Известняком называется натуральный камень мягкой осадочной породы, имеющий органическое или органо-химическое происхождение. Основным элементом, входящим в состав известняка, является карбонат кальция (кальцит). Кроме этого, в известняке также могут содержаться примеси кварца, фосфата, кремния, глинистые, а также песчаные частицы, известковые остатки скелетов микроорганизмов.
Горная порода известняк
Известняк как полезное ископаемое, свойства известняка:
Известняк – осадочная, обломочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция (CaCO3) в виде кристаллов кальцита различного размера. В состав известняка входят различные примеси, в некоторых случаях в известняке различимы и узнаваемы отдельные раковины.
Известняк – полезное ископаемое, образуемое в морях и океанах, а также в пресноводных водоемах. Залежи известняка формировались в разные геологические эпохи. Формирование большинства известняков происходило и происходит в настоящее время (например, коралловых рифов) за счет извлечения живыми организмами карбоната кальция из морской воды для построения раковин и скелетов. Остатки умерших живых организмов оседают и накапливаются на морском дне. К осевшим известковым обломкам на морском дне добавляется карбонат кальция, осаждающийся из насыщенной им воды.
Рис. 1. Известняк
Известняк – это природный камень, известный и используемый в строительстве с давних времен. Как горная порода известняк используется в большей степени, чем другие породы камня, за исключением мрамора и гранита.
Известняк имеет различное строение: от очень мелких (порядка несколько микрометров) зерен до крупных (величиной с горошину).
Цвет известняка имеет широкую цветовую гамму: белый, серый, желтый, розовый, «персиковый», серо-сиреневый, бурый, коричневый, голубой, а также их все возможные сочетания и оттенки. Цвет известняка обусловлен наличием или отсутствием примесей.
Известняк – мягкий и пористый материал, легко поддается обработке.
Залежи известняка встречаются почти на всех материках, за исключением Австралии. Мощность пластов варьирует от нескольких сантиметров до сотен метров.
Рис. 2. Известняк
Чистый известняк по своему химическому составу состоит из кальцита. При этом 56% образованы CaО и 44% СО2.
Входящий в состав известняка карбонат кальция способен медленно растворяться в воде, а также разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания. Первый процесс — важнейший фактор образования карста, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла Земли, даёт источник газа для минеральных вод.
Сферы применения материала
Применение известняка в строительстве
Некоторые разновидности карбонатной породы используют для создания скульптур. Но наиболее широко применение известняка в строительной отрасли, где его используют как материал для выполнения разных типов работ и сырья.
Известняк является сырьем для производства извести, бетона, изготовления щебня, используемого при строительстве дорожных покрытий, аэродромов. В металлургии карбонатная горная порода применяется как флюс при выплавке металла из руды.
Плитка из известняка является элементом внутреннего и внешнего декора. Ее используют в качестве стенового материала и для обработки архитектурных построек. Разнообразная цветовая гамма и особенная текстура позволяет украсить фасад дома, сделав его привлекательным и гармоничным.
Известняковая облицовочная плитка является прочным типом полового натурального покрытия. Особенности производства позволяют создавать модульную и нестандартную плитку. Поверхность облицовочного материала может быть гладкой или рустованной. Руст делают с учетом особенности натурального камня образовывать скол. Он бывает в виде фаски, откола, с выбранной четвертью и фрезерованный.
Дополнительной сферой использования карбонатного материала является:
- целлюлозно-бумажная промышленность;
- лакокрасочная, резиновая отрасль;
- кожевенная и стекольная сфера производства;
- нефтехимическая отрасль.
Измельченный известняк используют в сельском хозяйстве и для покрытия электродов. Его применяют для полировки предметов из перламутра и цветных металлов, для теплоизоляции оборудования и конструкций.
Физико-механические показатели известняка:
| Наименование показателя | Значение |
| Объемная плотность, тонн/м3 | от 0,8 (у ракушечников и травертина) до 2,8 (у кристаллических известняков) |
| Твердость по шкале Мооса | 3 |
| Водопоглощение, % | 0,1 до 2,1 |
| Предел прочности на сжатие в сухом состоянии, МПа | от 0,4 (у ракушечников) до 300 (у кристаллических известняков) |
| Пористость, % | от 0,5 до 35 |
| Коэффициент снижения прочности при насыщении водой плотных известняков | 0,65 – 0,85 |
| Коэффициент снижения прочности при насыщении водой мягких известняков | 0,50 – 0,70 |
| Температура разложения, оС | 800 – 900 |
| Температура плавления, оС | 1242 |
| Морозостойкость для кристаллических известняков, циклов | 300 – 400 |
Виды и разновидности известняка:
Существует множество видов и разновидностей известняка: ракушечник, мел, оолитовый известняк, пизолитовый известняк, травертин, туф, доломитизированный известняк и пр.
Ракушечником называют скопления обломков раковин морских животных и их обломков, сцементированных в ячеистый агрегат.
Если раковины морских животных и их обломки имеют микроскопическую величину (порядка 5-10 мкм), образуется слабосвязанная, мягкая, тонко крошащаяся, мажущая порода – мел. Мел до 75 % образован органическими остатками – скелетными оболочками (раковинами) планктонных водорослей-кокколитофоридов, а также скелетными оболочками (раковинами) микроскопических моллюсков фораминифер.
Рис. 3. Известняк
Нуммулитовый и фузулиновый известняк состоит из раковин древних простейших организмов: уплощенных округлых раковинок нуммулитов и удлиненных, веретенообразных раковинок фузулин.
Оолитовый известняк состоит из мелких, размером с рыбьи икринки, сцементированных между собой шариков. Ядро каждого такого шарика-оолита может быть представлено песчинкой, обломком раковины или частицей какого-либо другого инородного материала.
Если шарики более крупные, величиной с горошину, их называют пизолитами, а породу – пизолитовым известняком.
Травертин – известняк, образовавшийся на поверхности в результате осаждения карбоната кальция (кальцита или арагонита) из воды углекислых источников.
Если такие отложения сильно пористые (губчатые), их называют известковым туфом.
Мергель представляет собой несцементированную смесь карбоната кальция и глины.
Под влиянием процессов метаморфизма известняк перекристаллизуется и образует мрамор. Переходные разновидности известняка называются мраморизованными известняками.
Доломитизированный известняк – разновидность известняка, содержащая в своем составе MgO до 17 %. При большем содержании примеси оксида магния, горная порода именуется доломитом. Химическая формула доломита CaMg(CO3)2.
Существуют и другие разновидности известняка.
Рис. 4. Известняк
По происхождению известняки подразделяются на:
– органогенные известняки – известняки, образующиеся за счёт накопления органических остатков (ракушечники, шламовые и рифовые известняки);
– хемогенные известняки – известняки, возникающие в результате осаждения кальцита из растворов;
– обломочные известняки – известняки, образующиеся за счёт накопления обломков – продуктов разрушения более древних известняков.
По структурным признакам известняки делятся на плотные, пористые, мраморовидные и землистые.
Плотные известняки состоят отчасти из крайне мелких зерен известкового шпата (кальцита), но большей частью из обломков известковых раковин и панцирей различных организмов. Обычно плотные известняки окрашены в желтоватые, бурые и серые цвета и встречаются во всех геологических образованиях, часто в виде мощных отложений.
Пористые известняки – известковый туф, травертин, ракушечники и другие породы. В них нередко заключены остатки растений, раковины моллюсков и тому подобное.
Мраморовидные или кристаллические известняки – различные виды мрамора, мраморизованные известняки.
Землистые известняки – мел.
В зависимости от строения и характера зернистости известняки делят на:
– оолитовые известняки – известняки, имеющие грубозернистую структуру с кальцитовыми образованиями, круглые зерна концентрически скорлуповатого строения, более или менее плотно сцементированные;
– пизолитовые известняки – известняки, зерна которых достигают величины горошины и состоят из арагонита.
Рис. 5. Известняк
Характер и степень зернистости известняков могут значительно различаться. Иногда в известняках наблюдается хорошо выраженная слоистость.
Как образуется в природе, где добывают?
Порода известняк возникает в морях из раковин моллюсков, водорослей, кораллов и прочих жителей морских вод. Для построения панцирей некоторым обитателям морей требуется кальцит, источником которого является вода. Останки крошечных существ скапливаются на дне и под давлением воды цементируются. Их могут скреплять, насыщать минералами растворы и газовые потоки, которые просачиваются сквозь дно.
Пресноводные условия также позволяют отложиться породе. Она может осаждаться по мере выпаривания озер, лагун. Отдельная категория – мраморовидный известняк, который под воздействием температур и высокого давления становится твердым и плотным.
Привычная форма залегания породы – пласт. Способ его добычи зависит от места нахождения, возраста и разновидности известняка. Его извлекают открытым способом, после предварительного обустройства карьера. Для этого снимают верхний слой грунта и глины, затем проводят пиротехнические работы, что позволяет измельчить известняки и отсоединить порции камня. Далее материал погружают в машины и вывозят на переработку.
Первоначально при добыче люди использовали метод ломки – материал изымали ломами и выбивали их пласта с помощью молотов. Альтернативой методике выступили взрывные работы, в результате которых порода измельчается в крошку. С помощью экскаватора ее собирают, погружают в самосвалы и вывозят на заводы для обработки.
В настоящее время можно обойтись без взрыва, для чего вместо ковша экскаватора используется навесной аппарат, который разрыхляет породу. Наиболее выгодна добыча известняка с помощью фрезерного комбайна. Одновременно он добывает, измельчает и осуществляет транспортировку известняка от месторождения до завода по переработке.
