تراورتن سنگ آهکی است که در اثر فعالیت چشمه های آب گرم تشکیل می شود. بطور کلی در طی فرآیند تشکیل ذخایر تراورتن، آب های گرم از بین طبقات سنگ های کربناتی به

ویژه سنگ آهک عبور می کنند و به دلیل اسیدی بودن، کربنات کلسیم موجود در این سنگ ها را حل کرده و به صورت محلول کربناتی و بی کربناتی با خود به سطح زمین منتقل می کنند . در سطح زمین به دلیل افت فشار، کاهش حرارت آزاد شدن دی اکسید کربن و همچنین تبخیر، بلورهای کلسیت تشکیل شده و به صورت لایه های نازکی برروی یکدیگر رسوب می کنند . پایداری شرایط ذکر شده و تداوم تشکیل لایه های کلسیتی، باعث به وجود آمدن لایه های یکنواختی از کربنات کلسیم متخلخل ( تراورتن ) می گردد که ضخامت آنها از چند سانتی متر تا چند متر متغیر است و معمولا با شیبی ملایم بر روی لایه های سنگی قدیمی تر قرار می گیرند.

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

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

حفرات سنگ تراورتن معمولا به وسیله مخلوطی از سیمان سفید و میل ٬ ترکیبات اپوکسی رنگی یا رزین های پلی استر پر می شوند و یا به صورت پر نشده مورد استفاده  قرار می گیرند . علاوه بر این از این سنگ ها به صورت سابخورده (polished ) ٬بدون ساب ( unpolished ) ٬ خشن شده (Honed ) ٬ قدیمی شده (antique ) و غیره استفاده    می شود .

به دلیل آن که ذخایر تراورتن اصولا ذخایری جواب و متعلق به عصر حاضر هستند٬ معمولا فاقد چین خوردگی هستند و یا به ندرت چین های بسیار ملایمی در آنها دیده می شود . 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 سنگ های ذکر شده می باشد و پلاک ها و اسلب های این نوع سنگ با ضخامت ها و ابعاد متفاوت به راحتی قابل استحصال است . از تراورتن بطور معمول برای کفپوش٬ پوشش دیوار٬ آب چکان و اطراف شومینه استفاده می شود . ذخایر بزرگ تراورتن بیشتر در کشور های ایتالیا٬ ایران٬ ترکیه آمریکا و مکزیک وجو دارد .

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  می گیرد .

ﮊنز و شرایط تشکیل تراورتن‌ها

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

 CaCo3+Co2        Ca(Hco3)2

و تراورتن از ته نشست در محلولهای عموما داغ چشمه های کربناتی معمولا در کف حوضچه های کم عمق تشکیل می شود و می توان گفت تراورتن معمولا حاصل رسوب مواد آهکی در آب راکد است .

دلایل مصارف تراورتن‌ها بعنوان سنگ ساختمانی

1. مقاومت قابل قبول
2. برش و صیقل پذیری ایده آل
3. شرایط استخراج ایده آل بدلیل اینکه اغلب با لایه بندی افقی شیب کم و در نقاط کم ارتفاع و قابل دست یابی تکیل می گردند .
4. عدم وجود ساختارهای تکتو نیکی بر روی ذخایر تراورتن ها به دلیل جوان بودن ( کواترنر ) بعد از فازهای کوهزایی مختلف زمین شناسی یافته اند
5. زیبایی ظاهر
6. وجود تخخل جهت چسبیدن به ملات
7. ارزانی نسبت به سایر سنگها .

تشکیل تراورتن‌ها رنگی

چشمه های 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 می شوند ٬ 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 می آورند . بی کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل و رسوبگذاری می شود . تغییر رﮊیم آبدهی که احتمالا فصلی است باعث تغییر میزان مواد رنگی مانند Al , Mg  و غیره می گردد و لایه های متعدد با رنگهای مختلف را تشکیل می دهد .

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

ساخت‌های تراورتن

1. ساخت خطی : این ساخت که در راستای گسلها و چشمه های 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 .
2. ساخت پستانکی : شامل ستونکهایی از چکه کردن یا بیرون آمدن آرام گاز کربنیک از توده آراگونیتی است .
3. ساخت نواری ٬ نوار موجی : همزمان با تشکیل تراورتن یا مرمر شکل گرفته و در مقاطع مختلف بخوبی مشهود است.
4. ساخت ساده : بطور عادی در اکثر سنگهای تراورتن ها دیده می شود.

محاسن و معایب تراورتن رنگی

1. تراورتن سفید در صورتیکه رنگ آن بصورت یکنواخت سفید بوده ورگچه های رنگی و خلل و فرج یکنواخت داشته باشد از مرغوبیت بیشتری بر خوردار می باشد که معادن تراورتن محلات ( آتش کوه ) از اینگونه می باشد .
2. وجود رگچه های رنگی ناشی از آلودگی به اکسید های آهن تراورتن های سفید ممکن است به سنگ زیبائی خاص بدهد .
3. تراورتن های کرم رنگ که ناشی از وجود رنگینه ها Pigments   پراکنده اکسید آهن در بین سنگ می باشد از مرغوبیت کمتری برخوردارند.
4. تراورتن های رنگی که ممکن است بر حسب درصد آلودگی به رنگینه ها 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 لایه های مختلف تراورتن است ٬ ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند .
5. در حال حاضر ایران تنها کشور تولید کننده تراورتن قرمز است 
6. تراورتن قرمز گردوئی و لیموئی آذرشهر در آذر بایجان شرقی و تراورتن های قرمزسردارآباد٬ اردستان و نطنز از دیگر معادن تراورتن رنگی ایران هستند . ترورتن های رنگی در شرایط فعلی دارای قیمت خوب و بازار مناسبی در بازار های جهانی می باشند .

استخراج تراورتن‌ها و سنگ آهک‌ها

سنگ آهک و نراورتن ( شامل ماسه سنگ  دولومیت فسیل سنگ و سنگ صدفدار) معمولا بطور زیرزمینی استخراج     می شوند . 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 می کنند .

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

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

روش‌های استخراج سنگ‌های تزئینی و نما

استخراج سنگ به کمک چال‌های موازی  

• چالزنی
• دستگاه چالزنی
• جداکردن بلوک از توده سنگ
• استخراج بلوک به کمک پارس و گوه
• استخراج بلوک به شیوه مکانیکی
• استخراج بلوک به کمک مواد ناریه سبک

 روش برش سنگ ماشین‌ها واﮊه (شیارزن)

• ماشین ها واﮊ با بازوی زنجیردار 
• ماشین هاواﮊ با دیسک برنده
• ماشین هاواﮊ با صفحه فرز

استخراج سنگ برش سیم برش الماسه

• روشهای برش با سیم الماسه
• تجهیزات و قطعات یدکی سیم الماسه

استخراج سنگ بلوک با سیم های برش فولادی یا حلزونی Helicoidal

• استخراج به روش هیدرومکانیکی
• روش استخراج به کمک حرارت

استخراج ماده معدنی سنگ تزئینی تراورتن با سیم برش الماسه

دستگاه سیم بر ش 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 دائم روی سنگ بریده می شود .

برای این منظور ابتدا در سنگ دو چال عمود بر هم که محدوده بلوک را تشکیل می دهد حفلر شده سیم الماس را از آن عبور می دهند . 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 می شود و با انجام عمل برش خور را به    می کشد . نیروی کشش سیم که حدود 100 تا 150 کیلو گرم است به صورت ثابت حفظ می شود . دستگاه وینچ معمولا در فاصله 5 الی 8 متری سینه کار قرار می گیرد . بدین ترتیب حدود 15 متر از سیم الماسه به طورآزاد کار می کند . مکانیزم دستگاه به گونه ای است که می توان 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 6 تا 8 لیتر درده دقیقه است که توسط پمپ آب پیش بینی شده در معدن و از مخازن آب تامین خواهد شد .

سیم الماسه حامل سیگمنت های الماسی به صورت حلقه هایی به قطر 10 تا 11 میلی متر است که روی سیم کابل فولادی به قطر 5 میلی متر  قرار می گیرد و در فواصل بین سگمنت ها سیم فنرهای فولادی و اتصلات ایمنی قرار دارد . تعدا د سیگمنت ها در هر متر طول سیم الماسه به حدود 33 عدد است که به فواصل 25 تا 32 میلی متر از یکدیگر قرار می گیرند. 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  ( طول های DA   وDC   قبلا با توجه به شرایط طول انتخاب شده اند) صورت پذیرد .

سیم الماسه از داخل چال های 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 می آید . 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 نمی باشد. 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 می کند له نماید ( شکل شماره3  )

حمل و نقل بلوک‌های ماده معدنی

پس از مرحله برش برای جدا کردن بلوک بریده شده از سینه کار ، از جک های هیدرولیک  و یا لشتک های هوای فشرده استفاده می گردد . جک های هیدرولیکی توسط یک پمپ هیدرولیکی راه انداز می شود . این جک قدرت زیادی دارند به طوری که با دو عدد از آنها می توان بلوک های سنگ را تا وزن 350 تن حرکت داد .

بالشتک های هوای فشرده از الیاف مصنوعی و لاستیک مقاوم ساخته شده و ابعاد آنها حدود4 x 60x 60 سانتی متر است . ابتدا بالشتک ها را وارد شیار حاصل از برش نموده آنگاه شیر هوای فشرده کمپرسور را باز می کنند . هوای فشرده با فشار 7 آتمسفر وارد بالشتک می شود . در نهایت بالشتک می شود . در نهایت بالشتک با فشاری  معادل 500 آتمسفر به سنگ جانبی فشار وارد می کند که رد اثر آن بلوک سنگ به حرکت در آمده و از سینه کار دور می شود تا در کامیون بارگیری گردد .

مصارف تراورتن‌ها

تراورتن در رنگهای متفاوت و اندازه های گوناگون بطور نرمال برای کفپوش پوشش دیوار آب چکان محافظهای شومینه و مبلمان و صنایع دستی و ...... بکار برده می شود .

ﭘوشش دادن منافذ موجود در تراورتن

منافذ و تخلخل های موجود در تراورتن را هم با سیمان و هم با رنگ یا پلی استر پر می نمایند .

آنالیزهای تراورتن‌ها

1-14 سنگهای آهکی طبق استاندارد ASTM   

تجزیه شیمیایی نمونه‌های مختلفی از سنگ‌های آهکی

بررسی میزان جذب رطوبت و ارتباط آن با کاربرد خارجی سنگ

اگر این سنگها در آزمونهای معینی از آب درآیند ، می توان 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 می کنند 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 می شوند .

معرفی پتانسیل‌های تراورتن

• تراورتن محلات استان مرکزی
• تراورتن آذرشهر  استان آذر بایجان شرقی
• تراورتن  شادمهن فیروزکوه استان تهران

آنالیز فیزیکی روی 2 نمونه از تراورتن محلات از استان مرکزی

آنالیز فیزیکی و شیمیایی روی نمونه تراورتن آذرشهر

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 می شوند . در این معدن لایه های تراورتن کرم تیره و روشن تقریبا در مرز سازنده های آهکی کرتاسه و سازند کرج با شیب حدود 10 درجه به سمت غرب تشکیل شده است . تشکیل تراورتن در دو مرحله جداگانه و متوالی می باشد . اکثر درزه های موجود در ذخیره تراورتن دارای شیب زیاد و تقریبا قائم هستند و فاصله درزه های اصلی و بزرگ معمولا از 5/1 تا 4 متر متغییر است و این درزه ها در بیشتر نقاط کاملا بازشده اند نظمی که در فواصل این درزه ها وجود دارد بهمراه بازشدگی سطوح جدایش بین لایه های 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 می کند . معدن تراورتن مذکور دارای 2000000 Ton   دو میلیون تن ذخیره قطعی و ذخیره احتمالی 4000000 Ton    چهار میلیون تن می باشد .

منابع

منابع داخلی

• عبدل المجید یعقوب پور  - آشنایی مقدماتی با سنگهای تزئینی
• مجید پور مقدم - پروﮊه مطالعه علمی و تجاری سنگهای  ساختمانی و تزئینی ایران و روشهای اکتشاف و استخراج سنگهای تزئینی – دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی اصفهان 1373

منابع خارجی

• Albertoricci : Fielads of stone use marble in world , societa editrica apvara.