The Blog Single

سنگهای رسوبی با نگاهی به تراورتن

-تعریف تراورتن‌ها :

تراورتن  سنگ آهکی است که در اثر فعالیت چشمه‌های آب گرم تشکیل می‌شود  . بطور کلی در طی فرآیند تشکیل ذخایر تراورتن، آب‌ها ی گرم از بین طبقات سنگ‌های کربناتی به ویژه سنگ آهک عبور می‌کنند و به دلیل اسیدی بودن، کربنات کلسیم موجود در این سنگ‌ها را حل کرده و به صورت محلول کربناتی و بی کربناتی با خود به سطح زمین منتقل می‌کنند . در سطح زمین به دلیل افت فشار، کاهش حرارت آزاد شدن دی اکسید کربن و همچنین تبخیر، بلورهای کلسیت تشکیل شده و به صورت لایه‌های نازکی برروی یکدیگر رسوب می‌کنند . پایداری شرایط ذکر شده و تداوم تشکیل لایه‌های کلسیتی، باعث به وجود آمدن لایه‌های یکنواختی از کربنات کلسیم متخلخل ( تراورتن ) می‌گردد که ضخامت آنها از چند سانتی متر تا چند متر متغیر است و معمولا با شیبی ملایم بر روی لایه‌های سنگی قدیمی‌تر قرار می‌گیرند .

تغییر شرایط رسوب گذاری می‌تواند باعث وقفه ای در تشکل این لایه‌ها گردد که حاصل آن به وجود آمدن یک سطح جدایش بین لایه‌های متوالی سنگ تراورتن می‌باشد .  ضخامت کلی لایه‌های تراورتن معمولا از چند متر تا چند ده متر متفاوت است . وجود حباب هاب هوا و همچنین نا خالصی‌های آهن دو ظرفیتی، آهن سه ظرفیتی، منگنز، سیلیس، مواد آلی و غیره باعث ایجاد تنوع رنگی قابل ملاحظه ای در ذخایر تراورتن به رنگ‌های سفید، شیری، کرم تا بژ، صورتی،   قهوه ای، طلائی، زرد، لیموئی، قرمز و سبز می‌توانند تشکیل شوند .

علاوه بر تنوع رنگی که باعث ایجاد زیبایی خاصی در این نوع‌ها می‌شود٬ این نوع سنگ را می‌توان از دو جهت مختلف برش داد . در صورتی که این نوع سنگ در جهت عمود بر لایه بندی آن برده شود (Veincut )، لایه‌های مختلف آن در سطح پلاک بریده شده نمایان خواهند شد که توازی ٬ تنوع رنگی و تغییرات ضخامت لایه‌های رنگی در هنگام نصب باعث ایجاد همانگی خاصی در نمای ساختمان می‌شود.اما اگر تراورتن به موازات لایه‌ها بریده شود  fleuricut)یا (crosscut   منظره ای با اشکال و دوایر متحد المرکز به وجود می‌آید .

حفرات سنگ تراورتن معمولا به وسیله مخلوطی از سیمان سفید و میل ٬ ترکیبات اپوکسی رنگی یا رزین‌های پلی استر پر می‌شوند و یا به صورت پر نشده مورد استفاده  قرار می‌گیرند . علاوه بر این از این سنگ‌ها به صورت سابخورده (polished ) ٬بدون ساب ( unpolished ) ٬ خشن شده (Honed ) ٬ قدیمی شده (antique ) و غیره استفاده می‌شود .

به دلیل آن که ذخایر تراورتن اصولا ذخایری جواب و متعلق به عصر حاضر هستند٬ معمولا فاقد چین خوردگی هستند و یا به ندرت چین‌های بسیار ملایمی در آنها دیده می‌شود . به همین علت میزان خردشدگی و پیچیدگی لایه هایسنگی ذخایر تراورتن بسیارکم از ذخایر مرمریت ٬ سنگ چینی ٬سنگ لوح٬ ماسه سنگ و یا حتی سنگ آهک است .

بنابراین میزان کوپ دهی و پلاک دهی این نوع سنگ بسیار بهتر از سنگ‌های ذکر شده می‌باشد و پلاک‌ها و اسلب‌های این نوع سنگ با ضخامت‌ها و ابعاد متفاوت به راحتی قابل استحصال است . از تراورتن بطور معمول برای کفپوش٬ پوشش دیوار٬ آب چکان و اطراف شومینه استفاده می‌شود . ذخایر بزرگ تراورتن بیشتر در کشور‌های ایتالیا٬ ایران٬ ترکیه آمریکا و مکزیک وجو دارد .

۲- تعریف تراورتن ازدیدگاه انجمن استاندارد ایتالیا مستقر در میلان:

تراورتن یک سنگ آهکی رسوبی ودر واقع کلسیت متخلخل یا سلولی لا یه ای و تا حدودی بلورین با منشا شیمیایی است که ساختار اسفنجی دارد که بصورت شیمیایی تخ نشین میگردد و برای کارهای تزئینی و ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد .

۳- ﮊنز و شرایط تشکیل تراورتن‌ها :

تراورتن زمانی تشکیل می‌شود که بی کربنات کلسیم در آب چشمه گاز دی اکسید کربن ٬ آب کربنات کلسیم تجزیه شود . پدیده‌ها فیزیکی شیمیایی یا تبخیری نقش بیشتری دارد و تراورتن چشمه ای را بوجود آورده است . گردش آب  باعث می‌شود Co2 با آبهای جوی از درون شکستگی‌ها و درزها سطح زیرین زمین راه یابد و سنگهای آهکی مسیر خود را حل و بصورت چشمه‌های آهک سازی در سطح زمین ( بیرون ) رسوب دهد :

CaCo3+Co2        Ca(Hco3)2

و تراورتن از ته نشست در محلولهای عموما داغ چشمه‌های کربناتی معمولا در کف حوضچه‌های کم عمق تشکیل می‌شود و می‌توان گفت تراورتن معمولا حاصل رسوب مواد آهکی در آب راکد است .

۴- دلایل مصارف تراورتن‌ها بعنوان سنگ ساختمانی :

۱-۴ مقاومت قابل قبول

۲-۴ برش و صیقل پذیری ایده آل

۳-۴ شرایط استخراج ایده آل بدلیل اینکه اغلب با لایه بندی افقی شیب کم و در نقاط کم ارتفاع و قابل دست یابی تکیل می‌گردند .

۴-۴ عدم وجود ساختارهای تکتو نیکی بر روی ذخایر تراورتن‌ها به دلیل جوان بودن ( کواترنر ) بعد از فازهای کوهزایی مختلف زمین شناسی یافته اند

۵-۴ زیبایی ظاهر

۶-۴ وجود تخخل جهت چسبیدن به ملات

۷-۴ ارزانی نسبت به سایر سنگها .

۵- تشکیل تراورتن‌ها رنگی :

چشمه‌های آهک ساز٬ در راستای گسلها از آبهای جوی و ماگمائی تغذیه میکنند .

آبهای جوی با نفوذ در اعماق زمین ضمن گرم  شدن و همراه شدن با گازهایی چون So2+ Co2 و عناصری مانند Mg , Fe  و غیره به طبقات بالایی زمین رانده می‌شوند ٬ در مسیر راه غلظت کربنات کلسیم بالا رفته ٬ در نهایت در سطح زمین همزمان با افت درجه حرارت و فشار و ترخیص گازهای اضافی و تغییرات ph   زمینه تشکیل تراورتن را بوجود می‌آورند . بی کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل و رسوبگذاری می‌شود . تغییر رﮊیم آبدهی که احتمالا فصلی است باعث تغییر میزان مواد رنگی مانند Al , Mg  و غیره می‌گردد و لایه‌های متعدد با رنگهای مختلف را تشکیل می‌دهد .

در خصوص درجه حرارت عناصر همراه گازهای موجود در اینگونه چشمه‌های معمولی آهکساز و پی جریان آب ٬ باید برسیهای مستمر در ساعات مخالف شب و روز و اوقات مختلف سال نیاز است تا نتیجه گیری دقیق‌تری از مقایسه اطلاعات آماری میسر باشد .

۶- ساختهای تراورتن :

۱-۶ ساخت خطی : این ساخت که در راستای گسلها و چشمه‌های معدنی مسیر گسل شکل گرفته است و دارای دو بخش مرکزی یا محوری بسیارست و دگر سان شده و بخش کناری با لایه بندی مشخص و کم و پیش قائم است .

۲-۶ ساخت پستانکی : شامل ستونکهایی از چکه کردن یا بیرون آمدن آرام گاز کربنیک از توده آراگونیتی است .

۳-۶ ساخت نواری  ٬ نوار موجی : همزمان با تشکیل تراورتن یا مرمر شکل گرفته و در مقاطع مختلف بخوبی مشهود است.

۴-۶ ساخت ساده : بطور عادی در اکثر سنگهای تراورتن‌ها دیده می‌شود.

۷- محاسن و معایب تراورتن رنگی :

۱-۷ تراورتن سفید در صورتیکه رنگ آن بصورت یکنواخت سفید بوده ورگچه‌های رنگی و خلل و فرج یکنواخت داشته باشد از مرغوبیت بیشتری بر خوردار می‌باشد که معادن تراورتن محلات ( آتش کوه ) از اینگونه می‌باشد .

۲-۷ وجود رگچه‌های رنگی ناشی از آلودگی به اکسید‌های آهن تراورتن‌های سفید ممکن است به سنگ زیبائی خاص بدهد .

۳-۷ تراورتن‌های کرم رنگ که ناشی از وجود رنگینه‌ها Pigments   پراکنده اکسید آهن در بین سنگ می‌باشد از مرغوبیت کمتری برخوردارند.

۴-۷ تراورتن‌های رنگی که ممکن است بر حسب درصد آلودگی به رنگینه‌ها اکسید آهن ٬ به رنگهای قرمز ٬ گردوئی و لیموئی و غیره  دیده شوند ٬ به دلیل نقش و نگارهائیکه ناشی از اختلاف میزان آلودگی اکسید آهن در لایه‌های مختلف تراورتن است ٬ ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند .

۵-۷ در حال حاضر ایران تنها کشور تولید کننده تراورتن قرمز است

۶-۷ تراورتن قرمز گردوئی و لیموئی آذرشهر در آذر بایجان شرقی و تراورتن‌های قرمزسردارآباد٬ اردستان و نطنز از دیگر معادن تراورتن رنگی ایران هستند . ترورتن‌های رنگی در شرایط فعلی دارای قیمت خوب و بازار مناسبی در بازار‌های جهانی می‌باشند .

۸- استخراج تراورتن‌ها و سنگ آهکها :

سنگ آهک و نراورتن ( شامل ماسه سنگ  دولومیت فسیل سنگ و سنگ صدفدار) معمولا بطور زیرزمینی استخراج می‌شوند . این سنگها غالبا از لحاظ اندازه محدودیت دارند و معمولا صیقل پذیر نیستند . گاهی نیز ناگزیر بایذ تشخیص نمائیم که به سنگ آهک دو لومیتی نیاز داریم یا به سنگ آهک ائولیتی که خریداران معمولا این سنگها را به سبب دانه بندی و بافت ویژه ای که دارند بصورت تیشه ای  یا خشن انتخاب می‌کنند .

بعضی از سنگ آهکها بسیار سخت اند و می‌توان آنها را با شعله پرداخت کرد اما اینوع سنگ بوموزت در دسترس نیست و بیشتر سنگ آهکها را نمی‌توان با شعله پرداخت کرد . در هنگام انتخاب اینوع سنگها باید محدودیتهای اندازه را           در نظر گرفت .

غالبا این سنگها حفره دارند که یا می‌توان این حفره‌ها را درحالت طبیعی باقی گذاشت یا آنها را با رزین مصنوعی مانند ایوکبی یا سیمان پر کرد .

۹- روشهای استخراج سنگهای تزئینی و نما :

۹-۱استخراج سنگ به کمک چالهای موازی

۱- چالزنی

۱-دستگاه چالزنی

۱- جداکردن بلوک از توده سنگ

۱-۳ استخراج بلوک به کمک پارس و گوه

۲-۳ استخراج بلوک به شیوه مکانیکی

۳-۳ استخراج بلوک به کمک مواد ناریه سبک

۲-۹ روش برش سنگ ماشین‌ها واﮊ ( شیارزن )

۱- ماشین‌ها واﮊ با بازوی زنجیردار

۱- ماشین هاواﮊ با دیسک برنده

۱- ماشین هاواﮊ با صفحه فرز

۳-۹ استخراج سنگ برش سیم برش الماسه

۱- روشهای برش با سیم الماسه

۱- تجهیزات و قطعات یدکی سیم الماسه

۴-۹ استخراج سنگ بلوک با سیم‌های برش فولادی یا حلزونی  Helicoidal

۵-۹ استخراج به روش هیدرومکانیکی

۶-۹ روش استخراج به کمک حرارت

۱۰-استخراج ماده معدنی سنگ تزئینی تراورتن با سیم برش الماسه :

دستگاه سیم بر ش الماسه شامل سیم الماسه به طول ۲۵ تا ۴۵ متر ( حداکثر ۱۵۰ متر ) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما ٬ در یک جهت معین به طور دائم روی سنگ بریده می‌شود .

برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود بر هم که محدوده بلوک را تشکیل می‌دهد حفلر شده سیم الماس را از آن عبور می‌دهند . دستگاه برش در موقع کار بر روی ریل قرار دارد و با استفاده از امکانات الکترونیکی و هیدرولیکی به طور اتوماتیک بر روی ریل جابجا می‌شود و با انجام عمل برش خور را به می‌کشد . نیروی کشش سیم که حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلو گرم است به صورت ثابت حفظ می‌شود . دستگاه وینچ معمولا در فاصله ۵ الی ۸ متری سینه کار قرار می‌گیرد . بدین ترتیب حدود ۱۵ متر از سیم الماسه به طورآزاد کار می‌کند . مکانیزم دستگاه به گونه ای است که می‌توان با جابجایی و تغییر جهت محور وینچ از حالت افقی به عمودی سنگ را یه طور افقی و یا عمودی برید .

به منظور خشک کردن سیم الماسه باید پیوسته آب وارد شیار سنگ شود . حد اقل آب مورد نیاز ۶ تا ۸ لیتر درده دقیقه است که توسط پمپ آب پیش بینی شده در معدن و از مخازن آب تامین خواهد شد .

سیم الماسه حامل سیگمنت‌های الماسی به صورت حلقه هایی به قطر ۱۰ تا ۱۱ میلی متر است که روی سیم کابل فولادی به قطر ۵ میلی متر  قرار می‌گیرد و در فواصل بین سگمنت‌ها سیم فنرهای فولادی و اتصلات ایمنی قرار دارد . تعدا د سیگمنت‌ها در هر متر طول سیم الماسه به حدود ۳۳ عدد است که به فواصل ۲۵ تا ۳۲ میلی متر از یکدیگر قرار می‌گیرند. در روش برش سنگ با سیم برش الماسه پس از آمادگی بتدایی طول در صورتی که سه سطح آزاد وجود داشته باشد ، جهت استخراج بلوک کافی است یک حفاری عمودی از سطح بالای سینه کار تا کف سینه کار ( نقطه (B
با عمق مورد نظر ( نقطه B ) و سپس در حفاری افقی از نقاط C , A تا نقطه B  ( طول‌های DA   وDC   قبلا با توجه به شرایط طول انتخاب شده اند) صورت پذیرد .

سیم الماسه از داخل چال‌های عمودی و افقی عبور کردهA’B’BA) ) و سپس دور یک چرخ بسته شده که چرخ نیز توسط محرک دیزلی یا الکتریکی به حرکت در می‌آید . مسیر گردش سیم مطابق شکل شماره ۲ در امتداد فلش باشد . در این وضعیت قسمت فوقانی تحت کشش بوده که باعث برش سنگ شده در حالی که قسمت پایین سیم تحت کشش نمی‌باشد. برش افقی باید زمانی صورت گیرد که برش عمودی کوه هنوز انجام نگرفته است . زیرا در غیر این صورت در انتهای برش افقی امکان دارد بلوک سنگ از کوه جداشده و سیم برش را که در حالت افقی کار می‌کند له نماید ( شکل شماره۳  )

۱۱- حمل و نقل بلوک‌های ماده معدنی

پس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار ، از جک‌های هیدرولیک  و یا لشتک‌های هوای فشرده استفاده می‌گردد . جک‌های هیدرولیکی توسط یک پمپ هیدرولیکی راه انداز می‌شود . این جک قدرت زیادی دارند به طوری که با دو عدد از آنها می‌توان بلوک‌های سنگ را تا وزن ۳۵۰ تن حرکت داد .

بالشتک‌های هوای فشرده از الیاف مصنوعی و لاستیک مقاوم ساخته شده و ابعاد آنها حدود۴ x 60x 60 سانتی متر است . ابتدا بالشتک‌ها را وارد شیار حاصل از برش نموده آنگاه شیر هوای فشرده کمپرسور را باز می‌کنند . هوای فشرده با فشار ۷ آتمسفر وارد بالشتک می‌شود . در نهایت بالشتک می‌شود . در نهایت بالشتک با فشاری  معادل ۵۰۰ آتمسفر به سنگ جانبی فشار وارد می‌کند که رد اثر آن بلوک سنگ به حرکت در آمده و از سینه کار دور می‌شود تا در کامیون بارگیری گردد .

۱۲ – مصارف تراورتن‌ها :

تراورتن در رنگهای متفاوت و اندازه‌های گوناگون بطور نرمال برای کفپوش پوشش دیوار آب چکان محافظهای شومینه و مبلمان و صنایع دستی و …… بکار برده می‌شود .

۱۳- ﭘوشش دادن منافذ موجود در تراورتن  :

منافذ و تخلخل‌های موجود در تراورتن را هم با سیمان و هم با رنگ یا پلی استر پر می‌نمایند .

۱۴- آنالیزهای تراورتن‌ها :

۱-۱۴ سنگهای آهکی طبق استاندارد  ASTM

وﻳﮋگیهای مطلوب

کم چکالی

چگالی متوسط

چگالی زیاد

تراورتن

۱-ضریب جذب وزنی حداکثر

۱۲%

۷.۵%

۳%

۰.۷۵%

وزن مخصوص حداقل

۱.۷۶

۲.۱۶

۲.۵۶

۲.۳۰۵

تنش فشاری حداقل

Mpa 12 حدود kg/cm2  120

MPa   28

MPa   55

MPa   52

تنش کششی حداقل

Mpa 2.9 حدود kg/cm2  120

MPa   3.4

MPa   6.9

MPa   7

استحکام سایشی ( اصلاکی )

Ha  10

Ha  10

Ha  10

Ha  10

۲-۱۴  تجزیه شیمیایی نمونه‌های مختلفی از سنگهای آهکی :

اجزای تشکیل دهنده

نمونه A

نمونه B

نمونه C

نمونه D

Sio2

۱۹.۵

۰.۷

۷.۴۱

۲.۵۵

CaO

۴۲.۶۱

۵۴.۵۴

۴۵.۴۴

۴۵.۶۵

Mgo

۷.۹۰

۰.۵۹

۲.۷۰

۷.۰۷

Tio2

۰.۰۶

—-

۰.۱۴

۰.۰۲

AL2O3

۰.۸۱

۰.۶۸

۱.۵۵

۰.۲۳

۳-۱۴ بررسی میزان جذب رطوبت و ارتباط آن با کاربرد خارجی سنگ :

اگر این سنگها در آزمونهای معینی از آب درآیند ، می‌توان آنها را در کاربردهای خارجی نیز مصرف کرده پس باید از میزان جذب رطوبت سنگ در کاربرد مورد نظر آگاه باشیم .

معمولا سنگهای آهکی رطوبت زیاد جذب می‌کنند و برای مناطق مرطوب مناسب نیستند مگر اینکه بتونه کاری و درزبندی شوند . بسیاری از سنگ آهکها نرمند و از اینرو هرگاه بصورت سنگفرش مصرف   میشوند زود سائیده می‌شوند .

۱۵- معرفی پتانسیل‌های تراورتن :

۱-۱۵  تراورتن محلات استان مرکزی

۲-۱۵ تراورتن آذرشهر  استان آذر بایجان شرقی

۳-۱۵ تراورتن  شادمهن فیروزکوه استان تهران

۱-۱۵  آنالیز فیزیکی روی ۲ نمونه از تراورتن محلات از استان مرکزی :

تعداد نمونه

ابعاد cm

وزن مخصوص   gr/cm2

رطوبت

جذب آب

مقاومت فشاری  خشک

Kg/cm2

مقاومت فشاری

Kg/cm2

۱

4x 4x 4

۲.۴۶

—

۱.۷۲

۴۷۴.۴

۳۶۰.۴

۲

4x 4x 4

۲.۶

۰.۳۷

—-

۶۰۵

۵۰۴

۲-۱۵  آنالیز فیزیکی و شیمیایی روی نمونه تراورتن آذرشهر :

Chemical Analysis

Physical

Cao : % 51,87

Wet Compnessive Strenght : 238

Fe2o3 : % 1.853

Dry Compressive  Strenght : 506

Mgo :

Density : 2.67

Al2o3 : % 1.853

Water Absorption % : 2.49

Sio2

۳-۱۵ تراورتن شادمهن :

معدن تراورتن شادمهن در جوار شهر فیروزکوه از استان تهران در فاصله Km 164 شرق تهران و Km  32  شناغرب شهرستان فیروزکوه واقع شده است و در نزدیکی روستاهای شادمهن و ارجمند قرارگرفته است . محدوده معدن مذکور با مساحت  km2 104 مبدا  0   مرکز ارجمند قراردارد منطقه معدن تراورتن شادمهن در زون شمال – مرکزی قرارداشته که مشخصات این زون رسوبات پایانی است که تقریبا از پرکامرین پایین تاکرتاسه بالایی در آن انباشته شده اند  در منطقه فیروزکوه —- رسوبی – آتشفشانی از پرکامرین تا کواتر نری  ، — دارد که از قدیم به جدید به واحدهای سنگی مختلف تقسیم می‌شوند . در این معدن لایه‌های تراورتن کرم تیره و روشن تقریبا در مرز سازنده‌های آهکی کرتاسه و سازند کرج با شیب حدود ۱۰ درجه به سمت غرب تشکیل شده است . تشکیل تراورتن در دو مرحله جداگانه و متوالی می‌باشد . اکثر درزه‌های موجود در ذخیره تراورتن دارای شیب زیاد و تقریبا قائم هستند و فاصله درزه‌های اصلی و بزرگ معمولا از ۵/۱ تا ۴ متر متغییر است و این درزه‌ها در بیشتر نقاط کاملا بازشده اند نظمی که در فواصل این درزه‌ها وجود دارد بهمراه بازشدگی سطوح جدایش بین لایه‌های مجزای تراورتن باعث ایجاد بلوکهائی شده اند که بصورت منظم در کنار و برروی یکدیگر جای گرفته اند به دلیل این وضیعت خاص وجود درزها در این ذخیره را نیز تسهیل و تسریع می‌کند . معدن تراورتن مذکور دارای ۲۰۰۰۰۰۰ Ton    دو میلیون تن ذخیره قطعی و ذخیره احتمالی ۴۰۰۰۰۰۰ Ton    چهار میلیون تن می‌باشد .

۱۶ـ منابع