コンテンツ
- ライムストーンとは？
- 石灰石はどのように形成されますか？
- 石灰岩からのドロマイトの形成
- 他のタイプの炭酸塩岩
- 鉱石炭酸塩岩
- 石灰岩の使用
- ポートランドセメント不足
- 将来の石灰石の源
- 石灰岩の生産パターン
- 石灰岩採掘のいくつかの問題
- 不可欠なリソースを理解する必要性
- 石灰石の米国の産業消費
石灰岩で作られた製品： 石灰石は、国家的に重要な不可欠な鉱物商品です。石灰岩を使用して作られた多くの製品の一部がこの写真に示されています：朝食用シリアル、塗料、カルシウムサプリメントピル、大理石の卓上、制酸剤タブレット、高品質の紙、白い屋根の顆粒、およびポートランドセメント。 （USGS写真。商号、会社名、または製品名の使用は説明目的のみであり、米国政府による承認を意味するものではありません。）
アペックスビルのインディアナ石灰岩： 国の首都の多くの建物は石灰岩で覆われています。 Apex Building / Federal Trade Commissionの上部の外観はインディアナ州の石灰岩です。 （USGS写真。）
ライムストーンとは？
「石灰岩」とは、主に炭酸カルシウム（CaCO3）、しかし、地質学者にとって、石灰岩はいくつかのタイプの「炭酸塩岩」のうちの1つにすぎません。これらの岩石は50％以上の炭酸塩鉱物、一般的には方解石鉱物（純粋なCaCO3）またはドロマイト（炭酸カルシウム-マグネシウム、CaMg2） または両方。
石灰石はどのように形成されますか？
ほとんどの炭酸塩岩は海水から堆積しました。これらの堆積性炭酸塩岩は、すべての大陸で一般的であり、地質学的歴史のほとんどを通じて形成されています。彼らはサンゴ礁として、また浅い海の底で熱帯地方で現在も形成されています。
海水には2つの重要な溶解化学物質であるカルシウム（Ca++）および重炭酸塩（HCO3-）イオン。ほとんどの海洋の表面近くの層では、サンゴ、アサリ、およびその他の海に生息する生物は、これらの2つの化学物質を使用してそれらを組み合わせて方解石または「アラゴナイト」を形成する保護シェルを作成します。異なる結晶形。
フロリダ州ウィンターパークのシンクホール： 大量の石灰岩は地表水と地下水によって溶解され、運び去られます。これにより、ニューメキシコ州のカールスバッド洞窟などの洞窟が作成されます（下の写真）。湿気の多い気候では、洞窟の形成が特に一般的であり、洞窟の天井が崩壊する場所に陥没穴が生じる場合があります。地上の約240フィートの陥没穴は、1981年にフロリダ州ウィンターパークに開けられ、その下にある石灰岩の洞窟の天井が崩壊しました。洞窟と陥没穴はサイプレスヘッド層にあり、フロリダ中央部の重要な帯水層です。海綿状石灰岩帯水層では、地下水の汚染物質は他の種類の岩石よりもはるかに速く移動するため、そのような地域の採石場は特別な懸念事項です。 （USGS写真。）
石灰岩からのドロマイトの形成
いくつかの石灰岩は、地下水にマグネシウムを導入することにより変化しました。地下水中のマグネシウムは、石灰岩の方解石の一部またはすべてをドロマイトに変換する場合があります。また、乾燥した気候で古代の海の海岸近くに形成されたいくつかの岩は、堆積した時点でほとんどドロマイトでした。
鍾乳洞： St乳石は天井から垂れ下がっており、石lagはニューメキシコ州のカールスバッド洞窟の床から2億6千万年前の石灰岩の中にそびえています。 （国立公園局の写真。）
他のタイプの炭酸塩岩
石灰石にはさまざまな種類があります。チョークは、ほとんど完全に微細な化石で構成された非常に細かく、多孔質の海洋性石灰岩です。トラバーチンは淡水堆積性石灰岩で、非常に薄く、波状の層があり、一般的に湧水で形成されます。大理石は、通常は海洋性石灰岩である炭酸塩岩であり、地球表面下の深い熱と圧力によってプラスチックのように圧迫され変形しました。このプロセスは「変成」と呼ばれます。また、溶岩や花崗岩と同じように、溶けたマグマから結晶化した珍しい「火成」の炭酸塩岩があります。これらは「カーボナタイト」と呼ばれ、この岩の種類は、工業用石灰岩として世界のいくつかの場所で採掘されています。
鉱石炭酸塩岩
堆積性石灰岩の堆積物は広範囲に及ぶことがあり、数百平方マイルをカバーし、厚さと品質が比較的均一になります。したがって、石灰岩の採石場は大きく、長寿命で、数平方マイルの領域にわたって数百フィートの厚さの石灰岩層を採掘できます。多くの採石場は複数の製品を生産しており、特定の用途には十分に砕けていない砕石は、依然として道路の骨材として適しています。大理石の採石場も非常に大きくなる可能性があります。しかし、これらの岩は、かつては定期的に層にされていましたが、変則的に不規則な形状の物体になり、採掘するのがより困難で費用がかかります。
米国の大部分では、数千年から3億5,000万年前までのさまざまな年齢の海洋性石灰岩の広範な鉱床があります。堆積物の中には、95％のCaCOと同じ化学グレードのものがあります3。ただし、一部の地域には完全に適切な石灰岩の堆積物がありません。顧客への石灰石のコストの大部分は、石灰石がどれだけ遠くにあるか、どのように出荷されるかによって決まります。水上のはしけによる輸送は、列車による輸送よりも安く、そのため、トラックによる輸送よりも安くなります。
石灰岩の使用
石灰石には多くの産業用途があり、採掘または加工してさまざまな製品に使用できます。多種多様な建設資材、農業資材、環境資材、工業資材の原料です。
石灰石はほとんどどこでも建設に使用されます。 2007年、砕石石灰は、米国で生産された砕石の68％でした。また、石灰石は、ポートランドセメントを製造する際の重要な成分です。我が国は石灰岩が豊富にあるにもかかわらず、近年セメント不足が生じています。
最も純粋な天然石灰岩のいくつかは大理石です。何世紀にもわたって、大理石は政府の建物や公共の彫像で選択される装飾的な石でした。トラバーチンは、タイルやテーブルトップの寸法石としても使用されます。いくつかの白い石灰岩は、造園や屋根に使用するために単に粉砕され、ふるいにかけられます。
鉄のような溶融金属から不純物を除去するために、粉末石灰石が使用されます。また、石炭火力発電所の排気から有毒化合物を除去できます。石灰石は、紙、プラスチック、塗料などのさまざまな製品のフィラーとして使用されます。最も純粋な石灰岩は、朝食用シリアルやカルシウム錠剤などの食品や医薬品にも使用されています。
石灰石は、土壌の処理、水の浄化、銅の精錬に使用される石灰（CaO）の原料でもあります。ライムには、化学産業で多くの追加の用途があります。
ドロマイトは、通常、他の工業用石灰岩よりもほとんどの用途に適していません。採掘されたドロマイトのほとんどは、コンクリートまたはアスファルトの骨材として使用するために単純に粉砕およびふるいにかけられます。
ポートランドセメント不足
ポートランドセメントは、石灰岩で作られた最も重要な製品の1つです。多くの建設用途に不可欠です。米国はセメントの自給自足ではなく、不足を補うために他の国からセメントを輸入しなければなりません。クリンカー（セメント製造の最初の段階からの製品）と完成したセメントの輸入は、2006年の米国のセメントの総販売量の約23％を占めていました。2007年の直前の数年間、ポートランドセメントは国内で非常に不足していました。他の国との競争、不十分な海上輸送システム、および過小評価された貨物スペース要件が原因の一つでした。
ポートランドセメントが非常に不足していたとき、その価格は大幅に上昇しました。消費者は代替品を探しました。彼らは、圧力処理された木材、断熱鋼、パネルにポリスチレンを使用し、必要なセメントの量を減らすために建物のフッターを再設計しました。セメント不足も建設の遅れを引き起こし、その結果、道路、橋、建物のコストが増加しました。
将来の石灰石の源
米国での新しい石灰石採石場とセメント工場の設立は時間がかかり、供給不足は修正に時間がかかります。新しいセメント工場の建設には約2年かかり、許可プロセスには8〜10年かかる場合があります。おそらくさらに難しい問題は、人々が自分の地域に新しい採石場や植物を歓迎しないかもしれないということです。これらの障害にもかかわらず、多くの米国セメント会社は、事業を拡大および近代化するプロセスにあります。
適切で採掘可能な岩のエリアが都市の成長によって飲み込まれた場合、または法律やゾーニングによって採掘が禁止された場合、その結果は「資源の殺菌」と呼ばれます。石灰石は国家的に重要な材料であり、資源の殺菌により、採石場から顧客へのより高いコストでより長い輸送が可能になります。
石灰岩の生産パターン
採掘された石灰岩のほとんどは、骨材として粉砕されます。米国の砕石生産の大部分は、少なくとも過去40年間にわたって石灰岩から生産されています。炭酸塩岩は表面の岩石の25〜35％に過ぎませんが、これは事実です。
米国の砕石事業は減少しており、1971年以来10年間で約20％の損失となっています。しかし、2001年から2006年にかけて、米国地質調査（USGS）鉱物商品サマリーによると、採石場は増加しています。世界の他の地域では、主にいくつかの非常に大きな採石場から新しい生産が行われています。米国の生産量の増加にもかかわらず、国は最近の建設の不況まで石灰石製品の輸入を増やしていました。これらの輸入品は主にカナダ、メキシコ、中国からのものです。採石場が少なくなると、平均距離が長くなり、石灰石の価格が再び上昇する可能性があります。
石灰岩採掘のいくつかの問題
石灰岩は、ほとんどの場合、採石場から採掘されます。しかし、地下の石灰岩の鉱山は、米国の中央部と東部、特に都市とその近くの場所で見つかります。石灰岩の地下採掘は、表面採石よりもいくつかの利点があり、おそらく今後増加するでしょう。石灰岩の採掘に関する一般的な一般的な懸念には、ほこり、騒音、爆破振動、トラックおよび採石作業に関連するその他の交通が含まれます。
一部の石灰岩は帯水層でもあります。つまり、井戸に水をもたらすことができる岩石ユニットです。石灰岩が帯水層である場合、採石作業からの汚染物質が地下水に逃げることが懸念される可能性があります。
石灰岩が見られる米国の多くの地域では、石灰岩は地表の雨水または地表近くの地下水に徐々に溶解します。湿気の多い気候では、大量の石灰岩が溶けて水中に運ばれます。これにより洞窟ができ、洞窟の天井が崩れる場所に陥没穴ができることがあります。海綿状石灰岩帯水層では、地下水の汚染物質は他の種類の岩石よりもはるかに速く移動するため、そのような地域の採石場は特別な懸念事項です。
不可欠なリソースを理解する必要性
石灰石は、私たちの国の最も重要な資源の一つです。私たちの経済にとってその資源の重要性を考えると、その資源を工業用鉱物として理解するのは不十分です。石灰岩は「一般的な」岩と見なされているため、初期の地質研究の範囲は限られていました。過去、石灰岩に関するUSGSのほとんどの研究では、堆積物のマッピングに加えて、帯水層や石油貯留層としての役割を理解してきました。ただし、建設やその他の産業に適した石灰岩を特徴付けるには、さまざまなデータが必要です。炭酸塩岩は、使用目的によって異なる化学純度要件を満たす必要があります。用途によっては、石灰岩にも特定の好ましい工学的特性があることが必要です。石灰岩の使用に関する基準と要件が高まっており、石灰岩の特性、変動性、工学的特性をより深く理解する必要があります。
石灰石は、私たちの国の最も重要な資源の一つです。私たちの経済にとってその資源の重要性を考えると、その資源を工業用鉱物として理解するのは不十分です。石灰岩は「一般的な」岩と見なされているため、初期の地質研究の範囲は限られていました。過去、石灰岩に関するUSGSのほとんどの研究では、堆積物のマッピングに加えて、帯水層や石油貯留層としての役割を理解してきました。ただし、建設やその他の産業に適した石灰岩を特徴付けるには、さまざまなデータが必要です。炭酸塩岩は、使用目的によって異なる化学純度要件を満たす必要があります。用途によっては、石灰岩にも特定の好ましい工学的特性があることが必要です。石灰岩の使用に関する基準と要件が高まっており、石灰岩の特性、変動性、工学的特性をより深く理解する必要があります。
石灰石の米国の産業消費
地質学的限界と経済的限界の両方が、将来の石灰石の供給に確かに影響するでしょう。米国は現在、世界の工業用石灰石生産の5〜10％を消費しています。 2007年、工業用石灰石の国内生産量は約13億メートルトンであり、その価値は250億ドルを超えています。同年、国家は約43万トンの工業用石灰石と石灰石製品を輸入し、その価値は約22億ドルでした。これらの輸入のほとんどはポートランドセメントでした。
工業用石灰岩などの必須鉱物製品に対するアメリカ大陸のニーズに応えるには、正確で公平な科学データが必要です。 USGS鉱物資源プログラムでの科学者の進行中の作業は、鉱物資源の将来の供給を確保するのに役立つ健全なポリシーの作成に重要な情報を提供します。