大理石

大理石（Marble）是指由碳酸盐矿物经变质作用（区域变质与接触变质为主）后再结晶形成的具有明显粒状变晶结构的石灰质变质岩。其主要矿物成分是方解石和白云石，主要化学成分是CaCO₃。大理石分布较零星，主要分布在地缝合带的变质岩区。世界主要产地是中国、意大利、法国、英国、德国、荷兰、比利时、瑞士、丹麦、挪威、瑞典、西班牙等。

大理石的主要矿物成分为隐晶质的方解石和白云石，次要矿物有蛇纹石、透闪石、硅灰石、石墨等。化学成分以CaCO₃为主，约为50%~75%，次要成分还有MgCO₃、CaO、MnO及SiO₂等。由于CaCO₃在大气中受CO₂、碳化物、水气的作用，容易风化和溶蚀，放在室外的大理石表面会很快失去光泽。

大理石颜色通常较浅，呈白色或灰白色，间或因含有蛇纹石、透辉石、金云母、橄榄石、氧化铁等矿物而杂有不同程度的绿色、黄绿色、褐色、粉红色等色彩，其密度为2.7~2.9g/cm，容重为2600~2700kg/m，折射率为1.486~1.658，抗压强度为49MPa~186.2MPa，抗挠曲强度为4.6MPa~31.36MPa，吸水率小于1%，耐用年限为40~100年。大理石质地较软，摩氏硬度为2.5~5，电阻率大(干燥时电阻率为10Ω·cm、潮湿时体积电阻为10~10Ω·cm)，易于加工和磨光，锯切和雕刻性能良好。

一般具有粒状变晶结构、块状构造，有时具有条带状构造。其晶粒大小视变质作用程度而异，有的可以达到粗晶甚至巨晶，但大多仍为微晶或细晶。

大理石结构特征

大理石结构图

自然界中大理石的形成是由于从地壳裂缝流到地表上的炙热岩浆遍布到了上层的石灰岩层上，在上覆熔岩的高温和重力作用下，有机残骸中的碳酸钙发生了改变，完全重结晶后形成完美对称的晶粒。大理石主要成分为普通碳酸钙、碳酸镁重结晶而形成，促使重结晶进行的动力主要是两个，一个是高温，一个是高压。以高温为动力的碳酸钙和碳酸镁重结晶，在地质上主要发生在两种情形：一种是热液侵入；一种是深埋后因地温梯度效应引起的升温。碳酸钙在常压下直接加热到900℃会分解成生石灰和二氧化碳，但是在十倍大气压下，可以测到碳酸钙的熔点为1289℃，10倍大气压是地质上的超低压环境，在地下50m或是海水里100m即能达到这个压强。在施加一定的压强后加热，把碳酸钙就会达到熔融或者半熔融状态，并发生重结晶。以高压为主要动力的碳酸钙碳酸镁重结晶，并不会发生在普通的深埋过程中，这种情况主要发生在造山运动，地壳局部受力、岩石急剧变形，碳酸钙碳酸镁原岩也会发生重结晶而变成大理石。

大理石分布较零星，主要分布在地缝合带的变质岩区。世界主要产地是中国、意大利、法国、英国、德国、荷兰、比利时、瑞士、丹麦、挪威、瑞典、西班牙等。我国大理石主要产在云南、北京、山东、浙江、福建、广东、广西、河北等地，品种较多，有近400余个大理石品种。

大理石可作室内用的石雕石刻品，其板材可作高级建筑物墙体内饰面板、外饰面板、地砖等，但大理石的组成成分与成石过程易使其产生风化和溶融效应，进而使大理石表面很快失去光泽，所以除少数（如汉白玉、艾叶青）质纯、比较稳定的品种外，一般大理石装饰制品只用作室内装饰材料。大理石毛石和碎石可做砌墙、铺路、做混凝土用的骨料，还可用以生产石米，彩色石米是生产彩色水磨石和做外墙水刷石的上好原料，白色石米则可代替方解石做现浇水磨石的骨料。大理石粉还可作建筑用砂和铸造用砂。

碳酸钙成分较纯的大理石可用做冶金熔剂以及水泥、玻璃、陶瓷、石灰、电石和碱的原料，碳酸钙成分较纯的大理石粉可作电焊条原料、生活用煤的脱硫剂，以及代替大苏打在制革中用于重革去酸，代替小苏打提高格鞣[róu]碱度。大理石废石浆可做水泥原料和柏油路面的填充料。

(1)串珠锯与臂式锯组合全锯切开采法：开采荒料率最高，开采成本适中，所采荒料规格齐全，荒料块度大、表面质量好，采场便于规划，可将串珠锯开采效率发挥到最大水平，开采工序作业的操作简单，但开采效率会低于圆盘锯与串珠锯组合全锯切开采方法。(2)串珠锯全锯切开采法：具有串珠锯与臂式锯组合全锯切开采法的全部优点，但钻凿穿引串珠绳交汇孔的难度较大，开采效率会低于串珠锯与臂式锯全锯切开采法。(3)臂式锯全锯切开采法：具有前两种方法的共同优点，但开采效率会低于这两种开采方法。臂式锯全锯切开采时，必须使用大型和中型两种链臂锯组合开采，长度超过6m的大型链臂锯用于矿体垂直面切割，长度小于3. 5m切割臂的中型切割臂用于水平面切割。

（1）花色的影响：大理石花色变化大，多数情况下从不同方向切割后获得的花色效果是不同的，通常会出现两种不同的花色品种，但荒料的不同市场价值却决定了开采该大理石的经济效益，这是开采大理石时必须注意的。（2）矿体的地形条件：是选择山坡露天还是凹陷露天开采方式的依据，矿体完整性、裂隙发育程度也影响开采方法的选择，如果大理石矿体的裂隙比较发育，矿体完整性差，应采用全锯切高台阶开采方法。如果大理石矿体完整性好，裂隙不太发育，则高、低台阶开采都可以采用，串珠锯与臂式锯组合全锯切开采法、串珠锯全锯切开采法、臂式锯全锯切开采法也都适用。另外，矿山周围的道路交通、开采的基础设施、辅助设施和辅助设备也会影响开采方法。（3）石材本身的特性：根据大理石硬度和可劈裂性决定选择更合适、更经济的开采方法和开采设备。有些品种的大理石中硬度很高，条带、团状或颗粒物形状存在硅质成分，有些还变成了硬度不低于花岗石的硅化大理石，其切割难度较大。要根据大理石的硬度和可劈裂性选择合适的开采方法。

历史上关于大理石的记载较早的见于唐代，然而对它的发现和开发，一定早于唐代。《旧五代史》就记载上面提及的素有“采天下奇花异竹、珍木怪石”的嗜好，曾任唐朝宰相的李德裕拥有的“醒酒石”就是点苍山大理石。他还写有诗《题奇石》（石在浙西公署）日：“蕴玉抱清晖，闲庭日洒。块然天地间，自是孤生者。”在留存至今的大量唐诗中也有不少诗句是描绘石屏的，显示了当时的文人对于石头的情结，虽然诗句中并没有明说这些石屏就是大理石，但是可以肯定的是石屏之石不是普通之石，多数应是有“石画”的，如温庭筑《秋日旅舍寄义山李侍御》中的“晓梦未离金夹膝，早寒先到石屏风”，无闷《寒林石屏》中的“草堂无物伴身闲、惟有屏风枕算间”，吕岩《题壁二绝》中的“卓笔酶乾龙鼻水，等闲题破石屏风”。正因为如此，到了宋代才有“赏石文化”的进一步昌盛，乃至于用大理石来装饰家具逐渐流行，这在一些传世宋画中可以见到。鉴于此，当时的文人文熙编辑了有关大理石的文献九十一则、诗一百五十首、赋三篇、铭四篇、文八篇而成《大理石录》一书、可谓今天能见到的关于“大理石文化”的最早总结。另外宋代汤周、公勤著的《宣和碧石谱》也是反映宋代“碧石”（即大理石）收藏与欣赏状况的专著，惜已失传。

大理石资源的认识和开发利用具有悠久的历史。古希腊时期（大约公元前5世纪）的公共建筑和寺庙都保留了白色大理石，而从古典时代后期至希腊化时代（公元前4世纪到前3世纪），人们开始使用彩色大理石。第一座完全用大理石建造的建筑是雅典宝库，建于公元前510年到公元前490年间。2000多年前的古罗马时期，白色和彩色大理石已被用作建筑材料，公元1630年—1653年，莫卧儿帝国皇帝沙贾汗在今印度阿格拉近郊为其妃建造了“泰吉·玛哈尔陵”（泰姬陵），其主体建筑完全用的是洁白如玉的大理石。墓中窗扇、棺前屏风、围栏隔断等，全都是用大理石雕镂出的透空花饰。中国对大理石资源的认识和开发利用亦具有悠久的历史。在山西襄汾旧石器时代中期“丁村人”遗址里，存在用厚而平的石灰岩砾石制成的球形投掷器，在山东曲阜西夏侯新石器时代文化遗址里，则发现有用大理石制成的石斧、镞形器、指环。商代陵墓里有用大理石雕刻的人、虎、牛、鹁[bó]、龟、蛙等的立体雕像，以及大理石乐器。汉代的石室、石阙、石墓、寺院等的建筑用大理石为材料者相当普遍。

西汉末年，河北省曲阳县的“曲阳玉”大理石获得了开采，它除被用作建筑材料外，还用来雕刻佛像、雄狮、笔架、灯座等艺术品。从北魏至隋唐，随着石窟艺术的兴盛，大理石山体亦成为开凿、雕刻的对象，如河南洛阳龙门石窟。公元738年，皮罗阁依赖李唐王朝的势力在云南大理一带建立了南诏国，并乘机大兴土木，建造豪华的宫殿和寺院，其栏杆、石柱、屏风、花盆等即用当地的大理石雕刻而成，从公元825年南诏国建立的千寻塔和塔内所雕刻的大理石佛像，以及大理城址的大理石南诏德化碑来看，中国对云南大理点苍山的大理石资源的开发利用至少有1100年。北京明代十三陵地下宫殿前、中、后三殿的石门均用“汉白玉”大理石制作而成，其左右配殿的石门则用“艾叶青”大理石制成。北京故宫博物院、天坛、清东陵、清西陵，乃至全国许多名胜古迹，皆有用大理石作建筑材料、装饰材料、石雕和玉雕材料。

根据方解石、白云石的相对含量，可分为四种基本类型，如图所示。

大类命名一般采用"颜色加大理石"的命名方法，如白色大理石、黄色大理石、绿色大理石等。亚类命名（即大理石品种名称）有三种方法:（1）采用花纹形象加颜色的命名法。如艾叶青、芝麻黄、桃红等。（2）用地名加颜色的命名方法。如铁岭红、丹东绿、杭灰、南江红、燕山青、灵寿绿、双丰黑等。（3）单以花纹形象命名。如晚霞、斑绿、虎皮、珊瑚、秋景、雪花等。

英语中大理石（Marble）一词来源于希腊语“marmaros”，意思是“白雪皑皑，一尘不染的石头”。中国“大理石”一名的起用应是在唐代宗大历十四年，南诏王异牟寻“改国号曰大理”之后，只是这时“大理石”一名并不常用，而用名为“点苍石”，清末时“大理石”之称被传开。《唐书·南沼传》称：“异牟寻使其子阎劝及清平官与崔佐时盟点苍山。”杨慎《滇载记》称：“异牟寻僭[jiàn]封五岳，以点苍山为中岳。”即可知唐朝时大理石被称作“点苍石”，后沿用此称直至清代，章鸿钊《石雅》记载：“大理石者，以产大理，故名……亦名点苍石，言出点苍山也。点苍山在大理府西。”，可知这时“大理石”之称已有流传。

人造大理石以其重量轻、以及优良的装饰性、表面抗污染性、耐火性和可加工性而越来越得到青睐，已广泛应用于厨房台面、洗脸台、餐桌、茶几、窗台、门套等，是一种经久耐用、常亮常新、无放射污染的环保绿色产品。人造石的生产有人工或机械化连续两种生产方式。目前国内较多采用的聚酯[zhǐ]型人造大理石大多由人工浇注成型而后进行多道加工工艺而制成；而亚克力树脂型人造石更多地采用了先进的连续生产工艺，包括从混料到最后的切割和堆料一次成型。美国杜邦、韩国三星和LG都采用该连续生产工艺生产高级的亚克力树脂型人造石。连续生产工艺的核心设备为基于不锈钢钢带的流延成型机，首先将MMA、PMMA及填料等加在混料器中搅拌，然后通过模头将充分混合的物料均匀地铺到运行中的钢带上，钢带载着半液体状的物料连续经过加热和冷却段而成型为固体的人造大理石坯料。流延成型机可以采用单钢带或双钢带设计，钢带一般采用1650SM的牌号。经过钢带成型的人造大理石坯料再经过后续的打磨和切割便得到了通常的人造大理石。该工艺可以通过钢带运行速度和加热冷却段参数等的控制来调整单位产量以及产品公差，进而达到提高产品质量稳定性和提高生产力的目的。目前中国市场上的进口人造石品牌主要有美国杜邦的可丽耐、韩国三星和LG的品牌。国产的厂家也越来越多地由聚酯型人造石转向亚克力人造石的生产。一般市场上人造大理石尺寸为3.68m长、762mm宽、12.7mm厚，生产厂家也可以通过设备参数调整得到不同的产品尺寸。

为了便于产品的加工和销售，大理石加工场多选在河道两旁、公路两侧、集镇周围，这就使大理石开采、加工活动对环境造成以下几方面的影响：1、改变了山坡地表形态，破坏了森林植被：探矿、采矿的生产施工，使平整的山坡林地沟壑纵横，石崖丛生，改变了原来的地表形态。加之爆破、撬挖后，碎石、废石随处堆积；大量砍伐树木，陡峭山坡泥石滑落，造成大面积裸地、荒地，破坏了森林植被，加剧了水土流失。2、水污染：加工废水的随意排放，使河流水源遭受污染。在大理石加工过程中，生产废水多采用沉淀处理，多数场点沉淀池常年不清淤，致使生产废水随意排放，大量石粉、石渣进入河道，河床变白，河水变浊。3、粉尘污染：蔓延在加工场内高浓度的加工废水，随机动车辆驶出，将白色石粉带入集镇街道，遗留于地面，微风吹过，尘土飞扬，集镇居民饱受其苦。4、噪声污染：部分加工点，场址离居民较近，加工过程中电锯产生的噪声较大，且有时昼夜生产，严重干扰了群众的生产生活。

大理石加工对环境的影响已引起了政府及环保部门的重视，需要把“开发、保护和治理”三者紧密结合起来，进行综合整治，走可持续发展之路。1、落实国家法令，发挥“合力”作用：认真贯彻落实国家环保法、矿产资源法、森林法等各项法规，实施有计划的保护性开采，制止乱采乱挖、浪费资源和污染环境的开采方法。落实谁开采，谁保护，谁污染，谁治理等制度；控制开采毁林范围，落实植树造林。各部门齐抓共管，形成合力，把大理石开发所造成的环境影响减小到最低程度。2、合理规工业园区，统一处理生产废水：大理石加工的生产废水是产生河水污染、粉尘污染的祸首，对加工废水的治理要实行多级沉淀、澄清，达到地面水功能区的水质标准，方可排放。单一处理大理石加工的生产废水，由于受场地限制，废水排放量较小，不仅在处理上增加了成本，而且不便统一监督管理；政府与环保部门可统一规划大理石加工园区，建设集中废水处理多级沉淀池，费用分摊，从根本上解决废水排放的随意性。3、开采新技术，充分利用废水废料：大理石的开采、加工、产生废石料很多，任意堆积，占用土地、污染环境。要激励开发者开发新技术，充分利用废石废料，将较大的废石制成精美的石桌、石凳；将较小的废石废料制成工艺性茶杯、酒盅；将废石块制成石块用于修建猪圈、修筑田埂；边角废料制成石子用于铺沥青路面、建房等，想方设法，尽可地节约资源，减少污染。4、清洁生产，清洁运输：减少粉尘对周围及集镇群众生活的影响：如将电锯带上较大的防溅罩；使切割废水控制在较小的范围内，保证场区的基本清洁；冲洗从加工场出来的车辆轮胎，冲洗废水沿渠道排入沉淀池。5、选好场址，限制作业时间：大理石切割产生的噪声较大，场址应尽可能远离居民、集镇，且午休、夜间严禁加工生产，确保周围群众有一 个比较安静的生产 、生活环境。