سنگهائيكه از كلسيت يا دولوميت خالص تشكيل شده اند دگرگون شده و با تبلور مجدد همين كانيها به مرمر تبديل مي شود.
با توجه به اينكه لايه هاي مختلف سنگ مادر از نظر مقدار و نوع ناخالصيها ممكن است متفاوت باشد در مرمرها انواع و اقسام كانيهاي سيليكا ته دگرگوني يافت مي شود و در عين حال در بعضي مواقع از روي توزيع مجموعه هاي متفاوت اين كانيها مي توان لايه بندي سنگ اوليه را تعيين كرد.
مرمرها معمولاً داراي دانه بندي هستند و توجيه ترجيحي در آنها مشاهده نميشود ولي با افزايش شدت دگرگوني اندازه دانه ها بزرگتر ميگردد و ممكن است توجيه مختصري هم بوجود آيد.
كلسيت و دولوميت يا هر دوي آنها، مهمترين كانيهاي مرمرهاي خالص ميباشد كه معمولاً مقدار يكي از اين دو كاني در آن بمراتب بيش از ديگري است.
كوارتز آواري يا كوارتزي كه از تبلور مجدد چرت بوجود آمده است در مرمرها بخصوص در مرمرهاي كم دولوميت زياد ديده مي شود. كلسيت و كوارتز تا دماهاي بالا بدون واكنش در كنار هم باقي مي ماند و در اين دما به ولاستونيت تبديل مي شود.
در سيستم هاي بسته كوارتز در مجاورت دولوميت پايدار باقي مي ماند.
اگر مقداري رس بصورت ناخالص در سنگ مادر وجود داشته باشد كانيهاي مختلفي در مرمرها ممكن است تشكيل شود. از رس هاي ايلتي مقداري موسكويت توليد مي شود در صورتيكه كه از رس هاي كائولينيتي در شدتهاي كم دگرگوني اپيدوت نتيجه مي گردد و در شدتهاي متوسط دگرگوني گروناهائي از دسته گروسولر – آندراديت بوجود مي آيد كه در اين مرحله اپيدوت يا موسكويت ديگر وجود نخواهد داشت و بجاي آنها ميكروكلين و پلاڿيوكلازها تشكيل مي شود.
ترموليت در مرمرهاي دولوميت دار يكي از كانيهاي عادي است كه در شدتهاي بالاتر دگرگوني به ديوپسيد تبديل مي شود. در دگرگونيهاي متوسط تا شديد فرستريت هم ممكن است در اين سنگها تشكيل گردد. در نتيجه دگرگوني پسرو، فرستريت ممكن است به سرپانتين تبديل شود و سنگي حاصل گردد كه از كلسيت و سرپانتين درست شده و بنام اُني كلسيت (Ophicalcite) معروف است. و زوويانيت، پيريت، پيروتين و گرانيت كانيهاي فرعي ديگر اين سنگهاست كه بمقدار خيلي كم امكان دارد در مرمرها ديده شود.
مرمر:
از نظر سنگ شناسي، مرمر ( از كلمه يوناني مارموروس Marmoros به معني درخشان آمده است) سنگي است آهكي كه متبلور بوده و داراي دانه هايي است كه با چشم قابل رؤيت هستند. در اصطلاح بنايي به كليه آهكهاي متراكمي كه قابل صيقلي شدن باشند اطلاق مي شود. دانه هاي متبلور مرمر از نوع كلسيت است.
مرمر سنگي است متراكم و خلل و فرج آن خيلي كم است و در نتيجه در مقابل برودت و يخبندان مقاومتش زياد است.
- سيپولن: مرمري است كه داراي پولكهاي ميكاست. بعضي از سنگ شناسان به كليه آهكهايي كه دگرگوني يافته اند، سيپولن مي گويند.
- مرمر ميليونيتي: آهك متبلوري است كه بر اثر فشارهاي كوهزايي بوجود آمده است.
- رنگهاي سنگهاي مرمري: اگر اكسيد آهن بي آب در مرمر وجود داشته باشد رنگش سرخ و اگر اكسيد آهن آبدار وجود داشته باشد رنگ آن قهوه اي يا زرد است و اگر داراي مواد ذغالي (گرانيت، زغال، قير و نفت) و منگنز باشد رنگ آن خاكستري، كبود، يا سياه رنگ است.
- اشكال مرمرها: بعضي مرمرها، رگه دار، راه راه و برخي خالدار يا موجدار هستند. مرمري كه براي ساختن مجسمه بكار ميرود، داراي رنگ سفيد نسبتاً خالص است.
- شفافيت مرمرها: از بعضي مرمرها هنگامي كه صفحاتي به ضخامت 15 تا 35 ميلي متر تهيه شود نور بخوبي عبور ميكند.
- طرز تشكيل مرمر: مرمر در ميان شيست هاي متبلور يافت مي شود و بنابراين از سنگهاي دگرگوني است. بطور مصنوعي تحت فشار زياد با افزايش درجه دما، در مجاورت Co2 ، مي توان آهك را بطور مصنوعي به مرمر تبديل كرد.
- معادن مهم مرمر ايران: در ايران معادن مهمي از مرمر وجود دارد. در شمال شرقي يزد، جوشقان، خلج مشهد و محلات، معادن مهمي از مرمر وجود دارد.
مرمرهاي پالئوزوئيك:
اين سنگها در اثر دگرگوني آهك و دولوميت بوجود مي آيند. كاملاً بلورين هستند و در بازار سنگ ايران عموماً بنام مرمريت يا سنگ چيني ناميده مي شوند. اكثر اين سنگها قديمي اند و در زون دگرگوني سنندج - سيرجان واقع شده اند و تعدادي از معادن مشهور كشور از معادن پالئوزوئيك مي باشند عبارتند از: مرمريت گدار سرخ و جاجري، مرمريت صالح پيغمبر، مرمريت انگورك ده بيد، مرمريت سيرجان، مرمريت ازنا.
- مرمريت ها (Marbles) :
مرمريتها بصورت سنگهاي متامورف سفيد، خاكستري و رنگي، يا تبلور دوباره درخشندگي و شفافيت و زيبايي خاصي دارند. بهمين جهت در صنعت سنگهاي تزئيني جايگاه ويڿه اي يافته اند.
شرايط تشكيل مرمريت ها: مرمريت ها كه از متامرفيسم سنگهاي آهكي اوليه حاصل شده اند بر حسب درجه متامرفيسم و رشد كريستالها، ممكن است سنگهاي تزئيني مختلفي را با نامها و بافتهاي متفاوت ريز و درشت تشكيل دهند.
كريستال: مرمريت درشت بلور، سفيد يا خاكستري روشن تا كرم را اصطلاحاً كريستال مي گويند.
سنگ چيني: مرمريت كريستال سفيد را اصطلاحاً سنگ چيني مي نامند. درجه كريستاليزاسيون، سفيدي و يكنواختي رنگ از عوامل مرغوبيت سنگهاي چيني مي باشند.
معادن مهم سنگ چيني كشور: چيني اليگودرز، لاي بيد، گدار سرخ، نيريز.
نواحي مهم مورد اكتشاف سنگهاي مرمريتي: سنگهاي مرمريتي و چيني و كريستال همه از آهكهاي كريستاليزه مي باشند كه تحت فشار و حرارت بالا دگرگون شده اند. اين سنگها، اكثراً در نواحي دگرگوني ناحيه اي گسترش دارند.
- تفاوتهاي مرمر و سنگ آهك: اصطلاحات مرمر و سنگ آهك بر حسب قابليت پرداخت (polish) و مورد استفاده و منشأ آنها از هم تفكيك ميگردند.
- كانيهاي تشكيل دهنده مرمرها: كاني اصلي تشكيل دهنده اغلب مرمرها كلسيت مي باشد و هر چند كه 99% درصد كربنات كلسيم دارند اما اغلب مرمرها محتوي چند درصد از كانيهاي تيپك نوع دگرگوني مي باشند كه از جمله از انواع عمده غير سيليكاته آن كوارتز، هماتيت، ليمونيت و پيريت و كانيهاي سيليكاته معمولي آن شامل ميكا، كلريت ترموليت، ولاستونيت، ديوپسيد و هورنبلاند مي باشند.
- چه مرمرهايي از نظر شرايط ڿنر مورد استقبال قرار نميگيرند؟ چند نوع از مرمرها عمدتاً از دولوميت بجاي كلسيت تشكيل مي شوند و مرمرهاي متشكل از لايه هاي يك در ميان كلسيت و دولوميت بخاطر عكس العمل متفاوت اين دو كاني در مقابل پرداخت و صيقل گرفتن و اختلاف رنگ، بافت و مقاومت در مقابل هوازدگي مورد استقبال نمي باشند.
- موارد استفاده مرمرها: 1- در معماري 2- در مجسمه سازي
تقريباً بيشتر مرمرهاي، استخراج شده در امور ساختماني هم براي مصارف خارجي و هم نماي داخلي ساختمانها مانند پله ها، كف، ستون، ديوار و نماي بيروني و غيره و بقيه بصورت بناهاي يادبود و مجسمه سازي و غيره بكار گرفته مي شوند.
- موارد استفاده از ضايعات مرمرها: مرمرهاي خرد شده حاصل از مصرف در امور ساختماني، كارگاههاي استخراج و آسيابها و نيز در مواردي مانند اجزاء سيمان، ماده اوليه توليد آهك و اصولاً در جاهائيكه آهك خرد شده قابل مصرف است مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.
- خصوصيات شاخص در مرمرها: 1- رنگ 2- بافت 3- سختي 4- تخلخل 5- حلاليت 6- مقاومت و قدرت.
همچنين يكنواختي رنگ در مرمر يك صفت خوب و دلخواه براي مصارف مختلف است لذا در استخراج آنها بايستي دقت كافي بعمل آيد كه رگه ها يا لايه هاي بخصوصي را كه رنگ يكنواختي دارند تعقيب و استخراج نمايند.
- شاخصه هاي رنگ در مرمرها: 1- مرمرهاي كاملاً خالص داراي رنگ سفيد و درخشان مي باشند.
2- رنگهاي تيره از خاكستري روشن تا سياه توسط مواد كربندار پراكنده در آن بصورت اجزاء زير مانند گرافيت توليد ميگردند.
3- رنگهاي سنتر توسط حضور كلريت يا سيليكاتهاي ديگر توليد مي شود.
4- رنگ صورتي و قرمز نتيجه وجود ذرات بسيار ريز پراكنده هماتيت و يا كربنات منگنز (رودكروزيت (Rodochrisite
5- رنگ زرد و كرم مديون حضور ليمونيت
- بافت مرمرها: با توجه به اينكه اكثر مرمرها عمدتاً از كلسيت تشكيل شده اند، بافت آنها نيز تابعي از اندازه، ارتباط دانه ها (Mutual Relations) و جهت دانه هاي كلسيت خواهند بود.
- مقايسه مرمرها و كلسيت ها:
سختي كلسيت در مقياس موهس 3 ولي سختي مرمر 5/3 الي 4 است لذا مرمر از سختي نسبتاً بيشتري برخوردار و مقاومت است.
- مقايسه مرمرهاي متشكل از كلسيت خالص و مرمرهاي محتوي كوارتز:
مرمرهاي متشكل از كلسيت خالص مصرف شده در پله ها و كف و يا بيرون ساختمانها معمولاً زود خورده مي شوند در صورتيكه مرمرهاي محتوي مقداري كوارتز و يا ساير كانيهاي سيليكاته بسيار مقاومتر مي باشند.
- مقايسه سايش و نرمي مرمرها:
براي اكثر موارد مصرف مرمر، سايش جزئي آن اهميتي نداشته و نرمي مرمر در واقع صفت خوبي است كه اجازه مي دهد براحتي روي آن كار شده و هنگام، استخراج و يا پرداخت آن هزينه كمتري نيز مصرف شود.
- دلائل مقاومت و پايداري مرمرها با ذكر مثال بهترين مرمر دنيا:
مرمرها بخاطر تداخل و قفل بندي دانه هاي متبلور، مرمر داراي تخلخل بسيار كمي بوده و از حدود 0.0002 الي 0.5 درصد حجم سنگ را اشغال مي كند لذا قادر به آبگيري زيادي نبوده در مقابل عمل يخ زدگي مقاومت بيشتري دارد. بطوريكه اغلب مرمرها نوشته هاي زمان باستان را هنوز به روشني در خود نگهداري نموده اند.
حلاليت در سطوح آزاد مرمر تا حدودي وابسته به بافت و تركيب سنگ و علل الخصوص تابع شرايط جوي است مثلاً مرمر سفيد Carrara ايتاليا (يكي از بهترين معادن مرمر دنيا كه نيكلارثر مجسمه هاي خود را از سنگهاي اين معدن تراشيده است) در آب و هواي مديترانه قرنها بي تغيير باقي مانده اما ممكن است در عوض يكدهه در آب و هواي مثلاً نواحي شمال شرقي آمريكا تخريب و در آن حفراتي ايجاد گردد.
- منشأ و خصوصيات ساختماني مرمرها و نحوه تشكيل سنگ چيني:
طبقات سنگ آهك مدفون شده در زمين ممكن است توسط ترمال متامورفيسم ( دگرگوني حرارتي منتج به جانشيني شيميايي كنترل شده توسط حرارت و بمقدار كم توسط فشار ناشي از عمق) حاصل از حرارت توده هاي آذرين نفوذي به مرمر تبديل شوند. تبلور مجدد كلسيت در يك سنگ آهك نسبتاً خالص ممكن است سبب از بين رفتن بافتهاي اوليه وتبديل آن به يك مرمر سفيد براق گردد. ( سنگ چيني) طبقات ممكن است بخارج از توده آذرين متمايل شوند ولي آشفتگي استراكچر چنداني بوجود نمي آيد.
قسمت اعظم مرمرها توسط اثر فشار مسقيم ( 1000 تا 3000 بار) و حرارت بالا (400 الي 800 درجه سانتيگراد) روي سنگهاي آهكي قرار گرفته در اعماق زياد و يا بعبارت ديگر توسط دگرگوني ديناموترمال ( ناحيه اي ) توليد شده اند، اثر و عمل فشار قوي و نا متعادل يا نا متقارن روي مرمرها از چين هاي پيچيده حاصل شده روي مرمر و لايه هاي همراه مشخص مي شود و اثر حرارت همزمان با وجود كانيهاي فرعي سيليكاته مانند ترموليت و ديوپسيد در آن نشان داده مي شوند ( اين كانيها فقط در سنگهايي حاصل مي شوند كه تحت حرارت خيلي زياد قرار گرفته باشند) و هم چنين اين اثر بعلت همراهي مرمر با شيست و گنايس ها معلوم مي گردد كه خود مشخص كننده جريان ديناموترمال مي باشند از آنجا كه فسيلها و خصوصيات رسوبي سنگ اوليه تغيير و يا محو مي شوند تعيين سن دقيق زمين شناسي و ارتباط با ناحيه اطراف آن مسئله اي بسيار مشكل است.
پي جويي مرمرها (Marbles Prospecting) :
پيچيدگي استراكچري كه معمولاً مرمرها دارا مي باشند بدين معني است كه طبقات ممكن است بطور ناگهاني تغيير جهت و يا تغييراتي در ضخامت آنها چه در سطوح جانبي و جه بطور عمودي رخ دهد. براي اقتصادي بودن روي مرمرها بايد در مقياس بزرگي استخراج صورت بگيرد. باز كردن كارگاههاي جديدتر و يا فعال نمودن كارگاههاي قديمي قبل از آنكه از وجود توده يا رگه قابل استفاده اي اطمينان حاصل شود معمولاً مقرون بصرفه نخواهد بود.
تهيه نقشه هاي زمين شناسي دقيق مي تواند اطلاعات بسيار مفيدي از استراكچر و خصوصيات استراتيگرافي لايه هاي مرمر را روشن نمايد و تهيه اين نقشه ها در پي جويي مرمر ارزش زيادي دارند اما به تنهايي نيز كافي نمي باشند زيرا معدنكار قبل از آغاز كار بايد بداند كه چه مقدار سنگ با ارزش در زير منطقه مورد نظر وجود دارد و هم چنين اطلاعات دقيقي از رنگ ، بافت يكنواختي يا همگني و از سالم بودن آن داشته باشد. تنها وسيله بدست آوردن نمونه كافي براي كشف و مطالعه خواص فوق و ساير خصوصيات سنگ حفاري كرگيري (Core drilling) است.
استخراج مرمرها:
3 عامل مهم در ارتباط با هم تدارك و راه اندازي كارگاههاي استخراجي مرمر را فراهم مي كنند:
1- شيب طبقات 2-ضخامت باطله روي مرمر 3-يكنواختي يا همگني سنگ مورد نظر استخراج لايه هاي خيلي با ارزش نازك و با شيب تند ممكن است از طرفين بموازات امتداد لايه يا به صورت عمودي بحالت بريدگيهاي عميق انجام گيرد كه معمولاً در گير استخراج زيرزميني خواهد گرديد. در لايه هاي ضخيم تر با ديواره هاي محكم و پايدار استخراج ممكن است بصورت كارگاههاي عميق رو باز صورت پذيرد. لايه هاي با شيب ملايم ممكن است بصورت كارگاههاي كم عميق روباز در صورتيكه باطله روي طبقات مرمر بطور اقتصادي قابل برداشت باشد استخراج شوند. در هر حال در تمام مواد روش استخراج بستگي زيادي به كيفيت و مرغوبيت سنگ و قيمت فروش آن دارد.
بعد از تهيه كردن سطح سنگ از مواد باطله برش هاي اوليه بشرح ذيل صورت مي پذيرد:
برش ها توسط ماشين آلات كانال زني و بعضي مواقع نيز بوسيله اره هاي سيمي انجام مي گيرد. در يك حالت نرمال كانالها بفواصل 6 و بعمق 8 فوت و بطول كارگاه حفر مي شوند و انتهاي رشته سنگهاي هم جوار يا ديواره ها از ديواره بريده مي شوند سپس يكي از اين رشته سنگها بطور عمود بر هم در چند نقطه بريده مي شود طوريكه هر بلوك از پنج جهت آزاد مي گردد. يكي از بلوكها بعنوان كليد برداشته شده و از محل آن حفاري زير بلوكهاي ديگر در جهت هاي انتخاب شده انجام ميگيرد. پائين بردن بعدي كف مي تواند در پله هاي با بلندي حدود همان 8 فوت ادامه داده شود. اگر طبقات شيب دار باشند استخراج بلوكهاي با زاويه قائمه سبب ناهمواري كف و شباهت آن به دندانه اره خواهد گرديد.
حفاري و گوه گذاشتن جهت آزاد كردن بلوكها در برشهاي ثانويه معمولاً انجام مي پذيرد و حفاري عمدتاً در جهت grain , Rift ( بموازات لايه بندي) زده مي شود تا از سهولت جدايش در اين امتدادها نيز استفاده شود. سنداڿها از فواصل 14 اينچي تا 2 فوتي بسته به وضعيت Rift ممكن است زده شوند. قطر سونداڿها بين 2 ⁄11 تا 4⁄13 اينچ متغير و طول آنها به دلخواه تنظيم مي شوند. بلوكها توسط گوه گذاري (plug and feather) جدا و با جرثقيل يا وسيله ديگري بلند مي شوند مطلب مهم در مورد استخراج مرمر اين است كه بر پا كردن ركورد در حفاري يا كانال زني و يا تناڿ ناخالص فراوان در هر ساعت يا بازاء هر نفر كارگر مورد نظر نبوده و هدف استخراج اين سنگ را تأمين نميكند بلكه توليد بلوكهاي مرمر سالم و بي عيب است كه ادامه استخراج را عاقلانه و توجيه مي نمايد. در هر حال استخراج اصولي و عملي مرمر محتاج تكنيك و تخصص بالاتر از آن است كه در اين توضيح مختصر آورده شد. لذا كار روي مرمرها بايد با دقت و حوصله كافي انجام پذيرد تا نتيجه مطلوب بدست آيد.
نكاتي در مورد مرمرها:
1 - از نظر تنوع در جهان مرمرها به 3 گروه زير تقسيم مي شوند:
الف: مرمهاي باكسيم بالا كه بيشترين مصرف را دارند.
ب: مرمرهاي معمولي كه شفاف هستند و به انكس مشهور هستند.
ج: مرمرهاي هيدروسيليكاتي كه در توليد وسايل تزئيني كاربرد دارند.
2- مرمر به دو صورت تعريف مي شود: اول بصورت سنگي كه تبلور مجدد يافته است و دوم بصورت سنگ آهكي كه صيقل پذير است.
3- معروفترين مرمرهاي دنيا مربوط به معادن ايران و ايتاليا مي باشند.
4- معمولاً مرمرها در نواحي كوهستاني يافت مي شوند و بنابراين عواملي كه در مورد سنگ آهك صادقند در مورد اين سنگها نيز اعتبار دارند.
5- اغلب مرمرها بصورت تزئيني در فضاهاي داخلي بكار ميروند و معدودي از انواع مرمر براي كاربردهاي خارجي مناسبند.
6- اغلب خريداران، اين سنگ را صيقلي مي خواهند اگر چه توصيه مي شود كه از اين سنگ بويڿه در سنگفرش بصورت تيشه استفاده مي شود.
7- مرمر نظير تراورتن محصول عملكرد چشمه هاي آبگرم قديمي مي باشد و معمولاً لايه هايي در ميان لايه هاي تراورتن و ساده مي شود. در فرآيند كارآئي چمشه هاي آبگرم، اگر افت دماي آب كند باشد آراگونيت بوجود مي آيد و اگر افت دما به تندي صورت گيرد، تراورتن تشكيل ميگردد.
8- در ايران به سنگ حاصل از آراگونيت مرمر مي گويند و نام تجارتي انواع رنگي آن انيكس است.
9- مصرف عمده مرمر در پوشش ديوارهاي سرويسهاي لوكس، دكوراسيون داخلي ساختمان، مجسمه سازيها و منبرهاي سنگي مي باشد و هم چنين در ساختن كاشي از مرمر استفاده مي شود.
10- از معادن بالقوه مرمر كشور مي توان معادن اسفند و تلنگويه سيرجان، ده رستم كرمان، آب باريك، آذر شهر، عباس آباد جلفا.
11- سنگ آهكهاي درشت و متبلور بدليل جلا و درخشندگي، در صورتيكه رنگهاي شفاف ( غير چرك) داشته باشند از مرغوبيت بهتري برخوردارند از جمله معدن جوشقان اصفهان.
12- سنگ آهكهاي داراي پوسته فسيلهاي درشت مثل استراها بدليل اينكه ساختمان داخلي فسيلها در مقاطع مختلف در يك سطح صيقلي نمايش داده مي شود سنگ نماي جذابي را ارائه مي دهند و سنگ آهكهاي مارني كه درصد كمي رس دارند بسادگي برش خورده و صيقل دار مي شوند اين سنگ ها بسرعت فرسوده مي شوند و براي پله ها و كف راهروها و سرويسها مناسب نمي باشند.
13- سنگ آهكهاي سيليسي(Siliceous Limestone) در حين برش و سايش اشكالاتي را ايجاد مي نمايند برش اينگونه سنگها بسيار مشكل است.
14 – بطور كلي وجود بيش از 3% مواد رس در سنگ آهكها بعنوان سنگ نما و تزئيني مجاز نمي باشد.
15- سنگ لوح (Slate) در اثر دگرگوني پلمه سنگ يا شيل تشكيل شده و معمولاً بصورت لايه اي يافت مي شود و سطح آن معمولاً زبر و غير لغزنده و مي توان از آن پلاكهايي به ضخامت 2/5 mm يا بيشتر تهيه كرد.
رفرنس و منابع:
1- مطالعه ڿنز سنگهاي ساختماني و تزئيني ايران – پروڿه پايان نامه تحصيلي دانشكده مهندسي معدن دانشگاه صنعتي اصفهان مجيد پور مقدم
2- مطالعه سايت هاي سنگ هاي مرمر