مطالعه پدیده هوازدگی در اسلیت های آهکی پیریت دار مزوزوئیک و مروری بر مشکلات ناشی از هوازدگی پیریت (مطالعه موردی، شهرستان اراک)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان

10.22084/nfag.2019.16931.1325

چکیده

بررسی هوازدگی به‌منظور پیش‌بینی رفتار سنگ در طی زمان و نیز مناسب بودن آن جهت منابع قرضه مورد اهمیت می­باشد. در این راستا اولین قدم جهت بررسی، ارائه­ی روشی مناسب برای رده‌بندی هوازدگی می­باشد. در این مطالعه تغییرات ظاهری ناشی از هـوازدگی اسلیت­های آهکی در شرایط آزمایشگاهی (سرد و گرم کردن، تر و خشک‌کردن، ذوب و انجماد و تبلور نمک) و نیز در شرایط جوی (به مدت یک سال)، با حدود 1000 نمونه، مورد بررسی قرار گرفت. این آثار عمدتاً به شکل ورقه­ورقه شدن، تغییر رنگ بلورهای پیریت-مگنتیت، آثار پساب زنگ آهن و خردگی لبه نمونه­ها قابل‌مشاهده بوده است. شدت این تغییرات در آزمون هوازدگی تبلور نمک بیش­تر از آزمون‌های دیگر بوده است. اکسیداسیون پیریت علاوه بر تأثیری که بر رفتار مهندسی سنگ می­گذارد، بر روی شکل ظاهری مصالح سنگی نیز اثر نامطلوبی دارد. بنابراین پیریت- مگنتیت­­های موجود در اسلیت­های آهکی اراک به‌طور ویژه از نظر شکل و تغییرات ظاهری ناشی از هوازدگی مورد بررسی و رده‌بندی قرار داده شدند. این بلورها عمدتاً به سه تیپ دانه‌ای- مکعبی (I)، توده­ای  (II)و دندریتی (III) رده­­بندی و بر اساس درجه هوازدگی به 5 رده P1  تا P5 (بدون هوازدگی تا کاملاً هوازده) طبقه‌بندی‌شده‌اند. در نهایت مروری بر مشکلات ژئوتکنیکی ناشی از هوازدگی پیریت­ها داشته‌ایم.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the weathering phenomenon in Mesozoic᾿s pyritic Calcareous Slate and a review of the problems caused by pyrite weathering (case study, Arak)

نویسندگان [English]

  • P. Behzadtabar
  • M.H. Ghobadi
چکیده [English]

The study of weathering is important in terms of predicting rock behavior against weathering factors and its suitability for borrow material. The first step to surveying weathering is, to provide a appropriate method for classification. In this study, the changes caused by weathering calcareous slate in laboratory condition(salt crystallization, freezing-melting, wetting-drying, cooling-heating(, and also atmospheric conditions (for one year) were analyzed (about 1000 samples). These traces are mostly exfoliate,decoloration of pyrite-magnetite, the effects of iron rust, and edges corrosion. The intensity of these changes in the weathering test has resulted in more tolerance than other tests. In addition to the effect on the engineering behavior of stones, pyrite oxidation also has an adverse effect on the appearance of stone materials. Hence, pyrite-magnetite in calcareous slate, particularly in terms of shape and appearance changes caused by weathering were evaluated and classified. These crystals are categorized mainly into three gravel-cubic, mass and dendritic types, and classified according to the weathering grade to P1 to P5 (without weathering to fully weathered). Finally, we have reviewed geotechnical problems caused by weathering of pyrites.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calcareous Slate
  • Pyrite
  • Weathering
  • Arak

بهزادتبار، پ.، قبادی، م. ح.، سپاهی گرو، ع. ا (1396) بررسی تغییرات کانی‌شناسی ناشی از هوازدگی اسلیت‌های آهکی اراک و رده‌بندی آن. چهارمین همایش ملی گوهرشناسی و بلورشناسی انجمن بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، دانشگاه بوعلی­سینا همدان.

Bland, W., Rolls, D (1998) Weathering. Arnold, London, 281p.

Borradaile, G. J., MacKenzie, A., Jensen, E (1991) A study of colour changes in purple-greenslate by petrological and rock-magnetic methods. Tectonophysics, 200: 157–172.

Brady, B. H. G., Brown, E. T (2005) Rock Mechanics for underground mining. Springer Science and Business Media, 645p.

Bryant, L. D (2003) Geotechnical Problems with Pyritic Rock and Soil. thesis in Master of Science, Virginia Polytechnic Institute and State University, 242p.

Cárdenes, V., Mateos, F., Rubio Ordoñez, A., Monterroso, C (2012) Standard tests for the characterization of roofing slate pathologies. Materiales de Construcción, 62: 251–268.

Cárdenes V., Rubio-Ordóñez, Á., Wichert, J., Pierre Cnudde, J., Cnudde, V (2014) Petrography of roofing slates. Earth-Science Reviews, 138: 435–453.

Cripps, J. C., Hawkins, A. B., and et al. (1993) Engineering Problems with Pyritic Mudrocks. Geoscientist, 3: 16-19.

Evangelou, V. P., and Zhang, Y. L (1995) A Review - Pyrite Oxidation Mechanisms and Acid-MineDrainage Prevention. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 25(2): 141- 199.

Hawkins, A. B (1986a) Rock Descriptions. Site Investigation Practice. Geological Society, London, Engineering Geology Special Publications, 423p.

Hawkins, A. B., Pinches, G. M (1987b) Sulphate Analysis on Black Mudstones. Geotechnique, 37: 191-196.

Heidari, M., Torabi-Kaveh, M., Chastre, C., Ludovico-Marques, M., Mohseni, H., Akefi, H (2017) Determination of weathering degree of the Persepolis stone under laboratory and natural conditions using fuzzy inference system. Construction and Building Materials, 145: 28–41.

Momeni, A. A., Khanlari, G. R., Heidari, M., Sepahi, A. A., Bazvand E (2015) New engineering geological weathering classifications for granitoid rocks. Engineering Geology, 185: 43–51

Ouacha H., Ben Moussa A., Simao, J (2013) The salt crystallization weathering of building rocks of the archaeological sites calcarenites of north-western Morocco (lixus, Banasa and Thausida). European Scientific Journal June edition, 9: 1857- 7431

Siegesmund, S., Snethlage, R, (2011) Stone in Architecture(4th ed.). DOI 10.1007/978-3-642-14475-2_3, C _ Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Spears, D. A., Taylor, R. K (1972) the influence of weathering on the composition and engineering properties of in situ coal measures rocks. Int. J. Rock mech. min. Sci, 9: 729-756.

Yamanaka, T., Shoji, K.,  et al. (2002) Involvement of sulfur- and iron-transforming bacteria in heaving of house foundations. Geomicrobiology Journal, 19: 519-528.