Kireçtaşı: Kalsiyum Karbonat Kimyasal Tortul Kaya

İçerik

• Kireçtaşı Nedir?
• Kireçtaşı Nasıl Oluşur?
• Kireçtaşından Dolomit Oluşumu
• Diğer Karbonat Kaya Çeşitleri
• Madencilik Karbonat Kayaçları
• Kireçtaşı Kullanımı
• Portland Çimento Sıkıntısı
• Gelecekte Kireçtaşı Kaynakları
• Kireçtaşı Üretim Kalıpları
• Kireçtaşı Madenciliğinde Bazı Konular
• Temel Bir Kaynağı Anlama Gerekliliği
• ABD Endüstriyel Kireçtaşı Tüketimi

Kireçtaşı ile yapılan ürünler: Kireçtaşı, ulusal öneme sahip temel bir mineral ürünüdür. Kireçtaşı kullanılarak yapılan pek çok üründen bazıları bu fotoğrafta gösterilmiştir: kahvaltı gevreği, boya, kalsiyum takviyesi hapları, mermer masa üstü, antasit tabletler, yüksek kaliteli kağıt, beyaz çatı granülleri ve Portland çimentosu. (USGS fotoğrafı; ticaret, firma veya ürün adlarının kullanımı yalnızca tanımlayıcı amaçlar içindir ve ABD Hükümeti tarafından onaylandığı anlamına gelmez.)

Apex Binasındaki Indiana kireçtaşı: Milletler başkentindeki birçok bina kireç taşıyla kaplıdır. Apex Binası / Federal Ticaret Komisyonu, Indiana kireçtaşının üst dış kısmına sahiptir. (USGS fotoğrafı.)

Kireçtaşı Nedir?

"Kireçtaşı", çoğunlukla kalsiyum karbonattan (CaCO) oluşan herhangi bir kaya anlamına gelir.₃), ancak jeologlara göre kireçtaşı, birkaç "karbonat kayası" türünden yalnızca biridir. Bu kayalar% 50'den fazla karbonat mineralinden, genellikle de kalsit minerallerinden (saf CaCO) oluşur.₃) veya dolomit (kalsiyum-magnezyum karbonat, CaMg₂) ya da her ikisi de.

Kireçtaşı Nasıl Oluşur?

Çoğu karbonat kayağı deniz suyundan birikmiştir. Bu tortul karbonat kayaları her kıtada yaygındır ve jeolojik tarihin çoğunda oluşmuş; Bugün hala tropik bölgelerde mercan resifleri ve sığ denizlerin dibinde oluşuyorlar.

Deniz kireçtaşı oluşur, çünkü deniz suyu iki önemli çözünmüş kimyasal-kalsiyum konsantrasyonuna sahiptir (Ca⁺⁺) ve bikarbonat (HCO)_3-) iyonları. Çoğu okyanusun yüzeye yakın katmanında, mercanlar, istiridyeler ve diğer deniz yaşamı canlıları kalsit ya da kalsit ile aynı kimyasal bileşime sahip olan "aragonit" oluşturmak üzere bir araya getirilerek koruyucu kabukları yapmak için bu iki kimyasal madde kullanır. farklı kristal formu

Winter Park, Florida'daki Düden: Çok yüksek miktarda kireçtaşı çözülebilir ve yüzey suyu ve yeraltı suyu ile taşınabilir. Bu, New Mexico'daki Carlsbad Mağaraları gibi mağaralar yaratır (aşağıdaki fotoğraf). Nemli iklimlerde, mağara oluşumu özellikle yaygındır ve mağara tavanlarının yıkıldığı yerlerde lavabolar gelişebilir. 1981'de Florida'da Winter Park'ta bir taban kireçtaşı mağarasının tavanı çökerken, zemin seviyesinden yaklaşık 240 metre yükseklikte bir çukur açıldı. Mağara ve su çukuru, Florida'nın merkezinde önemli bir akifer olan Cypresshead Formasyonu içindedir. Kavernöz kireçtaşı akiferlerinde, yeraltı sularındaki kirletici maddeler diğer kaya türlerine göre çok daha hızlı hareket eder, bu nedenle bu bölgelerdeki taş ocakları özel bir endişe kaynağıdır. (USGS fotoğrafı.)

Kireçtaşından Dolomit Oluşumu

Bazı kireçtaşları, magnezyumun yer altı sularına katılmasıyla değiştirilmiştir. Yeraltı sularındaki magnezyum, kireçtaşı içindeki kalsitlerin bir kısmını veya tamamını dolomite dönüştürebilir. Ayrıca, kurak iklimlerde antik deniz kıyılarına yakın oluşan bazı kayalar, çökeldiklerinde çoğunlukla dolomittir.

Kireçtaşı mağara: Sarkıt tavandan sarkıyor ve sarkıtlar 260 milyon yıllık kireçtaşı içinde, New Mexico'daki Carlsbad Mağaraları'nın katından yükseliyor. (Milli Park Servisi fotoğrafı.)

Diğer Karbonat Kaya Çeşitleri

Kireçtaşı birçok farklı çeşitte gelir. Tebeşir neredeyse tamamen mikroskobik fosillerden oluşan çok ince taneli, gözenekli bir deniz kireçtaşıdır. Traverten, çok ince, çentikli katmanlara sahip ve genellikle yaylarda oluşan bir tatlı su tortul kireçtaşıdır. Mermer, yeryüzü yüzeyinin altında derin bir ısı ve basınçla plastik gibi sıkıştırılmış ve deforme olmuş, genellikle deniz kireçtaşı olan bir karbonat kayasıdır. Bu sürece "metamorfizma" denir. Ayrıca, lavların veya granitlerin olduğu gibi erimiş magmadan kristalize olmuş nadir "magmatik" karbonat kayaları da vardır. Bunlara "karbonatitler" denir ve bu kaya türü dünyanın birkaç yerinde endüstriyel kireçtaşı olarak çıkarılır.

Madencilik Karbonat Kayaçları

Tortul kireçtaşı yatakları yüzlerce kilometrekareyi kaplayan geniş olabilir ve kalınlık ve kalitede nispeten düzgün olabilir. Bu nedenle, kireçtaşı ocakları büyük ve uzun ömürlü olabilir, birkaç mil karelik alanların üzerinde yüzlerce fit kalınlığında madencilik kireçtaşı katmanları olabilir. Pek çok taş ocağı birden fazla ürün üretmektedir ve bazı kullanımlar için yeterince saf olmayan kırılmış kayaçlar hala yol agregası olarak uygun olabilir. Mermer ocakları da çok büyük olabilir. Ancak, bir zamanlar düzenli olarak yataklanan bu kayalar, benim için daha zor ve maliyetli olan düzensiz şekilli gövdelere metamorfozlanmıştır.

Amerika Birleşik Devletleri'nin büyük bölgelerinde, birkaç bin ila 350 milyon yıldan uzun bir süredir çeşitli yaşlarda deniz kireçtaşı birikintileri bulunmaktadır. Bazı tortular,% 95 CaCO kadar yüksek kimyasal derecelere sahiptir.₃. Bununla birlikte, bazı alanlar tamamen uygun kireçtaşı birikintileri olmadandır. Kireçtaşı maliyetinin büyük bir kısmı müşteriye ne kadar uzaklaştığı ve nasıl sevk edildiği ile belirlenir. Sudaki mavna ile nakliye, sırayla, kamyon ile nakliye etmekten daha ucuz olan trenle daha ucuzdur.

Kireçtaşı Kullanımı

Kireçtaşı birçok endüstriyel kullanıma sahiptir ve çok çeşitli ürünlerde mayınlı veya işlenmiş olarak kullanılabilir. Çok çeşitli inşaat, tarımsal, çevresel ve endüstriyel malzemeler için hammaddedir.

Kireçtaşı hemen hemen her yerde inşaatta kullanılır. 2007 yılında, kırma kireçtaşı Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen tüm kırma kayaların% 68'i olmuştur. Ayrıca, kireçtaşı Portland çimentosu yapımında anahtar bileşendir. Milletlerimizin kireçtaşı bolluğuna rağmen son yıllarda çimento kıtlığı yaşandı.

Doğal kireçtaşlarının en saflarından bazıları mermerdir. Yüzyıllar boyunca mermer, hükümet binalarında ve kamu heykellerinde tercih edilen dekoratif taş olmuştur. Traverten ayrıca karolarda ve masalarda bir boyut taşı olarak kullanılır. Bazı beyaz kireçtaşı peyzaj ve çatı kaplamada kullanım için basitçe ezilir ve elenir.

Toz kireçtaşı, çelik gibi erimiş metallerden yabancı maddeleri uzaklaştırmak için kullanılır. Ayrıca, kömür yakan enerji santrallerinin egzozundan toksik bileşikleri çıkarabilir. Kireç taşı, kağıt, plastik ve boya dahil olmak üzere çeşitli ürünlerde dolgu maddesi olarak kullanılır. En saf kireçtaşı, kahvaltı gevrekleri ve kalsiyum hapları gibi yiyecek ve ilaçlarda bile kullanılır.

Kireçtaşı ayrıca toprakları işlemek, suyu arıtmak ve bakırı eritmek için kullanılan kireç yapımında kullanılan bir hammaddedir (CaO). Kireç kimya endüstrisinde birçok ek kullanım alanına sahiptir.

Dolomitler çoğu uygulama için diğer endüstriyel kireçtaşlarından daha az uygundur. Mayınlı dolomitlerin çoğu beton veya asfaltta agrega olarak kullanılmak üzere ezilir ve elenir.

Portland Çimento Sıkıntısı

Portland çimentosu kireçtaşından üretilen en önemli ürünlerden biridir. Birçok inşaat uygulamasında esastır. ABD çimentoda kendi kendine yeterli değildir ve eksikliklerin giderilmesi için diğer ülkelerden ithal etmesi gerekir. Klinkerin (çimento yapımında ilk adımdan elde edilen ürün) ve bitmiş çimento ithalatı, 2006 yılında toplam ABD çimento satışlarının yaklaşık% 23'ünü oluşturuyordu. 2007'den önceki yıllarda, Portland çimentosu, Nation'da ciddi bir şekilde arz görmüştü. Diğer ülkelerden gelen rekabet, yetersiz bir deniz taşımacılığı sistemi ve yetersiz kargo alanı gereklilikleri arasındaydı.

Portland çimentosu arzın çok az olduğu zamanlarda fiyatı önemli ölçüde arttı. Tüketiciler yedekleri aradılar. Panellerde basınçlı işlem görmüş ahşap, yalıtımlı çelik ve polistiren ve hatta gerekli çimento miktarını azaltmak için yeniden tasarlanmış bina altlıkları kullandılar. Çimento kıtlığı aynı zamanda yollar, köprüler ve binalar için artan maliyetlerle sonuçlanan inşaat gecikmelerine neden olmuştur.

Gelecekte Kireçtaşı Kaynakları

Amerika Birleşik Devletleri'nde yeni kireçtaşı ocakları ve çimento fabrikalarının kurulması yavaş bir süreçtir ve arz eksikliklerinin düzeltilmesi için zaman gerekir. Yeni bir çimento tesisi kurmak yaklaşık 2 yıl alıyor ve izin süreci çok daha uzun sürebilir - 8 ila 10 yıl. Belki de daha da zor olan bir problem, insanların kendi bölgelerine yeni taş ocakları ve tesisleri kabul etmemeleri olabilir. Bu engellere rağmen, birçok ABD çimento şirketi faaliyetlerini genişletme ve modernize etme sürecindedir.

Uygun ve kıyılabilir kayaların bulunduğu bir alan kentsel büyüme ile yutulduğunda ya da madencilik mevzuat veya imarla yasaklandığında sonuç "kaynak sterilizasyonu" olarak adlandırılır. Kireçtaşı ulusal öneme sahip bir malzemedir ve kaynak sterilizasyonu taş ocağından müşteriye daha yüksek bir maliyetle daha uzun mesafeye neden olabilir.

Kireçtaşı Üretim Kalıpları

Mayınlı olan kireçtaşlarının çoğu agrega için ezilmiştir. ABD kırma taş üretiminin büyük kısmı en azından son 40 yıldır kireçtaşlarından gelmiştir. Karbonat kayalar yüzeydeki kayaların yalnızca% 25 ila 35'i olsa bile bu durum geçerlidir.

ABD ezilmiş taş operasyonları, 1971'den bu yana on yılda yaklaşık% 20 kayıp sayısında azalmaktadır. Bununla birlikte, 2001'den 2006'ya kadar, ABD Jeolojik Araştırmaları (USGS) Maden Emtia Özetlerine göre yıllık toplam kireçtaşı üretimi artmıştır. taş ocağı artıyor. Dünyanın diğer bölgelerinde, yeni üretim temel olarak birkaç büyük taş ocağından geliyor. ABD üretimindeki artışa rağmen, Nation, kireçtaşı ürünlerinin daha fazla inşaat yapımına kadar devam etti. Bu ithalat başlıca olarak Kanada, Meksika ve Çin'den geliyor. Daha az sayıda taş ocağı olmasıyla birlikte ortalama mesafe artacak ve kalker fiyatları bir kez daha artacaktır.

Kireçtaşı Madenciliğinde Bazı Konular

Kireçtaşı çoğunlukla bir taş ocağından çıkar. Bununla birlikte, yeraltı kireçtaşı madenleri, orta ve doğu Amerika Birleşik Devletleri'ndeki, özellikle de şehirlerin yakınında bulunan yerlerde bulunur. Kireçtaşı yeraltı madenciliği, yüzey taşocakçılığına göre bazı avantajlara sahiptir ve gelecekte de artacaktır. Kireçtaşı madenciliği ile ilgili genel kamusal kaygılar arasında toz, gürültü, patlatma titreşimi ve kamyon ve taş ocağı işlemleri ile ilgili diğer trafik bulunmaktadır.

Bazı kireçtaşları da akiferdir, yani kuyulara su verebilen kaya birimleridir. Kireçtaşının akifer olduğu yerlerde, taş ocağı operasyonlarından kaynaklanan kirleticilerin yeraltı suyuna kaçabileceği endişeleri olabilir.

Amerika Birleşik Devletleri'nin kireçtaşının bulunduğu birçok bölgesinde, yüzeyde ya da yüzeye yakın yer altı sularında yağmur suyunda yavaş yavaş çözünür. Nemli iklimlerde, büyük miktarlarda kalker erir ve suda taşınır. Bu mağaralar yaratır ve mağara tavanlarının yıkıldığı yerlerde lavabolar gelişebilir. Kavernöz kireçtaşı akiferlerinde, yeraltı sularındaki kirletici maddeler diğer kaya türlerine göre çok daha hızlı hareket eder, bu nedenle bu bölgelerdeki taş ocakları özel bir endişe kaynağıdır.

Temel Bir Kaynağı Anlama Gerekliliği

Kireçtaşı Milletlerimiz arasında en önemli kaynaklar arasındadır. Bu kaynağı endüstriyel bir mineral olarak anlamamız, ekonomimize önem verdiği için zayıf. Kireçtaşı "ortak" bir kaya olarak kabul edildiğinden, önceki jeolojik araştırmalar kapsamı sınırlıydı. Geçmişte, USGS'nin kireçtaşı konusundaki araştırmalarının çoğu, depozitleri haritalamanın yanı sıra akifer ve petrol rezervuarları olarak rollerini anlamaya odaklanmıştır. Bununla birlikte, inşaat ve diğer endüstriler için uygun kireçtaşını karakterize etmek için farklı verilere ihtiyaç vardır. Karbonat kayaların kullanım amacına göre değişen kimyasal saflık gereksinimlerini karşılamaları gerekir. Bazı kullanımlar kireçtaşının bazı uygun mühendislik özelliklerine sahip olmasını gerektirir. Kireç taşı kullanımı için standartlar ve gereklilikler artmakta ve kireçtaşı özelliklerinin, değişkenliğinin ve mühendislik özelliklerinin daha iyi anlaşılması gerekmektedir.

Kireçtaşı Milletlerimiz arasında en önemli kaynaklar arasındadır. Bu kaynağı endüstriyel bir mineral olarak anlamamız, ekonomimize önem verdiği için zayıf. Kireçtaşı "ortak" bir kaya olarak kabul edildiğinden, önceki jeolojik araştırmalar kapsamı sınırlıydı. Geçmişte, USGS'nin kireçtaşı konusundaki araştırmalarının çoğu, depozitleri haritalamanın yanı sıra akifer ve petrol rezervuarları olarak rollerini anlamaya odaklanmıştır. Bununla birlikte, inşaat ve diğer endüstriler için uygun kireçtaşını karakterize etmek için farklı verilere ihtiyaç vardır. Karbonat kayaların kullanım amacına göre değişen kimyasal saflık gereksinimlerini karşılamaları gerekir. Bazı kullanımlar kireçtaşının bazı uygun mühendislik özelliklerine sahip olmasını gerektirir. Kireç taşı kullanımı için standartlar ve gereklilikler artmakta ve kireçtaşı özelliklerinin, değişkenliğinin ve mühendislik özelliklerinin daha iyi anlaşılması gerekmektedir.

ABD Endüstriyel Kireçtaşı Tüketimi

Hem jeolojik hem de ekonomik sınırlar gelecekteki kireçtaşı kaynaklarını kesinlikle etkileyecektir. Birleşik Devletler şu anda küresel endüstriyel kireç taşı üretiminin% 5 ila 10'unu tüketmektedir. 2007 yılında, yerli kireçtaşının yerli üretimi yaklaşık 1.3 milyar mt idi ve bu değer 25 milyar dolardan fazla oldu. Aynı yıl, Ulus yaklaşık 430.000 mt endüstriyel kalker ve kalker ürünü ithal etti, bu rakam yaklaşık 2,2 milyar dolar oldu. Bu ithalatın çoğu Portland çimentosu idi.

Endüstriyel kireçtaşı gibi temel maden ürünleri için Amerika'nın ihtiyacını karşılamanın zorluğunu karşılamak, doğru ve tarafsız bilimsel veriler gerektirir. Bilim adamlarının USGS Mineral Kaynakları Programı ile devam eden çalışmaları, gelecekteki mineral kaynaklarının temin edilmesini sağlamaya yardımcı olacak sağlam politikaların oluşturulması için çok önemli bilgileri sağlamaktadır.