Мрамор — метаморфическая порода , состоящая из карбонатных минералов (чаще всего кальцита (CaCO 3 ) или доломита (CaMg(CO 3 ) 2 )), которые перекристаллизовались под воздействием тепла и давления. [1] Он имеет кристаллическую текстуру и обычно не слоистый ( слоистый ), хотя есть исключения.
В геологии термин « мрамор» относится к метаморфизованному известняку , но его использование в каменной кладке в более широком смысле охватывает неметаморфизованный известняк. [2] Мрамор обычно используется для скульптуры и в качестве строительного материала .
Слово «мрамор» происходит от древнегреческого μάρμαρον ( mármaron ), [3] от μάρμαρος ( mármaros ), «кристаллическая скала, сияющий камень», [4] [5] возможно, от глагола μαρμαίρω ( marmaírō ), «сверкать» , сверкать, блестеть»; [6] RSP Beekes предположил, что « вероятно догреческое происхождение». [7]
Эта основа также является предком английского слова «marmoreal», что означает «мраморный». [8] Хотя английский термин «мрамор» напоминает французский « marbre » , большинство других европейских языков (со словами «мраморный») больше напоминают оригинальный древнегреческий. [9]
Мрамор — горная порода, образовавшаяся в результате метаморфизма осадочных карбонатных пород , чаще всего известняка или доломита . Метаморфизм вызывает переменную перекристаллизацию исходных зерен карбонатных минералов. Получающаяся в результате мраморная порода обычно состоит из переплетенной мозаики кристаллов карбоната . Первичные осадочные текстуры и структуры исходной карбонатной породы ( протолита ) обычно были изменены или разрушены.
Чистый белый мрамор является результатом метаморфизма очень чистого ( бедного силикатами ) известняка или доломитового протолита. Характерные завитки и прожилки многих цветных разновидностей мрамора обычно возникают из-за различных минеральных примесей, таких как глина , ил , песок , оксиды железа или кремень , которые изначально присутствовали в известняке в виде зерен или слоев. Зеленая окраска часто обусловлена серпентином , образующимся из изначально богатого магнием известняка или доломита с примесями кремнезема . Эти различные примеси были мобилизованы и перекристаллизованы под сильным давлением и теплом метаморфизма. [ нужна цитата ]
Кислоты реагируют с карбонатом кальция в мраморе, образуя угольную кислоту (которая быстро разлагается на CO 2 и H 2 O) и другие растворимые соли: [10]
Наружные мраморные статуи, надгробия или другие мраморные конструкции повреждаются кислотными дождями , будь то карбонизация , сульфатация или образование «черной корки» (накопление сульфата кальция, нитратов и частиц углерода). [10] При чистке мраморных изделий следует избегать использования уксуса и других кислотных растворов.
Кристаллизация – это метод придания мраморному полу глянцевого и более прочного покрытия (CaCO 3 ). Он включает полировку поверхности кислотным раствором и стальной ватой на машине для напольных покрытий. Приведенная ниже химическая реакция показывает типичный процесс с использованием фторосиликата магния (MgSiF 6 ) и соляной кислоты (HCl).
Полученный гексафторосиликат кальция (CaSiF 6 ) прикрепляется к поверхности мрамора. Это более твердая, более блестящая и устойчивая к пятнам поверхность по сравнению с исходной поверхностью.
Другой часто используемый метод отделки мрамора – полировка щавелевой кислотой (H 2 C 2 O 4 ), органической кислотой. В результате реакция выглядит следующим образом:
В этом случае оксалат кальция (CaC 2 O 4 ), образующийся в результате реакции, вымывается суспензией, оставляя поверхность, которая не подверглась химическим изменениям. [11]
Галоалкалифильная метилотрофная бактерия Mmethylophaga murata была выделена из ветшающего мрамора в Кремле . [12] Бактериальная и грибковая деградация была обнаружена в четырех образцах мрамора из Миланского собора ; черный Cladosporium атаковал высушенную акриловую смолу [13] с помощью меланина. [14]
Мрамор — это горная порода, состоящая из карбонатов кальция и магния , преимущественно белого и розового цвета. [1] Распространенными разновидностями мрамора являются зернистый известняк или доломит . Твердость мрамора очень высока, поскольку внутренняя структура породы после длительного естественного старения становится очень однородной, а внутренние напряжения исчезают, поэтому мрамор не деформируется из-за температуры и обладает высокой износостойкостью. Это очень популярный строительный материал.
В следующей таблице приведены краткие характеристики Marble. [17]
Белый мрамор ценился за использование в скульптурах [18] с классических времен . Это предпочтение связано с его мягкостью, благодаря которой его легче вырезать, относительной изотропностью и однородностью, а также относительной устойчивостью к разрушению. Кроме того, низкий показатель преломления кальцита позволяет свету проникать в камень на глубину от 12,7 до 38 миллиметров, а затем рассеиваться, что приводит к характерному восковому виду, который придает естественный блеск мраморным скульптурам любого типа, поэтому многие скульпторы предпочитали и по-прежнему предпочитают мрамор для лепки человеческих форм. [19]
Строительный мрамор – это камень, состоящий из кальцита, доломита или серпентина, способный полироваться. [20] В более общем смысле в строительстве , особенно в торговле размерным камнем , термин «мрамор» используется для обозначения любой кристаллической кальцитовой породы (и некоторых некальцитовых пород), используемой в качестве строительного камня. Например, мрамор Теннесси на самом деле представляет собой плотный зернистый ископаемый известняк ордовика от серого до розового до темно-бордового , который геологи называют формацией Холстон .
Ашхабад , столица Туркменистана , был занесен в Книгу рекордов Гиннеса 2013 года как город с самой высокой в мире концентрацией зданий из белого мрамора. [21]
Добыча мрамора осуществляется карьерным способом . Блоки подходят для большинства целей и могут быть созданы с помощью различных методов, включая бурение и взрывные работы, водоструйные и клиновые методы. [22] Известняки часто коммерчески и исторически называют мрамором, что отличается от геологического определения.
В 1998 году в производстве мрамора доминировали 4 страны, на долю которых приходилось почти половина мирового производства мрамора и декоративного камня. Италия и Китай были мировыми лидерами, на каждую из которых приходилось по 16% мирового производства, а Испания и Индия производили 9% и 8% соответственно. [23]
В 2018 году Турция была мировым лидером по экспорту мрамора с долей 42% в мировой торговле мрамором, за ней следовали Италия с 18% и Греция с 10%. Крупнейшим импортером мрамора в 2018 году был Китай с долей рынка 64%, за ним следовали Индия с 11% и Италия с 5%. [24]
Белый мрамор широко использовался во всем Средиземноморском бассейне в римский период. Центры добычи были неравномерно распределены по итальянскому полуострову , материковой Греции , островам Эгейского моря , Малой Азии и более мелким центрам, например, на Пиренейском полуострове . Из-за этого дисбаланса возникла необходимость в обширной торговле, что привело к повсеместному обмену мраморными предметами, включая элементы зданий, скульптуры и саркофаги . С конца I века до нашей эры до конца II века нашей эры произошло значительное увеличение распространения белого мрамора. Постепенное снижение распространения началось в третьем веке нашей эры. [25]
По данным Геологической службы США , внутреннее производство мрамора в США в 2006 году составило 46 400 тонн на сумму около 18,1 миллиона долларов США по сравнению с 72 300 тоннами на сумму 18,9 миллиона долларов США в 2005 году. Производство мраморного щебня (для заполнителя и промышленного использования) в 2006 году составило 11,8 миллиона тонн. оценивается в 116 миллионов долларов, из которых 6,5 миллионов тонн приходится на мелкоизмельченный карбонат кальция , а остальная часть - на строительный заполнитель . Для сравнения, в 2005 году производство мраморного щебня составило 7,76 миллиона тонн на сумму 58,7 миллиона долларов, из которых 4,8 миллиона тонн составили тонкоизмельченный карбонат кальция, а остальное - строительный заполнитель. Спрос на размерный мрамор в США составляет около 1,3 миллиона тонн. Индекс мирового спроса DSAN на (готовый) мрамор показал рост на 12% ежегодно в период 2000–2006 годов по сравнению с 10,5% ежегодно в период 2000–2005 годов. Самым большим применением мрамора является плитка.
Промышленность камня и мрамора является одной из крупнейших отраслей промышленности в Палестине, приносящей 20–25% ее общих промышленных доходов и приносящей доход в размере 400–450 миллионов долларов США в год. В этой отрасли на Западном берегу занято 15 000–20 000 рабочих на 1200–1700 предприятиях, и она составляет 4,5% ВВП страны. Подавляющее большинство экспорта отрасли приходится на Израиль.
Мрамор в геологическом смысле не встречается в Палестине естественным путем, и что подавляющее большинство мрамора с коммерческой маркировкой, произведенного в Палестине, с геологической точки зрения будет считаться известняком. [26]
Было обнаружено, что воздействие загрязнения воздуха твердыми частицами повышено в промышленности по производству мрамора. Воздействие пыли, образующейся при резке мрамора, может ухудшить функцию легких или вызвать заболевание легких у рабочих, например, силикоз . Проблемы с кожей и глазами также представляют потенциальную опасность. Предлагаются меры по смягчению последствий, такие как пылевые фильтры или пылеподавление, но необходимо провести дополнительные исследования эффективности мер безопасности. [27] [26]
В Соединенных Штатах Управление по охране труда (OSHA) установило законный предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия мрамора на рабочем месте на уровне 15 мг/м 3 общего воздействия и 5 мг/м 3 воздействия на органы дыхания в течение 8-ми лет. час рабочий день. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) на уровне 10 мг/м 3 общего воздействия и 5 мг/м 3 воздействия на органы дыхания в течение 8-часового рабочего дня. [28] [ нелогично ]
Пыль, мусор и колебания температуры от обрабатываемого мрамора могут поставить под угрозу здоровье глаз сотрудников. [29] Персоналу, занимающемуся обработкой мрамора, необходимо обеспечить средства защиты глаз , а также рекомендуется улучшить просвещение всех работников о профессиональных рисках для здоровья и усилить профилактические меры. [29]
Мрамор, излюбленный материал греческих и римских скульпторов и архитекторов (см. классическую скульптуру ), стал культурным символом традиций и изысканного вкуса. Его чрезвычайно разнообразные и красочные узоры делают его любимым декоративным материалом. [30]
Места, названные в честь камня, включают Марблхед, Массачусетс ; Марблхед, Огайо ; Мраморная арка , Лондон; Мраморное море ; Мраморные скалы Индии ; и города Марбл, Миннесота ; Марбл, Колорадо ; Марбл-Фолс, Техас , и Марбл-Хилл, Манхэттен, Нью-Йорк . Элгинские мраморы — мраморные скульптуры из Парфенона в Афинах, которые выставлены в Британском музее . [31]
Общий мировой объем добычи полезных ископаемых в 2019 году составил около 316 миллионов тонн; однако отходы карьерных работ составили 53% от общего объема производства. [29] В процессе добычи и обработки мрамора будет образовываться большое количество неразлагаемых отходов, которые нанесут серьезный ущерб окружающей среде и поставят под угрозу жизнь животных и растений. [1] Например, плохое управление горнодобывающей деятельностью привело к образованию большого количества пустых пород, которые выбрасываются в реки, загрязняя окружающие источники воды, вызывая загрязнение подземных вод и ставя под угрозу здоровье человека. По результатам исследования проб воды вокруг мраморного рудника установлено, что в воде увеличилось количество катионов и анионов . [1]
Отходы мраморного [1] шлама могут быть использованы в качестве минерального наполнителя в красках на водной основе. [32] Использование молотого карбоната кальция в качестве наполнителя при производстве красок может улучшить яркость, укрывистость и эффективность нанесения краски, а также может заменить дорогие пигменты, такие как диоксид титана . [32] Переработка мраморных отходов приводит к тому, что большое количество отходов не выбрасывается на свалку, что снижает загрязнение окружающей среды и тем самым обеспечивает устойчивость мрамора. Переработка отходов для получения экономического дохода и восстановления деградированной почвы может улучшить окружающую среду.
Мрамор по своей природе мягкий и пористый, поэтому он легко окрашивается цветными жидкостями и легко царапается. Техническое обслуживание и очистка особенно важны. [33]
Белый мрамор ценится за использование для изготовления скульптур.