Свойства известняка. Горная порода известняк

Мел, мрамор и известняк с химической точки зрения одно и то же вещество — карбонат кальция, а точнее, одна из его кристаллических модификаций — кальцит.

Мел — это мягкая горная порода, ко-торую легко истереть в порошок. Мел используется в качестве белого пигмен-та в лакокрасочной и резиновой про-мышленности, в производстве порт-ландцемента, как пишущий материал.

Известняк обладает большей твёрдо-стью: издавна его использовали как материал для каменных сооружений. Большинство храмов великокняже-ской Москвы было построено из мячковского известняка, который добыва-ли у села Мячково на Москве-реке и на специальных судах доставляли к месту постройки. Недаром Москву в старину называли белокаменной. В настоящее время известняк служит ценным материалом при производст-ве цемента, в металлургии в качестве флюса (флюсом в металлургии называ-ют вещества, вводимые в шихту для связывания примесей, например Р 2 О 5 , SiO 2 , в легкоплавкие шлаки,) и в хими-ческой промышленности при произ-водстве соды, хлорной извести, карби-да кальция.

Мел и известняк — это осадочные горные породы, образовавшиеся из остатков панцирей живых организмов (в первую очередь древних простей-ших — радиолярий и фораминифер).

Успенский собор на Городке. Звенигород. Около 1399 г.

Белокаменная резьба Успенского собора на Городке.

Мрамор — метаморфическая горная порода, образующаяся при перекри-сталлизации под давлением осадочных карбонатных пород — главным образом известняков. Он также состоит из каль-цита (карбоната кальция), однако, в от-личие от мела и известняка, это круп-нокристаллический материал: на сколе

куска мрамора хорошо заметна его зернистая структура. По сравнению с мелом и известняком мрамор твёрд: не-даром древние строили из него храмы. Благодаря различным примесям мрамор часто бывает окрашен, мрамор некоторых месторождений имеет краси-вую структуру, в которой чередуются слои разной окраски. В древности осо-бенно ценились белоснежный каррар-ский мрамор, розовый паросский, жёл-тый сиенский. Главный храм афинского акрополя — знаменитый Парфенон по-строен из блоков пентелийского мрамо-ра, который добывали в местечке Пентеликон к северо-востоку от Афин. Пентелийский мрамор имеет едва за-метный золотистый оттенок, который усиливается, когда смотришь на Парфе-нон вечером, на закате солнца. В Ита-лии распространённым сортом мрамо-ра является чипполино — так называют белый мрамор с мелкими жёлтыми или зелёными прожилками. А вот знамени-тый красный веронский мрамор (rosso di Verona ) — на самом деле известняк коричнево-красного цвета, в котором часто встречаются окаменелости.

Data-lazy-type="image" data-src="https://karatto.ru/wp-content/uploads/2017/12/izvestnyak-1.jpg" alt="белый известняк" width="350" height="204"> Камень известняк знаком каждому: и податливый мел, и прочный мрамор по сути – это он. Невзрачен минерал на вид, не редок в природе, не прихотлив в обработке. И при всём этом умудрился прославиться в культуре и истории: древние египетские пирамиды, величественные храмы и соборы, знаменитая Китайская стена, Московский кремль и другие шедевральные сооружения созданы из него. С ним связано много примет, ему приписывают поистине чудодейственные свойства. О происхождении натурального известняка, его разновидностях, разнообразном использовании и пойдёт далее речь.

Характеристика и происхождение известкового минерала

Натуральный камень известняк – нетвёрдая осадочная порода с максимальным содержанием кальцитов. Остальное в массе минерала – включения частиц других веществ (кремния, фосфатов, кварца, извести и др.). Также в массе карбоната кальция могут попадаться микрочастицы скелетов простых организмов. Происхождение в целом характеризуется как органическое, но есть ещё и органо-химический путь формирования минерала.

Главным образом известняковый минерал формируется в мелководной среде морского бассейна. .jpg" alt="натуральный известняк " width="300" height="225"> Пресноводные условия тоже позволяют отложиться камню известняку. Привычная для него форма залегания – пласт. Может осаждаться по принципу соли: при испарении вод из озёр и лагун. Но основная масса камня зародилась именно в морских глубинах, где не было интенсивных процессов испарения и высыхания.

Природный механизм формирования минерала начинается с работы живых организмов. Они извлекают из морской воды кальцит и строят раковины. Затем остатки их скелетов скапливаются на донной поверхности в огромной массе. Самый показательный образец формирования карбоната кальцита – это зарождение, рост и отмирание коралловых рифов. Не редкость, когда на изломе известковой породы обнаруживаются штучные ракушки. Это разновидность получила название ракушечник.

Другие виды тоже названы по видам организмов и продуктам их жизнедеятельности:

1. нуммулитовый;
2. мшанковый;
3. оолитовый.

Отдельной категорией стоит известняк мраморовидный. Он в свою очередь делится на типы массивно-слоистый и тонкослоистый. Под воздействием определённых температур и давления он меняет структуру кристаллов и преобразуется в мрамор.

Свойства известняка

Data-lazy-type="image" data-src="https://karatto.ru/wp-content/uploads/2017/05/formula-pn.png" alt="" width="47" height="78"> Как уже сказано, львиная доля состава минерала приходится на карбонат кальция. Его химическая формула – CaCO3. Свойства этого соединения позволяют ему растворяться в воде. В природе этот процесс имеет глобальное значение: таким способом известняк становится важным участником для формирования карстовых форм подземного рельефа. Ещё CaCO3 в некоторых условиях разлагается на ряд оснований, где самое объёмное – углекислый газ. Эта реакция тоже играет глобальную роль в природной жизни – происходит естественное газирование минеральных вод.

По окрасу разновидности минерала характеризуются так:

• Традиционные тона – светло-серый, белый или кремовый.
• Цветовые – розоватые, желтоватые, красноватые, голубые и черные.

Блеск как специфическая черта отсутствует. Плотность: — /+ 2,6 балла. Морозостойкость и теплоизоляция высоких показателей.

При обжиге породы формируется негашёная известь – один из древнейших строительных материалов. А при растворении его в уксусных соединениях получается агрессивная реакция с шипением, бурлением и полным растворением минерала. Это, кстати, самый верный способ для различения натурального камня от поддельного.

Месторождения

Некоторые горные цепи целиком сложены из этого минерала. Широко распространена порода в массивах Альп и Крыма. Из континентов богата камнем ещё Северная Америка, а вот Австралия в этом смысле отстала: её образующие породы кальцита не содержат. Самые плодоносные месторождения сосредоточены на Кавказе, в Сибирском регионе, на Урале. Китай – важный поставщик строительной разновидности минерала – мергеля. Очень перспективным современным источником известняка признано Ждановское месторождение, которое разработано на территории РФ в Оренбургской области.

Основные сферы, где применяют известняк

За весь период своего существования люди глубоко познали свойства этого природного дара и научились применять его с максимальной пользой. Вот основные области человеческой деятельности, где известняк выступает важным материалом:

• Строительство. Разновидности камня здесь пригодились во всем: в возведении устойчивых многоэтажек, в облицовке фасадов и для мощения поверхностей.
• Ландшафтный дизайн и архитектура. Простота обработки и декоративные свойства в этих областях ценятся высоко, особенно если речь идёт о слоистых типах минерала с характерным рельефом выветривания.
• Производство отделочных материалов. Здесь акцент делается не на декоративность, а на органику происхождения камня.
• Меловые породы камня идут на изготовление карандашей-мелков, и в составы зубных порошков, и в производство дорогой качественной бумаги.
• Кабельное производство не обходится без покрытия сварочных электродов известняковыми составами.
• Полиграфия широко применяет литографический известковый камень для создания высокохудожественных гравюр.
• Ювелирное дело. Ценятся полупрозрачные образцы пастельной гаммы. Лучшие дизайнерские и декоративные сочетания получаются с серебряными и мельхиоровыми оправами.

Известняк в литотерапии и магии

• абсорбирующее;
• гипоаллергенное;
• антисептическое.

Data-lazy-type="image" data-src="https://karatto.ru/wp-content/uploads/2017/12/i1-300x225.jpg" alt="обработанный известняк" width="300" height="225"> При любых заболеваниях считается полезным пить воду, которая прошла очистку кальцитом. Также считается, что камни известняка очищают и обеззараживают воздух в помещении. Вред известняк способен нанести лишь тем, кто занимается его добычей – вдыхание пыли минерала и её оседание в лёгких не лучшим образом сказывается на здоровье.

Существует целая градация лечебных свойств известняка по цветовому признаку:

1. Красноватый кальцит. Лечит нервные переживания и болезни крови.
2. Желтоватый известняк. Для медитации и регулирования пищеварения.
3. Розовые сорта. Нервные расстройства, здоровый сон.
4. Голубой известняк. Снижение давления.

Терапевтический эффект достигают путём контакта с камнем: его прикладывают к больной зоне. Можно просто подержать его в руках при отдельных приступах и проявлениях недуга.

В магии с камнем связывают легенду, что он развивает экстрасенсорные возможности каждого человека, открывает путь к ясновидению. Это талисман от лени и для творческого воображения. Астрологи включили известняк в перечень универсальных камней, подходящих большинству Знаков зодиака.

Jpg" alt="Скорпион" width="50" height="50"> Исключают только Скорпионов – среди них больше всего людей, склонных к оккультизму и чёрной магии. А известняк по своей ауре – проводник светлой энергии и высоких духовных вибраций. Мистическому уклону Скорпионов это противоречит, и талисман-известняк «не дружит» с волевым и агрессивным знаком.

Что касается остальных – минерал охотно делится своими бодрящими и вдохновляющими свойствами и помогает владельцу видеть исход ситуации.

Вторым основным сырьевым материалом для производства соды служит известняк или мел. Более предпочтительным сырьем является известняк. Недостатком мела является его пористая порода, он легко впитывает влагу, нарушающая нормальный ход обжига его в известковых печах.

Обычно считается, что наилучшим сырьем является известняк с содержанием от 92% CaCO 3 , влаги от 1 до 5% и минимальным количеством силикатов, хотя возможны отступления от этих условий, в зависимости от характера производств. Работа на одном меле вызывает дополнительные расходы топлива или предварительно на сушку его, или в самой печи, а также разбавление печного газа (содержание CO 2). Работать на одном меле, благодаря его высокой влажности не экономично, и в связи с этим готовят для известковых печей смеси известняка и мела в пропорции примерно 1:1. Наличие такой пропорции приводит работу печи к нормальным условиям как в смысле расхода топлива, так и концентрации получаемого печного газа.. Основные требования, предъявляемые практикой в отношении размеров кусков мела или известняка, это - иметь материал в кусках величиной примерно около 60-150 мм. Процент CaCO 3 в меле не должен быть ниже 80, при чем на меле с низшим содержанием CaCO 3 работать уже не выгодно. Необходимо также иметь определенный и минимальный процент примесей, в особенности SiO 2 , благодаря которому в печах образуются легкоплавкие силикаты (печь «течет»), и который внизу печи застывает в большие куски - так называемый «козел». Процент влаги в меле должен быть не выше 5%, дабы не иметь разбавления печного газа, а также чтобы не тратить излишнего количества топлива для подсушки его.

Добыча известняка и мела ведется в карьерах методом открытых разработок. При тонком слое верхних порывающих пород шахтные разработки не применяют. Удаление верхних наносных слоев и непосредственную добычу известняка и мела производят при помощи экскаваторов.

Вдоль простирания пластов нарезают несколько уступов, в которых бурят небольшие цилиндрические отверстия - шпуры, куда закладывают взрывчатое вещество. Взорванную раздробленную породу грузят экскаваторами в вагонетки и отвозят на дробильно-сортировочную установку, находящуюся при карьерах. Куски размерами 40-120 мм отделяют и, в зависимости от расстояния от карьера до завода, транспортируют либо по канатной подвесной, либо по железной дороге. В первом случае вагонетки с карбонатным сырьем подают непосредственно на известковые печи, во втором случае известняк или мел поступает сначала на склад, откуда вагонетками подвесной дороги или элеватором его транспортируют на печи. Куски, имеющие размер меньше 40 мм, составляют отход, который может быть использован для других целей, например на строительных работах, в производстве цемента, в металлургической промышленности или же для получения извести в специально выделенных для обжига мелочи печах.

Известняк, мел - основное сырье для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента, важный компонент стекольных и керамических шихт. Известняк и мел состоят в основном из минерала кальцита - и отличаются лишь плотностью. Известняк - твердая и плотная осадочная порода. В технологии строительных и силикатных материалов из карбонатных пород известняки занимают наиболее важное место. Известняки имеют осадочное происхождение и залегают среди пород всех групп и систем геохронологии. В Южно-Казахстанском регионе особо широко они представлены палеозоем, верхним мелом и неогеном. Мел - осадочная мелкозернистая, слабосцементированная и рыхлая порода, состоящая из мельчайших скелетных частей и панцирей простейших организмов. Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества и вида примесей, а также их распределения в массе. Наиболее высокие требования предъявляются к карбонатному сырью для производства стекла. В известняке и меле для сортовой посуды допускается не более 0,03% , для оконного стекла - 0,2% .

Известняк должен соответствовать требованиям стандарта ГОСТ 23671-79, указанным в таблице 13.

Таблица 13. Технические требования к известнякам

Наименование показатели	Норма для марки	Метод испытаний
1. Массовая доля оксида кальция, %, не менее				По ГОСТ 23673.1-79
2. Массовая доляоксида железа, %, не более				По ГОСТ 23673.2-79
3. Массовая доля оксида магния, %, не более				По ГОСТ 23673.1-79
4. Массовая доля оксида кремния, %, не более				По ГОСТ 23673.4-79
5. Массовая доля оксида алюминия, %, не более				По ГОСТ 23673.3-79
6. Массовая доля влаги, %, не более				По ГОСТ 23673.5-79
7. Массовая доля кусков, %, размером: Более 300 мм Менее 20 мм, не более	Отсутствие	По ГОСТ 23672-79

Састюбинское месторождение известняков

Састюбинское месторождение известняков расположено в Тюлькубасском районе. Химический состав известняков Састюбинского месторождения приводится в таблице 14.

Таблица 14 Химический состав известняков Састюбинского месторождения

Объемная масса известняков-2-3(2,55)г?, плотность - 2,69-2,7(2,7)г?, водопоглощение -2-3(2,5)%, удельный вес -1,62г?, объемно-насыпная масса-1300 кг?, пористость-0,6%, содержание глинистых частиц -1% и влажность -0,1%. Известняки состоят на 98% из кальцита, в количестве около 2 отмечаются халцедон, кварц, реже доломит и остатки микроорганизмов. Запасы известняков Сас-Тюбинского месторождения по категориям А+В+ составляют около 70 млн.т.

Бадамское месторождения известняков расположено в Ордабасынском районе, в 4км юго-западнее ж?д ст. Бадам. Месторождения площадью 6500?800м сложено известняками верхнего девона - нижнего карбона. Известняки темно-серые, мелкокристаллические. Падение пластов под углами 45-60 на юго-востоке, мощность -85м.

Казыгуртское месторождение известняков

Месторождение Казыгуртское расположено в Толебийском районе. Запасы известняков, пригодных для цементной промышленности, учтены госбалансом на 01.01.96 и составляют по категориям А+В+ около 270 млн., в том числе по А- около 30 млн., В- более 110 млн.,- около 130млн., по -более 450 млн..

Запасы известняков, используемых в качестве строительного камня, составляют по категориям А+В+ более 11 млн.-более 55 млн.

Известняк-ракушечник

Происхождение названия породы. Назван по составу (главный компонент - углекислая известь СаСO 3).

Морфологические признаки. Структура крайне разнообразна, служит основой для выделения большого количества разностей известняка.

Текстура однородная, слоистая, иногда пористая, кавернозная и др.

Порода состоит из кальцита, редко - арагонита.

Обычные примеси: доломит, кремнистое вещество, песчанистый и глинстый материал, битумы. Повышение их содержания в известняке ведет к образованию породы смешанного состава: соответственно доломитового, кремнистого, песчанистого известняка, мергеля, битуминозного известняка и т.д.

Менее характерные примеси: углистое вещество, глауконит, пирит, марказит, лимонит и др. Многие известняки содержат остатки раковин или иных скелетов морских организмов.

• Порода каменистая , прочная, иногда бывает землистая, слабо связанная (мел).
• Твердость средняя (нож оставляет заметную царапину).
• Излом неровный.
• В воде не размокает .
• Цвет обычно белый, светло-серый, реже темно-серый и черный - вследствие примеси углистого вещества или битума, желто-бурый - в связи с примесью гидроокислов железа, зеленоватый - из-за примеси глауконита.
• Бурно растворяется в НСl (вскипает ).

Главнейшие разновидности известняка:

1. Органогенный известняк состоит в основном из целых раковин или их обломков (детрита), сцементированных карбонатным веществом. Представителями органогенных известняков, в частности, являются:

• известняк-ракушечник - легкий, пористый или ноздреватый, белый, желтый или серый, почти целиком сложенный крупными (0,5-2 см) раковинами моллюсков или обломками таких раковин;
• рифовый известняк - чрезвычайно богатый и разнообразный в отношении остатков фауны: кораллов (сноповидные агрегаты более или менее тонких трубочек с многочисленными поперечными перегородками), мшанок (колонии из множества ячеек размером до 3 мм, объединенных единым стволом; отпечатки имеют форму мелкой сетки), морских лилий (цилиндрические членики - части бывшего стебля со следом осевого канала в центре), раковин двустворчатых моллюсков и др.;
• нуммулитовый и фузулиновый известняк состоящий из раковин древних простейших организмов: уплощенных округлых раковинок нуммулитов и удлиненных, веретенообразных раковинок фузулин.

2. Мел - микрозернистая (размер зерен менее 0,01 мм), тонкопористая порода. Состоит из мельчайших, видимых лишь Под микроскопом зерен кальцита и обломков скелетов моллюсков и водорослей, иногда с примесью глинистых минералов(мергелистый мел) или обломочных зерен кварца (песчанистый мел), которые обнаруживаются лишь после полного растворения кусочка мела в HCl.

3. Оолитовый известняк (синоним - икряной камень ) - агрегат сферических или эллипсоидальных оолитов кальцита размером от долей миллиметра до 2-2,5 мм, сцементированных скрытокристаллическим карбонатным веществом (оолитовая структура). Оолиты имеют концентрически-зональное, реже радиально-лучистое строение, причем в центре каждого из них находится мельчайший обломок раковины, песчинка или зерно кальцита.

4. Известковый туф (синоним - травертин ) - микрозернистая, пористая, ноздреватая неслоистая порода, нередко содержащая отпечатки листьев и стеблей наземных растений.

Происхождение и распространение. Формы залегания - слои и мощные слоистые толщи, непрерывно прослеживающиеся на многие сотни километров; куполовидные массивы, линзовидные тела и различные по величине и форме гнезда (рифовые известняки).

Органогенные известняки образовались вследствие отмирания морских организмов и накопления их скелетов в осадках на дне водоема. Благоприятными условиями для развития таких организмов были мелководные, теплые моря со спокойным течением при отсутствии сноса обломочного материала с суши. Их массовая гибель объясняется изменениями глубины моря, температуры, солености морской воды в связи с колебательными движениями земной коры и другими причинами.

Мел имеет органогенно-химическое происхождение. Это продукт совместного накопления на дне водоема илоподобного химического карбонатного осадка и остатков известковых скелетов микроорганизмов.

Оолитовый известняк и известковый туф - продукты химического осаждения карбоната кальция, первый - в морских водоемах, второй - из углекислых вод минеральных источников.

Наиболее распространенные изменения известняков - окремнение (замещение кальцита халцедоном), доломитизация (замещение доломитом с образованием доломитизированного известняка). На поверхности под воздействием текучих вод, являющихся нередко слабокислыми растворами и проникающих в карбонатную толщу по трещинам, известняки часторастворяются . При этом образуются воронки, колодцы, провалы, пещеры, подземные каналы и другие проявления карста .

Известняки распространены практически повсеместно, за исключением областей Зап. Сибири и Забайкалья. Органогенные известняки широко известны в Крыму, на Черноморском побережье Кавказа и в Приуралье (рифовые); мел - в Воронежской, Курской, Белгородской и примыкающих областях Украины, в Среднем и Нижнем Поволжье; известковые туфы - в районах Пятигорска, Еревана и др.

Диагностические признаки. Средняя твердость (у большинства разновидностей), неразмокаемость в воде, бурное вскипание под воздействием НСl (без нагревания) в любом участке породы. Мел может иметь низкую твердость, легко крошится и пачкает пальцы, слегка прилипает к языку.

Практическое значение. Определяется высокой прочностью (временное сопротивление сжатию до 900 кг/см 2 и более), средней твердостью и связанной с этим возможностью распила известняка на правильные блоки и плиты, обилием чистых разновидностей, лишенных примесей фосфора, серы, кремнезема и др.

Области применения известняков следующие:

• строительный камень для изготовления стеновых блоков, плит, ступеней и облицовки;
• бутовый камень и щебень для дорожного строительства;
• наполнитель бетона (щебень и крошка, образующаяся при распиловке известняка);
• флюс в черной и цветной металлургии (вещество, способствующее разжижению шлаков и понижению температуры их плавления);
• сырье для производства извести, цемента и других вяжущих растворов, а также многих химических продуктов;
• добавка в стекольном производстве, из-за которой стекло становится химически и термически стойким и прочным;
• наполнитель для некоторых сортов бумаги;
• литографский камень в полиграфической промышленности для печатания многоцветных рисунков, марок, карт и т.п.;
• абразивный материал для тонкой шлифовки и полировки металлоизделий;
• сырье для производства зубного порошка, минеральной ваты, красок, замазок и т.д.;
• технологическое сырье в пищевой (сахарной) промышленности;
• минеральная добавка в корм скота и птицы.

Молотый известняк используется для известкования почв.

Отдел II. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ