limestone built mainly of low-Mg calcite or “pure” calcite without substitution of other elements, especially Mg, Fe, Si and Al could be applied in lime industry or in other branches of industry, where pure quality raw material, without substitutions is needed.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości strontu i baru w próbkach skał węglanowych triasu (wapienia muszlowego), pobranych w obszarze polskiej części zbiornika germańskiego (rejon Śląska Opolskiego). Stront i Bar oznaczono w skałach wszystkich formacji dolnego wapienia muszlowego – w warstwach gogolińskich, górażdżańskich, dziewkowickich (terebratulowych) i karchowickich. Stront i bar są charakterystyczne dla aragonitowej fazy węglanowej. Aragonit stanowi niestabilną fazę węglanu wapnia, która, podobnie jak kalcyt wysokomagnezowy ulega przeobrażeniu w niskomagnezowy kalcyt podczas diagenezy. Zatem obecność Sr i Ba wskazuje na występowanie aragonitu w pierwotnym materiale węglanowym. Obecnie pierwiastki te występują w strukturze niskomagnezowego kalcytu. Skały triasowe dolnego wapienia muszlowego, eksploatowane w różnych kamieniołomach obszaru Śląska Opolskiego są zbudowane głównie z niskomagnezowego kalcytu przy mniejszym udziale kalcytu wysokomagnezowego, protodolomitu, dolomitu uporządkowanego i huntytu. W skałach tych występują niewielkie domieszki minerałów niewęglanowych – kwarcu, chalcedonu, muskowitu, skaleni i minerałów żelaza. Obecność Sr i Ba, związanych w strukturze niskomagnezowego kalcytu będzie wskazywać na występowanie aragonitu w pierwotnym materiale węglanowym. Skały triasowe z obszaru Śląska Opolskiego analizowano w celu określenia, które wapienie są wzbogacone w Sr i Ba. Wybrane próbki skał poddano następującym analizom: spektrometrii ICP AES, analizie XRF oraz badaniom w mikroobszarach. Wyniki badań wykazały, że stront i bar występują w skałach wszystkich formacji dolnego wapienia muszlowego. Najniższe zawartości tych pierwiastków oznaczono w skałach warstw gogolińskich, wyższe w skałach pozostałych formacji. Wyniki badań wskazują, że Sr i Ba koncentrują się w niskomagnezowym kalcycie, który dominuje w skałach dolnego wapienia muszlowego. Wapienie zbudowane z niskomagnezowego kalcytu lub „czystego” kalcytu bez podstawień innych pierwiastków, głównie Mg, Fe, Si i Al, mogą być stosowane w przemyśle wapienniczym lub innych gałęziach przemysłu, w których wymagany jest surowiec „czysty” jakościowo, bez domieszek.

Słowa kluczowe

EN

strontium; barium; triassic limestone; Opole Silesia deposits

PL

stront; bar; wapienie triasowe; złoża Śląska Opolskiego

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 1
• Strony: 29--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stanienda K.

• Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, 44-100 Gliwice, Ul. Akademicka 2, Poland

Bibliografia

• [1] Ali S.A., Clark W.J., Moore W.R., Dribus J.R., 2010. Diagenesis and reservoir quality. Oilfield Review, 22, No 2, p. 14-27.
• [2] Althoff P.L., 1977. Structural refinements of dolomite and a magnesian calcite and implications for dolomite formation in the marine environment. American Mineralogist, 62, p. 772-783.
• [3] Assmann P., 1944. Die Stratigraphie der oberschlesischen Trias. Teil 2. Der Muschelkalk. Abhandlungen des Reichsamtes für Bodenforschung, Neue Folge, 208, p. 1-124.
• [4] Ball T.K., Wysocka M., 2011. Radon in coalfields in the United Kingdom and Poland. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 2, p. 249-264.
• [5] Bazzazi A.A., Esmaeili M., 2012. Prediction of backbreak in open pit blasting by adaptive neuro-fuzzy inference system. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No 4, p. 933-943.
• [6] Bodzioch A., 2005. Biogeochemical diagenesis of the Lower Muschelkalk of Opole region. Adam Mickiewicz University Press, Poznań, Geologia 17.
• [7] Boggs S. Jr., 2010. Petrology of sedimentary rocks. Second Edition. Cambridge University Press.
• [8] Fairchild I.J., Borsato A., Tooth A.F., Frisia S., Hawkesworth C.J., Huang Y., Mc Dermott F., Spiro B., 2000. Controls on trace element (Sr-Mg) composition of carbonate cave waters: implication for speleothem climatic records. Chemical Geology, 166, p. 255-269.
• [9] Mackenzie F.T., Andersson A.J., 2013. The Marine carbon system and ocean acidification during Phanerozoic Time. Geochemical Perspectives, 2, No 1.
• [10] Mikaeil R., Yousefi R., Ataei M., Farani R.A., 2011. Development of a new classification system for assessing of carbonate rock sawability. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 1, p. 59-70.
• [11] Morse J.W., Andersson A.J., Mackenzie F.T., 2006. Initial responses of carbonate-rich shelf sediments to rising atmospheric pCO2 and "ocean acidification": Role of high Mg-calcites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70, p. 5814-5830.
• [12] Morse J.W., Mackenzie F.T., 1990. Geochemistry of sedimentary carbonates. Elsevier, Tom 33, 707.
• [13] Polański A., 1988. Podstawy geochemii. Wydawnictwa geologiczne, Warszawa.
• [14] Stanienda K., 2011. Effects of dolomitization processes in the Triassic limestone of Tarnów Opolski Deposit. Silesian University of Technology Press, Gliwice.
• [15] Stanienda K., 2013a. Diagenesis of the Triassic limestone from the Opole Silesia in the aspect of magnesian calcite presence. Silesian University of Technology Press, Gliwice.
• [16] Stanienda K., 2013b. Huntite in the Triassic limestones of Opolski Silesia. Mineral Resources Management, IGSMiE PAN, Kraków, 29(3), p. 79-98.
• [17] Stanienda K., 2014. Fazy mineralne w skałach węglanowych warstw gogolińskich obszaru Śląska Opolskiego. Mineral Resources Management, IGSMiE PAN, Kraków, 30(3), p. 17-42.
• [18] Stanienda K., 2015. Sedimentary rocks associated with the coal seams of the Saddle Beds from the Chwałowice Trough - West part of Upper Silesian Coal Basin. Arch. Min. Sci., Vol. 60, No 1, p. 359-373.
• [19] Szulc J., 1990. International Workshop- Field Seminar The Muschelkalk- Sedimentary Environments, Facies and Diagenesis- Excursion Guidebook and Abstracts. Kraków- Opole, p. 1-32.
• [20] Szulc J., 1993. Early alpinie tectonics and lithofacies succesion in the Silesian part of the Muschelkalk Basin. A synopsis. In: Hagdorn H. and Seilacher A. (eds.), Muschelkalk. Goldschneck, Stuttgart, p. 19-28.
• [21] Szulc J., 2000. Middle Triassic evolution of the Northern Peri-Tethys area is influenced by early opening of the Tethys Ocean. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 70, p. 1-48.
• [22] Szulc J., 2007. Stratigraphy and correlation with Tethys and other Germanic subbasins. International Workshop on the Triassic of Southern Poland. Pan-European Correlation of Epicontinental Triassic 4th Meeting, Fieldtrip Guide, September 3-8, p. 26-28.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę