1. الحجر الجيري وأهم رواسبه بالمملكة العربية السعودية وتطبيقاته الصناعية
وكالة الوزارة للثروة المعدنية
إعداد كبير جيولوجيين / نبيل بن سليمان دمنهوري

3. المحـتويات تعريف الحجر الجيري. أنواع الحجر الجيري
المحـتويات تعريف الحجر الجيري . أنواع الحجر الجيري . رواسب الحجر الجيري بالمملكة . الاستخدامات الصناعية للحجر الجيري أسعار كربونات الكالسيوم الخلاصة

4. تـعـريف الحـجـر الجـيري
تـعـريف الحـجـر الجـيري
يشكل الحجر الجيري ما نسبته 20% من مجموع حجم الرسوبيات المنتشرة في العالم ويتكـون معـدنيا من معـدن الكالسـيت أو الأرجـونيت
( كربونات الكالسيومCaCO3 ) بنسبة لا تقل عن 50% وغالباً ما يكون مصحوبا بكميات متفاوتة مع كربونات المغنيزيوم على هيئة معدن دولومايت . وتصل نسبة أكسيد الكالسيوم في الحجر الجيري النقي حوالي 56% ، وثاني أكسيد الكربون 44% وينشأ الحجر الجيري في البحار الضحلة كنتيجة للنشاط الحيوي البيولوجي كحطام الأصداف والمرجانيات أو بالترسيب الكيميائي الفيزيائي .
حجر حيري أبيض – الدرعـية
حجر حيري أبيض – الدرعـية

5. أنواع الحجر الجيري يمكن تقسيم الـحـجـر الجيـري الرسوبي تبعا لنوع النسيج الصخري إلى الأنواع التالية : حجر جيري ميكريتي MICRITIC LIMESTONE) ) :- ينتج من ترسب الوحل الجيري وهو عادة دقيق الحبيبات متماسك صلب . 2- حجر جيري فتاتي (Detrital limestone ) :- يتكون من جرّاء تراكم الهياكل العضوية والكريات الجيرية حجر جيري مرجاني Coral limestone) ):- يتشكل من المرجان والطحالب . 4- الحجر الجيري المترسب في بيئات جيولوجية متنوعة : ترافرتين travertine)) :حجر جيري دقيق التبلور ابيض أو كريمي اللون في هيئة دوائر متحدة المركز نشئت بالترسيب السريع من المياه السطحية وخاصة حول فوهات البراكين الحجر جيري الطباشيريChalk)) : وهو ناعم دقيق الحبيبات ابيض او رصاصي اللون نتج عن صدفيات الكائنات الدقيقة.  

6. حجر حيري وشست ودولوميت – القنفذة
5- حجر جيري متحول ( الرخام ) Marble ينتج من التحول الصخري الحراري والحركي للحجر الجيري ويتواجد الرخام على هيئة كتلية في الغالب وذا ألوان جذابة ومتبلورة
6- كربوناتيت Carbonatite وهو صخر جيري من أصل صهاري مصاحب عادة لصخور الكمبرلايت والمتداخلات القلوية
حجر حيري وشست ودولوميت – القنفذة

7. نسبة كربونات الكالسيوم
يمكن تقسيم الحجر الجيري تبعا لتركيبه الكيميائي ونسبة كربونات الكالسيوم إلى الأنواع التالية:
نوع الحجر الجيري
نسبة كربونات الكالسيوم
عالي النقاوة
98.5 % <
متوسط النقاوة
93.5% %
متدني النقاوة
93.5% >

8. رواسب الحجر الجيري والرخام الكلسي في المملكة
رواسب الحجر الجيري والرخام الكلسي في المملكة
1- الرصيف القاري العربي :
تظهر الرواسب الجيرية في الحزام المقوس لطبقات دهر الحياة الظاهرة (الفنيروزويك) التي تحيط بالحافتين الشمالية والشرقية للدرع العربي
2- ضمن التتابعات الصخرية (الاستراتجرافية) للدرع العربي :
حيث يوجد الرخام في عدة وحدات يقع معظمها في التجمعات القريبة والبعيدة للسحنات البركانية الرسوبية (الحامضية والقاعدية)
3- منطقة البحر الأحمر:
حيث تظهر كشعاب مرجانية مرفوعة بشكل متقطع تكونت خلال العصر الرباعي على السهل الساحلي البحر الأحمر

9. الحجر الجير بالرصيف القاري العربي:
تتواجد رواسب الحجر الجيري في معظم البيئات الجيولوجية بالرصيف القاري في دورة الحياة الظاهرة ، وتوجد اهم هذه الرواسب في العصر الجوراسي العلوي والعصر الطباشيري السفلي حيث ترسبت كرواسب بحرية في الدورات الكربوناتية الرئيسية التي صاحبها تأثيرات قارية ضعيفة، وتتواجد أهم رواسب الحجر الجيري ذات الأبعاد الاقتصادية في المنطقة الوسطي من ألمملكة وتظهر بصورة رئيسية في منطقة الرياض متمثلة في متكون طويق ومتكون العرمة
الحجر الجيري – جبل طويق

10. جدول يوضح أهم مواقع الحجر الجيري بمنطقة الرياض
الموقع
المتكون الجيولوجي
التركيب الكيميائي
CaO%
MgO%
SiO2%
أم الغربان، /50 كم شرق من محافظة الخرج .
العرمة
الكريتاوي العلوي 54
0.09
0.52
غرب خفيرة نساح / 100 كم جنوب غرب الرياض
طويق
الجوراسي السفلي
سدوس ، 80 كم الى الشمال الغربي من الرياض
54.8
0.07
1.18
الحائر / على بعد 40 كم الى جنوب من الرياض .
جبيله
الكريتاوي العلوي 55
>0.5
104
العمار ، 250 كم الى الشمال الغربي من الرياض . 49
0.44
0.59
حوطة بني تميم ،170 كم جنوب الشرقي الرياض
عرب
الجوراسي العلوي
0.47
1.68

11. رواسب الرخام الكلسي في الدرع العربي بالمملكة
تتوجد رواسب الرخام الكلسي في عدة وحدات من التتابعات الصخرية للدرع العربي يقع معظمها في التجمعات القريبة والبعيدة للسحنات البركانية الرسوبية (الحامضية والقاعدية) المتوسطة العمر ( مليون سنة) والحديثة ( مليون سنة). كما توجد بعض رواسب الرخام ذات القيمة الاقتصادية في التجمعات القديمة العمر ( مليون سنة).
رخام جبل فرسان

12. اهم رواسب الرخام الكلسي في المملكة
اسم الراسب
الموقع الجغرافي
SiO2%
Fe2O3%
CaO%
جبل فرسان
120 كم شمال شرق جدة
4.6
0.1 52
جبل الشهبة
150 كم شمال غرب عفيف
1.03
0.3
54.2
جبل خانوقة
70 كم غرب عفيف
0.75
55.4

13. الاستخدامات الصناعية للحجر الجيري
حجر حيري أبيض – الرياض

14. النسبة المئوية للمفقود بالكشط في اختبار لوس انجلوس
إنتاج الركام يستخدم الحجر الجيري كركام للخرسانة وكخلطه للخرسانة الاسفلتيه ، وكمادة للأرضيات وتحت الأرضيات لبناء الطرق السريعة ، وكحصوات مفارش قضبان السكة الحديدية ، أو كأحجار دكه طبقا لمعايير الفيزيائية التالية:
نوع الاستخدام
النسبة المئوية للمفقود بالكشط في اختبار لوس انجلوس
المكافئ الرملي
مواصفات أخرى
الخرسانة
> 40%
<70%
الخرسانة الإسفلتية
>25%
<50%
صخور الدك
> 45%
يزيد معامل قوة الحمل للنقطة عن 4 نيوتن /مم2 ويزيد الوزن النوعي عن 2.6 ، ويقل امتصاص الماء عن 4%

15. أحجار البناء  تظهر بعض الأحجار الجيرية تجانساً في اللون والنسيج مما يجعلها مناسبة لإنتاج أحجار بناء منحوتة ، ويتطلب وجود فواصل قليلة في الرواسب تساعد على فصلها ككتل .
عندما تكون الصخور الجيرية شديدة الصلابة يمكن تلميعها وتسويقها كحجار زينة لتكسيه الرضيات ووجهات المنازل.
حجر حيري – حجر الرياض

16. الإسمنت البورتلاندي يمثل الحجر الجيري نسبة تتراوح من 75% إلى 80% من المواد الخام المستخدمة في صناعة الإسمنت البورتلاندي ويجب أن تتوفر في الخام المواصفات الكيميائية التالية
P2O5%
Cl%
Alkalies K2O+Na2O
Al2O3%
MgO%
CaO%
0. 5<
< 0.25
0.6 <
As much
3%<
45% >

17. High Calcium Quicklime %
إنتاج الـجـيــر يستخدم الحجر الجيري في إنتاج الجير الذي يتم إنتاجه بحرق الحجر الجيري في أفران عموديه أو دواره وتحميصه بين درجة حرارة 950 درجه و1050 حيث تتحلل كربونات الكالسيوم الى أكسيد الكالسيوم وثاني اكسيد الكربون على النحو التالي : CaCO3 →CaO + CO ويمكن تقسيم الجير إلى النوعين التاليين : أ – الجير الحي : وهو مركب أكسيد الكالسيوم الناتج من تحميص الحجر الجيري ويلزم طفيه بالماء في موقع العمل . ب – الجير المطفئ : وهو الجير الذي يمكن إطفاؤه باضافة الماء لتكوين هيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)2 عند تصنيعه . CaO + H2O → Ca( OH) 2+ Heat . والجدول التالي يوضح الموصفات الكيميائية للجير
High Calcium Quicklime %
Component
93.26 – %
CaO
0.30 – 2.50 %
MgO
0.20 – 1.50
SiO2

18. طوب الكالسيوم السيليكاتي يستخدم الحجر الجيري في مجال صناعة طوب الكالسيوم السيليكاتي بنسب تتراوح من5%- 10% من أكسيد الكالسيوم ونسبة من السيليكا تصل إلى حوالي 90% تبعاً لطبيعة الرمل وقوة الطوب المرغوب إنتاجه . ويجب أن يحتوي الجير الحي (غير المطفئ أو المطفئ على نسبة تقل عن 1.5% من أكسيد المغنيزيوم )

19. يقوم الحجر الجيري بتخفيض حموضة التربة ويوفر الكالسيوم الضروري لنمو النبات ويحفز النشاط المتصل بأشكال الحياة المجهرية .
ويجب أن يحتوي خام الحجر الجيري المثالي للزراعة على نسبة لا تقل عن 53% من أكسيد الكالسيوم ، بالإضافة إلى محتوى رطوبة يصل إلى 2% .
الزراعة

20. صناعة السكر يستخدم الحجر الجيري في عمليات تكرير السكر حيث يعمل الجير الناتج من تحميص الحجر الجيري على زيادة قلوية محلول السكر مؤدياً إلى ترسيب عجينة تزال فيما بعد بحقن ثاني اكسيد الكربون لإعادة تكوين كربونات الكالسيوم ويوضح الجدول التالي الموصفات الكيميائية للحجر الجيري المستخدم في صناعة السكر:
Organic - S - clay
%SiO2
Al2O3%
MgO%
CaCO%
traces
1<
<1
96 >

21. 1- أن يحتوي على حد أدني حوالي 53% من أكسيد الكالسيوم
تغذية الدواجن
يستخدم الحجر الجيري كمادة مغذية للحيوانات وبالذات الدواجن ويجب أن تتوافر في الحجر الجيري المواصفات التالية:
1- أن يحتوي على حد أدني حوالي 53% من أكسيد الكالسيوم
2- أن يحتوي على اقل نسبة من السيليكا والحديد والالومينا والمعادن الثقيلة
3- أن يكون خالي من الرصاص والنحاس

22. صناعة الزجاج
يستخدم الحجر الجيري في صناعة الزجاج كعامل صهر لرمل السيليكا ، ولتحسين الخواص الكيميائية والفيزيائية للناتج النهائي ، حيث يعمل ثاني أكسيد الكربون كأداة خض للزجاج المنصهر. ويوضح الجدول الخواص الكيميائية للحجر الجيري المستخدم في صناعة الزجاج .
Al2O3%
Acid insoluble %
MgO%
Fe2O3%
CaCO3%
0.35<
>
> 0.8
< 0.1white glass
0.4% < colored glass
98.5>

23.   كمادة حشو (Fillers) يستخدم الحجر الجيري كمادة حشو وتمديد في مجالات الدهانات واللدائن (البلاستيك) والورق والخزف ومعجون الحشو والصمغ حيث تعمل مواد الحشو في ظهور اللاشفافية والانعكاسية ويمنع طفو أصباغ الألوان . ويوضح الجدول المواصفات العامة لاستخدام الحجر الجيري كمادة حشو
Surface area
Particle size PH
Oil Absorption
Brightness %
Whiteness %
1.5 4 m2Lg
3- 44 microns 9
18-20
80%>
%96>

24. عامل صاهر يعتبر الحجر الجيري واحد من عوامل الصهر الرئيسية التي تستخدم بكثرة في صهر الحديد ومعادن آخرى . حيث يتحلل الحجر الجيري في درجات الحرارة العالية إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون ،ويعمل أكسيد الكالسيوم على تخفيض درجة الانصهار والوزن النوعي للخبث ويزيد سيولته ويساعـد على إزالة الشوائب من الخام . ويوضح الجدول التالي المواصفات الكيميائية لاستخدام الحجر الجيري كعامل صهر :
P2O5%
Cl% S%
Fe2O3%
Alkalies K2O+Na2O
Al2O3%
MgO%
CaO%
0. 5<
< 0.25
<0.05
1 <
<0.6
1<
<2%
51% >
P2O5%
Cl% S%
Fe2O3%
Alkalies K2O+Na2O
Al2O3%
MgO%
CaO%
< 0. 5
< 0.25
0.05
<1
<0.6
< 1%
2%<
51% <

25. الصوف الصخري يستخدم الحجر الجيري كمادة خام ثانوية في صناعة الصوف الصخـري الذي يتم تصنيعه بصهر صخور البازلت عند درجة حرارة تصل 1600م ، ويضاف الحجر الجيري أو الدولوميت بنسب متفاوتة لتصحيح حموضة الخامات ،ويتميز الصوف الصخري بمرونة عالية وكثافة منخفضة ومقاومة عالية للتآكل الكيميائي ، وهي خصائص تجعله مادة عازل جيدة .

26. أسعار كربونات الكالسيوم – يناير 2011م نوع المنتج السعر دولار أمريكي.
أسعار كربونات الكالسيوم – يناير 2011م
نوع المنتج
السعر دولار أمريكي
المطحون الخشن الجاف ( حجم ميكرون )
/ طن
المطحون المتوسط الحبيبات ( حجم 4 -9 ميكرون )
/ طن
المطحون دقيق الحبيبات ( حجم 0.5ميكرون )
/ طن
المترسب المستخدم في الأغراض التقنية الناعم ( حجم 0.5ميكرون )
/ طن
شديد النعومة ( حجم : ميكرون )
/ رطل

27. الخلاصة أظهرت الدراسات الاستكشافية السابقة عن الحجر الجيري في المملكة على توفر رواسب كبيرة باحتياطيات ضخمة ونوعيات جيدة سهلة الاستخراج بطريقة المنجم المفتوح تسعي المملكة إلى الاستفادة القصوى من خام الحجر الجير واستغلال الخام الاستغلال الأمثل وبما يحقق أعلاه قيمه مضافة يستخدم الحجر الجيري حاليا بالمملكة في الكثير من الصناعات أهمها صناعة الاسمنت والزجاج والسيراميك والركام وكمادة صاهر وإنتاج الجير ومواد البناء قدرت كميات الخامات المستغلة من الحجر الجيري في المملكة خلال عام 2010 م بما يزيد عن 80 مليون طن.

28. وشــــكــرا ً لــكــم