The effect of petrographic characteristics on the physical and mechanical properties of currently exploited Pińczów Limestones – a type of Leitha Limestone (Carpathian Foredeep, southern Poland)

The subject of the research was the Middle Miocene red algal limestone from the Włochy deposit, which is currently the only place of exploitation of the Pińczów Limestone representing a local type of the Leitha Limestone. The collected samples of this rock belong to the organodetric facies of diverse grain size and sorting of clastic material. Considering the proportions of characteristic skeleton remains, the composition of the coarse-grained organodetric facies is red algal-foraminiferalbryozoic, while of the fine-grained facies is foraminiferal-red algal. The cement of these rocks is predominantly sparite compared to micrite-clay matrix. A complement to petrographic studies was the chemical analysis and identification of mineral phases with X-ray diffraction. Moreover, physical and mechanical properties of samples were analyzed. Porosity of the rock was assessed in the polarizing and scanning microscope (SEM-EDS) observations, as well as with a porosimetric tests. The coarse-detrital limestone with a dominant binder in the form of intergranular cement is characterized by the apparent density sometimes exceeded 1.90 Mg/m³, while fine-grained limestone has the highest water absorbability (above 20%) and total porosity (about 40%). The above properties influenced high water absorption by capillarity, limiting the possibility of using limestone in places exposed to moisture. The observed relationship between the ultrasonic waves velocity and the uniaxial compressive strength gives the possibility of predicting the value of the latter parameter in the future. The limestones from Włochy deposit do not differ in quality from the previously used Pińczów Limestones, and their technical parameters predestine them for use as cladding material with insulating properties.

Przedmiotem badań były środkowomioceńskie wapienie krasnorostowe ze złoża Włochy, jedynego obecnie miejsca eksploatacji wapieni pińczowskich, reprezentujących lokalny typ wapieni litawskich. Pobrane próbki tych skał reprezentują fację organodetrytyczną o zróżnicowanym uziarnieniu i wysortowaniu materiału okruchowego. Biorąc pod uwagę proporcje charakterystycznych szczątków szkieletowych, skład facji gruboziarnistej jest krasnorostowo-otwornicowo-mszywiołowy, zaś drobnoziarnistej – otwornicowo-krasnorostowy. Spoiwo tych skał stanowi cement sparytowy, przeważający nad matriks mikrytowo-ilastą. Uzupełnieniem obserwacji petrograficznych była analiza składu chemicznego i identyfikacja faz mineralnych przy pomocy dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD). Ponadto wykonano badania właściwości fizycznych i mechanicznych. Porowatość skały oceniono na podstawie obserwacji w mikroskopie polaryzacyjnym i skaningowym (SEM-EDS) oraz w testach porozymetrycznych. Wapienie grubodetrytyczne z dominującym spoiwem w postaci cementu intergranularnego odznaczają się gęstością pozorną przekraczającą czasem 1,90 Mg/m³, podczas gdy drobnoziarniste mają najwyższą nasiąkliwość wagową (pow. 20%) i porowatość całkowitą (ok. 40%). Wpływa to na wysoką nasiąkliwość kapilarną, ograniczającą możliwości zastosowania wapienia w miejscach narażonych na zawilgocenia. Stwierdzona zależność pomiędzy prędkością fal ultradźwiękowych a wytrzymałością na ściskanie jednoosiowe daje możliwość prognozowania wartości tego ostatniego parametru w przyszłości. Wapienie ze złoża Włochy mają jakość podobną do innych wapieni pińczowskich eksploatowanych w przeszłości, a ich parametry techniczne predestynują je do zastosowania jako materiału okładzinowego o właściwościach izolacyjnych.