گروه زمین شناسی و محیط زیست کرمان

مطالعه سنگ­های تزیینی با نگاهی به تراورتن ها

مجید پور مقدم

کارشناس ارشد مهندسی معدن

تعریف تراورتن­ها تراورتن سنگ آهکی است که در اثر فعالیت چشمه­های آب گرم تشکیل می­شود. به طور کلی در طی فرایند تشکیل ذخایر تراورتن، آب­های 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 بی­کربناتی با خود به سطح زمین منتقل می­کنند. در سطح زمین به دلیل افت فشار، کاهش حرارت، آزادشدن دی­اکسیدکربن و هم­چنین تبخیر، بلورهای کلسیت تشکیل شده و به صورت لایه­های نازکی بر روی یکدیگر رسوب می­کنند. پایداری شرایط ذکرشده و تداوم تشکیل لایه­های کلسیتی، باعث به وجود آمدن لایه­های یکنواختی از کربنات کلسیم متخلخل (تراورتن) می­گردد که ضخامت آن­ها از چند سانتی­متر تا چند متر متغیر است و معمولاً با شیبی ملایم برروی لایه­های سنگی قدیمی­تر قرار می­­گیرند. تغییر شرایط رسوب­گذاری می­تواند باعث وقفه­ای در تشکیل این لایه­ها گردد که حاصل آن به وجود آمدن یک سطح جدایش بین لایه­های متوالی سنگ تراورتن می­باشد. ضخامت کلی لایه­های تراورتن معمولاً از چند متر تا چند ده متر متفاوت است. وجود حباب­های هوا و هم­چنین ناخالصی­های آهن دو ظرفیتی، آهن سه ظرفیتی، منگنز، سیلیس، مواد آلی و غیره باعث ایجاد تنوع رنگی قابل ملاحظه­ای در ذخایر تراورتن به رنگ­های سفید، شیری، کرم تا بژ، صورتی، قهوه­ای، طلایی، زرد، لیمویی، 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 صورتی­که این نوع سنگ در جهت عمود بر لایه­بندی آن برده شود (Veincut)، لایه­های مختلف آن در سطح بلاک بریده شده نمایان خواهد شد که توازی، تنوع رنگی و تغییرات ضخامت لایه­های رنگی در هنگام نصب باعث ایجاد هماهنگی خاصی در نمای ساختمان می­شود. اما اگر تراورتن به موازات لایه­ها بریده شود (Fleuricut یاCrosscut ) منظره­ای با اشکال و دوایر متحدالمرکز به وجود می­آید.حفرات سنگ تراورتن معمولاً به وسیله مخلوطی از سیمان سفید و میل، ترکیبات ابوکسی رنگی یا رزین­های پلی­استر می­شوند ویا به صورت پرنشده مورد استفاده قرار می­گیرند. علاوه بر این از این سنگ­ها به صورت ساب خورده(Polished)، بدون ساب (Unpolished)، خشن شده(Honed)، قدیمی شده(Antique) و غیره استفاده می­شود. به دلیل آنکه ذخایر تراورتن اصولاً ذخایری جواب و متعلق به عصر حاضر هستند و یا به ندرت چین­های بسیار ملایمی در آن­ها دیده می­شود. به همین علت میزان خردشدگی و پیچیدگی لایه­های سنگی ذخایر تراورتن بسیار کم از ذخایر مرمریت، سنگ چینی، سنگ لوح، ماسه سنگ و یا حتی سنگ آهک است. بنابراین میزان کوپ­دهی این نوع سنگ بسیار بهتر از سنگ­های ذکرشده می­باشد و پلاک­ها و اسلوب­های این نوع سنگ با ضخامت­ها و ابعاد متفاوت به راحتی قابل استحصال است. ازتراورتن به طور معمول برای کفپوش، پوشش دیوار، آب چکان و اطراف شومینه استفاده می­شود. ذخایر بزرگ تراورتن بیشتر در کشورهای ایتالیا، ایران، ترکیه، امریکا و مکزیک وجود دارد.

 

تعریف تراورتن از دیدگاه انجمن استاندارد ایتالیا مستقر در میلانتراورتن یک سنگ آهکی رسوبی و در واقع کلسیت متخلخل یا سلولی لایه­ای و تا حدودی بلورین با منشاء شیمیایی است که ساختار اسفنجی دارد که به صورت شیمیایی است که ساختار اسفنجی دارد که به صورت شیمیایی ته نشین می­گردد و برای کارهای تزیینی و ساختمانی مورد استفاده قرار می­گیرد. ژنز و شرایط تشکیل تراورتن­هاتراورتن زمانی تشکیل می­شود که بی­کربنات کلسیم در آب چشمه گاز دی­اکسیدکربن، آب کربنات کلسیم تجزیه شود. پدیده­ها فیزیکی شیمیایی یا تبخیری نقش بیشتری دارد و تراورتن چشمه­ای را به وجود آورده است. گردش آب باعث می­شود CO2 با آب­های جوی از درون شکستگی­ها و درزهای سطح زیرین زمین راه یابد و سنگ­های آهکی مسیر خود را حل و به صورت چشمه­های آهک­سازی در سطح زمین (بیرون) رسوب دهد:Caco3 + Co2 Ca(Hco3)2و تراورتن از ته نشست در محلول­های عموماً داغ چشمه­های کربناتی معمولاً در کف حوضچه­های کم­عمق تشکیل می­شود و می­توان گفت تراورتن معمولاً حاصل رسوب مواد آهکی در آب راکد است. دلایل مصارف تراورتن­ها به عنوان سنگ ساختمانیالف ـ مقاومت قابل قبولب ـ برش و صیقل­پذیری ایده­الج ـ شرایط استخراج ایده­ال به دلیل اینکه اغلب با لایه­بندی افقی شیب کم و در نقاط کم ارتفاع و قابل دست­یابی تشکیل می­گردند.ح ـ عدم وجود ساختارهای تکتونیکی برروی ذخایر تراورتن­ها به دلیل جوان بودن (کواترنر) بعد از فازهای کوه­زایی مختلف زمین­شناسی یافته­اند.خ ـ زیبایی ظاهرد ـ وجود تخخل جهت چسبیدن به ملاتذ ـ ارزانی نسبت به سایر سنگ­ها.تشکیل تراورتن­های رنگیچشمه­های آهک ساز، درراستای گسل­ها از آب­های جوی و ماگمایی تغذیه می­کنند. آب­های جوی با نفوذ در اعماق زمین ضمن گرم شدن و همراه شدن با گازهایی چون So2+Co2 و عناصری مانند Fe ، Mg 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 به وجود می­آورند. بی­کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل و رسوب­گذاری می­شود. تغییر رژیم آب­دهی که احتمالاً فصلی است باعث تغییر میزان مواد رنگی مانند Mg ، Al 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 دبی جریان آب، به بررسی­های مستمر در ساعات مخالف شب و روز و اوقات مختلف سال نیاز است تا نتیجه­گیری دقیق­تری از مقایسه اطلاعات آماری میسر باشد. ساخت­های تراورتنالف ـ ساخت خطی: این ساخت که در راستای گسل­ها و چشمه­های معدنی مسیر گسل شکل گرفته است و دارای دو بخش مرکزی یا محوری بسیار است و دگرسان شده و بخش کناری با لایه­بندی مشخص و کم و پیش قائم است.ب ـ ساخت پستانکی: شامل ستونک­هایی از چکه کردن یا بیرون آمدن آرام گاز کربنیک از توده آراگونیکی است.ج ـ ساخت نواری، نوارموجی: هم­زمان با تشکیل تراورتن یا مرمر شکل گرفته و در مقاطع مختلف به خوبی مشهود است.د ـ ساخت ساده: به طور عادی دراکثر سنگ­های تراورتن­ها دیده می­شود. محاسن و معایب تراورتن رنگیالف ـ تراورتن سفید در صورتی که رنگ آن به صورت یکنواخت سفید بوده و رگچه­های رنگی و خلل و فرج یکنواخت داشته باشد، از مرغوبیت بیشتری برخوردار می­باشد که معادن تراورتن محلات (آتش کوه) از اینگونه می­باشد.ب ـ وجود رگچه­های رنگی ناشی از آلودگی به اکسیدهای آهن تراورتن­های سفید ممکن است به سنگ زیبایی خاصی بدهد.ج ـ تراورتن­های کرم رنگ که ناشی از وجود رنگینه­ها Pigments پراکنده اکسید آهن در بین سنگ می­باشد از مرغوبیت کمتری برخوردارند.د ـ تراورتن­های رنگی که ممکن است برحسب درصد آلودگی به رنگینه­ها اکسید آهن، به رنگ­ها قرمز، گردویی و لیمویی و غیره دیده شوند، به دلیل نقش و نگارهایی که ناشی از اختلاف میزان آلودگی اکسید آهن در لایه­های مختلف تراورتن است، ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند.هـ ـ حال حاضر ایران تنها کشور تولید کننده تراورتن قرمز است.و ـ تراورتن قرمز گردویی و لیمویی آذرشهر در آذربایجان­شرقی و تراورتن­های قرمز سردار آباد، اردستان و نطنز از دیگر معادن تراورتن رنگی ایران هستند. تراورتن­های رنگی در شرایط فعلی دارای قیمت خوب بازار مناسبی در بازارهای جهانی می­باشند. استخراج تراورتن­ها و سنگ آهک­هاسنگ آهک و تراورتن (شامل ماسه سنگ دولومیت فسیل سنگ و سنگ صدفدار) معمولاً به طور زیرزمینی استخراج می­شوند. این سنگ­ها غالباً از لحاظ اندازه محدودیت دارند و معمولاً صیقل پذیر نیستند. گاهی نیز ناگذیر باید تشخیص نماییم که به سنگ آهک دولومیتی نیاز داریم یا به سنگ آهک ائولیتی که خریداران معمولاً این سنگ­ها را به سبب دانه­بندی و بافت ویژه­ای که دارند به صورت تیشه­ای یا خشن انتخاب می­کنند.بعضی از سنگ آهک­ها بسیار سخت­اند و می­توان آن­ها را با شعله پرداخت کرد اما این نوع سنگ بوموزت در دسترس نیست و بیشتر سنگ آهک­ها را نمی­توان با شعله پرداخت کرد. در هنگام انتخاب این­نوع سنگ­ها باید محدودیت­های اندازه را در نظر گرفت. غالباً این سنگ­ها حفره دارند که یا می­توان این حفره­ها را در حالت طبیعی باقی گذاشت یا آن­ها را با رزین مصنوعی مانند ایوکبی یا سیمان پر کرد. روش­های استخراج سنگ­های تزیینی و نماالف ـ استخراج سنگ به کمک چال­های موازی1 ـ چالزنی2 ـ دستگاه چالزنی3 ـ جدا کردن بلوک از توده سنگ ـ استخراج بلوک به کمک پارس و گوه ـ استخراج بلوک به شیوه مکانیکی ـ استخراج بلوک به کمک مواد ناریه سبک ب ـ روش برش سنگ ماشین هاواژ (شیارزن) 1 ـ ماشین هاواژ با بازوی زنجیردار2 ـ ماشین هاواژ بال دیسک برنده3 ـ ماشین هاواژ با صفحه فرزح ـ استخراج سنگ برش سیم برش الماسه1 ـ روش­های برش با سیم الماسه2 ـ تجهیزات و قطعات یدکی سیم الماسهج ـ استخراج سنگ بلوک با سیم­های برش فولادی یا حلزونی Helicoidalهـ ـ استخراج به روش هیدرومکانیکیو ـ روش استخراج به کمک حرارت استخراج ماده معدنی سنگسیم برش الماسهدستگاه سیم برش الماسه شامل سیم الماسه به طول 25 تا 45 متر (حداکثر 150 متر) به وسیله یک اینچ با قرقره راهنما، در یک جهت معین به طور دایم روی سنگ بریده می­شود. برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود برهم که محدوده بلوک را تشکیل می­دهد حفر 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 خود را به عقب می­کشد. نیروی کشش سیم که حدود 100 تا 150 کیلوگرم است به صورت ثابت حفظ می­شود. دستگاه وینچ معمولاً در فاصله 5 الی 8 متری سینه کار قرار می­گیرد. بدین ترتیب حدود 15 متر از سیم الماسه به طور آزاد کار می کند. مکانیزم دستگاه به گونه­ای است که می­توان با جابجایی و تغییر جهت محور وینچ از حالت افقی به عمودی سنگ را به طور افقی و یا عمودی برید. به منظور خشک کردن سیم الماسه باید پیوسته آب وارد شیار سنگ شود. حداقل آب مورد نیاز 6 تا 8 لیتر در ده دقیقه است که توسط پمپ آب پیش بینی شده در معدن و از مخازن آب تأمین خواهد شد. سیم الماسه حامل سیگمنت­های الماسی به صورت حلقه­هایی به قطر 10 تا 11 میلی متر است که روی سیم کابل فولادی به قطر 5 میلی متر قرار می­گیرد و در فواصل بین سگمن­ها سیم فنرهای فولادی و اتصالات ایمنی قرار دارد. تعداد سیگمنت­ها در هر متر طول سیم الماسه به حدود 33 عدد است که به فواصل 25 تا 32 میلی متر از یکدیگر قرار می­گیرند. در روش برش سنگ با سیم برش الماسه پس از آمادگی ابتدایی 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) و با عمق مورد نظر و سپس در حفاری افقی از نقاط A و C تا نقطه B (طول های DA و DC قبلاً با توجه به شرایط طول انتخاب شده­اند.) صورت پذیرد. سیم الماسه از داخل چال­های عمودی و افقی عبور کرده (BA و B و A) 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 2 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 جدا شده و سیم برش را که در حالت افقی کار می کند له نماید. (شکل 3)حمل و نقل بلوک­های ماده معدنیپس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار، از جک­های هیدرولیک و بالشتک­های فشرده، استفاده می­گردد. جک­های هیدرولیکی توسط یک پمپ هیدرولیکی راه­اندازی می­شود. این جک قدرت زیادی دارند به طوری که با دو عدد از آن­ها می­توان بلوک­های سنگ را تا وزن 350 تن حرکت داد.بالشتک­های هوای فشرده از الیاف مصنوعی و لاستیک مقاوم ساخته شده و ابعاد آن­ها حدود 4 * 60 * 60 سانتی­متر است. ابتدا بالشتک­ها را وارد شیار حاصل از برش نموده آنگاه شیر هوای فشرده کمپرسور را باز می­کنند. هوای فشرده با فشار 7 اتمسفر وارد بالشتک می­شود. در نهایت بالشتک بات فشاری معادل 500 آتمسفر به سنگ جانبی فشار وارد می­کند که در اثر آن بلوک سنگ به حرکت در آمده و از سینه کار دور می­شود تا در کامیون بارگیری گردد. مصارف تراورتن­هاتراورتن در رنگ­های متفاوت و اندازه­های گوناگون به طور نرمال برای کفپوش پوشش دیوار آب چکان محافظ­های شومینه و مبلمان و صنایع دستی و . . . به کار برده می­شود. پوشش دادن منافذ موجود در تراورتنمنافذ و تخلخل­های موجود در تراورتن را هم با سیمان و هم با رنگ یا پلی استر پر می­نمایند. آنالیزهای تراورتن­هاالف ـ سنگ­های آهکی طبق استاندارد MTSA (جدول 1)ب ـ تجزیه شیمیایی نمونه­های مختلفی از سنگ­های آهکی (جدول 2)ج ـ بررسی میزان جذب رطوبت و ارتباط آن با کارکرد خارجی سنگاگر 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.معمولاً سنگ­های آهکی زطوبت 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 به صورت سنگ­فرش مصرف می­شوند زود ساییده می­شوند. معرفی پتانسیل­های تراورتنالف ـ تراورتن محلات استان مرکزی آنالیز فیزیکی روی دو نمونه از تروارتن محلات در جدول شماره 3 مشاهده می­­شود­.ب ـ تراورتن آذرشهر استان آذربایجان شرقی آنالیز فیزیکی و شیمیایی روی نمونه تراورتن آذرشهر در جدول شماره 4 آمده است.ج ـ تراورتن شادمهن فیروزکوه استان تهران معدن تراورتن شادمهن در جوار شهر فیروزکوه از استان تهران در فاصله 164 کیلومتری شرق تهران و 32 کیلومتری شمال­غرب شهرستان فیروزکوه واقع شده است و در نزدیکی روستاهای شادمهن و ارجمند قرار گرفته است.