Tartalom
- Mi a mészkő?
- Hogyan alakul ki a mészkő?
- Dolomit képződése a mészkőből
- Más típusú karbonát kőzet
- Bányászati karbonát sziklák
- A mészkő felhasználása
- A portlandcement hiánya
- A mészkő forrásai a jövőben
- Mészkő előállítási minták
- Néhány kérdés a mészkőbányászatban
- Egy alapvető erőforrás megértésének szükségessége
- Amerikai mészkő ipari fogyasztás
Mészkőből készült termékek: A mészkő nemzeti jelentőségű nélkülözhetetlen ásványi anyag. A mészkő felhasználásával készült sok termék közül néhányat láthatunk ebben a fényképben: reggeli gabonapehely, festék, kalcium-kiegészítő tabletták, márvány asztali asztal, savmegkötő tabletták, kiváló minőségű papír, fehér tetőfedő granulátumok és portlandcement. (USGS fénykép; a kereskedelmi, cégnév vagy terméknév csak leíró célokat szolgál, és nem jelenti az USA kormányának jóváhagyását.)
Indiana mészkő az Apex épületben: A Nemzetek fővárosában számos épület mészkővel van borítva. Az Apex épület / Szövetségi Kereskedelmi Bizottság Indiana mészkő felső külső felületével rendelkezik. (USGS fénykép.)
Mi a mészkő?
"Mészkő": minden olyan kőzet, amely főként kalcium-karbonátból (CaCO3), de a geológusok szerint a mészkő a karbonátos kőzetek több típusának csak egyike. Ezek a kőzetek több mint 50% karbonátos ásványokat tartalmaznak, általában kalcit ásványokat (tiszta CaCO3) vagy dolomit (kalcium-magnézium-karbonát, CaMg2) vagy mindkettő.
Hogyan alakul ki a mészkő?
A legtöbb karbonátos kőzet tengervízből került lerakódásra. Ezek az üledékes karbonátos kőzetek minden kontinensen általánosak, és a geológiai történelem nagy részén kialakultak; még ma is kialakulnak a trópusokon korallzátonyokként és a sekély tenger fenekén.
A tengeri mészkő képződik, mivel a tengervíz magas koncentrációban tartalmaz két legfontosabb oldott vegyi anyagot - kalciumot (Ca++) és bikarbonátot (HCO3-) ionok. A legtöbb óceán felszíni rétegében a korallok, kagylók és más tengeri élőlények ezt a két vegyszert védőhéjak készítéséhez használják, kombinálva kalcitot vagy "aragonitot", amely ugyanaz a kémiai összetétel, mint a kalcit, de különböző kristályforma.
Mosogatólyuk a floridai Parkban: Nagy mennyiségű mészkő feloldható és elvezethető a felszíni vízben és a talajvízben. Ez barlangokat hoz létre, például Carlsbad-barlangokat New Mexico-ban (az alábbi kép). Nedves éghajlaton a barlangképződés különösen gyakori, és ott, ahol barlangmennyezet összeomlik, süllyedések alakulhatnak ki. A talajszint felett körülbelül 240 méter átmérőjű mélyedést 1981-ben nyitották meg a floridai Winter Parkban, amikor az alapul szolgáló mészkőbarlang mennyezete összeomlott. A barlang és a mosogatólyuk a Cypresshead Formációban található, amely Florida egyik fontos víztartója. A barlangos mészkő víztartó rétegeiben a talajvízben lévő szennyező anyagok sokkal gyorsabban mozognak, mint más típusú kőzeteknél, így az ilyen területeken a kőbányák különös aggodalomra adnak okot. (USGS fénykép.)
Dolomit képződése a mészkőből
Néhány mészkő megváltozott a magnézium talajvízbe történő bevezetésével. A talajvízben található magnézium a mészkő kalcitját részben vagy egészben dolomittá alakíthatja. Néhány szikla, az ókori tenger partjainál, száraz éghajlati körülmények között, a rakódás idején többnyire dolomit volt.
Mészkő barlang: A cseppkövek lógnak a mennyezetről, és a sztalagmitok a 260 millió éves mészkőn belül emelkednek az új mexikói Carlsbad-barlangok padlójáról. (Nemzeti Park szolgálata fénykép.)
Más típusú karbonát kőzet
A mészkő sokféle fajtából áll. A kréta egy nagyon finom szemcsés, porózus tengeri mészkő, amely szinte teljes egészében mikroszkopikus kövületekből áll. A travertin egy édesvízi üledékes mészkő, amelynek nagyon vékony, cranulált rétegei vannak, és általában forrásokban képződnek. A márvány egy karbonátos kőzet, általában egy tengeri mészkő, amelyet nagy hő és nyomás alatt a föld felszíne alatt nagy hő és nyomás nyomott és deformált. Ezt a folyamatot "metamorfizmusnak" hívják. Vannak olyan ritka "magmás" karbonátkövek is, amelyek olvadt magmából kristályosodnak, ugyanúgy, mint a lávák vagy a gránitok. Ezeket karbonitoknak nevezik, és ezt a kőzetfajtát a világ néhány pontján ipari mészkőként bányozzák.
Bányászati karbonát sziklák
Az üledékes mészkőlerakódások kiterjedtek lehetnek, négyzetmérföldek százát fedik le, és vastagságukban és minőségükben viszonylag egységesek lehetnek. Ezért a mészkőbányák nagyok és hosszú életűek lehetnek, és olyan mészkőrétegeket bányászhatnak, amelyek több száz láb vastagok lehetnek több négyzetmérföldes területeken. Számos kőbánya több terméket állít elő, és a zúzott kőzetek, amelyek bizonyos felhasználásokhoz nem elég tisztaak, továbbra is alkalmasak lehetnek közúti aggregátumként. Márványbányák is nagyon nagyok lehetnek. Ezeket a kőzeteket, amelyeket egykor rendszeresen fektettek, szabálytalan alakú testekké alakították át, amelyek nehezebbek és költségesebbek.
Az Egyesült Államok nagy részén számos, több ezer és több mint 350 millió év közötti korú tengeri mészkő található. Egyes lerakódások kémiai minősége eléri a 95% -ot CaCO-t3. Egyes területeken azonban nincs megfelelő mészkő lerakódás. A mészkőnek az ügyfél számára fizetendő költségeinek nagy részét az határozza meg, hogy messze jön és hogyan szállítják. A vízen keresztül bárkával történő szállítás olcsóbb, mint a vonattal történő szállítás, ami viszont olcsóbb, mint a tehergépjárművekkel történő szállítás.
A mészkő felhasználása
A mészkőnek számos ipari felhasználása van, és bányászatban felhasználható vagy sokféle termékké dolgozható fel. Ez a nyersanyag sokféle építőipari, mezőgazdasági, környezetvédelmi és ipari anyaghoz.
A mészkövet szinte mindenhol használják az építőiparban. 2007-ben a zúzott mészkő az Egyesült Államokban előállított zúzott kőzet 68% -a. A mészkő a portlandcement előállításának kulcseleme. Annak ellenére, hogy nemzetünk mészkő bőséges, az utóbbi években cementhiány mutatkozott.
A természetes mészkő tiszta formái közül márványok vannak. A márvány évszázadok óta a választott dekoratív kő volt a kormányzati épületekben és az állami szobrokban. A travertint dimenziós kőként is használják csempékben és asztallapokban. Néhány fehér mészkövet egyszerűen aprítanak és szitálnak tereprendezéshez és tetőfedéshez.
A porított mészkövet az olvadt fémek, például az acél szennyeződéseinek eltávolítására használják. Emellett eltávolíthatja a mérgező vegyületeket a szénégető erőművek kipufogógázaiból is. A mészkövet töltőanyagként használják különféle termékekben, beleértve a papírt, a műanyagot és a festéket. A legtisztább mészkövet még élelmiszerekben és gyógyszerekben, például reggeli gabonapelyhekben és kalciumtablettákban is használják.
A mészkő a mész (CaO) előállításának alapanyaga is, amelyet a talaj kezelésére, a víz tisztítására és a réz olvasztására használnak. A mésznek számos további felhasználása van a vegyiparban.
A dolomitok általában kevésbé alkalmasak, mint a többi ipari mészkő a legtöbb alkalmazáshoz. A legtöbb bányászott dolomitot egyszerűen aprítják és szitálják betonban vagy aszfaltban aggregátumként való felhasználásra.
A portlandcement hiánya
A portlandcement az egyik legfontosabb mészkőből készült termék. Ez alapvető fontosságú sok építőipari alkalmazásban. Az Egyesült Államok nem önellátó a cementben, ezért más országokból kell importálnia, hogy pótolja a hiányokat. A klinker (a cement előállításának első lépéseiből származó termék) és a kész cement behozatala a teljes amerikai cementértékesítés kb. 23% -át tette ki 2006-ban. A 2007-es évet megelőző években a portlandcement a nemzetben súlyosan hiányos volt. Ennek okai között szerepelt a többi ország versenye, a nem megfelelő óceáni szállítási rendszer és az alulbecsült rakománytér-igény.
Amikor a portlandcement nagyon kevés volt, ára jelentősen megnőtt. A fogyasztók helyettesítőket kerestek. A panelekben nyomáson kezelt faanyagot, szigetelt acélt és polisztirolt használták, és még a szükséges cementmennyiség csökkentése érdekében átépítették az épület lábát is. A cementhiány az építkezés késését is okozta, ami az utak, hidak és épületek költségeinek növekedését eredményezte.
A mészkő forrásai a jövőben
Az új mészkőbányák és cementgyárak létesítése az Egyesült Államokban lassú folyamat, és az ellátási hiányok orvoslása időbe telik. Körülbelül 2 évig tart egy új cementgyár felépítése, az engedélyezési folyamat sokkal tovább tarthat - 8-10 évig. Talán még nagyobb kihívást jelentő probléma az, hogy az emberek nem várják el új kőbányákat és növényeket a környéken. Ezen akadályok ellenére számos amerikai cementgyártó cég folyamatban van a működésének bővítése és korszerűsítése terén.
Amikor a megfelelő és bányászható kőzet területét elnyeli a városi növekedés, vagy amikor a bányászat jogszabályokkal vagy zónákkal tiltja, az eredményt "erőforrás-sterilizálásnak" nevezzük. A mészkő országos jelentőségű anyag, és az erőforrás-sterilizálás hosszabb szállítást eredményezhet, magasabb költségekkel a kőbányától az ügyfélig.
Mészkő előállítási minták
A kitermelt mészkő többségét összetörni kell. Az USA zúzott kőtermelésének nagy része mészkőből származik legalább az elmúlt 40 évben. Ez igaz, még akkor is, ha a karbonátos kőzetek a felszínen lévő kőzeteknek csak 25–35% -át teszik ki.
Az USA-ban végzett zúzott kőműveletek száma csökken, 1971 óta kb. 20% -kal veszteség évtized alatt. Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata (USGS) ásványianyag-összefoglalása szerint 2001-től 2006-ig az USA teljes mészkőtermelése megnőtt, tehát egy a kőbánya növekszik. A világ más részein az új termelés elsősorban néhány nagyon nagy kőbányából származik. A megnövekedett amerikai termelés ellenére a nemzet egyre több mészkőtermékét importálta az építkezés közelmúltbeli visszaeséséig. Ezek az importok elsősorban Kanadából, Mexikóból és Kínából származnak. Kevesebb kőfejtővel növekszik az átlagos távolság, és a mészkő ára valószínűleg ismét emelkedik.
Néhány kérdés a mészkőbányászatban
A mészkövet leggyakrabban a kőbányából bányászják. Földalatti mészkőbányák vannak azonban az Egyesült Államok központi és keleti részén, különösen a városokban és azok közelében. A mészkő föld alatti bányászatának van néhány előnye a felszíni kőfejtéshez képest, és valószínűleg a jövőben is növekedni fog. A mészkőbányászattal kapcsolatos általános lakossági aggodalmak a por, a zaj, a robbantási vibráció, a teherautók és a kőbányákkal kapcsolatos egyéb forgalom.
Néhány mészkő szintén víztartó réteg, azaz olyan kőzet egységek, amelyek vizet szolgáltathatnak a kutakhoz. Ahol a mészkő víztartó réteg, aggodalomra ad okot, hogy a kőbányászat során keletkező szennyezőanyagok kiszivároghatnak a talajvízbe.
Az Egyesült Államok számos területén, ahol mészkő található, fokozatosan oldódik az esővízben a felszínen vagy a felszíni felszín alatti vizekben. Nedves éghajlaton nagy mennyiségű mészkő oldódik, és a vízbe kerül. Ezzel barlangok alakulnak ki, és ahol a barlangmennyezet összeomlásakor víznyelő nyílások alakulhatnak ki. A barlangos mészkő víztartó rétegeiben a talajvízben lévő szennyező anyagok sokkal gyorsabban mozognak, mint más típusú kőzeteknél, így az ilyen területeken a kőbányák különös aggodalomra adnak okot.
Egy alapvető erőforrás megértésének szükségessége
A mészkő nemzetünk egyik legfontosabb erőforrása. Az erőforrás ipari ásványi anyagként való megítélése gyenge, tekintettel annak fontosságára a gazdaságunkban. Mivel a mészkövet "általános" kőzetnek tekintik, a korábbi geológiai kutatások korlátozottak voltak. A múltban a legtöbb mészkőre vonatkozó USGS kutatás a lerakódások feltérképezésére, valamint a víztartó rétegek és kőolajtartályok szerepének megértésére összpontosított. Különböző adatokra van szükség az építőiparban és más iparágakban használható mészkő jellemzéséhez. A karbonátköveknek meg kell felelniük a kémiai tisztasági követelményeknek, amelyek a felhasználástól függően változnak. Egyes alkalmazások megkövetelik, hogy a mészkőnek is legyen bizonyos kedvező műszaki tulajdonságai. A mészkő felhasználására vonatkozó szabványok és követelmények egyre növekszenek, és a mészkő tulajdonságainak, változékonyságának és műszaki tulajdonságainak jobb megértése szükséges.
A mészkő nemzetünk egyik legfontosabb erőforrása. Az erőforrás ipari ásványi anyagként való megítélése gyenge, tekintettel annak fontosságára a gazdaságunkban. Mivel a mészkövet "általános" kőzetnek tekintik, a korábbi geológiai kutatások korlátozottak voltak. A múltban a legtöbb mészkőre vonatkozó USGS kutatás a lerakódások feltérképezésére, valamint a víztartó rétegek és kőolajtartályok szerepének megértésére összpontosított. Különböző adatokra van szükség az építőiparban és más iparágakban használható mészkő jellemzéséhez. A karbonátköveknek meg kell felelniük a kémiai tisztasági követelményeknek, amelyek a felhasználástól függően változnak. Egyes alkalmazások megkövetelik, hogy a mészkőnek is legyen bizonyos kedvező műszaki tulajdonságai. A mészkő felhasználására vonatkozó szabványok és követelmények egyre növekszenek, és a mészkő tulajdonságainak, változékonyságának és műszaki tulajdonságainak jobb megértése szükséges.
Amerikai mészkő ipari fogyasztás
Mind a geológiai, mind a gazdasági korlátok minden bizonnyal befolyásolják a mészkő jövőbeni készleteit. Az Egyesült Államok jelenleg az ipari mészkő globális termelésének 5–10% -át fogyasztja. 2007-ben az ipari mészkő hazai termelése körülbelül 1,3 milliárd tonnát tett ki, több mint 25 milliárd dollárra becsülve. Ugyanebben az évben a nemzet mintegy 430 000 tonna ipari mészkő és mészkőtermékeket importált, amelyek értéke körülbelül 2,2 milliárd dollár. E behozatal nagy része portlandcementből származott.
Az alapvető ásványi alapanyagok, például az ipari mészkő Amerika iránti igényeinek kielégítéséhez pontos és elfogulatlan tudományos adatokra van szükség. A tudósoknak az USGS Ásványi Erőforrások Programjával folytatott munkája biztosítja azokat az alapos politikák kidolgozásához szükséges információkat, amelyek elősegítik az ásványkincsek jövőbeli ellátását.