کشف رازهای سنگ آهک: سنگی که دنیای ما را شکل داده است

مدت زمان مطالعه: ۶ دقیقه

نوشته شده توسط: زمین پی جویان نگار

تاریخ انتشار: ۱۴۰۱/۱۲/۰۳

تاریخ به روزرسانی: 1402/04/10

مقدمه ای از سنگ آهک

سنگ آهک یک نوع سنگ رسوبی می باشد که طی میلیون ها سال از تجمع بیش از 50 درصد کربنات کلسیم (CaCO₃) در محیط های دریایی تشکیل می شود. کلسیت، دولومیت و آراگونیت کانی‌های آهکی می باشند که عمدتاً در کف دریا و از تجمع پوسته‌ها، مرجان‌ها و دیگر بقایای مواد آلی مانند نرم تنان، گاستروپودها، خارپوستان، بریوزوئرها، بازوپایان همراه با مواد شیمیایی، تشکیل می شوند. آهک ها ممکن است منشا آلی، شیمیایی و یا آواری داشته باشند و رنگ آنها معمولا خاکستری، سفید یا زرد است و این سنگ ها معمولا دانه ریز و نرم می باشند و در اسید هیدروکلریک به آسانی میجوشند.

انواع سنگ آهک

انواع مختلفی از سنگ آهک وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای منحصر به فردی دارند. برخی از رایجترین انواع سنگ آهک عبارتند از:

گچ: شکل خاصی از سنگ آهک می باشد که عمدتاً در آب های عمیق از بقایای پوسته گیاهان و جانوران دریایی میکروسکوپی تشکیل می شود. بیشتر گچ ها، سنگ های نسبتاً دانه ریز و  نرم با محتوای کربنات کلسیم بالا می باشند و اغلب در ساخت و ساز از آن ها استفاده می شود. ذخایر سنگ گچ بصورت لایه های تخت در روی هم قرار گرفته اند و بصورت تجاری هم از معادن روباز و هم از معادن زیرزمینی نزدیک سطح زمین استخراج می گردند. این ذخایر در تمام قاره هاي دنیا آمریکا، آسیا، اروپا و استرالیا وجود دارد و در ایران متعلق به دوران سوم زمین شناسی و تقریبا در تمام نقاط کشور مخصوصا درکویر مرکزی و اطراف تهران، جاجرود، آذربایجان، اطراف مشهد و غیره یافت می شود.

کوکینا: نوعی سنگ آهک که از پوسته های شکسته مرجان و صدف های دریایی تشکیل میشوند. این سنگ های آهکی اغلب بسیار بزرگ، متخلل و توسط کلسیت، سیمان میشوند.

دولومیت: دولومیت یک سنگ کربناته رسوبی که از کربنات کلسیم و منیزیم تشکیل شده است که سنگ آهک منیزیم دار نیز نامیده می شود و معمولا در چشمه های آب گرم تشکیل میشود. دولومیتیزاسیون فرآیندی برای غنی‌ سازی سنگ آهک با دولومیت می باشد که به دلیل جایگزینی بخشی از СаСО₃ با MgCO₃ که تحت تاثیر آبهای زیرزمینی رخ می دهد و در نتیجه سنگ آهک دولومیتی تشکیل میشود.

تراورتن: تراورتن یک سنگ آهکی رسوبی، متخلخل، لایه ای و تا حدودی بلورین با منشا شیمیایی که ساختار اسفنجی دارد و در آبهای زیرزمینی و چشمه های آبگرم تشکیل میشود. ضخامت کلی لایه های تراورتن معمولا از چند متر تا چند ده متر متفاوت است. وجود حباب های هوا و همچنین ناخالصیهای آهن دو ظرفیتی، آهن سه ظرفیتی، منگنز، سیلیس، مواد آلی و غیره باعث ایجاد تنوع رنگی قابل ملاحظه ای در ذخایر تراورتن به رنگ های سفید، شیری، کرم تا بژ، صورتی، قهوه ای، طلائی، زرد، لیموئی و قرمز می توانند تشکیل شوند و برای کارهای تزئینی و ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

مرمر: اگر با گذشت زمان، سنگ آهک در اثر گرما و فشار زیاد در اعماق سطح زمین فشرده شود و تغییر شکل داده باشد، ساختار و ترکیب آن تغییر می کند و یک سنگ آهک تبلور مجدد به نام مرمر را تشکیل می دهد که می تواند حاوی بیش از 95 درصد کربنات کلسیم باشد. سنگ مرمر یک سنگ کریستالی سخت می باشد که جلاپذیری بالایی دارد و برای ساختمان سازی و مجسمه سازی استفاده می شود.

طبقه بندی سنگ آهک

دو طبقه بندی اصلی، فولک و دانهام، برای شناسایی سنگ های آهکی و کربناته استفاده می شود.

طبقه بندی فولک(Folk)

در سال 1959 دانشمندی به نام فولک سنگ های آهکی را به دو گروه آلوکم (Allochemical) و گروه سنگ های آهکی ارتوکم (Orthochemical) طبقه بندی کرده است. منظور از آلوکم، به رسوبات آهکی شیمیایی و بیوشیمیایی میگویند که ابتدا در همان مکانی که تشکیل شده اند ته نشین و بعد ازمدتی از آن مکان جابه جا و در جایی دیگر ته نشین میشوند و به عنوان رسوبات نابرجا و یا بیگانه نامگذاری میگردند. از رسوبات آهکی آلوکم مانند فسیل ها و خرده های اسکلتی و همچنین اینتراکلست ها میتوان نام برد. گروه بعدی سنگ های آهکی ارتو هستند، به رسوبات آهکی شیمیایی میگویند که در همان مکانی که تشکیل شده اند رسوب میکنند و در همان مکان ته نشین و به هیچ جایی دیگری جابه جا نمیشوند، به این رسوبات آهکی برجا و یا واقعی میگویند. این گروه از سنگ های آهکی شامل گل های کربناته و سیمان های کربناته میگردند.

طبقه بندی دانهام (Dunham)

طبقه بندی دیگری از سنگ های آهکی توسط دانهام در سال 1962 انجام شد. برعکس طبقه بندی فولک، دانهام سنگ های آهکی را بر اساس بافت های رسوبی (گِل های نمونه های سنگ های آهک) طبقه بندی کرده است. این طبقه بندی شامل موارد زیر می باشد:

• گروه اول، سنگ های آهکی گرینستون (Grainstone) : این گروه گل های آهکی ندارند و در محیط هایی که انرژی زیاد می باشد توسط جریان های پرفشار آبی ته نشین میشوند.
• گروه دوم، سنگ های آهکی پکستون (Packstone) : این گروه از سنگ های آهکی هم دانه آهکی و هم مقداری گل آهکی دارند. در واقع این گروه در دو محیط آشفته و آرام دریایی ته نشین میشوند.
• گروه سوم سنگ های آهکی وکستون (Wackestone) : این گروه بیشتر از 10 درصد دانه آهکی دارند و توسط گِل های آهکی به یکدیگر متصل میشوند.
• گروه چهارم سنگ های آهکی مادستون (Mudstone) : این گروه از سنگ های آهکی دارای کمتر از 10% دانه می باشند که توسط گِل های آهکی(میکریت یا ماتریکس گِلی) بهم وصل میشوند و بیشتر در محیط های آرام دریایی تشکیل میشوند.

سنگ آهک در جهان و ایران

سنگ آهک در سراسر جهان یافت می شود، اما برخی از بزرگترین این ذخایر در ایالات متحده، چین و روسیه قرار دارند. توسعه بازار سنگ آهک در دهه گذشته در آسیا و اقیانوسیه سریع بوده، که عمدتاً به دلیل حضور کشورهای در حال توسعه در منطقه مانند چین که بیشترین سهم بازار را در سطح جهانی دارد. اروپا رشد قابل توجهی در تولید سنگ آهک را نیز نشان داده است و این منطقه حضور پررنگی در صنعت فولادسازی جهانی دارد. فولادسازی به مقادیر زیادی سنگ آهک به عنوان ماده خام نیاز دارد. کشور مصر خانه بزرگترین معادن سنگ آهک در جهان و دارای مهمترین سازه های سنگ آهک در تاریخ بشر می باشد که برای ساخت هرم ها از معادن سنگ آهک استفاده می کردند.

بازار سنگ آهک در آمریکای شمالی و آمریکای لاتین عمدتاً ناشی از نیاز به این ماده معدنی در کشاورزی و تصفیه آب می باشد، در حالی که کاربردهای اصلی سنگ آهک در خاورمیانه و آفریقا در مصالح ساختمانی است. در ایالات متحده، سنگ آهک بیشتر در نواحی غرب و جنوب یافت می شود. برخی از مکان های قابل توجه دیگر برای ذخایر سنگ آهک عبارتند از: منطقه مدیترانه، کارائیب و استرالیا.

کشور ایران به خاطر وجود معادن عظیم سنگ آهک، جزو کشورهای مهم جهان از نظر وجود این ذخایر می باشد. از معادن و ذخایر مهم سنگ آهک در کشور میتوان به معدن سنگ آهک پیربکران و جوشقان واقع در استان اصفهان، معدن پهلوان آباد در استان قم، معدن سر آسیاب واقع در استان کرمان نام برد. از نظر صادرات، ایران انواع سنگ های آهکی، مانند پودر سنگ آهک و یا آهک هیدراته را به کشورهای همسایه مانند عراق و هند صادر میکند و از این ماده معدنی فروش بالایی دارد. در تصویر زیر نمودار صادرات سنگ آهک ایران به هند بر اساس پایگاه داده تجارت بین‌المللی سازمان ملل متحد را نشان میدهد.

خواص مکانیکی سنگ آهک

سنگ آهک دارای طیف وسیعی از خواص مکانیکی بوده که برای مصارف مختلف استفاده میکنند. مقاومت فشاری آن بسته به ترکیب و بافت آن می تواند متفاوت باشد، اما به طور کلی بین 30 تا 250 مگاپاسکال است و میتواند حدود 1000 درجه سانتی گراد (1830 درجه فارنهایت) در انواع مختلف کوره های آهک برای تولید آهک زنده کلسینه تهیه شود. سنگ آهک همچنین یک سنگ نسبتاً نرم با سختی موس 3 می باشد که برش و شکل دادن آن را برای استفاده در ساخت و ساز و سایر کاربردها آسان می کند. سنگ آهک در آب حاوی دی اکسید کربن و اسیدها، محلول است و به همین دلیل بستر اکثر قنات ها و کاریز ها، غارها و تنگه ها را تشکیل می دهد. مقاومت سنگ آهک نسبت به سنگ های آذرین کمتر است اما از بیشتر بقیه ی سنگ های رسوبی مقاومت دارد. همچنین مناطق قابل سکونت بسیاری در کشور های سوئد ، انگلستان و ایرلند از سنگ های آهکی ساخته شده اند.

کاربردهای سنگ آهک

سنگ آهک به دلیل خواص منحصر به فرد خود کاربردهای گسترده ای دارد. یکی از رایج ترین کاربردهای سنگ آهک در صنعت ساخت و ساز، که به عنوان مصالح ساختمانی از جاده ها و پل ها گرفته تا خانه ها و ساختمان های تجاری استفاده می شود. سنگ آهک همچنین در تولید سیمان که جزء اصلی بتن می باشد استفاده می شود.

کربنات کلسیم به عنوان پرکننده در تولید کاغذ سفید استفاده می شود که باعث افزایش روشنایی و بهبود شفافیت کاغذ می شود.

هنگام جداسازی طلا از سنگ کوارتز از اکسید کلسیم با فرمول شیمیایی CaO که از سنگ های آهک تولید میشود، استفاده میکنند. این ماده معدنی در فرآیند سیانیداسیون که مهمترین مرحله در استخراج، کنسانتره طلا و فلزات گرانبهاست، برای تنظیم کردن pH که باید حدودا بین 10 تا 11 باشد استفاده میکنند و در واقع به کمک این ماده معدنی میتوان pH را در این بازه نگه داشت تا فرآیند سیانیداسیون به طور کامل انجام شود و طلا از سنگ کوارتز جدا شود.

سنگ آهک همچنین در کشاورزی برای کمک به بهبود کیفیت خاک، خنثی کردن اسیدیته و تامین مواد مغذی ضروری، برای گیاهان استفاده می شود. علاوه بر این، از آن در فرآیند فولادسازی و  همچنین یک عنصر کلیدی در بسیاری از محصولات شیمیایی مانند شوینده ها و کودها استفاده میشود.

آینده سنگ آهک

با توجه به گزارشات، انتظار می رود بازار جهانی سنگ آهک در سال 2026 با نرخ رشد 6.15 درصد به 86.75 میلیارد دلار برسد. مناطق بازار سنگ آهک عبارتند از آسیا-اقیانوسیه، اروپای غربی، اروپای شرقی، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، خاورمیانه و آفریقا که آسیا و اقیانوسیه بزرگترین مناطق در بازار سنگ آهک در سال 2021 بوده اند. دلیل افزایش تقاضا از سوی صنعت ساخت و ساز باعث رشد بازار سنگ آهک می شود.

 نتیجه

سنگ آهک، سنگی همه کاره و پرکاربرد که نقش مهمی در بسیاری از جنبه های جامعه بشری ایفا کرده است. خواص و ترکیب منحصر به فرد آن را برای طیف گسترده ای از کاربردها، ساخت و ساز، کشاورزی و حتی فولادسازی و تولید مواد شیمیایی، مناسب می باشد. با درک انواع مختلف سنگ آهک، خواص مکانیکی و کاربردهای فراوان آن، می‌توانیم اهمیت این سنگ رایج و اغلب نادیده گرفته شده را درک کنیم.