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用石灰石制成的产品： 石灰石是国家重要的重要矿产商品。这张照片显示了使用石灰石制成的许多产品中的一些：早餐谷物，油漆，补钙药丸，大理石桌面，抗酸片，优质纸，白色屋顶颗粒和硅酸盐水泥。 （USGS图片；使用贸易，公司或产品名称仅用于描述目的，并不表示美国政府认可。）
Apex大楼中的印第安纳州石灰石： 联合国首都的许多建筑物都覆盖着石灰石。 Apex建筑物/联邦贸易委员会的外部为印第安纳州石灰石。 （USGS照片。）
什么是石灰石？
“石灰石”是指主要由碳酸钙（CaCO3），但对地质学家而言，石灰石只是“碳酸盐岩”的几种类型之一。这些岩石由50％以上的碳酸盐矿物组成，通常是方解石矿物（纯CaCO3）或白云石（碳酸钙镁，CaMg2） 或两者。
石灰石如何形成？
大多数碳酸盐岩是从海水中沉积的。这些沉积碳酸盐岩在每个大陆都很普遍，并且在大多数地质历史中都已形成。今天，它们仍在热带地区形成珊瑚礁和浅海底部。
海洋石灰石形成是因为海水中两种关键溶解化学物质-钙（Ca++）和碳酸氢盐（HCO3-）离子。在大多数海洋的近地表层中，珊瑚，蛤lam和其他居住在海洋中的生物利用这两种化学物质，通过结合它们形成方解石或“文石”来制造保护性贝壳，该方解石或化学成分与方解石相同，但具有不同的晶体形式。
佛罗里达温特帕克的污水池： 大量的石灰石可以被地表水和地下水溶解并带走。这将创建洞穴，例如新墨西哥州的卡尔斯巴德洞穴（下图）。在潮湿的气候中，洞穴形成尤为普遍，在洞穴顶棚塌陷的地方可能会形成塌陷。 1981年，佛罗里达州的温特帕克（Winter Park）开设了一个地平面约240英尺的污水坑，当时一个潜在的石灰岩洞穴的天花板坍塌了。洞穴和下陷在Cypresshead组中，这是佛罗里达州中部的一个重要含水层。在海绵状石灰岩含水层中，地下水中的污染物移动速度比其他类型的岩石快得多，因此，此类地区的采石场是特别需要考虑的问题。 （USGS照片。）
由石灰石形成白云岩
通过在地下水中引入镁，已经改变了一些石灰石。地下水中的镁可能会将石灰石中的部分或全部方解石转化为白云石。另外，在干旱气候下，在古代海洋的海岸附近形成的一些岩石在沉积时大多是白云岩。
石灰岩洞穴： 钟乳石悬挂在天花板上，石笋从新墨西哥州卡尔斯巴德卡文斯（Carlsbad Caverns）地板上升起，距今已有2.6亿年的历史。 （国家公园管理局的照片。）
其他类型的碳酸盐岩
石灰石有许多不同的品种。粉笔是一种非常细的，多孔的海洋石灰石，几乎完全由微观化石组成。石灰华是一种淡水沉积石灰岩，具有非常薄的锯齿状层，通常形成于春季。大理石是碳酸盐岩石，通常是海洋石灰石，由于在地球表面深处的巨大热量和压力而像塑料一样被挤压和变形。该过程称为“变形”。也有稀有的“火成岩”碳酸盐岩，它们以熔岩或花岗岩的方式从熔融岩浆中结晶出来。这些被称为“碳酸盐岩”，这种岩石类型在世界上一些地方被开采为工业石灰石。
开采碳酸盐岩
沉积的石灰岩沉积物可能很广泛，覆盖数百平方英里，并且厚度和质量可以相对均匀。因此，石灰石采石场可能面积大，寿命长，在几平方英里的面积上开采数百英尺厚的石灰岩层。许多采石场生产多种产品，对于某些用途而言不够纯净的碎石可能仍适合作为公路骨料。大理石采石场也可能很大。但是，这些曾经规则地埋入岩中的岩石已经变质为不规则形状的物体，开采起来更加困难且成本更高。
在美国大部分地区，有广泛的海洋石灰岩沉积物，其年龄从几千年到超过3.5亿年不等。一些矿床的化学品位高达95％CaCO3。但是，有些地区完全没有任何合适的石灰岩沉积物。对客户而言，石灰石的大部分成本取决于它的来源和运输方式。水上驳船运输比火车便宜，火车反过来也比卡车运输便宜。
石灰石的用途
石灰石有许多工业用途，可以开采或加工成多种产品。它是多种建筑，农业，环境和工业材料的原材料。
石灰石几乎在任何地方都用于建筑。 2007年，碎石灰岩占美国所有碎石产量的68％。同样，石灰石是制造波特兰水泥的关键成分。尽管我们国家的石灰石资源丰富，但近年来水泥短缺。
一些最纯净的天然石灰石是大理石。几个世纪以来，大理石一直是政府建筑和公共雕像中装饰石材的首选。石灰华还用作瓷砖和桌面上的立体石材。只需将一些白色石灰石压碎并过筛即可用于美化和屋顶。
石灰石粉用于从钢之类的熔融金属中去除杂质。它还可以从燃煤发电厂的废气中去除有毒化合物。石灰石被用作多种产品的填料，包括纸张，塑料和油漆。最纯的石灰石甚至用于早餐谷物和钙丸等食品和药品中。
石灰石还是制造石灰（CaO）的原料，用于处理土壤，净化水和冶炼铜。石灰在化学工业中还有许多其他用途。
对于大多数应用而言，白云石通常不如其他工业石灰石合适。开采的大多数白云石仅经过粉碎和筛分即可用作混凝土或沥青中的骨料。
波特兰水泥短缺
波特兰水泥是由石灰石制成的最重要的产品之一。它在许多建筑应用中必不可少。美国的水泥并不自给自足，必须从其他国家进口水泥以弥补短缺。 2006年，熟料（水泥生产的第一步产品）和成品水泥的进口量约占美国水泥总销量的23％。在2007年之前的几年中，波特兰水泥在美国严重供不应求。原因是来自其他国家的竞争，海洋运输系统不足以及对货物空间的需求被低估。
当波特兰水泥供不应求时，其价格大幅上涨。消费者寻求替代品。他们在面板上使用经过压力处理的木材，绝缘钢和聚苯乙烯，甚至重新设计了建筑脚注，以减少所需的水泥量。水泥短缺还导致施工延误，导致道路，桥梁和建筑物的成本增加。
未来石灰石的来源
在美国建立新的石灰石采石场和水泥厂是一个缓慢的过程，供应短缺需要时间来纠正。新建水泥厂大约需要2年时间，而许可过程可能会花费更长的时间-8至10年。也许更具挑战性的问题是人们可能不欢迎新的采石场和植物进入他们的地区。尽管有这些障碍，许多美国水泥公司仍在扩展和现代化其业务。
当城市发展吞没了一块合适而可开采的岩石的区域时，或者当立法或分区禁止采矿时，这种结果称为“资源绝育”。石灰石是具有国家重要性的材料，资源灭菌可能导致从采石场到客户的运输时间更长，成本更高。
石灰石生产方式
开采的大部分石灰石都被粉碎成团块。至少在过去40年中，美国大部分碎石生产都来自石灰石。即使碳酸盐岩石仅占表层岩石的25％至35％，也是如此。
自1971年以来，美国碎石业务的数量一直在下降，每十年损失约20％。但是，根据《美国地质调查局》（USGS）的《矿物商品摘要》，从2001年到2006年，美国石灰石的年总产量增加了，因此，采石场在增加。在世界其他地区，新产品主要来自一些大型采石场。尽管美国产量增加，但该国仍在进口越来越多的石灰石产品，直到最近建筑业低迷为止。这些进口产品主要来自加拿大，墨西哥和中国。随着采石量的减少，平均运输距离将增加，石灰石价格可能会再次增加。
石灰石开采中的一些问题
石灰石通常是从采石场开采的。但是，在美国中部和东部，特别是在城市及其附近，发现了地下石灰岩矿。与地下采石相比，地下石灰石开采具有一些优势，并且将来可能会增加。公众对石灰石开采的典型担忧包括灰尘，噪音，爆炸振动以及卡车和与采石场运营相关的其他交通。
一些石灰石也是含水层，也就是说，它们是可以向井中注水的岩石单元。如果石灰岩是含水层，则可能会担心采石作业中的污染物可能逸入地下水。
在美国发现石灰石的许多地区，它逐渐溶解在地表或近地表地下水的雨水中。在潮湿的气候中，大量的石灰石溶解并被带走。这会形成洞穴，并且在洞穴天花板坍塌的地方可能会形成下陷。在海绵状石灰岩含水层中，地下水中的污染物移动速度比其他类型的岩石快得多，因此，此类地区的采石场是特别需要考虑的问题。
需要了解基本资源
石灰石是我们国家最重要的资源之一。考虑到资源对我们经济的重要性，我们对这种资源的理解很差。由于石灰石被认为是“常见”的岩石，因此早期的地质研究范围有限。过去，USGS对石灰石的大多数研究都集中于绘制沉积物，以及了解其作为含水层和石油储层的作用。但是，需要不同的数据来表征适用于建筑和其他行业的石灰石。碳酸盐岩石需要满足化学纯度要求，该要求随用途而变化。一些用途要求石灰石还具有某些有利的工程性能。石灰石使用的标准和要求正在上升，并且需要对石灰石的特性，可变性和工程特性有更多的了解。
石灰石是我们国家最重要的资源之一。考虑到资源对我们经济的重要性，我们对这种资源的理解很差。由于石灰石被认为是“常见”的岩石，因此早期的地质研究范围有限。过去，USGS对石灰石的大多数研究都集中于绘制沉积物，以及了解其作为含水层和石油储层的作用。但是，需要不同的数据来表征适用于建筑和其他行业的石灰石。碳酸盐岩石需要满足化学纯度要求，该要求随用途而变化。一些用途要求石灰石还具有某些有利的工程性能。石灰石使用的标准和要求正在上升，并且需要对石灰石的特性，可变性和工程特性有更多的了解。
美国石灰石的工业消耗
地质和经济上的限制必将影响将来石灰石的供应。美国目前消耗全球工业石灰石产量的5％至10％。 2007年，国内工业石灰石产量约为13亿吨，价值超过250亿美元。同年，该国进口了约43万吨工业石灰石和石灰石产品，价值约22亿美元。这些进口产品大多数是波特兰水泥。
满足向美洲提供基本矿物产品（例如工业石灰石）需求的挑战，需要准确无偏的科学数据。 USGS矿产资源计划的科学家正在进行的工作，为制定可靠的政策提供了至关重要的信息，这些政策将有助于确保未来矿产资源的供应。