Kandungan
- Apakah batu kapur?
- Bagaimana Borang Kapur Batu?
- Pembentukan Dolomit dari Kapur
- Lain-lain Jenis Karbonat Rock
- Batu Karbonat Perlombongan
- Kegunaan Kapur
- Kekurangan Simen Portland
- Sumber Batu Gamping di Masa Depan
- Corak Pengeluaran Kapur
- Beberapa Isu dalam Perlombongan Kapur
- Keperluan untuk Memahami Sumber Penting
- Penggunaan Perindustrian Batu Gamping A.S.
Produk yang dibuat dengan batu kapur: Batu kapur adalah komoditi mineral penting kepentingan nasional. Sebahagian daripada banyak produk yang dibuat menggunakan batu kapur ditunjukkan dalam gambar ini: bijirin sarapan pagi, cat, pil tambahan kalsium, tablet marmar, tablet antacid, kertas berkualiti tinggi, butiran bumbung putih, dan simen Portland. (Gambar USGS; penggunaan perdagangan, firma atau nama produk adalah untuk tujuan deskriptif sahaja dan tidak menandakan sokongan oleh Kerajaan A.S..)
Kapur Indiana di Bangunan Apex: Banyak bangunan di ibu negara Bangsa ditutup dengan batu kapur. Bangunan Apex / Suruhanjaya Perdagangan Persekutuan mempunyai bahagian atas kapur Indiana. (Gambar USGS.)
Apakah batu kapur?
"Batu kapur" ertinya apa-apa batu terbentuk kebanyakannya kalsium karbonat (CaCO3), tetapi kepada ahli geologi, batu kapur adalah hanya satu daripada beberapa jenis "batu karbonat." Batu-batu ini terdiri daripada lebih daripada 50% mineral karbonat, umumnya mineral kalsit (CaCO tulen3) atau dolomit (kalsium-magnesium karbonat, CaMg2) atau kedua-duanya.
Bagaimana Borang Kapur Batu?
Kebanyakan batu karbonat didepositkan dari air laut. Batu karbonat sedimen ini biasa di setiap benua dan telah terbentuk melalui kebanyakan sejarah geologi; mereka masih membentuk hari ini di kawasan tropika sebagai terumbu karang dan di dasar laut cetek.
Bentuk batu kapur marin kerana air laut mempunyai kepekatan tinggi dua bahan kimia terlarut-kalsium (Ca++) dan bikarbonat (HCO3-) ion. Dalam lapisan berhampiran dengan kebanyakan lautan, batu karang, kerang, dan makhluk laut yang lain, menggunakan kedua-dua bahan kimia ini untuk membuat pelindung pelindung dengan menggabungkannya untuk membentuk kalsit atau "aragonit", yang merupakan komposisi kimia yang sama dengan calcite tetapi mempunyai bentuk kristal yang berbeza.
Sinkhole di Winter Park, Florida: Jumlah besar batu kapur boleh dibubarkan dan dibawa oleh air permukaan dan air bawah tanah. Ini mewujudkan gua-gua, seperti Carlsbad Caverns di New Mexico (gambar di bawah). Dalam iklim yang lembap, pembentukan gua amat biasa, dan sinkhole boleh berkembang di mana siling gua runtuh. Sebuah sinkhole kira-kira 240 kaki di aras tanah dibuka pada tahun 1981 di Winter Park, Florida, apabila siling gua batu kapur yang mendasar runtuh. Gua dan sinkhole adalah dalam Formasi Cypresshead, yang merupakan akuifer penting di Florida tengah. Dalam akuifer batu kapur yang besar, bahan pencemar di dalam air bawah tanah bergerak jauh lebih cepat daripada jenis lain batu, jadi kuari di kawasan tersebut adalah kebimbangan khusus. (Gambar USGS.)
Pembentukan Dolomit dari Kapur
Beberapa limestones telah diubah dengan pengenalan magnesium dalam air bawah tanah. Magnesium dalam air bawah tanah boleh menukar beberapa atau semua kalsit di batu kapur ke dolomit. Juga, beberapa batu yang terbentuk di tepi pantai kuno di iklim kering adalah sebahagian besarnya dolomit pada waktu mereka didepositkan.
Gua kapur: Stalaktit menggantung dari siling, dan stalagmit naik dari lantai Carlsbad Caverns, New Mexico, dalam batu kapur berusia 260 tahun. (Foto Perkhidmatan Taman Negara.)
Lain-lain Jenis Karbonat Rock
Batu kapur datang dalam pelbagai jenis. Kapur adalah batu kapur laut yang sangat halus, yang terdiri daripada fosil mikroskopik. Travertine adalah batu kapur sedimen air tawar yang mempunyai lapisan yang sangat nipis, bercabang dan biasanya terbentuk di mata air. Marble adalah batu karbonat, biasanya batu kapur laut, yang telah diperas dan cacat seperti plastik oleh haba dan tekanan yang hebat di dalam permukaan Bumi. Proses ini dipanggil "metamorfisme." Terdapat juga batuan karbonat jarang "igneous" yang telah mengkristal dari magma cair dengan cara yang sama seperti lavas atau granit. Ini disebut "carbonatites," dan jenis batu ini ditambang di beberapa tempat di dunia sebagai batu kapur industri.
Batu Karbonat Perlombongan
Simpanan batu kapur sedimen boleh menjadi luas, meliputi beratus-ratus batu persegi, dan boleh menjadi seragam dalam ketebalan dan kualiti. Oleh itu, kuari batu kapur boleh besar dan panjang, lapisan batu kapur penambangan yang boleh beratus-ratus kaki tebal di atas kawasan beberapa batu persegi. Banyak kuari menghasilkan banyak produk, dan batu-batu yang dihancurkan yang tidak cukup murni untuk kegunaan tertentu mungkin masih sesuai sebagai agregat jalan. Kuari marmar juga boleh menjadi sangat besar. Walau bagaimanapun, batuan-batuan ini yang pernah kerap diletakkan telah diubah menjadi badan tidak teratur yang lebih sukar dan mahal untuk saya.
Di bahagian besar Amerika Syarikat terdapat banyak batu kapur laut dari pelbagai umur dari beberapa ribu hingga lebih dari 350 juta tahun. Sesetengah deposit mempunyai gred kimia setinggi 95% CaCO3. Walau bagaimanapun, sesetengah kawasan adalah sepenuhnya tanpa sebarang batu kapur yang sesuai. Kebanyakan kos batu kapur kepada pelanggan ditentukan oleh sejauh mana ia datang dan bagaimana ia dihantar. Penghantaran oleh tongkang pada air lebih murah daripada dengan kereta api yang, pada gilirannya, lebih murah daripada penghantaran dengan trak.
Kegunaan Kapur
Batu kapur mempunyai banyak kegunaan industri dan boleh digunakan sebagai ditambang atau diproses menjadi pelbagai produk. Ia adalah bahan mentah untuk pelbagai jenis bahan pembinaan, pertanian, alam sekitar, dan perindustrian.
Batu kapur digunakan dalam pembinaan hampir di mana-mana. Pada tahun 2007, batu kapur dihancurkan adalah 68% daripada semua batu dihancurkan yang dihasilkan di Amerika Syarikat. Juga, batu kapur adalah bahan utama dalam membuat simen Portland. Walaupun banyak batu kapur yang terdapat di negara kita, terdapat kekurangan simen sejak kebelakangan ini.
Sebahagian daripada limestones semula jadi adalah marmar. Selama berabad-abad, marmar telah menjadi batu hiasan pilihan di bangunan kerajaan dan patung-patung awam. Travertine juga digunakan sebagai batu dimensi dalam jubin dan tablet. Sesetengah batu kapur putih hanya dihancurkan dan disaring untuk digunakan dalam landskap dan bumbung.
Batu kapur serbuk digunakan untuk menghilangkan kotoran daripada logam cair seperti keluli. Ia juga boleh mengeluarkan sebatian toksik daripada ekzos pembakaran loji kuasa arang batu. Batu kapur digunakan sebagai pengisi dalam pelbagai produk, termasuk kertas, plastik, dan cat. Batu kapur murni bahkan digunakan dalam makanan dan ubat-ubatan seperti sarapan bijirin dan pil kalsium.
Batu kapur juga merupakan bahan mentah untuk membuat kapur (CaO) yang digunakan untuk merawat tanah, membersihkan air, dan tembaga yang mencium. Lime mempunyai banyak kegunaan tambahan dalam industri kimia.
Dolomit biasanya kurang sesuai daripada limestones perindustrian yang lain untuk kebanyakan aplikasi. Kebanyakan dolomit yang dilombong hanya dihancurkan dan disaring untuk digunakan sebagai agregat dalam konkrit atau asfalt.
Kekurangan Simen Portland
Simen Portland adalah salah satu produk paling penting yang terbuat dari batu kapur. Ia penting dalam banyak aplikasi pembinaan. Amerika Syarikat tidak mencukupi dalam simen dan mesti mengimport dari negara-negara lain untuk membuat kekurangan. Import klinker (produk dari langkah pertama dalam pembuatan simen) dan simen selesai menyumbang kira-kira 23% daripada jumlah jualan simen A.S. pada tahun 2006. Pada tahun-tahun sebelum tahun 2007, simen Portland berada dalam kekurangan bekalan dalam Negara. Persaingan dari negara-negara lain, sistem pengangkutan laut yang tidak mencukupi, dan keperluan ruang kargo yang dipandang ringan adalah antara sebab-sebabnya.
Apabila simen Portland berada dalam penawaran yang sangat pendek, harganya meningkat dengan ketara. Pengguna mencari pengganti. Mereka menggunakan kayu yang dirawat dengan tekanan, keluli terlindung, dan polistirena di dalam panel, dan juga direka bentuk semula footer bangunan untuk mengurangkan jumlah simen yang diperlukan. Kekurangan simen juga menyebabkan kelewatan pembinaan yang mengakibatkan peningkatan kos untuk jalan raya, jambatan, dan bangunan.
Sumber Batu Gamping di Masa Depan
Mewujudkan kuari batu kapur dan simen baru di Amerika Syarikat adalah proses perlahan, dan kekurangan bekalan memerlukan masa untuk membetulkan. Ia mengambil masa kira-kira 2 tahun untuk membina kilang simen baru, dan proses membenarkan boleh mengambil masa yang lebih lama - 8 hingga 10 tahun. Mungkin masalah yang lebih mencabar adalah bahawa orang mungkin tidak mengalu-alukan kuari dan tumbuhan baru ke kawasan mereka. Meskipun halangan ini, banyak syarikat simen A.S. sedang dalam proses memperluas dan memodenkan operasi mereka.
Apabila kawasan batu yang sesuai dan dapat ditebang ditelan oleh pertumbuhan bandar atau ketika perlombongan dilarang oleh undang-undang atau zonasi, hasilnya disebut "sterilisasi sumber." Batu kapur adalah bahan penting nasional, dan pensterilan sumber boleh menyebabkan jarak yang jauh lebih tinggi daripada kuari kepada pelanggan.
Corak Pengeluaran Kapur
Kebanyakan batu kapur yang dilombong dihancurkan untuk agregat. Majoriti pengeluaran batu dihancurkan A.S. telah datang dari batu kapur sekurang-kurangnya 40 tahun yang lalu. Ini benar walaupun batu karbonat hanya 25 hingga 35% daripada batu di permukaan.
Operasi batu hancur AS telah merosot dalam jumlah, kira-kira 20% kehilangan setiap dekad sejak tahun 1971. Walau bagaimanapun, dari tahun 2001 hingga 2006, jumlah produksi batu kapur US tahunan meningkat menurut Susunan Komoditi Mineral Geologi AS (USGS) Summaries, jadi ukuran rata-rata kuari semakin meningkat. Di bahagian lain di dunia, pengeluaran baru datang terutama dari beberapa kuar yang sangat besar. Walaupun peningkatan pengeluaran A.S., Negara telah mengimport lebih banyak produk kapur sehingga kemerosotan dalam pembinaan. Import ini terutamanya dari Kanada, Mexico, dan China. Dengan kuari yang lebih sedikit jarak jarak purata akan meningkat, dan harga batu kapur mungkin akan meningkat sekali lagi.
Beberapa Isu dalam Perlombongan Kapur
Batu kapur paling sering ditambang dari kuari. Bagaimanapun, lombong batu kapur bawah tanah ditemui di tempat-tempat di tengah dan timur Amerika Syarikat, terutama di bandar-bandar dan berdekatan. Perlombongan batu kapur bawah tanah mempunyai beberapa kelebihan terhadap penggalian permukaan dan kemungkinan akan meningkat pada masa akan datang. Kebimbangan orang biasa tentang perlombongan batu kapur termasuk habuk, bunyi bising, getaran letupan, dan trak dan lalu lintas lain yang berkaitan dengan operasi kuari.
Sesetengah limestones juga akuifer, iaitu, unit batu yang boleh menghasilkan air ke telaga. Di mana batu kapur adalah akuifer, terdapat kebimbangan bahawa pencemaran dari operasi kuari boleh melarikan diri ke dalam air bawah tanah.
Di banyak kawasan di Amerika Syarikat di mana batu kapur didapati, ia secara beransur-ansur larut dalam air hujan di permukaan atau di dalam air bawah tanah berhampiran. Dalam iklim lembap, jumlah batu kapur yang besar dibubarkan dan terbawa dalam air. Ini mewujudkan gua-gua, dan sinkhole boleh berkembang di mana siling gua runtuh. Dalam akuifer batu kapur yang besar, bahan pencemar di dalam air bawah tanah bergerak jauh lebih cepat daripada jenis lain batu, jadi kuari di kawasan tersebut adalah kebimbangan khusus.
Keperluan untuk Memahami Sumber Penting
Kapur adalah antara sumber-sumber kita yang paling penting. Pemahaman kita tentang sumber itu sebagai mineral perindustrian adalah miskin memandangkan kepentingannya kepada ekonomi kita. Kerana batu kapur telah dianggap sebagai "biasa" batu, penyelidikan geologi lebih awal adalah terhad dalam skop. Pada masa lalu, kebanyakan kajian USGS mengenai kapur telah memberi tumpuan kepada pemetaan deposit, serta memahami peranan mereka sebagai akuifer dan takungan petroleum. Walau bagaimanapun, data yang berbeza diperlukan untuk mencirikan batu kapur yang sesuai untuk pembinaan dan industri lain. Batu karbonat perlu memenuhi keperluan ketulenan kimia yang berbeza-beza mengikut kegunaan yang dirancang. Sesetengah kegunaan memerlukan batu kapur yang mempunyai sifat kejuruteraan yang baik. Piawaian dan keperluan untuk kegunaan batu kapur semakin meningkat, dan pemahaman yang lebih baik mengenai ciri-ciri batu kapur, kebolehubahan, dan sifat kejuruteraan diperlukan.
Kapur adalah antara sumber-sumber kita yang paling penting. Pemahaman kita tentang sumber itu sebagai mineral perindustrian adalah miskin memandangkan kepentingannya kepada ekonomi kita. Kerana batu kapur telah dianggap sebagai "biasa" batu, penyelidikan geologi lebih awal adalah terhad dalam skop. Pada masa lalu, kebanyakan kajian USGS mengenai kapur telah memberi tumpuan kepada pemetaan deposit, serta memahami peranan mereka sebagai akuifer dan takungan petroleum. Walau bagaimanapun, data yang berbeza diperlukan untuk mencirikan batu kapur yang sesuai untuk pembinaan dan industri lain. Batu karbonat perlu memenuhi keperluan ketulenan kimia yang berbeza-beza mengikut kegunaan yang dirancang. Sesetengah kegunaan memerlukan batu kapur yang mempunyai sifat kejuruteraan yang baik. Piawaian dan keperluan untuk kegunaan batu kapur semakin meningkat, dan pemahaman yang lebih baik mengenai ciri-ciri batu kapur, kebolehubahan, dan sifat kejuruteraan diperlukan.
Penggunaan Perindustrian Batu Gamping A.S.
Kedua-dua had geologi dan ekonomi pastinya akan menjejaskan bekalan batu kapur di masa depan. Amerika Syarikat kini menggunakan antara 5 dan 10% daripada pengeluaran batu kapur industri global. Pada tahun 2007, pengeluaran batu kapur industri dalam negeri adalah kira-kira 1.3 bilion metrik tan, bernilai lebih daripada $ 25 bilion. Pada tahun yang sama, Negara mengimport kira-kira 430,000 metrik tan produk batu kapur industri dan batu kapur, bernilai kira-kira $ 2.2 bilion. Kebanyakan import ini adalah simen Portland.
Memenuhi cabaran membekalkan keperluan Amerika bagi komoditi mineral penting seperti batu kapur industri memerlukan data ilmiah yang tepat dan tidak wajar. Kerja-kerja saintis yang sedang berjalan dengan Program Sumber Mineral Mineral USGS memberikan maklumat penting kepada penciptaan dasar-dasar yang baik yang akan membantu memastikan bekalan sumber-sumber mineral yang akan datang.