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            石灰巖是重要的工業原料和建筑材料

            2021-06-11發布者:admin
              石灰巖,是主要由碳酸鈣(CaCO3)組成的巖石。雖然在美國各地的石灰巖幾乎都一樣,但在有些地方還是嚴重短缺。石灰巖被用于生產波特蘭水泥(即普通水泥),作為混凝土和瀝青的骨料,以及生產其他一系列產品,真可謂是一種真正的多功能產品。波特蘭水泥在建筑行業中必不可少,盡管美國的石灰石很豐富,但近年來已經出現了水泥短缺,這就需要尋找新的領域進行采石作業。
             
              石灰巖是什么? “石灰巖”是指主要由碳酸鈣(CaCO3)組成的任何巖石,但是對地質學家來講,石灰巖只是諸多“碳酸鹽巖”的一種。這種巖石是由超過50%的碳酸鹽礦物組成,這些碳酸鹽礦物一般是方解石(純碳酸鈣)或白云巖(鈣鎂碳酸鹽)或二者兼而有之。 大多數碳酸鹽巖是從海水中沉積下來的。這些沉積碳酸鹽巖在每個大陸上幾乎都一樣,而且在漫長的地質歷史時期中一直在不斷形成,直至今日,它仍像珊瑚礁一樣在熱帶地區和淺海底部形成。海洋石灰石之所以能夠形成,是由于海水具有兩樣高濃度的溶解物質:鈣離子和碳酸氫根離子。在大多數海洋的表層,珊瑚、蛤和其他一些海洋棲息生物都使用這兩種溶解物合成方解石或文石,從而制造身上的保護殼。文石又稱“霰石”,成分也是碳酸鈣,常含鍶、鉛、鎂、鐵等,與方解石為同質二象。主要形成于外生作用,產于近代海底沉積或粘土中,也可形成于內生作用,是一種低溫礦物,產于溫泉沉積物中及火山巖的裂隙和氣孔中,也有生物成因的,產于某些貝殼中。 由于地下水中鎂的介入,有些石灰巖可能會發生變化。地下水中的鎂能夠將石灰巖中的一部分甚至全部方解石轉化為白云石。此外,在干旱氣候條件下的古代海洋岸邊沉積形成的巖石大部分也都是白云石。 石灰巖有多個不同的種類。鈣華是淡水沉積物,一般形成于溫泉中;大理巖是一種變質巖,原本通常是海洋沉積物而成,在地球表層深處由于受到高溫高壓的作用已經被擠壓變形,該過程為“變質作用”。還有一些罕見的“火成巖”的石灰巖,它是像熔巖和花崗巖一樣由熔融巖漿結晶而成的,被稱為“碳酸巖”,這種巖石只在世界上的幾個地方作為工業礦產來開采。 沉積灰巖礦床能夠范圍很大,達到數百平方英里,而且厚度和質量均一。因此,石灰巖采石場可以非常大,也可以長期開采,一般能夠在數百平方英里的廣大范圍內開采數百英尺厚。許多采石場都生產多種產品,即使是對于某些特殊用途而言純度不夠的石灰巖也可以用來做鋪路的石料。大理石的采石場也非常大,但是,如果規則的大理石礦床一旦變成了不規則的礦體,開采起來就非常困難,成本也要高出許多。
             
              石灰巖是關系國家發展的重要原材料,如此一來,石灰巖逐漸遠離市區,造成了運輸成本的升高,直接受害的就是消費者。 石灰巖的開采生產模式 大部分被開采的石灰巖都是被粉碎用作混凝土或水泥的骨料。在過去最近的40年里,美國碎石的產量大多數都來自石灰巖。這是千真萬確的,即使碳酸鹽巖只占其地表巖石的25%至35%。 自1971年以來,美國碎石的生產量逐年遞減,幾乎是每十年減少20%。然而,據美國地質調查局(USGS)公布的數據,從2001年到2006年,美國石灰巖的產量在增加,所以這表明采石場的平均規模越來越大。在世界其他地區,新增加的產量主要來自于幾個非常大的采石場。盡管美國石灰巖的產量增加了,但該國依然在越來越多地進口,直到最近建筑業陷入低谷時期。進口的石灰巖主要來源于加拿大、墨西哥和中國。由于采石場不多,平均運輸距離增加了,其價格也將可能逐漸升高。 石灰巖開采中的幾個問題 石灰巖最常見的開采方式都是采石場露天開采。當然,也有地下開采方式,如美國中部和東部的某些地方就有地下礦場,特別是在城市及其附近。與地表露天開采相比,地下采石場具有一些優勢,而且在未來還可能會進一步發展。石灰石礦山典型的公共問題包括粉塵,噪聲,爆破振動,卡車和其他與采石場業務有關的交通問題等。 還有一些石灰巖層是含水層,也就是說,它們是可以產出地下水的巖層單位。當石灰巖層為含水層時,人來的開采活動產生的污染物就可能會進入地下水中。 在美國許多地方被發現存在石灰巖的地區,很容易被雨水或地下水侵蝕。在潮濕氣候條件下,大量的石灰石被溶解然后被水攜帶沖走。其結果是,在地下形成溶洞,然后會在地表塌陷。在溶洞發育的石灰巖層,含有污染物的地下水流動速度更快,所以,這是采石場特別關注的問題。 需要了解的基本資源 石灰石是美國最重要的資源之一。按照我們先前的理解,它只是一種工業礦產,這其是貶低了它對我們經濟發展的重要性。由于石灰巖被認為是一種“普通”巖石,所以早期的地質研究范圍是有限的。在過去,美國地質調查局對石灰巖的大多數研究都集中勘探其礦床分布,以及它在含水層和油氣藏中的作用。然而,現在的建筑行業和其他工業領域需要石灰巖的其他不同的數據。根據不同的用途要求,碳酸鹽巖需要達到化學純度的要求。某些用途還需要石灰巖也具備一些良好的工程性質。對石灰巖利用的標準和要求在不斷提高,所以對其性質、變異性及工程性質等也就需要更多的了解。 在美國,有些石灰巖還不適宜于開采利用,比如阿拉斯加,從市場角度來看,由于運輸距離遙遠,成本太高,但從長遠來看,這可能是未來的重要資源。 美國工業消耗的石灰巖 由于受到地質和經濟兩方面的限制,未來的石灰巖供應肯定會受到影響。目前,美國在消耗全球石灰巖工業產品的5%到10%。2007年,美國石灰巖工業產品的國內產量大約是13億噸,價值超過250億美元。同年,該國進口了大約43萬噸石灰巖和石灰巖的工業產品,價值約22億美元。這些進口產品中大部分是普通水泥。

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