Isi
- Apa itu batu kapur?
- Bagaimana Bentuk Batu Kapur?
- Formasi Dolomite dari Limestone
- Jenis lain dari Batu Karbonat
- Menambang Batu Karbonat
- Penggunaan Batu Kapur
- Kekurangan Semen Portland
- Sumber Batu Kapur di Masa Depan
- Pola Produksi Batugamping
- Beberapa Masalah dalam Penambangan Batu Kapur
- Kebutuhan untuk Memahami Sumber Daya Esensial
- Konsumsi Industri AS untuk Batugamping
Produk yang dibuat dengan batu kapur: Batu kapur adalah komoditas mineral penting yang memiliki kepentingan nasional. Beberapa dari banyak produk yang dibuat menggunakan batu kapur ditunjukkan dalam foto ini: sereal sarapan, cat, pil suplemen kalsium, meja marmer, tablet antasida, kertas berkualitas tinggi, butiran atap putih, dan semen Portland. (Foto USGS; penggunaan nama dagang, perusahaan, atau produk hanya untuk tujuan deskriptif dan tidak menyiratkan dukungan oleh Pemerintah A.S.)
Batu kapur Indiana di Gedung Apex: Banyak bangunan di ibu kota Bangsa-bangsa ditutupi dengan batu kapur. Gedung Apex / Komisi Perdagangan Federal memiliki eksterior atas batu kapur Indiana. (Foto USGS.)
Apa itu batu kapur?
"Batu kapur" berarti setiap batu yang sebagian besar terbentuk dari kalsium karbonat (CaCO3), tetapi bagi ahli geologi, batu kapur hanya satu dari beberapa jenis "batuan karbonat". Batuan ini terdiri dari lebih dari 50% mineral karbonat, umumnya mineral kalsit (CaCO murni3) atau dolomit (kalsium-magnesium karbonat, CaMg2) atau keduanya.
Bagaimana Bentuk Batu Kapur?
Sebagian besar batuan karbonat diendapkan dari air laut. Batuan karbonat sedimen ini umum di setiap benua dan telah terbentuk melalui sebagian besar sejarah geologis; mereka masih terbentuk hari ini di daerah tropis sebagai terumbu karang dan di dasar laut dangkal.
Batu kapur laut terbentuk karena air laut memiliki konsentrasi tinggi dari dua bahan kimia kunci-kalsium (Ca++) dan bikarbonat (HCO3-) ion. Di lapisan dekat permukaan sebagian besar lautan, karang, kerang, dan makhluk laut lainnya menggunakan dua bahan kimia ini untuk membuat cangkang pelindung dengan menggabungkannya untuk membentuk kalsit atau "aragonit," yang merupakan komposisi kimia yang sama seperti kalsit tetapi memiliki bentuk kristal yang berbeda.
Sinkhole di Winter Park, Florida: Volume besar batu kapur dapat larut dan terbawa oleh air permukaan dan air tanah. Ini menciptakan gua, seperti Carlsbad Caverns di New Mexico (foto di bawah). Dalam iklim lembab, pembentukan gua sangat umum terjadi, dan lubang-lubang pembuangan mungkin terbentuk ketika langit-langit gua runtuh. Tenggelam sekitar 240 kaki di permukaan tanah dibuka pada tahun 1981 di Winter Park, Florida, ketika langit-langit gua batu kapur yang mendasarinya runtuh. Gua dan lubang pembuangan berada di Formasi Cypresshead, yang merupakan akuifer penting di Florida tengah. Di akuifer batu kapur yang besar, kontaminan dalam air tanah bergerak jauh lebih cepat daripada jenis batuan lainnya, jadi tambang di daerah tersebut menjadi perhatian khusus. (Foto USGS.)
Formasi Dolomite dari Limestone
Beberapa batu gamping telah diubah dengan diperkenalkannya magnesium dalam air tanah. Magnesium dalam air tanah dapat mengubah sebagian atau semua kalsit di batu kapur menjadi dolomit. Juga, beberapa batu yang terbentuk di dekat pantai laut purba di iklim kering sebagian besar adalah dolomit pada saat diendapkan.
Gua kapur: Stalaktit menggantung dari langit-langit, dan stalagmit naik dari lantai Carlsbad Caverns, New Mexico, dalam batu kapur berumur 260 juta tahun. (Foto Layanan Taman Nasional.)
Jenis lain dari Batu Karbonat
Batu kapur hadir dalam berbagai varietas. Kapur adalah batu kapur laut berpori sangat halus, tersusun hampir seluruhnya dari fosil mikroskopis. Travertine adalah batu kapur sedimen air tawar yang memiliki lapisan crenulated yang sangat tipis dan umumnya terbentuk di mata air. Marmer adalah batu karbonat, biasanya batu kapur laut, yang telah diperas dan dideformasi seperti plastik oleh panas dan tekanan yang dalam di bawah permukaan bumi. Proses ini disebut "metamorfisme." Ada juga batu karbonat "beku" langka yang mengkristal dari magma cair dengan cara yang sama seperti yang dimiliki lava atau granit. Ini disebut "carbonatites," dan jenis batuan ini ditambang di beberapa tempat di dunia sebagai batu kapur industri.
Menambang Batu Karbonat
Endapan batu kapur sedimen dapat luas, meliputi ratusan mil persegi, dan dapat relatif seragam dalam ketebalan dan kualitas. Oleh karena itu, tambang batu kapur dapat berukuran besar dan berumur panjang, menambang lapisan batu kapur yang tebalnya ratusan kaki di atas beberapa mil persegi. Banyak tambang menghasilkan banyak produk, dan batu pecah yang tidak cukup murni untuk penggunaan tertentu mungkin masih cocok sebagai agregat jalan. Tambang marmer juga bisa sangat besar. Namun, batu-batu yang dulunya teratur tidur telah bermetamorfosis menjadi bentuk tubuh tidak teratur yang lebih sulit dan mahal untuk ditambang.
Di sebagian besar Amerika Serikat terdapat endapan luas batu kapur laut dari berbagai usia mulai dari beberapa ribu hingga lebih dari 350 juta tahun. Beberapa deposito memiliki kadar kimia setinggi CaCO 95%3. Namun, beberapa daerah benar-benar tanpa endapan batu kapur yang sesuai. Sebagian besar biaya batu kapur kepada pelanggan ditentukan oleh seberapa jauh jaraknya dan bagaimana pengirimannya. Pengiriman dengan tongkang di atas air lebih murah daripada dengan kereta api yang, pada gilirannya, lebih murah daripada pengiriman dengan truk.
Penggunaan Batu Kapur
Batu kapur memiliki banyak kegunaan industri dan dapat digunakan sebagai ditambang atau diolah menjadi berbagai produk. Ini adalah bahan baku untuk berbagai macam bahan konstruksi, pertanian, lingkungan, dan industri.
Batu kapur digunakan dalam konstruksi hampir di mana-mana. Pada tahun 2007, batu kapur hancur adalah 68% dari semua batu hancur yang diproduksi di Amerika Serikat. Juga, batu kapur adalah bahan utama dalam pembuatan semen Portland. Meskipun banyak batu kapur dari Bangsa kita, ada kekurangan semen dalam beberapa tahun terakhir.
Beberapa batu kapur alami yang paling murni adalah kelereng. Selama berabad-abad, marmer telah menjadi batu dekoratif pilihan di gedung-gedung pemerintah dan patung-patung publik. Travertine juga digunakan sebagai batu dimensi pada ubin dan permukaan meja. Beberapa batu kapur putih dihancurkan dan diayak untuk digunakan dalam lansekap dan atap.
Batu kapur bubuk digunakan untuk menghilangkan kotoran dari logam cair seperti baja. Itu juga dapat menghilangkan senyawa beracun dari knalpot pembangkit listrik tenaga batu bara. Batu kapur digunakan sebagai pengisi dalam berbagai produk, termasuk kertas, plastik, dan cat. Batu kapur yang paling murni bahkan digunakan dalam makanan dan obat-obatan seperti sereal sarapan dan pil kalsium.
Batu kapur juga merupakan bahan baku pembuatan kapur (CaO) yang digunakan untuk mengolah tanah, memurnikan air, dan melebur tembaga. Lime memiliki banyak kegunaan tambahan dalam industri kimia.
Dolomit umumnya kurang cocok daripada batu kapur industri lainnya untuk sebagian besar aplikasi. Sebagian besar dolomit yang ditambang dihancurkan dan diayak untuk digunakan sebagai agregat dalam beton atau aspal.
Kekurangan Semen Portland
Semen Portland adalah salah satu produk paling penting yang terbuat dari batu kapur. Sangat penting dalam banyak aplikasi konstruksi. Amerika Serikat tidak swasembada dalam semen dan harus mengimpornya dari negara lain untuk menebus kekurangan. Impor klinker (produk dari langkah pertama dalam pembuatan semen) dan semen jadi menyumbang sekitar 23% dari total penjualan semen A.S. pada tahun 2006. Pada tahun-tahun sebelum 2007, semen Portland mengalami kekurangan pasokan yang serius di Nation. Persaingan dari negara-negara lain, sistem transportasi laut yang tidak memadai, dan persyaratan ruang kargo yang terlalu rendah adalah beberapa penyebabnya.
Ketika pasokan semen Portland sangat terbatas, harganya naik secara signifikan. Konsumen mencari pengganti. Mereka menggunakan kayu yang diolah dengan tekanan, baja berinsulasi, dan polistiren di panel, dan bahkan mendesain ulang footer bangunan untuk mengurangi jumlah semen yang dibutuhkan. Kekurangan semen juga menyebabkan keterlambatan konstruksi yang mengakibatkan meningkatnya biaya untuk jalan, jembatan, dan bangunan.
Sumber Batu Kapur di Masa Depan
Membangun tambang batu kapur dan pabrik semen baru di Amerika Serikat adalah proses yang lambat, dan kekurangan pasokan membutuhkan waktu untuk diperbaiki. Dibutuhkan sekitar 2 tahun untuk membangun pabrik semen baru, dan proses perizinannya bisa memakan waktu lebih lama - 8 hingga 10 tahun. Mungkin masalah yang lebih menantang adalah bahwa orang mungkin tidak menerima tambang dan tanaman baru di daerah mereka. Terlepas dari hambatan ini, banyak perusahaan semen AS sedang dalam proses memperluas dan memodernisasi operasi mereka.
Ketika area batuan yang cocok dan dapat ditambang ditelan oleh pertumbuhan perkotaan atau ketika pertambangan menjadi dilarang oleh undang-undang atau zonasi, hasilnya disebut "sterilisasi sumber daya." Batu kapur adalah bahan yang memiliki kepentingan nasional, dan sterilisasi sumber daya dapat menghasilkan jarak yang lebih lama dengan biaya yang lebih tinggi dari penggalian ke pelanggan.
Pola Produksi Batugamping
Sebagian besar batu kapur yang ditambang dihancurkan untuk agregat. Sebagian besar produksi batu pecah A.S. berasal dari batu kapur selama setidaknya 40 tahun terakhir. Ini benar meskipun batuan karbonat hanya 25 hingga 35% dari batuan di permukaan.
Operasi batu pecah AS telah menurun jumlahnya, sekitar 20% kerugian per dekade sejak tahun 1971. Namun, dari tahun 2001 hingga 2006, total produksi batu kapur AS tahunan meningkat menurut US Geological Survey (USGS) Ringkasan Komoditas Mineral, sehingga ukuran rata-rata tambang meningkat. Di bagian lain dunia, produksi baru datang terutama dari beberapa tambang yang sangat besar. Meskipun terdapat peningkatan produksi A.S., Nation mengimpor lebih banyak produk batu kapurnya sampai kemerosotan konstruksi yang terjadi baru-baru ini. Impor ini terutama berasal dari Kanada, Meksiko, dan Cina. Dengan kuari yang lebih sedikit, jarak angkut rata-rata akan meningkat, dan harga batu kapur kemungkinan akan meningkat sekali lagi.
Beberapa Masalah dalam Penambangan Batu Kapur
Batu kapur paling sering ditambang dari tambang. Namun, tambang batu kapur bawah tanah ditemukan di tempat-tempat di Amerika Serikat bagian tengah dan timur, terutama di dan dekat kota. Penambangan bawah tanah dari batu kapur memiliki beberapa keunggulan dibandingkan penambangan permukaan dan mungkin akan meningkat di masa depan. Kekhawatiran publik yang khas tentang penambangan batu kapur meliputi debu, kebisingan, getaran peledakan, dan truk dan lalu lintas lainnya yang terkait dengan operasi penambangan.
Beberapa batu kapur juga merupakan akuifer, yaitu, mereka adalah satuan batuan yang dapat menghasilkan air ke sumur. Di mana batu kapur adalah akuifer, bisa ada kekhawatiran bahwa kontaminan dari operasi penggalian bisa lolos ke air tanah.
Di banyak daerah di Amerika Serikat di mana batu kapur ditemukan, batu kapur itu secara bertahap larut dalam air hujan di permukaan atau di air tanah dekat permukaan. Dalam iklim lembab, volume besar batu kapur larut dan terbawa ke dalam air. Ini menciptakan gua, dan lubang pembuangan dapat berkembang di mana langit-langit gua runtuh. Di akuifer batu kapur yang besar, kontaminan dalam air tanah bergerak jauh lebih cepat daripada jenis batuan lainnya, jadi tambang di daerah tersebut menjadi perhatian khusus.
Kebutuhan untuk Memahami Sumber Daya Esensial
Batu kapur adalah salah satu sumber daya terpenting bangsa kami. Pemahaman kami tentang sumber daya itu sebagai mineral industri buruk mengingat pentingnya bagi perekonomian kita. Karena batu kapur telah dianggap sebagai batuan "umum", penelitian geologi sebelumnya terbatas cakupannya. Di masa lalu, sebagian besar penelitian USGS tentang batu kapur berfokus pada pemetaan endapan, serta memahami peran mereka sebagai akuifer dan reservoir minyak bumi. Namun, data yang berbeda diperlukan untuk mengkarakterisasi batu kapur yang cocok untuk konstruksi dan industri lainnya. Batuan karbonat harus memenuhi persyaratan kemurnian bahan kimia yang bervariasi sesuai dengan penggunaannya. Beberapa kegunaan mengharuskan batu kapur juga memiliki sifat-sifat teknik tertentu yang menguntungkan. Standar dan persyaratan untuk penggunaan batu kapur meningkat, dan pemahaman yang lebih besar tentang karakteristik batu kapur, variabilitas, dan sifat teknik diperlukan.
Batu kapur adalah salah satu sumber daya terpenting bangsa kami. Pemahaman kami tentang sumber daya itu sebagai mineral industri buruk mengingat pentingnya bagi perekonomian kita. Karena batu kapur telah dianggap sebagai batuan "umum", penelitian geologi sebelumnya terbatas cakupannya. Di masa lalu, sebagian besar penelitian USGS tentang batu kapur berfokus pada pemetaan endapan, serta memahami peran mereka sebagai akuifer dan reservoir minyak bumi. Namun, data yang berbeda diperlukan untuk mengkarakterisasi batu kapur yang cocok untuk konstruksi dan industri lainnya. Batuan karbonat harus memenuhi persyaratan kemurnian bahan kimia yang bervariasi sesuai dengan penggunaannya. Beberapa kegunaan mengharuskan batu kapur juga memiliki sifat-sifat teknik tertentu yang menguntungkan. Standar dan persyaratan untuk penggunaan batu kapur meningkat, dan pemahaman yang lebih besar tentang karakteristik batu kapur, variabilitas, dan sifat teknik diperlukan.
Konsumsi Industri AS untuk Batugamping
Baik batas geologis maupun ekonomi tentu akan mempengaruhi pasokan batu kapur di masa depan. Amerika Serikat saat ini mengkonsumsi antara 5 dan 10% dari produksi global batu kapur industri. Pada 2007, produksi domestik batu kapur industri sekitar 1,3 miliar metrik ton, bernilai lebih dari $ 25 miliar. Pada tahun yang sama, Nation mengimpor sekitar 430.000 metrik ton batu kapur industri dan produk batu kapur, senilai sekitar $ 2,2 miliar. Sebagian besar impor ini adalah semen Portland.
Memenuhi tantangan memasok kebutuhan Amerika untuk komoditas mineral penting seperti batu kapur industri memerlukan data ilmiah yang akurat dan tidak bias. Pekerjaan para ilmuwan yang sedang berlangsung dengan Program Sumber Daya Mineral USGS memberikan informasi penting untuk pembuatan kebijakan yang baik yang akan membantu memastikan pasokan sumber daya mineral di masa depan.