سنگ‌هائی که از کلسیت یا دولومیت خالص تشکیل شده‌اند دگرگون شده و با تبلور مجدد همین کانی‌ها به مرمر تبدیل می‌شود.
با توجه به اینکه لایه‌های مختلف سنگ مادر از نظر مقدار و نوع ناخالصی‌ها ممکن است متفاوت باشد در مرمرها انواع و اقسام کانیهای سیلیکا ته دگرگونی یافت می‌شود و در عین حال در بعضی مواقع از روی توزیع مجموعه‌های متفاوت این کانی‌ها می‌توان لایه بندی سنگ اولیه را تعیین کرد.
مرمرها معمولاً دارای دانه بندی هستند و توجیه ترجیحی در آن‌ها مشاهده نمی‌شود ولی با افزایش شدت دگرگونی اندازه دانه‌ها بزرگ‌تر می‌گردد و ممکن است توجیه مختصری هم بوجود آید.
کلسیت و دولومیت یا هر دوی آن‌ها، مهم‌ترین کانیهای مرمرهای خالص می‌باشد که معمولاً مقدار یکی از این دو کانی در آن بمراتب بیش از دیگری است.
کوارتز آواری یا کوارتزی که از تبلور مجدد چرت بوجود آمده است در مرمرها بخصوص در مرمرهای کم دولومیت زیاد دیده می‌شود. کلسیت و کوارتز تا دماهای بالا بدون واکنش در کنار هم باقی می‌ماند و در این دما به ولاستونیت تبدیل می‌شود.
در سیستم‌های بسته کوارتز در مجاورت دولومیت پایدار باقی می‌ماند.
اگر مقداری رس بصورت ناخالص در سنگ مادر وجود داشته باشد کانیهای مختلفی در مرمرها ممکن است تشکیل شود. از رس‌های ایلتی مقداری موسکویت تولید می‌شود در صورتیکه که از رس‌های کائولینیتی در شدتهای کم دگرگونی اپیدوت نتیجه می‌گردد و در شدتهای متوسط دگرگونی گروناهائی از دسته گروسولر – آندرادیت بوجود می‌آید که در این مرحله اپیدوت یا موسکویت دیگر وجود نخواهد داشت و بجای آن‌ها میکروکلین و پلاژیوکلاز‌ها تشکیل می‌شود.
ترمولیت در مرمرهای دولومیت دار یکی از کانیهای عادی است که در شدتهای بالا‌تر دگرگونی به دیوپسید تبدیل می‌شود. در دگرگونیهای متوسط تا شدید فرستریت هم ممکن است در این سنگ‌ها تشکیل گردد. در نتیجه دگرگونی پسرو، فرستریت ممکن است به سرپانتین تبدیل شود و سنگی حاصل گردد که از کلسیت و سرپانتین درست شده و بنام اُنی کلسیت (Ophicalcite) معروف است. و زوویانیت، پیریت، پیروتین و گرانیت کانیهای فرعی دیگر این سنگهاست که بمقدار خیلی کم امکان دارد در مرمرها دیده شود.
مرمر
از نظر سنگ‌شناسی، مرمر (از کلمه یونانی مارموروس Marmoros به معنی درخشان آمده است) سنگی است آهکی که متبلور بوده و دارای دانه‌هایی است که با چشم قابل رؤیت هستند. در اصطلاح بنایی به کلیه آهکهای متراکمی که قابل صیقلی شدن باشند اطلاق می‌شود. دانه‌های متبلور مرمر از نوع کلسیت است.
مرمر سنگی است متراکم و خلل و فرج آن خیلی کم است و در نتیجه در مقابل برودت و یخبندان مقاومتش زیاد است.
سیپولن: مرمری است که دارای پولکهای می‌کاست. بعضی از سنگ‌شناسان به کلیه آهکهایی که دگرگونی یافته‌اند، سیپولن می‌گویند.
مرمر میلیونیتی: آهک متبلوری است که بر اثر فشارهای کوهزایی بوجود آمده است.
رنگهای سنگهای مرمری: اگر اکسید آهن بی‌آب در مرمر وجود داشته باشد رنگش سرخ و اگر اکسید آهن آبدار وجود داشته باشد رنگ آن قهوه‌ای یا زرد است و اگر دارای مواد ذغالی (گرانیت، زغال، قیر و نفت) و منگنز باشد رنگ آن خاکستری، کبود، یا سیاه رنگ است.
اشکال مرمرها: بعضی مرمرها، رگه دار، راه راه و برخی خالدار یا موجدار هستند. مرمری که برای ساختن مجسمه بکار می‌رود، دارای رنگ سفید نسبتاً خالص است.
شفافیت مرمرها: از بعضی مرمرها هنگامی که صفحاتی به ضخامت ۱۵ تا ۳۵ میلی متر تهیه شود نور بخوبی عبور می‌کند.
طرز تشکیل مرمر: مرمر در میان شیست‌های متبلور یافت می‌شود و بنابراین از سنگهای دگرگونی است. بطور مصنوعی تحت فشار زیاد با افزایش درجه دما، در مجاورت Co۲، می‌توان آهک را بطور مصنوعی به مرمر تبدیل کرد.
معادن مهم مرمر ایران: در ایران معادن مهمی از مرمر وجود دارد. در شمال شرقی یزد، جوشقان، خلج مشهد و محلات، معادن مهمی از مرمر وجود دارد.
مرمرهای پالئوزوئیک
این سنگ‌ها در اثر دگرگونی آهک و دولومیت بوجود می‌آیند. کاملاً بلورین هستند و در بازار سنگ ایران عموماً بنام مرمریت یا سنگ چینی نامیده می‌شوند. اکثر این سنگ‌ها قدیمی‌اند و در زون دگرگونی سنندج - سیرجان واقع شده‌اند و تعدادی از معادن مشهور کشور از معادن پالئوزوئیک می‌باشند عبارتند از: مرمریت گدار سرخ و جاجری، مرمریت صالح پیغمبر، مرمریت انگورک ده بید، مرمریت سیرجان، مرمریت ازنا.
مرمریت‌ها (Marbles)
مرمریت‌ها بصورت سنگهای متامورف سفید، خاکستری و رنگی، یا تبلور دوباره درخشندگی و شفافیت و زیبایی خاصی دارند. بهمین جهت در صنعت سنگهای تزئینی جایگاه ویژه‌ای یافته‌اند.
شرایط تشکیل مرمریت‌ها: مرمریت‌ها که از متامرفیسم سنگهای آهکی اولیه حاصل شده‌اند بر حسب درجه متامرفیسم و رشد کریستال‌ها، ممکن است سنگهای تزئینی مختلفی را با نام‌ها و بافتهای متفاوت ریز و درشت تشکیل دهند.
کریستال: مرمریت درشت بلور، سفید یا خاکستری روشن تا کرم را اصطلاحاً کریستال می‌گویند.
سنگ چینی: مرمریت کریستال سفید را اصطلاحاً سنگ چینی می‌نامند. درجه کریستالیزاسیون، سفیدی و یکنواختی رنگ از عوامل مرغوبیت سنگهای چینی می‌باشند.
معادن مهم سنگ چینی کشور: چینی الیگودرز، لای بید، گدار سرخ، نیریز.
نواحی مهم مورد اکتشاف سنگهای مرمریتی: سنگهای مرمریتی و چینی و کریستال همه از آهکهای کریستالیزه می‌باشند که تحت فشار و حرارت بالا دگرگون شده‌اند. این سنگ‌ها، اکثراً در نواحی دگرگونی ناحیه‌ای گسترش دارند.
تفاوتهای مرمر و سنگ آهک: اصطلاحات مرمر و سنگ آهک بر حسب قابلیت پرداخت (polish) و مورد استفاده و منشأ آن‌ها از هم تفکیک می‌گردند.
کانیهای تشکیل دهنده مرمرها: کانی اصلی تشکیل دهنده اغلب مرمرها کلسیت می‌باشد و هر چند که ۹۹% درصد کربنات کلسیم دارند اما اغلب مرمرها محتوی چند درصد از کانیهای تیپک نوع دگرگونی می‌باشند که از جمله از انواع عمده غیر سیلیکاته آن کوارتز، هماتیت، لیمونیت و پیریت و کانیهای سیلیکاته معمولی آن شامل می‌کا، کلریت ترمولیت، ولاستونیت، دیوپسید و هورنبلاند می‌باشند.
چه مرمرهایی از نظر شرایط ژنر مورد استقبال قرار نمی‌گیرند؟ چند نوع از مرمرها عمدتاً از دولومیت بجای کلسیت تشکیل می‌شوند و مرمرهای متشکل از لایه‌های یک در میان کلسیت و دولومیت بخاطر عکس العمل متفاوت این دو کانی در مقابل پرداخت و صیقل گرفتن و اختلاف رنگ، بافت و مقاومت در مقابل هوازدگی مورد استقبال نمی‌باشند.
موارد استفاده مرمرها: ۱- در معماری ۲- در مجسمه سازی
تقریباً بیشتر مرمرهای، استخراج شده در امور ساختمانی هم برای مصارف خارجی و هم نمای داخلی ساختمان‌ها مانند پله‌ها، کف، ستون، دیوار و نمای بیرونی و غیره و بقیه بصورت بناهای یادبود و مجسمه سازی و غیره بکار گرفته می‌شوند.
موارد استفاده از ضایعات مرمرها: مرمرهای خرد شده حاصل از مصرف در امور ساختمانی، کارگاههای استخراج و آسیاب‌ها و نیز در مواردی مانند اجزاء سیمان، ماده اولیه تولید آهک و اصولاً در جاهائیکه آهک خرد شده قابل مصرف است می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
خصوصیات شاخص در مرمرها: ۱- رنگ ۲- بافت ۳- سختی ۴- تخلخل ۵- حلالیت ۶- مقاومت و قدرت.
همچنین یکنواختی رنگ در مرمر یک صفت خوب و دلخواه برای مصارف مختلف است لذا در استخراج آن‌ها بایستی دقت کافی بعمل آید که رگه‌ها یا لایه‌های بخصوصی را که رنگ یکنواختی دارند تعقیب و استخراج نمایند.
شاخصه‌های رنگ در مرمرها:
مرمرهای کاملاً خالص دارای رنگ سفید و درخشان می‌باشند.
رنگهای تیره از خاکستری روشن تا سیاه توسط مواد کربندار پراکنده در آن بصورت اجزاء زیر مانند گرافیت تولید می‌گردند.
رنگهای سن‌تر توسط حضور کلریت یا سیلیکاتهای دیگر تولید می‌شود.
رنگ صورتی و قرمز نتیجه وجود ذرات بسیار ریز پراکنده هماتیت و یا کربنات منگنز (رودکروزیت (Rodochrisite
رنگ زرد و کرم مدیون حضور لیمونیت
بافت مرمرها: با توجه به اینکه اکثر مرمرها عمدتاً از کلسیت تشکیل شده‌اند، بافت آن‌ها نیز تابعی از اندازه، ارتباط دانه‌ها (Mutual Relations) و جهت دانه‌های کلسیت خواهند بود.
مقایسه مرمرها و کلسیت‌ها
سختی کلسیت در مقیاس موهس ۳ ولی سختی مرمر ۵/۳ الی ۴ است لذا مرمر از سختی نسبتاً بیشتری برخوردار و مقاومت است.
مقایسه مرمرهای متشکل از کلسیت خالص و مرمرهای محتوی کوارتز:
مرمرهای متشکل از کلسیت خالص مصرف شده در پله‌ها و کف و یا بیرون ساختمان‌ها معمولاً زود خورده می‌شوند در صورتیکه مرمرهای محتوی مقداری کوارتز و یا سایر کانیهای سیلیکاته بسیار مقاوم‌تر می‌باشند.
مقایسه سایش و نرمی مرمرها:
برای اکثر موارد مصرف مرمر، سایش جزئی آن اهمیتی نداشته و نرمی مرمر در واقع صفت خوبی است که اجازه می‌دهد براحتی روی آن کار شده و هنگام، استخراج و یا پرداخت آن هزینه کمتری نیز مصرف شود.
دلائل مقاومت و پایداری مرمرها با ذکر مثال بهترین مرمر دنیا:
مرمرها بخاطر تداخل و قفل بندی دانه‌های متبلور، مرمر دارای تخلخل بسیار کمی بوده و از حدود ۰. ۰۰۰۲ الی ۰. ۵ درصد حجم سنگ را اشغال می‌کند لذا قادر به آبگیری زیادی نبوده در مقابل عمل یخ زدگی مقاومت بیشتری دارد. بطوریکه اغلب مرمرها نوشته‌های زمان باستان را هنوز به روشنی در خود نگهداری نموده‌اند.
حلالیت در سطوح آزاد مرمر تا حدودی وابسته به بافت و ترکیب سنگ و علل الخصوص تابع شرایط جوی است مثلاً مرمر سفید Carrara ایتالیا (یکی از بهترین معادن مرمر دنیا که نیکلارثر مجسمه‌های خود را از سنگهای این معدن تراشیده است) در آب و هوای مدیترانه قرن‌ها بی‌تغییر باقی مانده اما ممکن است در عوض یکدهه در آب و هوای مثلاً نواحی شمال شرقی آمریکا تخریب و در آن حفراتی ایجاد گردد.
منشأ و خصوصیات ساختمانی مرمرها و نحوه تشکیل سنگ چینی:
طبقات سنگ آهک مدفون شده در زمین ممکن است توسط ترمال متامورفیسم (دگرگونی حرارتی منتج به جانشینی شیمیایی کنترل شده توسط حرارت و بمقدار کم توسط فشار ناشی از عمق) حاصل از حرارت توده‌های آذرین نفوذی به مرمر تبدیل شوند. تبلور مجدد کلسیت در یک سنگ آهک نسبتاً خالص ممکن است سبب از بین رفتن بافتهای اولیه وتبدیل آن به یک مرمر سفید براق گردد. (سنگ چینی) طبقات ممکن است بخارج از توده آذرین متمایل شوند ولی آشفتگی استراکچر چندانی بوجود نمی‌آید.
قسمت اعظم مرمرها توسط اثر فشار مسقیم (۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ بار) و حرارت بالا (۴۰۰ الی ۸۰۰ درجه سانتیگراد) روی سنگهای آهکی قرار گرفته در اعماق زیاد و یا بعبارت دیگر توسط دگرگونی دیناموترمال (ناحیه‌ای) تولید شده‌اند، اثر و عمل فشار قوی و نا‌متعادل یا نا‌متقارن روی مرمرها از چین‌های پیچیده حاصل شده روی مرمر و لایه‌های همراه مشخص می‌شود و اثر حرارت همزمان با وجود کانیهای فرعی سیلیکاته مانند ترمولیت و دیوپسید در آن نشان داده می‌شوند (این کانی‌ها فقط در سنگهایی حاصل می‌شوند که تحت حرارت خیلی زیاد قرار گرفته باشند) و هم چنین این اثر بعلت همراهی مرمر با شیست و گنایس‌ها معلوم می‌گردد که خود مشخص کننده جریان دیناموترمال می‌باشند از آنجا که فسیل‌ها و خصوصیات رسوبی سنگ اولیه تغییر و یا محو می‌شوند تعیین سن دقیق زمین‌شناسی و ارتباط با ناحیه اطراف آن مسئله‌ای بسیار مشکل است.
پی جویی مرمرها (Marbles Prospecting):
پیچیدگی استراکچری که معمولاً مرمرها دارا می‌باشند بدین معنی است که طبقات ممکن است بطور ناگهانی تغییر جهت و یا تغییراتی در ضخامت آن‌ها چه در سطوح جانبی و جه بطور عمودی رخ دهد. برای اقتصادی بودن روی مرمرها باید در مقیاس بزرگی استخراج صورت بگیرد. باز کردن کارگاههای جدید‌تر و یا فعال نمودن کارگاههای قدیمی قبل از آنکه از وجود توده یا رگه قابل استفاده‌ای اطمینان حاصل شود معمولاً مقرون بصرفه نخواهد بود.
تهیه نقشه‌های زمین‌شناسی دقیق می‌تواند اطلاعات بسیار مفیدی از استراکچر و خصوصیات استراتیگرافی لایه‌های مرمر را روشن نماید و تهیه این نقشه‌ها در پی جویی مرمر ارزش زیادی دارند اما به تنهایی نیز کافی نمی‌باشند زیرا معدنکار قبل از آغاز کار باید بداند که چه مقدار سنگ با ارزش در زیر منطقه مورد نظر وجود دارد و هم چنین اطلاعات دقیقی از رنگ، بافت یکنواختی یا همگنی و از سالم بودن آن داشته باشد. تنها وسیله بدست آوردن نمونه کافی برای کشف و مطالعه خواص فوق و سایر خصوصیات سنگ حفاری کرگیری (Core drilling) است.
استخراج مرمرها:
۳ عامل مهم در ارتباط با هم تدارک و راه اندازی کارگاههای استخراجی مرمر را فراهم می‌کنند:
۱- شیب طبقات ۲-ضخامت باطله روی مرمر ۳-یکنواختی یا همگنی سنگ مورد نظر استخراج لایه‌های خیلی با ارزش نازک و با شیب تند ممکن است از طرفین بموازات امتداد لایه یا به صورت عمودی بحالت بریدگیهای عمیق انجام گیرد که معمولاً در گیر استخراج زیرزمینی خواهد گردید. در لایه‌های ضخیم‌تر با دیواره‌های محکم و پایدار استخراج ممکن است بصورت کارگاههای عمیق رو باز صورت پذیرد. لایه‌های با شیب ملایم ممکن است بصورت کارگاههای کم عمیق روباز در صورتیکه باطله روی طبقات مرمر بطور اقتصادی قابل برداشت باشد استخراج شوند. در هر حال در تمام مواد روش استخراج بستگی زیادی به کیفیت و مرغوبیت سنگ و قیمت فروش آن دارد.
بعد از تهیه کردن سطح سنگ از مواد باطله برشهای اولیه بشرح ذیل صورت می‌پذیرد:
برش‌ها توسط ماشین آلات کانال زنی و بعضی مواقع نیز بوسیله اره‌های سیمی انجام می‌گیرد. در یک حالت نرمال کانال‌ها بفواصل ۶ و بعمق ۸ فوت و بطول کارگاه حفر می‌شوند و انتهای رشته سنگهای هم جوار یا دیواره‌ها از دیواره بریده می‌شوند سپس یکی از این رشته سنگ‌ها بطور عمود بر هم در چند نقطه بریده می‌شود طوریکه هر بلوک از پنج جهت آزاد می‌گردد. یکی از بلوک‌ها بعنوان کلید برداشته شده و از محل آن حفاری زیر بلوکهای دیگر در جهت‌های انتخاب شده انجام می‌گیرد. پائین بردن بعدی کف می‌تواند در پله‌های با بلندی حدود همان ۸ فوت ادامه داده شود. اگر طبقات شیب دار باشند استخراج بلوکهای با زاویه قائمه سبب ناهمواری کف و شباهت آن به دندانه اره خواهد گردید.
حفاری و گوه گذاشتن جهت آزاد کردن بلوک‌ها در برشهای ثانویه معمولاً انجام می‌پذیرد و حفاری عمدتاً در جهت grain، Rift (بموازات لایه بندی) زده می‌شود تا از سهولت جدایش در این امتداد‌ها نیز استفاده شود. سنداژ‌ها از فواصل ۱۴ اینچی تا ۲ فوتی بسته به وضعیت Rift ممکن است زده شوند. قطر سونداژ‌ها بین ۲ ⁄۱۱ تا ۴⁄۱۳ اینچ متغیر و طول آن‌ها به دلخواه تنظیم می‌شوند. بلوک‌ها توسط گوه گذاری (plug and feather) جدا و با جرثقیل یا وسیله دیگری بلند می‌شوند مطلب مهم در مورد استخراج مرمر این است که بر پا کردن رکورد در حفاری یا کانال زنی و یا تناژ ناخالص فراوان در هر ساعت یا بازاء هر نفر کارگر مورد نظر نبوده و هدف استخراج این سنگ را تأمین نمی‌کند بلکه تولید بلوکهای مرمر سالم و بی‌عیب است که ادامه استخراج را عاقلانه و توجیه می‌نماید. در هر حال استخراج اصولی و عملی مرمر محتاج تکنیک و تخصص بالا‌تر از آن است که در این توضیح مختصر آورده شد. لذا کار روی مرمرها باید با دقت و حوصله کافی انجام پذیرد تا نتیجه مطلوب بدست آید.
نکاتی در مورد مرمرها
۱. از نظر تنوع در جهان مرمرها به ۳ گروه زیر تقسیم می‌شوند
الف: مرمهای باکسیم بالا که بیشترین مصرف را دارند.
ب: مرمرهای معمولی که شفاف هستند و به انکس مشهور هستند.
ج: مرمرهای هیدروسیلیکاتی که در تولید وسایل تزئینی کاربرد دارند.
۲. مرمر به دو صورت تعریف می‌شود: اول بصورت سنگی که تبلور مجدد یافته است و دوم بصورت سنگ آهکی که صیقل پذیر است.
۳. معروف‌ترین مرمرهای دنیا مربوط به معادن ایران و ایتالیا می‌باشند.
۴. معمولاً مرمرها در نواحی کوهستانی یافت می‌شوند و بنابراین عواملی که در مورد سنگ آهک صادقند در مورد این سنگ‌ها نیز اعتبار دارند.
۵. اغلب مرمرها بصورت تزئینی در فضاهای داخلی بکار می‌روند و معدودی از انواع مرمر برای کاربردهای خارجی مناسبند.
۶. اغلب خریداران، این سنگ را صیقلی می‌خواهند اگر چه توصیه می‌شود که از این سنگ بویژه در سنگفرش بصورت تیشه استفاده می‌شود.
۷. مرمر نظیر تراورتن محصول عملکرد چشمه‌های آبگرم قدیمی می‌باشد و معمولاً لایه‌هایی در میان لایه‌های تراورتن و ساده می‌شود. در فرآیند کارآئی چمشه‌های آبگرم، اگر افت دمای آب کند باشد آراگونیت بوجود می‌آید و اگر افت دما به تندی صورت گیرد، تراورتن تشکیل می‌گردد.
۸. در ایران به سنگ حاصل از آراگونیت مرمر می‌گویند و نام تجارتی انواع رنگی آن انیکس است.
۹. مصرف عمده مرمر در پوشش دیوارهای سرویسهای لوکس، دکوراسیون داخلی ساختمان، مجسمه سازی‌ها و منبرهای سنگی می‌باشد و هم چنین در ساختن کاشی از مرمر استفاده می‌شود.
۱۰. از معادن بالقوه مرمر کشور می‌توان معادن اسفند و تلنگویه سیرجان، ده رستم کرمان، آب باریک، آذر شهر، عباس آباد جلفا.
۱۱. سنگ آهکهای درشت و متبلور بدلیل جلا و درخشندگی، در صورتیکه رنگهای شفاف (غیر چرک) داشته باشند از مرغوبیت بهتری برخوردارند از جمله معدن جوشقان اصفهان.
۱۲. سنگ آهکهای دارای پوسته فسیلهای درشت مثل استرا‌ها بدلیل اینکه ساختمان داخلی فسیل‌ها در مقاطع مختلف در یک سطح صیقلی نمایش داده می‌شود سنگ نمای جذابی را ارائه می‌دهند و سنگ آهکهای مارنی که درصد کمی رس دارند بسادگی برش خورده و صیقل دار می‌شوند این سنگ‌ها بسرعت فرسوده می‌شوند و برای پله‌ها و کف راهرو‌ها و سرویس‌ها مناسب نمی‌باشند.
۱۳. سنگ آهکهای سیلیسی (Siliceous Limestone) در حین برش و سایش اشکالاتی را ایجاد می‌نمایند برش اینگونه سنگ‌ها بسیار مشکل است.
۱۴. بطور کلی وجود بیش از ۳% مواد رس در سنگ آهک‌ها بعنوان سنگ نما و تزئینی مجاز نمی‌باشد.
۱۵. سنگ لوح (Slate) در اثر دگرگونی پلمه سنگ یا شیل تشکیل شده و معمولاً بصورت لایه‌ای یافت می‌شود و سطح آن معمولاً زبر و غیر لغزنده و می‌توان از آن پلاکهایی به ضخامت ۲/۵ mm یا بیشتر تهیه کرد.
رفرنس و منابع
مطالعه ژنز سنگهای ساختمانی و تزئینی ایران – پروژه پایان نامه تحصیلی دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی اصفهان مجید‌پور مقدم
مطالعه سایت‌های سنگهای مرمر
